JPH09198003A

JPH09198003A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH09198003A
Application number: JP380396A
Authority: JP
Inventors: Izumi Kanai; 泉金井; Hidetoshi Suzuki; 英俊鱸
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1996-01-12
Filing date: 1996-01-12
Publication date: 1997-07-31

Abstract

(57)【要約】【課題】表面伝導型放出素子を用いた輝度及び解像度
が高い画像形成装置の提供。【解決手段】赤、緑、青の３種類の蛍光体150は、直
角三角形状であり、所定の順番に複数配列されている。
列方向配線152及び配線i〜l、そしてこれらの配線に流
す信号の極性の反転、選択の組合せにより、放出素子15
4からは電子が斜め上向きまたは斜め下向きの電子軌道1
55を描いて放出される。そして、放出された電子は、電
子軌道155の矢印の終点に位置する蛍光体150に照射され
る。信号の極性切換は、画像形成装置に入力される画像
信号の１水平同期期間または１フィールト゛期間毎に行なう。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子放出源として
複数の表面伝導型放出素子を用いた画像形成装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来から、電子放出素子として熱陰極素
子と冷陰極素子の２種類が知られている。このうち冷陰
極素子では、例えば電界放出型素子（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）や、表面伝導型放出素子等が知られている。

【０００３】ＦＥ型の例としては、例えば、Ｗ．Ｐ．Ｄ
ｙｋｅ＆Ｗ．Ｗ．Ｄｏｌａｎ，”Ｆｉｅｌｄｅｍｉｓ
ｓｉｏｎ”，ＡｄｖａｎｃｅｉｎＥｌｅｃｔｒｏｎ
Ｐｈｙｓｉｃｓ，８，８９（１９５６）や、あるい
は、Ｃ．Ａ．Ｓｐｉｎｄｔ，”Ｐｈｙｓｉｃａｌｐｒｏ
ｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｈｉｎ−ｆｉｌｍｆｉｅｌ
ｄｅｍｉｓｓｉｏｎｃａｔｈｏｄｅｓｗｉｔｈ
ｍｏｌｙｂｄｅｎｉｕｍｃｏｎｅｓ”，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，”Ｏｐｅｒａｔｉｏｎｏｆｔｕｎ
ｎｅｌ−ｅｍｉｓｓｉｏｎＤｅｖｉｃｅｓ，Ｊ．Ａｐ
ｐｌ．Ｐｈｙｓ．，３２，６４６（１９６１）等が知ら
れている。

【０００５】また、表面伝導型放出素子としては、例え
ば、Ｍ．Ｉ．Ｅｌｉｎｓｏｎ，ＲａｄｉｏＥｎｇ．Ｅ
ｌｅｃｔｒｏｎＰｈｙｓ．，１０，１２９０，（１９
６５）や、後述する他の例が知られている。

【０００６】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．Ｄｉｔｔｍｅｒ：”ＴｈｉｎＳｏｌｉｄＦｉ
ｌｍｓ”，９，３１７（１９７２）］や、Ｉｎ2Ｏ3 ／
ＳｎＯ2 薄膜によるもの［Ｍ．Ｈａｒｔｗｅｌｌａｎ
ｄＣ．Ｇ．Ｆｏｎｓｔａｄ：”ＩＥＥＥＴｒａｎ
ｓ．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。これ
らの表面伝導型放出素子の素子構成の典型的な例を図２
０に示す。

【０００７】図２０は、従来例としての表面伝導型放出
素子の平面図であり、前述のＭ．Ｈａｒｔｗｅｌｌらに
よるものである。図中、３００１は基板であり、３００
４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。間隔Ｌは、
０．５〜１［ｍｍ］，Ｗは、０．１［ｍｍ］で設定され
ている。尚、図示するための便宜から、電子放出部３０
０５を導電性薄膜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らによる素子をはじ
めとして上述の表面伝導型放出素子においては、電子放
出を行う前に導電性薄膜３００４に通電フォーミングと
呼ばれる通電処理を施すことにより電子放出部３００５
を形成するのが一般的であった。即ち、通電フォーミン
グとは、前記導電性薄膜３００４の両端に一定の直流電
圧、もしくは、例えば１［Ｖ／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、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。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。

【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、大面積にわたり多数の素
子を形成できるという利点がある。そこで、例えば本出
願人による特開昭６４−３１３３２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、画像記録装置等の画像形成
装置や、荷電ビーム源等が研究されている。

【００１１】特に、画像形成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形成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
た画像形成装置は、従来の他の方式の画像形成装置より
も優れた特性が期待されている。例えば、近年普及して
きた液晶画像形成装置と比較しても、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は、従来例としての表面伝導型放出
素子を用いた表示装置における一対の放出素子と蛍光体
を示す図である。

【００１３】図中、蛍光体３００は、フェースプレート
３０１の内側に塗布されている。放出素子３０４は、一
対の電極３０５に挟まれており、この電極３０５に所定
の値以上の電圧を印加することにより、電子放出部３０
６から電子が放出される。放出された電子は、図に示す
ような電子軌道３０３を描き、蛍光体３００に照射され
る。このとき、放出された電子を加速し、蛍光体３００
に照射する加速電圧がＶａ［Ｖ］である。また、電子を
放出させるために電極３０５に印加する電圧がＶｆ
［Ｖ］である。

【００１４】従来、上記のような構造を有する表示装置
の輝度を上げる方法としては、電子放出部から放出され
る電子量Ｉｅ［Ａ］を増やす、あるいは蛍光体に照射す
る電子の加速電圧Ｖａ［Ｖ］を上げる、といった方法が
採られている。放出電子量Ｉｅを増加させるには、電極
３０５に印加する電圧Ｖｆ［Ｖ］を増加させればよい。
また、表面伝導型放出素子を用いた場合、蛍光体上に現
れる輝点の形状は、輝点３０７のように扇形状となる。
この輝点の形状に対して、蛍光体３００の形状は図に示
すように長方形である。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】本願の発明者らは、上
述の従来技術をはじめとして、さまざまな材料、製法、
構造の表面伝導型放出素子を試みてきた。更に、多数の
表面伝導型放出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形成装置
について研究を行ってきた。

【００１６】発明者らは、たとえば図２２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。即
ち、表面伝導型放出素子を２次元に多数個配列し、これ
らの素子を同図に示す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。

【００１７】図２２は、従来例としての表面伝導型放出
素子を複数配列したマルチ電子ビーム源を説明する図で
ある。

【００１８】図中、４００１は、表面伝導型放出素子を
模式的に示している。４００２は、行方向配線、４００
３は列方向配線である。行方向配線４００２及び列方向
配線４００３は、実際には有限の電気抵抗を有するもの
であるが、図においては配線抵抗４００４及び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。

【００１９】尚、図示の便宜上６ｘ６のマトリクスで示
しているが、マトリクスの大きさは例えば画像形成装置
用のマルチ電子ビーム源の場合には、所望の大きさの画
像表示を行うのに足りるだけの素子を配列し配線すれば
よいことは言うまでもない。

【００２０】表面伝導型放出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及び列方向配線
４００３に適宜の電気信号を印加する。例えば、マトリ
クスの中の任意の１行の表面伝導型放出素子を駆動する
場合、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。また、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。上記の方法により、配線抵抗
４００４及び４００５による電圧降下を無視すれば、選
択する行の表面伝導型放出素子には、Ｖｅ−Ｖｓの電圧
が印加され、また非選択行の表面伝導型放出素子にはＶ
ｅ−Ｖｎｓの電圧が印加される。駆動電圧Ｖｅ，選択電
圧Ｖｓ，そして非選択電圧Ｖｎｓを、適宜の大きさの電
圧にすれば選択する行の表面伝導型放出素子だけから所
望する強度の電子ビームが出力されるはずであり、また
列方向配線に各々異なる駆動電圧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、表面伝導型放出素子の応答
速度は高速であるため、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。従って、表面伝導型放
出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、様々な応用が可能であり、例えば画像情報に応じた
電気信号を適宜印加すれば、画像形成装置用の電子源と
して好適に用いることができる。

【００２１】上記の表面伝導型放出素子を電子ビーム源
に用いた画像形成装置において輝度を上げるためには、
電子放出部から放出される電子量（図２１の放出電子量
Ｉｅ）を増やすという方法がある。しかしながらこの方
法を採ると、選択する行の行方向配線４００２に大電流
が流れ、配線抵抗４００４による電圧降下が大きくな
る。そのため、画面上で輝度が一定にならないという問
題がある。

【００２２】また、輝度を上げるために蛍光体に照射す
る電子の加速電圧（図２１の加速電圧Ｖａ）を上げる方
法がある。しかし、電子放出部と蛍光体との間で絶縁破
壊が起こってしまうため、加速電圧を上げて輝度を上げ
るには限界がある。

【００２３】また、蛍光体上の輝点の形状が、図２１の
輝点３０７のような形状であるため、長方形の蛍光体で
は発光しない部分の面積が広く、各蛍光体の全面を有効
に利用しているとはいえない。

【００２４】そこで本発明は、表面伝導型放出素子を用
いた輝度及び解像度が高い画像形成装置の提供を目的と
する。

【００２５】

【課題を解決するための手段】上述の目的達成のため、
本発明の画像形成装置は以下の特徴を備える。

【００２６】即ち、一対の電極間に電子放出部を有する
冷陰極素子を行列状に複数配置したリアプレートと、前
記リアプレートが有する行方向配線と列方向配線とによ
り前記冷陰極素子に電圧を印加する電圧印加手段と、前
記電子放出部から放出される電子により発光する蛍光体
を有するフェースプレートとを備えた画像形成装置にお
いて、前記冷陰極素子にかかる電界の方向と前記画像形
成装置の水平方向とのなす角は、所定の角度θ（θ≠
０，９０）°または（θ＋１８０）°であり、前記蛍光
体は、三角形状であることを特徴とする。これにより、
各蛍光体の発光効率を高める。

【００２７】好ましくは前記三角形状は、直角２等辺三
角形であることを特徴とする。これにより、フェースプ
レート上の蛍光体を高密度で配置する。

【００２８】更に好ましくは、前記蛍光体は、赤、緑、
そして青の３種類であって、その３種類の蛍光体が前記
フェースプレート上に所定の順番に従って密接して設け
られていることを特徴とする。高密度で配置した３種類
の蛍光体により、カラー表示を行なう。

【００２９】また、前記冷陰極素子全てにおける前記所
定の角度θ°は、同一であることを特徴とする。具体的
には４５度とし、直角２等辺三角形の蛍光体と組み合わ
せて画像形成装置を高密度に構成する。

【００３０】更に、前記冷陰極素子と前記蛍光体の数が
１：２であることを特徴とする。これにより、輝度を高
める。

【００３１】更に、前記電子放出部の中心を始点とする
前記リアプレートの垂線であって、その垂線の延長線上
に前記蛍光体の頂点が位置することを特徴とする。これ
により、三角形の各蛍光体の発光効率をより高める。

【００３２】更に、前記電圧印加手段は、所定の時間毎
に電圧極性を反転することを特徴とする。具体的に前記
所定の時間は、前記画像形成装置に入力される画像信号
の１水平同期期間または１フィールド期間であることを
特徴とする。

【００３３】また、前記電圧印加手段は、前記行方向配
線のうち隣接する２行に、同時に電圧を印加することを
特徴とする。これにより、１つの冷陰極素子で２つの蛍
光体を比較的簡単な回路構成により発光させる。

【００３４】更に好ましくは、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。

【００３５】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施形態を図面を
参照して詳細に説明する。はじめに、本発明を適用する
画像形成装置の駆動回路の構成について図１〜図３を参
照して説明する。

【００３６】図１は、本発明の実施形態としての画像形
成装置の駆動回路のブロック構成図である。

【００３７】図中、同期分離回路１４は、ＮＴＳＣ信号
ｓ１の同期信号と映像信号とを分離する回路である。分
離された同期信号は、タイミング制御回路３に送られ
る。また、映像信号は、信号処理部１に送られる。信号
処理部１では、映像信号のＡ／Ｄ変換等の信号処理をし
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、映像信号の１ライン分をシリアル−パラレル変
換し、パルス幅変調信号ｓ４として、ＭＯＳ−ＦＥＴ１
１のゲートへ送る。

【００３８】回路４は、映像信号ｓ５の極性を反転させ
る回路である。パネル１２内の放出部１３は、対向する
電極に放出素子が挟まれる構造となっている。この一対
の電極に印加する電圧の極性を反転することにより、放
出素子は異なる方向に電子を放出することができる。制
御信号ｓ２は、映像信号ｓ５の反転するタイミングを制
御する信号である。１０は、映像信号の極性を反転させ
るためのスイッチである。

【００３９】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ｓ７を発生し続ける。信号ｓ３によりスイッチ８が
切り換えられ、パルスｓ７が反転器９により極性が反転
する。反転器９を介さない場合、極性は反転しない。こ
の回路を通った信号は、走査行選択回路７を介して走査
信号ｓ６としてパネル１２に送られる。

【００４０】図２は、本発明の実施形態としての図１の
パネル１２を説明する図である。

【００４１】同図において、パネル５２は、図１のパネ
ル１２にあたる。図中、放出素子５１は、対向する２つ
の電極５６、５７により挟まれている。放出素子５１内
には、電子放出部５３がある。電極間５６、５７間に所
定の値以上の電圧を印加することにより、電子放出部５
３から電子が放出される。電極５６は、列方向配線５４
に接続されており、映像信号電位と同電位になる。一
方、電極５７は、行方向配線５５に接続されており、走
査信号電位と同電位になる。次に、電極５８、電極５９
に注目すれば、上側の電極５８は、行方向配線５５と接
続されており、下側の電極５９は列方向配線５４と接続
されている。このように１行毎に電極の接続が逆にな
る。そこで列方向配線５４に入力する映像信号と、行方
向配線５５に入力する走査信号の極性を反転すれば、電
極５６と電極５７、あるいは電極５８と電極５９に印加
される電位の極性は反転する。従って、放出素子５１に
印加される電圧の極性も反転する。放出素子５１に印加
される電圧が反転すれば、放出される電子の軌道は変化
する。

【００４２】図３は、本発明の実施形態としての放出素
子部の断面図である。

【００４３】同図は、一つの放出素子部を図２の断面Ａ
で切った場合の断面図である。図中、フェースプレート
１０１の内側には、不図示の蛍光体が塗布されている。
電極５６、５７はそれぞれ、列方向配線、行方向配線と
接続されており、所定の値以上の電圧（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］
によって電子は加速され、フェースプレート１０１の蛍
光体に照射される。この時電子は、中心軸１００に沿っ
て真上に進むのではなく電子軌道１０２、あるいは電子
軌道１０３のように進む。電極５６が負極性、電極５７
が正極性となるようにＶｆを印加した時（図の実線）、
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、電極５７が負極性の
ときは（図の破線）、電子軌道１０２（破線）の様に進
む。このとき、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。

【００４４】

【数１】

【００４５】Ｌｅｆ＝２×Ｋ×Ｌｈ×ＳＱＲ（Ｖｆ／Ｖａ）（１）但し、ＳＱＲは平方根、Ｌｈ［ｍ］は、放出素子と蛍光
体との距離、Ｋは、放出素子の種類や形状により決まる
定数を表わす。

【００４６】上述の構成を備える画像形成装置における
本発明の第１の実施形態の動作を以下に説明する。

【００４７】＜第１の実施形態＞本発明の第一実施形態
として、ＮＴＳＣ信号を飛び越し走査をせずに表示する
方法を説明する。受信したＮＴＳＣ信号は、図１におけ
る同期分離回路１４で同期信号と映像信号とに分離され
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、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のゲートヘ送り出す。

【００４８】４は、映像信号ｓ５の極性を反転させる回
路である。１０は、信号の極性を反転させるスイッチで
ある。このスイッチ１０にタイミング制御回路３からス
イッチ切り換え信号ｓ２が送られてくる。ｓ２に従って
スイッチ１０はａ、ｂを切り換える。スイッチ１０がａ
に入っている時は、負極性の映像信号ｓ５がパネル１２
に送られてくることになり、スイッチ１０がｂに入って
いるときは、正極性の映像信号ｓ５がパネル１２に送ら
れることになる。この切り換えは１水平同期期間（以
下、１Ｈ）毎に行われる。

【００４９】５は、走査信号ｓ６の極性を反転させる回
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はスイッチ切り換え信号ｓ３により、１Ｈ毎に切り
換わる。スイッチ８がｃに入っているときは、パルス信
号ｓ７はそのまま回路５を通過する。スイッチ８がｄに
入っているときは、パルス信号ｓ７は反転器９により極
性を反転され（負極性となり）、次の走査行選択回路７
へと送られる。こうして１Ｈ毎に極性が反転した信号
は、走査行選択回路７により選択されたパネル１２の行
に送られる。本実施形態では、画像を表示する際、パ
ネル１２の連続する２行を、走査行選択回路７により同
時に選択する。選択された２行には、同じ極性の走査信
号が同時に流れる。図２を用いて説明すると、まず期間
１Ｈで（配線ｉ、配線ｊ）の２行を選択し、それ以外の
行は非選択となる。次の１Ｈで（配線ｊ、配線ｋ）の２
行を選択し、それ以外は非選択となる。以下同様に、
（配線ｋ、配線ｌ）、…、（配線ｍ、配線ｎ）の２行ず
つを順次選択する。

【００５０】図４は、本発明の第１の実施形態としての
駆動回路の動作を表わすタイミングチャートである。

【００５１】同図における記号は、図１と同じものであ
る。図中、ＮＴＳＣ信号ｓ１の映像信号は、信号処理さ
れてパルス幅変調信号ｓ４となる。パルス幅変調信号ｓ
４は、ある一本の列方向信号線に注目し、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ｓ４の
幅Ｌが長いほど電子放出部から電子が放出される時間が
長くなる。そのため、その画素が明るく感じることにな
る。スイッチ切り換え信号ｓ２は１Ｈ毎に発生し、図１
のスイッチ１０を切り換える。図４のａ、ｂはスイッチ
１０の接続を表す。スイッチ１０がａに入っているとき
は映像信号が負極性となる。一方、ｂに入っているとき
は映像信号が正極性になる。この映像信号ｓ５の状態を
示すと図４のようになる。図中の細実線は、接地電位
（＝０［Ｖ］）を表す。この映像信号のパルスの幅は、
上記のパルス幅変調信号ｓ４の幅Ｌと等しくなる。

【００５２】パルスｓ７は、１Ｈ周期で発生する。本実
施形態ではパルスｓ７は正極性とする。図１のスイッチ
８を切り換えるための信号ｓ３は、１Ｈ周期で発生す
る。これによりスイッチ８は、１Ｈ毎にｃとｄで切り換
わる。これに伴い走査信号ｓ６は、図４のように１Ｈ毎
に極性の反転した信号となる。また、本発明では１Ｈ期
間に行方向配線を２行選択することになる。選択の仕方
は、図４の走査信号ｓ６のようになる。このとき、映像
信号ｓ５と走査信号ｓ６との極性は、常に反対でなけれ
ばならない。

【００５３】以上のように形成装置を駆動した場合に各
々の電子放出部からどのように蛍光体に電子が照射され
るかを図５に示す。

【００５４】図５は、本発明の第１の実施形態としての
蛍光体への電子の照射状態を示す図である。

【００５５】図５（ａ）において、破線で示したものが
蛍光体１５０であり、蛍光体１５０はフェースプレート
の内側である。蛍光体１５０は、直角二等辺三角形の形
をしている。蛍光体１５０以外の電子放出部１５１、列
方向配線１５２、配線ｉ〜配線ｌ、電極１５３、そして
放出素子１５４は、リアプレート上に設けられている。
同図では、説明の便宜上、フェースプレートとリアプレ
ートとを同一平面上に描いている。また、矢印で示した
ものは、電子放出部１５１から放出される電子の軌道で
ある。矢印の始点は電子放出部１５１であり、終点は蛍
光体である。

【００５６】次に、図５（ａ）を参照して図中のｎ行目
とｎ＋１行目の蛍光体に信号を表示する様子を説明す
る。

【００５７】まずｎ行目に表示するときは、配線ｉ、配
線ｊを接続されている放出素子１５４を用いる。ある１
Ｈ期間で、配線ｉ、配線ｊを選択し、これらの配線に正
極性の走査信号を流す。このとき、列方向配線１５２に
は、負極性の映像信号が流れている。すなわち、電極１
５３のうち配線ｉ、配線ｊに接続している方は正極性と
なり、列方向配線１５２に接続している方は負極性とな
る。これにより、配線ｉに接続されている放出素子１５
４からは斜め下向きに、そして配線ｊに接続されている
放出素子１５４からは斜め上向きに電子が放出される。
放出された電子は、電子軌道１５５を描いて、矢印の終
点に位置する蛍光体１５０に照射される。

【００５８】ｎ＋１行目に表示するときは、配線ｊ、配
線ｋに接続されている放出素子１５４を用いる。前記の
ｎ行目に表示した後、次の１Ｈ期間で、配線ｊ、配線ｋ
を選択し、これらの配線に負極性の走査信号を流す。こ
のとき、列方向配線１５２には、正極性の映像信号が流
れている。すなわち、電極１５３のうち配線ｊ、配線ｋ
に接続している方は負極性となり、列方向配線１５２に
接続している方は正極性となる。このとき配線ｊに接続
されている放出素子１５４からは斜め下向きに、そして
配線ｋに接続されている放出素子１５４からは斜め上向
きに電子が放出される。放出された電子は、電子軌道１
５５を描いて、矢印の終点に位置する蛍光体１５０に照
射される。

【００５９】図５（ｂ）は、前記の図５（ａ）のように
動作させた際、ある蛍光体１５０と、その蛍光体上にで
きる輝点１５７の状態を示したものである。図に示すよ
うに、蛍光体を三角形状にすることにより、蛍光体１５
０の蛍光面を有効に利用することができる。

【００６０】このように、蛍光体の１行を表示する際、
上下２行の電子放出部から電子を供給することにより、
従来のように蛍光体１行が電子放出部１行に対応する場
合と比較して輝度を２倍に高めることができる。また、
１Ｈ毎に印加する電圧の極性を反転させることにより、
１つの電子放出部が２つの蛍光体に電子を放出するた
め、放出素子数を増やさずに解像度を２倍に上げること
ができる。更に、蛍光体の形状を三角形にすることによ
り、蛍光体が長方形である場合よりも高密度に蛍光体を
配置することができる。

【００６１】＜第２の実施形態＞第２の実施形態では、
ＮＴＳＣ信号を飛び越し走査して表示する場合を説明す
る。本実施形態においても、前述の第１の実施形態と同
様に図１の回路で実現できる。但しスイッチ８、スイッ
チ１０の切り換えの周期は、１Ｈではなく１フィールド
期間とする。また、放出素子は、第１の実施形態と同様
に図２のように配線する。

【００６２】次に、本実施形態の動作を図６を参照して
説明する。

【００６３】図６は、本発明の第２の実施形態としての
駆動回路の動作を表わすタイミングチャートである。

【００６４】図中、記号は図１と同じものである。ＮＴ
ＳＣ信号ｓ１の映像信号は信号処理され、パルス幅変調
信号ｓ４となる。図のパルス幅変調信号ｓ４は、ある一
本の列方向信号線に注目し、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ｓ４の幅Ｌが長いほ
ど、電子放出部から電子が放出される時間が長いため、
その画素が明るく感じる。スイッチ切り換え信号ｓ２
は、１フィールド期間毎に発生し、図１のスイッチ１０
を切り換える。図６のａ、ｂは、スイッチ１０の接続を
表す。スイッチ１０がａに入っているときは、映像信号
が負極性に、ｂに入っているときは映像信号が正極性に
なる。この映像信号ｓ５の状態を示すと図６のようにな
る。図中の細実線は、接地電位（＝０［Ｖ］）を表す。
この映像信号のパルスの幅は、上記のパルス幅変調信号
ｓ４の幅と等しくなる。

【００６５】パルスｓ７は、１Ｈ周期で発生する。本実
施形態ではパルスｓ７は正極性とする。図１のスイッチ
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
期間毎にｃとｄで切り換わる。これに伴い走査信号ｓ６
は、図６のようにフィールド毎に極性の反転した信号と
なる。また、本実施形態では、隣り合う行方向配線を２
行を選択し、同時に駆動する。このとき常に、映像信号
ｓ５と走査信号ｓ６の極性は反対でなければならない。

【００６６】以上のように形成装置を駆動した場合に各
々の電子放出部からどのように蛍光体に電子が照射され
るかを図７に示す。

【００６７】図７は、本発明の第２の実施形態としての
蛍光体への電子の照射状態を示す図である。

【００６８】図中、蛍光体２００は、フェースプレート
の内側にある。同図に示すように、蛍光体２００は、直
角二等辺三角形の形をしている。蛍光体２００以外の電
子放出部２０４、列方向配線２０６、配線ｉ〜配線ｌ、
電極２０５、放出素子２０２はリアプレート上にある。
説明の便宜上、フェースプレートとリアプレートを同一
平面上に描いている。また、矢印で示したものは、電子
放出部２０４から放出される電子の軌道である。この矢
印の始点は、電子放出部２０４であり、終点は蛍光体２
００である。

【００６９】次に、図中のｎ行目とｎ＋２行目の蛍光体
に信号を表示する様子を図７を参照して説明する。本実
施形態では、飛び越し走査を考えているので、本フィー
ルドではｎ＋１行目は飛び越すと仮定する。

【００７０】まず、ｎ行目に表示するときは、配線ｉ、
配線ｊが接続されている放出素子２０２を用いる。ある
１Ｈ期間で、配線ｉ、配線ｊを選択し、これらの配線に
正極性の走査信号を流す。このとき、列方向配線２０６
には、負極性の映像信号が流れている。即ち、電極２０
５のうち配線ｉ、配線ｊに接続している方は正極性とな
り、列方向配線２０６に接続している方は負極性とな
る。このとき配線ｉに接続されている放出素子２０２か
らは斜め下向きに、そして配線ｊに接続されている放出
素子２０２からは斜め上向きに電子が放出される。放出
された電子は、電子軌道２０１を描いて、矢印の終点に
位置する蛍光体２００に照射される。

【００７１】ｎ＋２行目に表示するときは、配線ｋ、配
線ｌに接続されている放出素子２０２を用いる。前記の
ｎ行目に表示した後、次の１Ｈ期間で、配線ｋ、配線ｌ
を選択し、これらの配線に正極性の走査信号を流す。こ
のとき、列方向配線２０６には、負極性の映像信号が流
れている。即ち、電極２０６のうち配線ｋ、配線ｌに接
続している方は正極性となり、列方向配線２０６に接続
している方は負極性となる。このとき配線ｋに接続され
ている放出素子２０２からは斜め下向きに、配線ｌに接
続されている放出素子２０２からは斜め上向きに電子が
放出される。放出された電子は、電子軌道２０１を描い
て、矢印の終点に位置する蛍光体２００に照射される。

【００７２】次のフィールド（前記のフィールドにて飛
び越されたｎ＋１行目やｎ＋３行目等を表示）を表示す
る場合には、先程のフィールドとは逆に行方向配線に負
極性、列方向配線側には正極性の信号を入力する。例え
ば、ｎ＋１行目の蛍光体に信号を表示する場合には、あ
る１Ｈ期間で配線ｊ、配線ｋを選択し、これらに負極性
の信号を流し、列方向配線には正極性の信号を流す。こ
れにより、配線ｊに接続されている放出素子は斜め下向
きに電子を放出し、配線ｋに接続されている放出素子は
斜め上向きに電子を放出する。

【００７３】以上のように、飛び越し走査をする場合
は、あるフィールドを表示している期間は行方向配線側
も列方向配線側も信号の極性を反転させる必要がない。

【００７４】本実施形態における蛍光体とその蛍光体上
に形成される輝点も、前記の第１の実施形態と同様に図
５（ｂ）のようになる。

【００７５】このように、蛍光体の１行を表示する際、
上下２行の電子放出部から電子を供給することにより、
従来のように蛍光体１行が電子放出部１行に対応する場
合と比較して輝度を２倍に高めることができる。また、
１フィールド毎に印加する電圧の極性を反転させること
により、１つの電子放出部が２つの蛍光体に電子を放出
するため、放出素子数を増やさずに解像度を２倍に上げ
ることができる。更に、蛍光体の形状を三角形にするこ
とにより、蛍光体が長方形である場合よりも高密度に蛍
光体を配置することができる。

【００７６】＜表示パネルの構成と製造法＞次に、本発
明を適用した画像形成装置の表示パネルの構成と製造法
について、具体的な例を示して説明する。

【００７７】図８は、本発明の実施形態に用いた表示パ
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。

【００７８】図中、１００５はリアプレート、１００６
は側壁、１００７はフェースプレートであり、１００５
〜１００７により表示パネルの内部を真空に維持するた
めの気密容器を形成している。気密容器を組み立てるに
あたっては、各部材の接合部に十分な強度と気密性を保
持させるため封着する必要があるが、例えばフリットガ
ラスを接合部に塗布し、大気中あるいは窒素雰囲気中
で、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。

【００７９】リアプレート１００５には、基板１００１
が固定されているが、該基板上には表面伝導型放出素子
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。例えば、高品位テレビジョンの表示を目的
とした形成装置においては、Ｎ＝３０００，Ｍ＝１００
０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Ｎ
ｘＭ個の表面伝導型放出素子は、Ｍ本の行方向配線１０
０３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。尚、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。

【００８０】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。

【００８１】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
ラー画像形成装置であるため、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。この状態を図９に示す。

【００８２】図９は、本発明の実施形態としてのフェー
スプレートの蛍光体配列を示す図である。

【００８３】図中、各色の蛍光体は、デルタ状に塗り分
けられ、蛍光体の間には黒色の導電体２０１０が設けて
ある。Ｒ、Ｇ、Ｂは、それぞれ赤色、緑色、青色蛍光体
である。黒色の導電体２０１０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ことや、外光の反射を防止して表示
コントラストの低下を防ぐこと、電子ビームによる蛍光
膜のチャージアップを防止すること等である。黒色の導
電体２０１０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。

【００８４】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。

【００８５】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
率を向上させることや、負イオンの衝突から蛍光膜１０
０８を保護することや、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ことや、蛍光膜１００８を
励起した電子の導電路として作用させること等である。
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。尚、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。

【００８６】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、例えばＩＴＯを材料とする透明電極を設けてもよ
い。

【００８７】また、Ｄx1〜Ｄxm及びＤy1〜Ｄyn及び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１００
３と、Ｄy1〜Ｄynはマルチ電子ビーム源の列方向配線１
００４と、Ｈｖはフェースプレートのメタルバック１０
０９と電気的に接続している。

【００８８】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
ッター膜（不図示）を形成する。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ーもしくは
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。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。

【００８９】次に、本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
の画像形成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放出源であ
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、本願の発明者らは、表面伝
導型放出素子の中では、電子放出部もしくはその周辺部
を微粒子膜から形成したものが電子放出特性に優れ、し
かも製造が容易に行えることを見いだしている。従っ
て、高輝度で大画面の画像形成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及び特性を説明し、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。

【００９０】＜表面伝導型放出素子の好適な素子構成と
製造法＞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種類が挙げられる。

【００９１】（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。

【００９２】図１０は、本発明の実施形態としての表面
伝導型放出素子の平面図及び断面図である。

【００９３】図中、１１０１は基板、１１０２と１１０
３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。

【００９４】基板１１０１としては、例えば、石英ガラ
スや青板ガラスをはじめとする各種ガラス基板や、アル
ミナをはじめとする各種セラミクス基板、あるいは上述
の各種基板上に例えばＳｉＯ2 を材料とする絶縁層を積
層した基板、等を用いることができる。

【００９５】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Ｉｎ2 Ｏ3 −ＳｎＯ2 をはじめとする金属
酸化物、ポリシリコン等の半導体、等の中から適宜材料
を選択して用いればよい。電極を形成するには、例えば
真空蒸着等の製膜技術とフォトリソグラフィー、エッチ
ング等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。

【００９６】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、なかでも画像形成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。

【００９７】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。

【００９８】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
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、等である。

【００９９】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。

【０１００】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，等をはじめとする金属や、ＰｄＯ，Ｓｎ
Ｏ2 ，Ｉｎ2 Ｏ3 ，ＰｂＯ，Ｓｂ2 Ｏ3 ，等をはじめと
する酸化物や、ＨｆＢ2 ，ＺｒＢ2 ，ＬａＢ6 ，ＣｅＢ
6 ，ＹＢ4 ，ＧｄＢ4 ，等をはじめとする硼化物や、Ｔ
ｉＣ，ＺｒＣ，ＨｆＣ，ＴａＣ，ＳｉＣ，ＷＣ，等をは
じめとする炭化物や、ＴｉＮ，ＺｒＮ，ＨｆＮ，等をは
じめとする窒化物や、Ｓｉ，Ｇｅ，等をはじめとする半
導体や、カーボン、等があげられ、これらの中から適宜
選択される。

【０１０１】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。

【０１０２】尚、導電性薄膜１１０４と素子電極１１０
２及び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、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。

【０１０３】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。尚、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１０においては模式的に示した。

【０１０４】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。

【０１０５】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
とするのが更に好ましい。

【０１０６】尚、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。

【０１０７】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。

【０１０８】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。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。

【０１０９】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。

【０１１０】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。

【０１１１】図１１は、本発明の実施形態としての平面
型の表面伝導型放出素子の製造工程を説明するための断
面図である。

【０１１２】図中、（ａ）〜（ｄ）は、表面伝導型放出
素子の各製造工程を表わし、各部材の参照番号は図１０
と同一である。

【０１１３】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。

【０１１４】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、例えば、蒸着法やスパッタ法等の真空成膜技術を用
ればよい。）その後、堆積した電極材料を、フォトリソ
グラフィー・エッチング技術を用いてパターニングし、
（ａ）に示した一対の素子電極（１１０２と１１０３）
を形成する。

【０１１５】２）次に、同図（ｂ）に示すように、導電
性薄膜１１０４を形成する。

【０１１６】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、それ以外の例えばスピンナー法やスプレー法を
用いてもよい。）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、例えば真空蒸着法やスパッタ法、あるいは化学
的気相堆積法等を用いる場合もある。

【０１１７】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。

【０１１８】通電フォーミング処理とは、微粒子膜で作
られた導電性薄膜１１０４に通電を行って、その一部を
適宜に破壊、変形、もしくは変質せしめ、電子放出を行
うのに好適な構造に変化させる処理のことである。微粒
子膜で作られた導電性薄膜のうち電子放出を行うのに好
適な構造に変化した部分（即ち電子放出部１１０５）に
おいては、薄膜に適当な亀裂が形成されている。尚、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。

【０１１９】通電方法をより詳しく説明するために、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。

【０１２０】図１２は、本発明の実施形態としての通電
フォーミング処理における印加電圧波形の一例を示す図
である。

【０１２１】同図において、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１１１１で計測した。

【０１２２】本実施形態においては、例えば１０のマイ
ナス５乗［ｔｏｒｒ］程度の真空雰囲気下において、例
えばパルス幅Ｔ１を１［ミリ秒］、パルス間隔Ｔ２を１
０［ミリ秒］とし、波高値Ｖｐｆを１パルス毎に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、即ちモ
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。

【０１２３】尚、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、例えば微粒子
膜の材料や膜厚、あるいは素子電極間隔Ｌ等表面伝導型
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。

【０１２４】４）次に、図１１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。

【０１２５】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。）尚、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。

【０１２６】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。

【０１２７】次に、図１３を参照して通電方法をより詳
しく説明する。

【０１２８】図１３は、本発明の実施形態としての通電
活性化処理における印加電圧及び放出電流を説明する図
である。

【０１２９】図中、（ａ）は、活性化用電源１１１２か
ら印加する適宜の電圧波形の一例であり、（ｂ）は電圧
の印加に伴って放出される放出電流Ｉｅ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。尚、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。

【０１３０】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あり、直流高電圧電源１１１５及び
電流計１１１６が接続されている。（尚、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１１
１２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１３（ｂ）に示すが、活性化電源
１１１２からパルス電圧の印加を開始すると、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。

【０１３１】尚、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。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。

【０１３２】（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。

【０１３３】図１４は、本発明の実施形態としての垂直
型の表面伝導型放出素子の断面図である。

【０１３４】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。

【０１３５】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、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。尚、基板１２０１、素子電極１２０２及び
１２０３、微粒子膜を用いた導電性薄膜１２０４、につ
いては、前記平面型の説明中に列挙した材料を同ように
用いることが可能である。また、段差形成部材１２０６
には、例えばＳｉＯ2 のような電気的に絶縁性の材料を
用いる。

【０１３６】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。

【０１３７】図１５は、本発明の実施形態としての垂直
型の表面伝導型放出素子の製造工程を説明するための断
面図である。

【０１３８】図中、（ａ）〜（ｆ）は、表面伝導型放出
素子の各製造工程を表わし、各部材の参照番号は図１４
と同一である。

【０１３９】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。

【０１４０】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、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等の他の成膜方法を用いても
よい。

【０１４１】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。

【０１４２】４）次に、同図（ｄ）に示すように、絶縁
層の一部を、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。

【０１４３】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、例えば塗布法等の成
膜技術を用いればよい。

【０１４４】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
ング処理と同ようの処理を行えばよい。）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１１（ｄ）を用いて説明した平面型の通
電活性化処理と同よう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。

【０１４５】次に画像形成装置に用いた素子の特性につ
いて述べる。

【０１４６】＜画像形成装置に用いた表面伝導型放出素
子の特性＞図１６は、本発明の実施形態としての表面伝
導型放出素子の特性を示す図である。

【０１４７】同図は、（放出電流Ｉｅ）対（素子印加電
圧Ｖｆ）特性、及び（素子電流Ｉｆ）対（素子印加電圧
Ｖｆ）特性の典型的な例を示している。尚、放出電流Ｉ
ｅ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。

【０１４８】画像形成装置に用いた素子は、放出電流Ｉ
ｅに関して以下に述べる３つの特性を有している。

【０１４９】（１）ある電圧（これをしきい値電圧Ｖｔ
ｈ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、しきい値電圧Ｖｔ
ｈ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、明確なしきい値電圧
Ｖｔｈを持った非線形素子である。

【０１５０】（２）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。

【０１５１】（３）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。

【０１５２】以上のような特性を有するため、表面伝導
型放出素子を形成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形成
装置において、特性（１）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しきい値電圧Ｖｔｈ
以上の電圧を適宜印加し、非選択状態の素子にはしきい
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。また、特性（２）または
特性（３）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。

【０１５３】＜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。

【０１５４】図１７は、本発明の実施形態としてのマル
チ電子ビーム源の基板の平面図である。

【０１５５】同図は、図８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。図中、基板上には、図１
０で示したものと同様な表面伝導型放出素子が配列され
ており、これらの素子は行方向配線電極１００３と列方
向配線電極１００４によって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１
００４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。

【０１５６】図１８は、本発明の実施形態としてのマル
チ電子ビーム源の基板の断面図であり、図１７のＡ−
Ａ’断面を示している。

【０１５７】尚、このような構造のマルチ電子放出源
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）、及び表
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及び列方向配線電極１００
４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。

【０１５８】図１９は、本発明の実施形態としての画像
形成装置を用いた多機能画像形成装置のブロック構成図
である。

【０１５９】図中、２１００はディスプレイパネル、２
１０１はディスプレイパネルの駆動回路、２１０２はデ
ィスプレイコントローラ、２１０３はマルチプレクサ、
２１０４はデコーダ、２１０５は入出力インターフェー
ス回路、２１０６はＣＰＵ、２１０７は画像生成回路、
２１０８及び２１０９及び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及び２１１３はＴＶ信号受信回路、２１
１４は入力部である。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
る回路やスピーカ等については説明を省略する。

【０１６０】以下、画像信号の流れに沿って各部の機能
を説明する。

【０１６１】まず、ＴＶ信号受信回路２１１３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方式等の諸
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。

【０１６２】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等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と同ように、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。

【０１６３】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等の
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。

【０１６４】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。

【０１６５】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。

【０１６６】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。

【０１６７】また、入出力インターフェース回路２１０
５は、本画像形成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等の出力装置
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
によっては本画像形成装置の備えるＣＰＵ２１０６と外
部との間で制御信号や数値データの入出力等を行うこと
も可能である。

【０１６８】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等をはじめと
して画像の生成に必要な回路が組み込まれている。本回
路により生成された表示用画像データは、デコーダ２１
０４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。

【０１６９】また、ＣＰＵ２１０６は、主として本画像
形成装置の動作制御や、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方式または
ノンインターレース方式）や一画面の走査線の本数等の
画像形成装置の動作を適宜制御する。

【０１７０】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。尚、ＣＰＵ２１０６は、こ
れ以外の目的の作業にも関わるものであっても良いこと
は言うまでもない（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
等の作業を外部機器と協同して行っても良い。

【０１７１】また、入力部２１１４は、前記ＣＰＵ２１
０６に使用者が命令やプログラム、あるいはデータ等を
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
識装置等多ような入力機器を用いることが可能である。

【０１７２】また、デコーダ２１０４は、画像生成回路
２１０７ないしＴＶ信号受信回路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。尚、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及びＣＰＵ２１
０６と協同して画像の間引き，補間，拡大，縮小，合成
をはじめとする画像処理や編集が容易に行えるようにな
るという利点が生まれるからである。

【０１７３】また、マルチプレクサ２１０３は、ＣＰＵ
２１０６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２１０
１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。

【０１７４】また、ディスプレイパネルコントローラ２
１０２は、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。

【０１７５】まず、ディスプレイパネルの基本的な動作
にかかわるものとして、例えばディスプレイパネルの駆
動用電源（図示せず）の動作シーケンスを制御するため
の信号を駆動回路２１０１に対して出力する。また、デ
ィスプレイパネルの駆動方法に関わるものとして、例え
ば画面表示周波数や走査方法（例えばインターレース方
式またはノンインターレース方式）を制御するための信
号を駆動回路２１０１に出力する。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２１０
１に対して出力する場合もある。

【０１７６】また、駆動回路２１０１は、ディスプレイ
パネル２１００に印加する駆動信号を発生するための回
路であり、前記マルチプレクサ２１０３から入力される
画像信号と、前記ディスプレイパネルコントローラ２１
０２より入力される制御信号に基づいて動作するもので
ある。

【０１７７】以上、各部の機能を説明したが、図１９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２１００に表示することが可能である。即ち、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２
１０４において逆変換された後、マルチプレクサ２１０
３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２
１００に駆動信号を印加する。これにより、ディスプレ
イパネル２１００において画像が表示される。これらの
一連の動作は、ＣＰＵ２１０６により統括的に制御され
る。

【０１７８】また、本形成装置においては、デコーダ２
１０４に内蔵する画像メモリや、画像生成回路２１０７
及び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，はめ込み等をはじめとする画像編集を行
うことも可能である。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ように、
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。

【０１７９】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はじめとすること務用端末機器，ゲ
ーム機等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。尚、上
記の図１９の構成は、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画像形成装置の構
成の一例であり、これのみに限定されるものではないこ
とは言うまでもない。例えば、図１９の構成要素のうち
使用目的により、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良い。例えば、本形成装置
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。

【０１８０】本形成装置においては、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、画像形成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。

【０１８１】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、表
面伝導型放出素子を用いた輝度及び解像度が高い画像形
成装置の提供が実現する。即ち、２行分の電子放出部か
ら放出された電子が、１行の蛍光体に照射されるため、
輝度を２倍に高めることができる。このとき、行方向配
線に流す電流値を上げる必要もなく、加速電圧を上げる
必要もない。また、１つの電子放出部が、２箇所の蛍光
体に電子を照射するため、蛍光体の数は電子放出部の数
に対して略２倍となる。これにより、解像度が向上す
る。更に、蛍光体の形状を三角形にすることにより、各
蛍光体面の有効利用と蛍光体の高密度な配置とを可能と
する。

【０１８２】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態としての画像形成装置の駆動
回路のブロック構成図である。

【図２】本発明の実施形態としての図１のパネル１２を
説明する図である。

【図３】本発明の実施形態としての放出素子部の断面図
である。

【図４】本発明の第１の実施形態としての駆動回路の動
作を表わすタイミングチャートである。

【図５】本発明の第１の実施形態としての蛍光体への電
子の照射状態を示す図である。

【図６】本発明の第２の実施形態としての駆動回路の動
作を表わすタイミングチャートである。

【図７】本発明の第２の実施形態としての蛍光体への電
子の照射状態を示す図である。

【図８】本発明の実施形態に用いた表示パネルの斜視図
である。

【図９】本発明の実施形態としてのフェースプレートの
蛍光体配列を示す図である。

【図１０】本発明の実施形態としての表面伝導型放出素
子の平面図及び断面図である。

【図１１】本発明の実施形態としての平面型の表面伝導
型放出素子の製造工程を説明するための断面図である。

【図１２】本発明の実施形態としての通電フォーミング
処理における印加電圧波形の一例を示す図である。

【図１３】本発明の実施形態としての通電活性化処理に
おける印加電圧及び放出電流を説明する図である。

【図１４】本発明の実施形態としての垂直型の表面伝導
型放出素子の断面図である。

【図１５】本発明の実施形態としての垂直型の表面伝導
型放出素子の製造工程を説明するための断面図である。

【図１６】本発明の実施形態としての表面伝導型放出素
子の特性を示す図である。

【図１７】本発明の実施形態としてのマルチ電子ビーム
源の基板の平面図である。

【図１８】本発明の実施形態としてのマルチ電子ビーム
源の基板の断面図である。

【図１９】本発明の実施形態としての画像形成装置を用
いた多機能画像形成装置のブロック構成図である。

【図２０】従来例としての表面伝導型放出素子の平面図
である。

【図２１】従来例としての表面伝導型放出素子を用いた
表示装置における一対の放出素子と蛍光体を示す図であ
る。

【図２２】従来例としての表面伝導型放出素子を複数配
列したマルチ電子ビーム源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映像信号反転回路５走査信号反転回路６パルス発生器７走査信号選択回路８走査信号反転スイッチ９反転器１０映像信号反転スイッチ１１ＭＯＳ−ＦＥＴ１２パネル１３放出素子部１４同期分離回路Ｖａ電子の加速電圧Ｖｆ放出素子に印加する電圧Ｉｅ放出電子の電荷量ｓ１ＮＴＳＣ信号ｓ２スイッチ切り換え信号ｓ３スイッチ切り換え信号ｓ４パルス幅変調信号ｓ５映像信号ｓ６走査信号ｓ７パルス５１放出素子５２パネル５３電子放出部５４列方向配線５５行方向配線５６〜５９電極１００中心軸１０１フェースプレート１０２，１０３電子軌道Ｌｈ蛍光体と電子放出部との距離Ｖａ電子の加速電圧Ｖｆ放出素子に印加する電圧１５０蛍光体１５１電子放出部１５３電極１５４放出素子１５５電子軌道１５７輝点２００蛍光体２０１電子軌道２０２放出素子２０４電子放出部２０５電極２０６列方向配線３００蛍光体３０１フェースプレート３０３電子軌道３０４放出素子３０５電極３０６電子放出部３０７輝点１００１基板１００２表面伝導型放出素子１００３行方向配線１００４列方向配線１００５リアプレート１００６側壁１００７フェースプレート１００８蛍光膜１００９メタルバック１０１０放出素子部１０１１行方向配線１０１２列方向配線１０２０放出素子部１０２１行方向配線１０２２列方向配線１１０１基板１１０２，１１０３素子電極１１０４導電性薄膜１１０５電子放出部１１１０フォーミング用電源１１１１電流計１１１２活性化用電源１１１３薄膜１１１４アノード電極１１１５直流高電圧電源１１１６電流計１２０１基板１２０２，１２０３素子電極１２０４導電性薄膜１２０５電子放出部１２０６段差形成部材１２１３薄膜２０１０黒色導電材２１００ディスプレイパネル２１０１駆動回路２１０２ディスプレイコントローラ２１０３マルチプレクサ２１０４デコーダ２１０５入出力インターフェース回路２１０６ＣＰＵ２１０７画像生成回路２１０８，２１０９及び２１１０画像メモリインター
フェース回路２１１１画像入力インターフェース回路２１１２，２１１３ＴＶ信号受信回路２１１４入力部３００１基板３００４導電性薄膜３００５電子放出部４００１表面伝導型放出素子４００２行方向配線４００３列方向配線４００４，４００５配線抵抗

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一対の電極間に電子放出部を有する冷陰
極素子を行列状に複数配置したリアプレートと、前記リ
アプレートが有する行方向配線と列方向配線とにより前
記冷陰極素子に電圧を印加する電圧印加手段と、前記電
子放出部から放出される電子により発光する蛍光体を有
するフェースプレートとを備えた画像形成装置におい
て、前記冷陰極素子にかかる電界の方向と前記画像形成装置
の水平方向とのなす角は、所定の角度θ（θ≠０，９
０）°または（θ＋１８０）°であり、前記蛍光体は、三角形状であることを特徴とする画像形
成装置。
【請求項２】前記三角形状は、直角２等辺三角形であ
ることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】前記蛍光体は、赤、緑、そして青の３種
類であって、その３種類の蛍光体が前記フェースプレー
ト上に所定の順番に従って密接して設けられていること
を特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
【請求項４】前記冷陰極素子全てにおける前記所定の
角度θ°は、同一であることを特徴とする請求項１乃至
請求項３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項５】前記冷陰極素子と前記蛍光体の数が１：
２であることを特徴とする請求項１または請求項４記載
の画像形成装置。
【請求項６】前記電子放出部の中心を始点とする前記
リアプレートの垂線であって、その垂線の延長線上に前
記蛍光体の頂点が位置することを特徴とする請求項５記
載の画像形成装置。
【請求項７】更に、前記電圧印加手段は、所定の時間
毎に電圧極性を反転することを特徴とする請求項１また
は請求項５記載の画像形成装置。
【請求項８】前記所定の時間は、前記画像形成装置に
入力される画像信号の１水平同期期間であることを特徴
とする請求項７記載の画像形成装置。
【請求項９】前記所定の時間は、前記画像形成装置に
入力される画像信号の１フィールド期間であることを特
徴とする請求項７記載の画像形成装置。
【請求項１０】前記電圧印加手段は、前記行方向配線
のうち隣接する２行に、同時に電圧を印加することを特
徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の
画像形成装置。
【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１乃至請求項１０のい
ずれか１項に記載の画像形成装置。