JPH09213224A

JPH09213224A - 画像形成パネルの製造方法及びその脱ガス装置及び前記画像形成パネルを用いた画像形成装置

Info

Publication number: JPH09213224A
Application number: JP2099196A
Authority: JP
Inventors: Yoichi Ando; 洋一安藤; Eiji Yamaguchi; 英司山口; Hidetoshi Suzuki; 英俊鱸
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1996-02-07
Filing date: 1996-02-07
Publication date: 1997-08-15

Abstract

(57)【要約】【課題】気密容器内の排気中に、電子源から電子を放
出させて蛍光体面を照射することにより、蛍光体面に吸
着或は付着したガスを効率良く脱離できる画像形成パネ
ルの製造方法及び脱ガス装置及び当該画像形成パネルを
用いた画像形成装置を提供する。【解決手段】マルチ電子源基板の表面伝導型電子放出
素子の通電活性化終了後、そのパネル容器を排気する
際、マルチ電子源基板とフェースプレート間に印加する
加速電圧を０〜５［ＫＶ］の間で変化させ、このマルチ
電子源の行方向端子Ｄx1〜Ｄxmのそれぞれに印加するパ
ルス電圧を１４［Ｖ］固定で、１００μ秒のパルス幅と
する。このようなパルス電圧の印加サイクルを２００ミ
リ秒周期で行方向端子の全てに対して順次実行し、この
ようなサイクルを複数回繰返すことにより、フェースプ
レートの蛍光体に付着或は吸着されているガスを迅速に
脱離して除去することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、基板上に複数の表
面伝導型電子放出素子を配置したマルチ電子源を有する
画像形成パネルの製造方法及びその脱ガス装置及び前記
画像形成パネルを用いた画像形成装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来技術】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、例えば表面伝導型電子放出素子や、電界放出
型素子（以下ＦＥ型と記す）や、金属／絶縁層／金属型
放出素子（以下ＭＩＭ型と記す）などが知られている。

【０００３】またＦＥ型の例としては、例えば、W. P.
Dyke & W. W. Dolan，“Field emission”, Advance in
Electron Physics, 8, 89 (1956)や、或は、C. A. Spi
ndt，“Physical properties of thin-film field emis
sion cathodes with molybdenum cones”, J. Appl. Ph
ys., 47, 5248 (1976)などが知られている。

【０００４】また、ＭＩＭ型の例としては、例えば、C.
A. Mead，“Operation of tunnel-emission Devices,
J. Appl. Phys., 32,646 (1961)などが知られている。

【０００５】表面伝導型電子放出素子としては、例え
ば、M. I. Elinson, Radio E-ng. Electron Phys., 10,
1290, (1965)や、後述する他の例が知られている。

【０００６】表面伝導型電子放出素子は、基板上に形成
された小面積の薄膜に、膜面に平行に電流を流すことに
より電子放出が生ずる現象を利用するものである。この
表面伝導型電子放出素子としては、前記エリンソン(Eli
nson)等によるＳｎＯ2薄膜を用いたものの他に、Ａｕ薄
膜によるもの［G. Dittmer：“Thin Solid Films”,9,3
17 (1972)］や、Ｉｎ2Ｏ3／ＳｎＯ2薄膜によるもの［M.
Hartwell and C. G.Fonstad：”IEEE Trans. ED Con
f.”，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。

【０００７】これらの表面伝導型電子放出素子の素子構
成の典型的な例として、図２９に前述のM. Hartwellら
による素子の平面図を示す。図２９において、３００１
は基板で、３００４はスパッタで形成された金属酸化物
よりなる導電性薄膜である。導電性薄膜３００４は図示
のようにＨ字形の平面形状に形成されている。この導電
性薄膜３００４に、後述の通電フォーミングと呼ばれる
通電処理を施すことにより、電子放出部３００５が形成
される。図中の間隔Ｌは、０．５〜１［ｍｍ］，幅Ｗ
は、０．１［ｍｍ］に設定されている。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。

【０００８】M. Hartwellらによる素子をはじめとして
上述の表面伝導型電子放出素子においては、電子放出を
行う前に導電性薄膜３００４に通電フォーミングと呼ば
れる通電処理を施すことにより電子放出部３００５を形
成するのが一般的であった。即ち、通電フォーミングと
は、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。この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】例えば、表面伝導型電子放出素子は、冷陰
極素子の中でも特に構造が単純で製造も容易であること
から、大面積に亙り多数の素子を形成できる利点があ
る。そこで例えば本願出願人による特開昭６４−３１３
３２号公報において開示されるように、多数の素子を配
列して駆動するための方法が研究されている。

【００１０】また、表面伝導型電子放出素子の応用につ
いては、例えば、画像表示装置、画像記録装置などの画
像形成装置や、荷電ビーム源、等が研究されている。

【００１１】特に画像表示装置への応用としては、例え
ば本願出願人によるＵＳＰ５，０６６，８８３や特開平
２−２５７５５１号公報や特開平４−２８１３７号公報
において開示されているように、表面伝導型電子放出素
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。このよう
な表面伝導型電子放出素子と蛍光体とを組み合わせて用
いた画像表示装置は、従来の他の方式の画像表示装置よ
りも優れた特性が期待されている。例えば、近年普及し
てきた液晶表示装置と比較しても、自発光型であるため
バックライトを必要としない点や、視野角が広い点が優
れていると言える。

【００１２】本願発明者らは、上記従来技術に記載した
ものを初めとして、種々の材料、製法、構造の冷陰極素
子を試みてきた。更に、多数の冷陰極素子を配列したマ
ルチ電子ビーム源、並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。

【００１３】本願発明者らは、例えば図３０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、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。

【００１４】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
線を示している。行方向配線４００２及び列方向配線４
００３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。尚、図示の便宜上、６×６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、例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。

【００１５】表面伝導型電子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行の表面伝導型電子放出素子を
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４
００２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４０
０４及び４００５による電圧降下を無視すれば、選択す
る行の表面伝導型電子放出素子には、（Ｖe−Ｖs）の電
圧が印加され、また非選択行の表面伝導型電子放出素子
には（Ｖe−Ｖns）の電圧が印加される。ここで、これ
らＶe，Ｖs，Ｖnsの電圧値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電子放出素子だけから所望
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４００３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、表面伝導型電子放出
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。

【００１６】従って、表面伝導型電子放出素子を単純マ
トリクス配線したマルチ電子ビーム源には種々の応用で
きる可能性があり、例えば画像情報に応じた電気信号を
適宜印加すれば、画像表示装置用の電子源として好適に
用いることができる。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、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、実際には以下に述べるような問題が発生して
いた。

【００１８】このマルチ電子ビーム源の詳しい製造方法
は後述するが、このマルチ電子ビーム源を用いて画像形
成装置を製造するためには、まずマルチ電子ビーム源と
電子ビームの照射により発光する蛍光体と排気管とを含
む気密容器を組み立てる。次に、その排気管を通じて気
密容器内を真空排気した後、その排気管を封止し、封止
の直前あるいは封止後にゲッター膜を形成する。このよ
うにして内部が真空に保たれた気密容器を製造する。

【００１９】このような方法で製造された画像形成装置
を用いて画像形成を行った場合、マルチ電子源から放出
される電子の照射により蛍光体面に吸着したガスが脱離
し、ゲッター膜のゲッター作用の寿命を低下させる原因
となっていた。また、その脱離したガスの種類によって
は、表面伝導型放出素子そのものの寿命をも低下させる
ことになり、画像形成装置の寿命を著しく低下させると
いう問題があった。また場合によっては、電子放出素子
から放出される電子ビームの量が不安定となり画像情報
を正確に形成できなくなるといった問題が生じていた。

【００２０】本発明は上記従来例に鑑みてなされたもの
で、気密容器内の排気中に、電子源から電子を放出させ
て蛍光体面を照射することにより、蛍光体面に吸着或は
付着したガスを効率良く脱離する画像形成パネルの製造
方法及びその脱ガス装置及び前記画像形成パネルを用い
た画像形成装置を提供することを目的とする。

【００２１】また本発明の目的は、蛍光体面のガスをよ
り効率的に除去できる画像形成パネルの製造方法及びそ
の脱ガス装置及び前記画像形成パネルを用いた画像形成
装置を提供することにある。

【００２２】また本発明の他の目的は、蛍光体面に電子
が照射される面積を広くして、より効率良くガスを除去
できる画像形成パネルの製造方法及びその脱ガス装置及
び前記画像形成パネルを用いた画像形成装置を提供する
ことにある。

【００２３】また本発明の他の目的は、電子源と蛍光体
面との間に印加される電圧を変更することにより電子が
照射される位置を変更させて、より効率良くガスを除去
できる画像形成パネルの製造方法及びその脱ガス装置及
び前記画像形成パネルを用いた画像形成装置を提供する
ことにある。

【００２４】また本発明の他の目的は、電子源に印加さ
れる電圧を変更することにより電子が照射される位置を
変更させて、より効率良くガスを除去できる画像形成パ
ネルの製造方法及びその脱ガス装置及び前記画像形成パ
ネルを用いた画像形成装置を提供することにある。

【００２５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の画像形成パネルの製造方法は以下のような工
程を備える。即ち、電極間に電子放出部を形成した表面
伝導型放出素子を複数素子備えたマルチ電子源を有する
画像形成パネルの製造方法であって、前記マルチ電子源
の各表面伝導型電子放出素子を基板上に形成する工程
と、気密容器内を排気した後、前記気密容器内で前記表
面伝導型電子放出素子に対して通電フォーミングを行う
工程と、前記気密容器内で通電活性化を行う工程と、前
記通電活性化の後、前記気密容器より更に排気する際
に、前記表面伝導型電子放出素子から電子を放出させる
電子放出工程とを有する。

【００２６】また上記目的を達成するために本発明の脱
ガス装置は以下のような構成を備える。即ち、電極間に
電子放出部を形成した表面伝導型放出素子を複数素子備
えたマルチ電子源を有する画像形成パネルの脱ガス装置
であって、前記マルチ電子源の行或は列方向の表面伝導
型電子放出素子に素子電圧を印加する通電手段と、前記
マルチ電子源を配置した基板と前記画像形成パネルの蛍
光体との間に加速電圧を印加する加速電圧印加手段と、
前記マルチ電子源の通電活性化の後、前記画像形成パネ
ルより更に排気する排気手段と、前記排気手段による排
気時、前記通電手段と前記加速電圧印加手段とを駆動し
て前記マルチ電子源から前記蛍光体に電子を照射させる
制御手段とを有する。

【００２７】また上記目的を達成するために本発明の画
像形成装置は以下のような構成を備える。即ち、請求項
１乃至９のいずれか１項に記載の製造方法により製造さ
れた画像形成パネルと、画像信号を入力する入力手段
と、前記画像信号に基づいて前記画像形成パネルを駆動
するための駆動信号を発生する駆動信号発生手段と、前
記駆動信号発生手段により発生された駆動信号に基づい
て前記画像形成パネルを駆動して画像を形成する駆動手
段とを有する。

【００２８】

【発明の実施の形態】本実施の形態によれば、脱ガス
時、表面伝導型電子放出素子に印加するパルス電圧値を
固定にし、加速電圧を所定幅（例えば５ＫＶ幅）の間で
変更させて印加する。

【００２９】本実施の形態によれば、脱ガス時、加速電
圧を固定にし、表面伝導型電子放出素子に印加するパル
ス電圧値を、例えば行或は列方向の全ラインに対して終
了するごとに、所定電圧ずつ増加あるいは減少させる。
これによりパルス電圧の波高値は所定電圧と最大電圧値
との間で変化される。

【００３０】本実施の形態によれば、脱ガス時、加速電
圧を固定にし、表面伝導型電子放出素子に印加するパル
ス電圧値を、例えば行或は列方向の全ラインに対して終
了するごとに、所定電圧ずつ増加あるいは減少させる。
そして、パルス電圧の波高値が最大電圧値になるとその
極性を反転し、再度同様の処理を行う。

【００３１】本実施の形態によれば、脱ガス時、加速電
圧を所定幅で変化させ、表面伝導型電子放出素子に印加
するパルス電圧値を、例えば行或は列方向の全ラインに
対して終了するごとに、所定電圧ずつ増加あるいは減少
させる。これによりパルス電圧及び加速電圧の波高値は
所定電圧と最大電圧値との間で変化される。

【００３２】本実施の形態によれば、脱ガス時、加速電
圧を所定幅で変化させ、表面伝導型電子放出素子に印加
するパルス電圧値を、例えば行或は列方向の全ラインに
対して終了するごとに、所定電圧ずつ増加あるいは減少
させる。そして、パルス電圧の波高値が最大電圧値にな
るとその極性を反転し、再度同様の処理を行う。

【００３３】［実施の形態１］以下、添付図面を参照し
て本発明の好適な実施の形態を詳細に説明する。図中同
じ番号のものは同じものを示している。

【００３４】まず最初に本実施の形態の表面伝導型電子
放出素子をマトリクス上に配列した表示パネル１０００
の構成と製造法について具体的な例を示して説明する。

【００３５】図１は、本実施の形態に用いた表示パネル
１０００の外観斜視図であり、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。

【００３６】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１０００の内部を真空に維
持するための気密容器を形成している。この気密容器を
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、大気中或は窒素雰
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。この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。

【００３７】リアプレート１００５には基板１００１が
固定されているが、該基板１００１上には表面伝導型放
出素子１００２がＮ×Ｍ個形成されている。（ここで
Ｎ，Ｍは２以上の正の整数であり、目的とする表示画素
数に応じて適宜設定される。例えば、高品位テレビジョ
ンの表示を目的とした表示装置においては、Ｎ＝３００
０，Ｍ＝１０００以上の数を設定することが望ましい。
本実施の形態においてはＮ＝３０７２，Ｍ＝１０２４と
した）。これらＮ×Ｍ個の表面伝導型放出素子１００２
は、Ｍ本の行方向配線１００３とＮ本の列方向配線１０
０４により単純マトリクス配線されている。これら基板
１００１、表面伝導型電子放出素子１００２、行方向、
列方向配線１００３，１００４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、このマルチ電子ビ
ーム源の製造方法や構造については、後で詳しく述べ
る。

【００３８】尚、本実施の形態においては、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１０
０１を固定する構成としたが、マルチ電子ビーム源の基
板１００１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１００１自体を用いてもよい。

【００３９】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。本実施の形態は
カラー表示装置用の表示パネル１０００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
（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色の蛍光体が塗り分
けられている。各色の蛍光体は、例えば図２（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。この
ような黒色の導電体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
じないようにするためや、外光の反射を防止して表示コ
ントラストの低下を防ぐため、電子ビームによる蛍光膜
のチャージアップを防止するためなどである。黒色の導
電体１０１０には、黒鉛を主成分として用いたが、上記
の目的に適するものであればこれ以外の材料を用いても
良い。

【００４０】また、３原色の蛍光体の塗り分け方は図２
（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、例えば、図２（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。

【００４１】なお、モノクローム画像表示用の表示パネ
ルを作成する場合には、単色の蛍光体材料を蛍光膜１０
０８に用いれば良く、また黒色導電材料は必ずしも用い
なくともよい。

【００４２】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。このメタルバック１００９を設けた目的
は、蛍光膜１００８が発する光の一部を鏡面反射して光
利用率を向上させるためや、負イオンの衝突から蛍光膜
１００８を保護するため、電子ビーム加速電圧を印加す
るための電極として作用させるため、更には蛍光膜１０
０８を励起した電子の導電路として作用させるためなど
である。このメタルバック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１００８の表面を平滑化処理し、その上にＡｌ（アル
ミニウム）を真空蒸着する方法により形成した。なお、
蛍光膜１００８に低電圧用の蛍光体材料を用いた場合に
はメタルバック１００９は用いない。

【００４３】また、本実施の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。

【００４４】また、Ｄx1〜Ｄxm，Ｄy1〜ＤynおよびＨｖ
は、この表示パネル１０００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。また、端子Ｄx1〜Ｄxmはマルチ電子ビーム源の
行方向配線１００３と、端子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１００７のメタルバック１００９と電気的に接続して
いる。

【００４５】また、この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
［torr］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。このゲッター膜とは、
例えばＢａを主成分とするゲッター材料をヒータもしく
は高周波加熱により加熱し蒸着して形成した膜であり、
このゲッター膜の吸着作用により気密容器内は１×１０
のマイナス５乗ないしは１×１０マイナス７乗［torr］
の真空度に維持される。

【００４６】以上、本発明の実施の形態の表示パネル１
０００の基本構成と製法を説明した。

【００４７】［実施の形態１］次に、前述した気密容器
を組み立てた後、排気管を通して真空に排気した後、排
気管を封止する前に行われる本実施の形態１の脱ガス工
程を図面を参照して説明する。

【００４８】図３は、本実施の形態１で蛍光体の脱ガス
工程を行うために、電子源を駆動するための構成の概略
を示したブロック図である。

【００４９】図３において、１００２は表面伝導型電子
放出素子であり、この製造方法及び構成は図１８以降の
図面を参照して詳しく後述するが、電子放出部形成用の
薄膜にフォーミング処理及び活性化処理を行うことによ
り、電子放出部を含む薄膜を形成した素子である。この
表面伝導型電子放出素子１００２は基板１００１上にｍ
×ｎ個マトリクス状に配置されており、このような表面
伝導型放出素子１００２を多数個備えるマルチ電子源を
構成している。

【００５０】７は、パルス発生電源及び制御スイッチン
グ回路で、前述の表示パネル１０００の行方向の端子Ｄ
x1〜Ｄxmに後述するパルス信号を印加するか、或はグラ
ンドに接続するかを切り換えるスイッチング素子と、そ
れらの切換え動作及びパルスの種類、波高、パルス幅、
周期、発生タイミングなどを制御する回路等を備えてい
る。またパルス発生電源及び制御スイッチング回路７
は、複数の端子を同時に選択することも可能である。
尚、図３の構成では、列方向の端子Ｄy1〜Ｄynはグラン
ドに接続されている。

【００５１】この蛍光体脱ガスは、排気管の封止の前に
行われ、後述する通電活性化が終了した時点で蛍光体面
に吸着されているガスを、その蛍光体面に表面伝導型電
子放出素子から放出された電子を衝突させることにより
脱離させるもので、そのための表面伝導型電子放出素子
の駆動は行方向の１ライン、又は複数ラインずつ、或は
全ラインを同時に行ってもよい。しかしながら、このた
めに要する時間の短縮と、急激な脱ガスによる放電等に
よる素子劣化を防ぐためには、行方向或は列方向の１ラ
イン単位で走査して行うのが好ましい。そこで、本実施
の形態では表示駆動時と同様に、行方向の１ライン単位
で順次素子に通電して行った。

【００５２】尚、ここで、各素子に印加する印加パルス
は、パルス幅１００（μ秒）、電圧波高値Ｖｆが１４
（Ｖ）の矩形波を用い、選択する行方向の端子Ｄxa（１
≦ａ≦ｍ）に、このパルス信号を印加し、他の端子はグ
ランドに接地し、５（Ｈｚ）の周波数で、順次行方向に
走査しながら行った。

【００５３】図４は、このような脱ガス工程時の全体構
成を示すブロック図である。

【００５４】図４において、１１１５は直流高電圧電
源、１００７は蛍光体が形成されているフェースプレー
ト、１１は制御部（例えばパソコン）で、パルス発生電
源及び制御スイッチング回路７及び直流高電圧電源１１
１５を制御している。１２は排気管を示し、不図示の排
気回路に接続されている。ここで、電子源基板１００１
とフェースプレート１００７との間にはアノード電圧Ｖ
aが印加されている。

【００５５】図５（Ａ）〜（Ｃ）は、このアノード電圧
Ｖaを変化させた場合に、基板１００１上の表面伝導型
電子放出素子１００２から放出される電子のフェースプ
レート１００７ヘの到達点の違いを説明する図である。
尚、この図５において、１１１４はアノード電極を示し
ている。

【００５６】図５（Ａ）はアノード電圧Ｖaが最も低い
場合を示し、図５（Ｂ）はアノード電圧Ｖaの電位が中
位、図５（Ｃ）はアノード電圧Ｖaが最も高い場合を示
している。このように、アノード電圧Ｖaを高くするに
従って、表面伝導型電子放出素子１００２から放出され
る電子のフェースプレート１００７ヘの到達点が、素子
１００２の真上方向に移動していることがわかる。即
ち、これにより、この脱ガス工程において、アノード電
圧Ｖaを高電位と低電位との間で変化させることによ
り、放出電子が衝突する蛍光体の面積をより広くでき、
より広い面積の蛍光体面からの脱ガスをより速く行うこ
とができる。尚、本実施の形態１では、アノード電圧Ｖ
aを５００［Ｖ］／（分）で５［ＫＶ］まで昇圧し、同
じレートで減圧することを１サイクルとして、２サイク
ル行った。

【００５７】尚、図５から明らかなように、放出された
電子はある程度の広がりを持って蛍光体面に衝突するた
め、アノード電圧Ｖaをある程度の電圧幅で階段状に変
化させても同様の効果が得られるが、本実施の形態１で
は連続的に変化させた。

【００５８】図６（Ａ）は、本実施の形態１における蛍
光体の脱ガス工程を行う際の電子源を駆動を示す図で、
図６（Ｂ）はアノード電圧Ｖaの変化を示すタイミング
図、図７は電子源を駆動するためのフローチャート、そ
して図８は高圧電源１１１５を駆動する処理を示すフロ
ーチャートである。以下、これら図６（Ａ）（Ｂ）及び
図７、図８を参照して本実施の形態１の蛍光体脱ガス工
程について詳細に説明する。

【００５９】まずパルス発生電源及び制御スイッチング
回路７から端子Ｄx1に図６（Ａ）に示すようなパルス電
圧（電圧１４［Ｖ］、パルス幅１００μ秒）を印加す
る。尚、この時、他の端子は全てグランドに接地されて
いる。次に動作周波数が５（Ｈｚ）になるように、１／
（５×ｍ）秒後（ｍは行方向の端子数）に端子Ｄx2にパ
ルスを印加する。尚、この時も他の端子をグランドとす
る。このようにして１／（５×ｍ）秒毎に順々に行方向
ラインを選択していき、端子Ｄxmに通電して最後のライ
ンを選択し終わったなら１ライン目（端子Ｄx1）に戻り
（本実施の形態の場合２００ミリ秒（１／５秒）後）、
以下同様に繰り返す。

【００６０】この時、アノード電圧Ｖaを出力する直流
高電圧電源１１１５は、図６（Ｂ）に示すように、これ
とは独立して駆動され、本実施の形態１の場合、アノー
ド電圧Ｖaは、１０分間で０［ＫＶ］から５［ＫＶ］ま
で連続的に昇圧され、次の１０分間で５［ＫＶ］から０
［ＫＶ］まで連続的に減圧される。このような昇圧及び
減圧が２回繰返され、これら２サイクルは計４０分で終
了する。

【００６１】なお上述の素子駆動電圧Ｖf（ここでは１
４［Ｖ］）、アノード電圧Ｖaの通電条件は、本実施の
形態の表面伝導型放出素子１００２に関する好ましい条
件であり、表面伝導型放出素子１００２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。また、このような表面伝導型電子放出素子を配置
した電子源の駆動は行方向の複数ラインを単位として走
査させても良く、もちろん上記実施の形態において行と
列が反対でもよい。

【００６２】図７は、制御部１１により実施されるパル
ス発生電源及び制御スイッチング回路７の制御処理を示
すフローチャートである。

【００６３】まずステップＳ１で、行方向の端子数を計
数するための変数ｋを“１”にセットし、ステップＳ２
で、１ラインの通電周期を計時するための時間変数ｔを
“０”にセットする。そしてステップＳ３に進み、端子
Ｄxk（kは変数ｋの値で定まる）を選択し、他の端子は
全て接地する。そしてステップＳ４に進み、ステップＳ
３で選択された行方向の端子Ｄxkに電圧値１４［Ｖ］
で、パルス幅が１００μ秒のパルスを印加する。次にス
テップＳ５に進み、変数ｋの値を＋１し、ステップＳ６
で、時間ｔが｛１／（ｆ×ｍ）｝よりも大きくなったか
どうか、即ち、次のラインの通電時間になったかどうか
をみる。ここでｆは周波数を示し、前述の例ではｆ＝５
である。こうして経過時間ｔが｛１／（ｆ×ｍ）｝より
も大きくなるとステップＳ７に進み、変数ｋの値が“ｍ
＋１”よりも大きくなったか、即ち、行方向の全ての端
子への通電が終了したかをみる。終了していなければス
テップＳ２に戻って、ステップＳ５でカウントアップさ
れたｋの値に従って次のラインを選択して前述の処理を
実行するが、終了したときはステップＳ１に戻り、再び
端子Ｄx1よりの通電を開始する。

【００６４】図８は、図７の処理とは独立に制御回路１
１により実行される高圧電源１１１５の制御を示すフロ
ーチャートである。

【００６５】まずステップＳ１１で、時間変数ｔ1を
“０”にセットし、ステップＳ１２で、高圧電源１１１
５の出力電圧を“０”にセットする。ステップＳ１３で
は、時間変数ｔ1により１０ｍｓｅｃ（ミリ秒）が経過
したかを調べ、１０ミリ秒経過するとステップＳ１４に
進み、高圧電源１１１５の出力を１／１２［Ｖ］だけ昇
圧する。そしてステップＳ１５で、１０分が経過したか
を調べ、１０分が経過していないときはステップＳ１３
に戻り前述の処理を実行する。

【００６６】ステップＳ１５で１０分が経過するとステ
ップＳ１６に進み、時間変数をｔ1を“０”にセット
し、ステップＳ１７で、時間変数ｔ1により１０ｍｓｅ
ｃ（ミリ秒）が経過したかを調べ、１０ミリ秒経過する
とステップＳ１８に進み、高圧電源１１１５の出力を１
／１２［Ｖ］だけ減圧する。そしてステップＳ１９でス
テップＳ１５と同様に１０分が経過したかを調べ、１０
分経過するとステップＳ２０に進み、このような処理を
２回繰返し実行したかを調べ、そうでなければステップ
Ｓ１１に戻り、再度前述の処理を繰返し実行する。

【００６７】尚、図７及びず８のフローチャートにおい
て、時間変数ｔ，ｔ1の値は、制御回路１１に内蔵され
ているタイマ（図示せず）等により、時間の経過ととも
に順次更新されているものとする。

【００６８】また、図８のフローチャートでは、１０ｍ
ｓｅｃ毎に１／１２［Ｖ］ずつ段階的に出力電圧値を更
新するようにしたが本発明はこれに限定されず、前述の
ように連続して電圧値を変更しても良い。

【００６９】［実施の形態２］以下に添付図面を参照し
て本発明の実施の形態２について、排気管の封止前の蛍
光体の脱ガスの処理のみを説明する。尚、電子源を駆動
するための電気回路の概略構成及び電子源の駆動方法
は、前述の実施の形態１と同じであるので、その説明を
省略する。

【００７０】ここで、前述の実施の形態１と異なるの
は、アノード電圧Ｖaを一定（５［ＫＶ］）に保ち、１
スクロールごと（本実施の形態では２００ミリ秒）に、
印加パルスの波高値Ｖfを０．１Ｖずつ変化させる点で
ある。なお、ここで印加パルスは、パルス幅１００（μ
ｓｅｃ）、素子電圧Ｖfは、８〜１４［Ｖ］の矩形波を
用い、アノード電圧Ｖaは５ＫＶで一定とした。

【００７１】図９は、本実施の形態２における全体構成
を示すブロック図で、前述の図４と共通する部分は同じ
番号で示している。これら図４と図９から明らかなよう
に、この実施の形態２の図９では、制御回路（パソコ
ン）１１が直流高圧電源１１１５を制御していない点が
図４の構成と異なっている。

【００７２】図１０（Ａ）〜（Ｃ）は、波高値Ｖfを変
化させた場合の表面伝導型電子放出素子から放出される
電子がフェースプレート１００７に到達する点を表わす
模式図で、図１０（Ａ）が最も波高値が高く、図１０
（Ｃ）がもっとも波高値が低い場合を示している。尚、
ここで電子は負の極性を有しているため、正側の電位が
印加されている電極側に引っ張られている。

【００７３】図１０（Ａ）〜（Ｃ）から明らかなよう
に、素子電圧の波高値Ｖfを低くするに従って放出され
た電子がフェースプレート１００７に到達する点が表面
伝導型電子放出素子の真上方向に移動している。従っ
て、前述の実施の形態１のアノード電圧のように、この
素子電圧の波高値Ｖfを変更すれば、より広い面積の蛍
光体面に電子を衝突させて脱ガスを行うことができる。

【００７４】尚、図１０に示すとおり、放出された電子
はある程度の広がりを持って蛍光体面に衝突するため、
波高値Ｖfの昇圧ステップを適当に設定することによ
り、蛍光体表面の電子が衝突する領域を連続的に広げて
蛍光体面の脱ガスを行うことができる。本実施の形態２
では、波高値Ｖfを０．１［Ｖ］／（１スクロール）で
８［Ｖ］から１４［Ｖ］まで昇圧することを繰り返し
た。

【００７５】図１１は、本実施の形態２で蛍光体の脱ガ
ス工程を行う際の電子源を駆動するためのフローチャー
トを、図１２は電子源の駆動及びアノード電圧Ｖaのタ
イムチャートを示す。以下、図１１及び図１２を参照し
ながら本実施の形態２の蛍光体脱ガス工程について詳細
に説明する。

【００７６】端子Ｄx1から端子Ｄxmまでの選択の仕方は
前述の実施の形態１と同じであるが、素子電圧の波高値
Ｖfは、まず最初は８［Ｖ］で行う。そして最後のライ
ン（端子Ｄxm）を選択して全ての行方向端子への通電を
終了すると、パルス発生電源及び制御スイッチング回路
７を制御して、その出力電圧Ｖfを８．１［Ｖ］に０．
１［Ｖ］だけ昇圧して１ライン目（端子Ｄx1）に戻る
（本実施の形態の場合２００ミリ秒後）。

【００７７】このようにして、１スクロール毎に波高値
Ｖfを０．１［Ｖ］ずつ昇圧し、波高値Ｖfが１４［Ｖ］
になるまで（本実施の形態の場合１２ｓｅｃ後）同様の
動作を繰り返す。こうして波高値Ｖfが１４［Ｖ］にな
ったなら再びＶfを８［Ｖ］に戻して、前述と同様に繰
り返し、４０分後に終了する。

【００７８】図１１のフローチャートにおいて、まずス
テップＳ２１で波高値Ｖfを８［Ｖ］にセットし、ステ
ップＳ２２で、行方向端子を選択するための変数ｋを
“１”に、ステップＳ２３で、時間を計時するための変
数ｔを“０”にセットする。そしてステップＳ２４に進
み、端子Ｄxk（ｋは変数ｋの値に従う）を選択し、他の
端子を全て接地する。次にステップＳ２５に進み、その
時点で設定されている波高値Ｖfの値でパルス幅１００
μ秒のパルス電圧を印加する。

【００７９】ステップＳ２６〜ステップＳ２８の処理
は、前述の図７のステップＳ５〜Ｓ７の処理と同様で、
ステップＳ２８で行方向の全ての端子への通電が終了し
ていないときはステップＳ２９に進み、素子電圧の波高
値Ｖfに０．１［Ｖ］を加算する。次にステップＳ３０
で、その加算された波高値Ｖfが最大電圧値である１４
［Ｖ］を越えているかを判断し、越えていないときはス
テップＳ２２に戻り、前述の処理を実行する。また１４
［Ｖ］を越えたときはステップＳ２１に戻り、素子電圧
Ｖfを元の８［Ｖ］に戻して、前述の処理を繰返す。

【００８０】この時のタイミングチャートが図１２に示
されており、一定のアノード電圧Ｖa（５ＫＶ）に対し
て、行方向の全ての端子が２００ミリ秒の周期で通電さ
れ、各サイクル毎に素子電圧Ｖfの波高値が０．１
［Ｖ］ずつ昇圧されている。

【００８１】なお上述の波高値Ｖf、アノード電圧Ｖaの
通電条件は、本実施の形態２の表面伝導型放出素子に関
する好ましい条件の一例を示しており、表面伝導型放出
素子の設計を変更した場合には、それに応じてこれら電
圧条件を適宜変更するのが望ましい。また電子源の駆動
は、行方向に複数ラインを単位として走査させてもよい
し、複数スクロールごとに昇圧してもよい。もちろん実
施の形態において行と列が反対でもよい。

【００８２】［実施の形態３］次に、添付図面（図１
３、図１４）を参照して本発明の実施の形態３につい
て、第２実施の形態と異なる部分のみを説明する。印加
パルスの波高値Ｖfを変化させる点は前述の第２実施の
形態と同様であるが、本実施の形態３では、印加パルス
の極性を反転しながらパルスを印加する。表面伝導型放
出素子１００２への印加電圧の極性を反転させれば、放
出された電子は素子の垂直中心線に対して左右反対にな
ることは、図１０より明らかである。このようにして更
に広い面積の蛍光体面に電子を衝突させて蛍光体面の脱
ガスを行うことができる。

【００８３】この動作を示したのが図１３のフローチャ
ートと図１４のタイミング図である。以下、このフロー
チャートとタイムチャートとを参照しながら本実施の形
態３を説明する。

【００８４】図１４のタイミング図から明らかなよう
に、最初に行方向端子Ｄxiに印加する電圧を波高値８
［Ｖ］から開始し１４［Ｖ］まで昇圧するところまでは
前述の実施の形態２と同様であるが、この実施の形態３
の場合は、１２秒を１昇圧サイクルとして、１４［Ｖ］
までの１昇圧サイクルが終了すると、今度は波高値Ｖf
の極性を反転して−８［Ｖ］とし、それ以降、その電圧
値を０．１Ｖずつ下げていき（電圧値の絶対値を上げ
る）、−１４［Ｖ］まで下降させる。そして、−１４
［Ｖ］になると、２回目の昇圧サイクルを終了する。こ
のように１昇圧サイクルごとに、表面伝導型放出素子へ
の印加パルスの極性を反転させるものである。尚、この
素子電圧の波高値Ｖfの極性の反転は、１昇圧サイクル
ごとに限らず、例えば１スクロールごとでも、１パルス
ごとでもよい。また正弦波のような交流波高を加えても
よい。また、Ｖfを変化させる割合は、０．１Ｖに限る
ものでなく任意の電圧単位で変更しても良い。

【００８５】この時の処理を図１３のフローチャートを
参照して説明する。

【００８６】まずステップＳ３１で、初期電圧値Ｖf0を
８［Ｖ］に設定し、次にステップＳ３２で、電圧値Ｖf
にこの初期電圧値Ｖf0をセットする。そしてステップＳ
３３に進み、端子位置を指示する変数ｋに“１”をセッ
トし、時間変数ｔに“０”をセットする。ステップＳ３
５では、行方向端子Ｄxkを選択し、他の端子を全て接地
する。そしてステップＳ３６で、その選択された行方向
端子に、電圧値がＶfでパルス幅が１００μ秒のパルス
電圧を印加する。

【００８７】ステップＳ３７では変数ｋを＋１し、ステ
ップＳ３８で、１行の周期に相当する時間（１／（ｆ×
ｍ）ｍ：行方向の端子数）が経過したかどうかを調べ、
経過するとステップＳ３９に進み、行方向の全ての端子
（Ｄx1〜Ｄxm）へのパルス電圧の印加が終了したかを調
べ、終了していないときはステップＳ３４に戻る。

【００８８】行方向の全ての端子へのパルス信号の印加
が終了して１昇圧サイクルが終了した時はステップＳ３
９からステップＳ４０に進み、その電圧値Ｖfを０．１
Ｖだけ昇圧する（負の電圧の場合は０．１Ｖだけ下げ
る）。そしてステップＳ４１で、その電圧値の絶対値が
１４［Ｖ］を越えたかどうかを調べ、越えていないとき
はステップＳ３３に戻り、再度、行方向端子Ｄx1からパ
ルス信号を印加する。そしてステップＳ４１で絶対値が
１４［Ｖ］を越えるとステップＳ４２に進み、初期電圧
値Ｖf0の極性を反転する。即ち、２回目のサイクルで
は、初期電圧値Ｖf0は−８［Ｖ］となる。そしてステッ
プＳ３２で、電圧値Ｖfにこの初期電圧値Ｖf0をセット
して再度、ステップＳ３３以降の前述した動作を実行す
る。

【００８９】［実施の形態４］前述の実施の形態１にお
いては、図５（Ｃ）に示すように、表面伝導型電子放出
素子１００２の垂直中心線に対して近い部分の蛍光体
面、また実施の形態２では、図１０（Ａ）に示すよう
に、表面伝導型電子放出素子１００２の垂直中心線に対
して遠い部分の蛍光体面の脱ガスが、より効果的に行な
われていると考えられる。

【００９０】これに対し本実施の形態４では、前述の実
施の形態１と実施の形態２との組み合わせたものであ
り、波高値Ｖf、アノード電圧Ｖaの両方を変化させるこ
とによって、より効果的に蛍光体面の脱ガスを行うもの
である。なお、この実施の形態４における装置の全体構
成は前述の実施の形態１と同じであるので、その説明を
省略する。

【００９１】以下、図１５のフローチャートと、図１６
及び図１７のタイムチャートを参照して本発明の実施の
形態４について説明する。

【００９２】図１７は、アノード電圧Ｖaの変化を示す
タイムチャートで、円内に、その電圧波形を拡大して示
している。

【００９３】図１６に示すように、表面伝導型電子放出
素子の行単位の駆動方法は、前述の実施の形態２と同様
に、１スクロール（２００ミリ秒）ごとに波高値Ｖfを
０．１［Ｖ］ずつ昇圧する。またアノード電圧Ｖaは、
電子源の駆動と連動して印加され、最初は０．１［Ｋ
Ｖ］に設定されており、１昇圧サイクル毎（１２秒）毎
に、０．１［ＫＶ］ずつ段階的に５［ＫＶ］まで昇圧さ
れる（１０分）。そして、５［ＫＶ］に到達すると、今
度は０．１［ＫＶ］ずつ段階的に０．１［ＫＶ］まで減
圧する。図１７に示すように、これを１サイクルとし、
このサイクルを２回繰り返して処理を終了する（４０
分）。

【００９４】なお、更に本実施の形態３のように、表面
伝導型電子放出素子に印加するパルスの極性を反転させ
ながら行ってもよい。

【００９５】この時の処理を図１５のフローチャートを
参照して説明する。

【００９６】まずステップＳ５１で、アノード電圧Ｖa
の初期値を０．１［ＫＶ］に、その可変値Ｓを０．１
［ＫＶ］に設定する。ステップＳ５２では、素子電圧Ｖ
fの初期値を８［Ｖ］に設定する。次にステップＳ５３
に進み、行方向の端子位置を示す変数ｋを“１”に、ス
テップＳ５４では時間変数ｔを“０”にセットする。そ
してステップＳ５５に進み、行方向端子Ｄxkを選択し、
他の端子を全てグランドに接地する。そしてステップＳ
５６で、パルス幅が１００μ秒で、波高値がＶfで規定
されたパルス信号を、ステップＳ５５で選択された行方
向端子に入力する。そしてステップＳ５７で、次の行方
向端子への印加タイミングになったかどうかを調べ、そ
うであればステップＳ５８に進み、変数ｋを＋１し、ス
テップＳ５９で、全ての行方向端子へのパルス印加が終
了したかどうかをみる。

【００９７】こうして全ての行方向端子へのパルス信号
の印加が終了するとステップＳ６０に進み、素子電圧Ｖ
fを０．１［Ｖ］だけ昇圧し、ステップＳ６１で、最大
電圧１４［Ｖ］を越えたかどうかをみる。１４［Ｖ］を
越えていないときはステップＳ５３に戻り、再度行方向
端子Ｄx1から前述の処理をくり返し実行する。

【００９８】ステップＳ６１で、素子電圧Ｖfが１４
［Ｖ］以上になるとステップＳ６２に進み、アノード電
圧ＶaをＳ（０．１［ＫＶ］）だけ昇圧する。そしてス
テップＳ６３に進み、アノード電圧が最大電圧５［Ｋ
Ｖ］を越えたかどうかを調べ、そうでないときはステッ
プＳ６５で、０［ＫＶ］になったかどうかをみる。これ
らの条件を満足しないときはステップＳ５３に戻り、前
述した処理を繰返し実行する。

【００９９】ステップＳ６３でアノード電圧Ｖaが５
［ＫＶ］を越えたときはステップＳ６４に進み、アノー
ド電圧Ｖaを５［ＫＶ］に、アノード電圧Ｖaの可変値Ｓ
の値を−０．１［ＫＶ］に設定する。そしてステップＳ
５２に進む。これにより、これ以降はアノード電圧Ｖa
の減圧サイクルに入る。また、ステップＳ６５でアノー
ド電圧Ｖaが０ＶになるとステップＳ５１に進み、それ
以降はアノード電圧Ｖaの昇圧サイクルに移行する。

【０１００】尚、上述したように実施の形態３の処理と
実施の形態４の処理とを組合わせる場合には、図１５の
ステップＳ５２〜Ｓ６１の処理を、図１３のステップＳ
３１〜Ｓ４２の処理に置き換えることにより実現でき
る。

【０１０１】図１８は、本実施の形態の表示パネル１０
００に使用されるマルチ電子源の製造工程の概略を示す
図である。

【０１０２】まずステップＳ１００で、後述するように
基板上に電極及び導電性薄膜を形成し、ステップＳ１０
１で、その基板を含む気密容器を作成し、その気密容器
内の排気した後、その電極間に電圧を印加して電子放出
部を形成する。そしてステップＳ１０２で、その電子放
出部に対して通電して活性化を実施する。尚、この通電
活性化処理においては、その気密容器内には活性化のた
めのガスが注入されており、真空度がかなり低下した状
態にある。この通電活性化処理により、基本的なマルチ
電子源が製造できたことになるが、本実施の形態の特徴
である、上述した実施の形態１〜４で説明した脱ガス工
程をステップＳ１０３で行う。これは前述したように、
気密容器内を排気しながら、表面伝導型電子放出素子を
行又は列毎に駆動して電子を放出させ、蛍光体面に付着
或は吸着されているガスをより効率良く除去するもので
ある。

【０１０３】［表示パネル１０００の構成と製造法］次
に、前記実施の形態の表示パネル１０００に用いたマル
チ電子ビーム源の製造方法について説明する。本実施の
形態の画像表示装置に用いるマルチ電子ビーム源は、表
面伝導型電子放出素子を単純マトリクス配線した電子源
であれば、表面伝導型電子放出素子の材料や形状あるい
は製法に制限はない。しかしながら、本願発明者らは、
表面伝導型電子放出素子の中では、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表示装置の表示パネ
ルにマルチ電子ビーム源を用いるには、最も好適である
と言える。そこで、上記実施の形態の表示パネル１００
０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電子放出素子を用いた。そこ
で、まず好適な表面伝導型電子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。

【０１０４】（表面伝導型電子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電子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。

【０１０５】（平面型の表面伝導型電子放出素子）まず
最初に、平面型表面伝導型電子放出素子の素子構成と製
法について説明する。これは前述した図１８のステップ
Ｓ１００の工程に相当するものである。

【０１０６】図１９に示すのは、平面型の表面伝導型電
子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。

【０１０７】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。

【０１０８】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
積層した基板などを用いることができる。また、基板１
１０１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、Ｎｉ，Ｃｒ，Ａｕ，Ｍｏ，Ｗ，
Ｐｔ，Ｔｉ，Ｃｕ，Ｐｄ，Ａｇ等をはじめとする金属、
或はこれらの金属の合金、或は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。これら電
極１１０２，１１０３を形成するには、例えば真空蒸着
などの製膜技術とフォトリソグラフィ、エッチングなど
のパターニング技術を組み合わせて用いれば容易に形成
できるが、それ以外の方法（例えば印刷技術）を用いて
形成してもさしつかえない。

【０１０９】素子電極１１０２と１１０３の形状は、こ
の表面伝導型電子放出素子の応用目的に合わせて適宜設
計される。一般的には、電極間隔Ｌは通常は数百オング
ストロームから数百マイクロメータの範囲から適当な数
値を選んで設計されるが、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より数十マイクロ
メータの範囲である。また、素子電極の厚さｄについて
は、通常は数百オングストロームから数マイクロメータ
の範囲から適当な数値が選ばれる。

【０１１０】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。この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、或は微
粒子が互いに隣接した構造か、或は微粒子が互いに重な
り合った構造が観測される。この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１
０オングストロームから５００オングストロームの間で
ある。

【０１１１】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などをはじめとする金属や、ＰｄＯ，Ｓｎ
Ｏ2，Ｉｎ2Ｏ3，ＰｂＯ，Ｓｂ2Ｏ3などをはじめとする
酸化物や、ＨｆＢ2，ＺｒＢ2，ＬａＢ6，ＣｅＢ6，ＹＢ
4，ＧｄＢ4などをはじめとする硼化物や、ＴｉＣ，Ｚｒ
Ｃ，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。

【０１１２】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。

【０１１３】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１９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。

【０１１４】また、電子放出部１１０５は、導電性薄膜
１１０４の一部に形成された亀裂状の部分であり、電気
的には周囲の導電性薄膜よりも高抵抗な性質を有してい
る。この亀裂は、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。
この亀裂内には、数オングストロームから数百オングス
トロームの粒径の微粒子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１９においては模式的に示した。

【０１１５】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。

【０１１６】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。

【０１１７】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１９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１１
１３の一部を除去した素子を図示した。

【０１１８】以上、好ましい素子の基本構成を述べた
が、実施の形態においては以下のような素子を用いた。

【０１１９】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］とした。

【０１２０】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。

【０１２１】次に、好適な平面型の表面伝導型電子放出
素子の製造方法について説明する。図２０（ａ）〜
（ｄ）は、表面伝導型電子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１９と同一で
ある。

【０１２２】（１）まず、図２０（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。この素子電極１１０２，１１０３を形成するに
あたっては、予め基板１１０１を洗剤、純水、有機溶剤
を用いて十分に洗浄した後、素子電極の材料を堆積させ
る。この材料を堆積する方法としては、例えば、蒸着法
やスパッタ法などの真空成膜技術を用ればよい。その
後、堆積した電極材料をフォトリソグラフィ・エッチン
グ技術を用いてパターニングし、（ａ）に示した一対の
素子電極（１１０２と１１０３）を形成する。

【０１２３】（２）次に、同図（ｂ）に示すように、導
電性薄膜１１０４を形成する。

【０１２４】この導電性薄膜を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、本実施の形態では主要元素とし
てＰｄを用いた。また、実施の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。

【０１２５】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、本実施の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などを用いる場合もあ
る。

【０１２６】（３）次に、同図（ｃ）に示すように、フ
ォーミング用電源１１１０から素子電極１１０２と１１
０３の間に適宜の電圧を印加し、通電フォーミング処理
を行って、電子放出部１１０５を形成する（図１８の通
電フォーミング処理（Ｓ１０１）に相当）。この通電フ
ォーミング処理とは、微粒子膜で作られた導電性薄膜１
１０４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、この電子放出部１１０
５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。

【０１２７】このフォーミング時の通電方法をより詳し
く説明するために、図２１に、フォーミング用電源１１
１０から印加する適宜の電圧波形の一例を示す。

【０１２８】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
の形態の場合には、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する
ためのモニタパルスＰｍを適宜の間隔で三角波パルスの
間に挿入し、その際に流れる電流を電流計１１１１で計
測した。

【０１２９】本実施の形態においては、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、モニタパルスＰｍを挿入した。
ここでフォーミング処理に悪影響を及ぼすことがないよ
うに、モニタパルスの電圧Ｖpmは０．１［Ｖ］に設定し
た。そして、素子電極１１０２と１１０３の間の電気抵
抗が１×１０の６乗［オーム］になった段階、即ち、モ
ニタパルス印加時に電流計１１１１で計測される電流が
１×１０のマイナス７乗［Ａ］以下になった段階で、フ
ォーミング処理にかかわる通電を終了した。

【０１３０】尚、上記の方法は、本実施の形態の表面伝
導型電子放出素子に関する好ましい方法であり、例えば
微粒子膜の材料や膜厚、或は素子電極間隔Ｌなど表面伝
導型電子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。

【０１３１】（４）次に、図２０（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（図１８のステップＳ１０２
の処理に相当）。この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１
１１３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。

【０１３２】具体的には、１０のマイナス２乗乃至１０
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。

【０１３３】この通電活性化における通電方法をより詳
しく説明するために、図２２（ａ）に、活性化用電源１
１１２から印加する適宜の電圧波形の一例を示す。本実
施の形態においては、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、本実施の形態の表面伝導型電子放出素
子に関する好ましい条件であり、表面伝導型電子放出素
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。

【０１３４】図２０（ｄ）に示す１１１４は該表面伝導
型電子放出素子から放出される放出電流Ｉeを捕捉する
ためのアノード電極で、直流高電圧電源１１１５および
電流計１１１６が接続されている。尚、基板１１０１を
表示パネル１０００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１０００の蛍光面をアノード
電極１１１４として用いる。そして活性化用電源１１１
２から電圧を印加する間、電流計１１１６で放出電流Ｉ
eを計測して通電活性化処理の進行状況をモニタし、活
性化用電源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２２（ｂ）に示
す。

【０１３５】こうして活性化電源１１１２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Ｉ
e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。

【０１３６】なお、上述の通電条件は、本実施の形態の
表面伝導型電子放出素子に関する好ましい条件であり、
表面伝導型電子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。

【０１３７】以上のようにして、図２０（ｅ）に示す平
面型の表面伝導型電子放出素子を製造した。

【０１３８】（垂直型の表面伝導型電子放出素子）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
た表面伝導型電子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電子放出素子の構成に
ついて説明する。

【０１３９】図２３は、垂直型の基本構成を説明するた
めの模式的な断面図である。

【０１４０】図において、１２０１は基板、１２０２と
１２０３は素子電極、１２０６は段差形成部材、１２０
４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。

【０１４１】この垂直型の表面伝導型電子放出素子が先
に説明した平面型の表面伝導型電子放出素子と異なる点
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１９の平面型素子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１２０
２および１２０３、微粒子膜を用いた導電性薄膜１２０
４、については、前記平面型の説明中に列挙した材料を
同様に用いることが可能である。また、段差形成部材１
２０６には、たとえばＳｉＯ2 のような電気的に絶縁性
の材料を用いる。

【０１４２】次に、垂直型の表面伝導型電子放出素子の
製法について説明する。図２４（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
２３と同一である。

【０１４３】（１）まず、図２４（ａ）に示すように、
基板１２０１上に素子電極１２０３を形成する。

【０１４４】（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などの他の成膜方法を用い
てもよい。

【０１４５】（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。

【０１４６】（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。

【０１４７】（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、例えば塗布法など
の成膜技術を用いればよい。

【０１４８】（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２０（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）。

【０１４９】（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２０（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）。

【０１５０】以上のようにして、図２４（ｆ）に示す垂
直型の表面伝導型電子放出素子を製造した。

【０１５１】（表示装置に用いた表面伝導型電子放出素
子の特性）以上、平面型と垂直型の表面伝導型電子放出
素子について、その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。

【０１５２】図２５は、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、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
す。尚、放出電流Ｉeは素子電流Ｉfに比べて著しく小さ
く、同一尺度で図示するのが困難であるうえ、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
各々任意の単位で図示した。

【０１５３】この表示装置に用いた表面伝導型電子放出
素子は、放出電流Ｉeに関して以下に述べる３つの特性
を有している。

【０１５４】第１に、ある電圧（これを閾値電圧Ｖthと
呼ぶ）以上の大きさの電圧を素子に印加すると急激に放
出電流Ｉeが増加するが、一方、閾値電圧Ｖth未満の電
圧では放出電流Ｉeはほとんど検出されない。即ち、放
出電流Ｉeに関して、明確な閾値電圧Ｖthを持った非線
形素子である。

【０１５５】第２に、放出電流Ｉeは素子に印加する電
圧Ｖfに依存して変化するため、電圧Ｖfで放出電流Ｉe
の大きさを制御できる。

【０１５６】第３に、表面伝導型電子放出素子に印加す
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。

【０１５７】以上のような特性を有するため、表面伝導
型電子放出素子を表示装置に好適に用いることができ
た。例えば、多数の素子を表示画面の画素に対応して設
けた表示装置において、第１の特性を利用すれば、表示
画面を順次走査して表示を行うことが可能である。即
ち、駆動中の素子には所望の発光輝度に応じて閾値電圧
Ｖth以上の電圧を適宜印加し、非選択状態の素子には閾
値電圧Ｖth未満の電圧を印加する。そして駆動する素子
を順次切り替えてゆくことにより、表示画面を順次走査
して表示を行うことが可能である。

【０１５８】また、第２の特性か、又は第３の特性を利
用することにより、発光輝度を制御することができるた
め、諧調表示を行うことが可能である。

【０１５９】（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、上述の表面伝導型電子放
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。

【０１６０】図２６に示すのは、前述の図１の表示パネ
ル１０００に用いたマルチ電子ビーム源の平面図であ
る。ここで、基板１００１上には、前記図１９で示した
ものと同様な表面伝導型電子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１
００４とにより、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。

【０１６１】図２６のＡ−Ａ’に沿った断面図を図２７
に示す。

【０１６２】尚、このような構造のマルチ電子源は、予
め基板上に行方向配線電極１００３、列方向配線電極１
００４、電極間絶縁層（不図示）および表面伝導型電子
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、前述したように、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。

【０１６３】図２８は、本実施の形態の表面伝導型電子
放出素子を電子ビーム源として用いた表示パネル１００
０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ブロック図である。

【０１６４】図中、１０００は本実施の形態の表示（デ
ィスプレイ）パネル、２１０１は表示パネル１０００の
駆動回路、２１０２はディスプレイコントローラ、２１
０３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、２
１０７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２１
１３はＴＶ信号受信回路、２１１４は入力部である。
尚、本実施の形態の表示装置は、例えばテレビジョン信
号のように映像情報と音声情報の両方を含む信号を受信
する場合には、当然映像の表示と同時に音声を再生する
ものであるが、本実施の形態の表示パネル１０００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。以下、画像信号の流れに沿って各部の機
能を説明する。

【０１６５】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
た前記表示パネル１０００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Ｔ
Ｖ信号は、デコーダ２１０４に出力される。ＴＶ信号受
信回路２１１２は、例えば同軸ケーブルや光ファイバな
どのような有線伝送系を用いて伝送されるＴＶ画像信号
を受信するための回路である。またＴＶ信号受信回路２
１１３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。

【０１６６】画像入力インターフェース回路２１１１
は、例えばＴＶカメラや画像読み取りスキャナなどの画
像入力装置から供給される画像信号を取り込むための回
路で、取り込まれた画像信号はデコーダ２１０４に出力
される。画像メモリインターフェース回路２１１０は、
ビデオテープレコーダ（以下ＶＴＲと略す）に記憶され
ている画像信号を取り込むための回路で、取り込まれた
画像信号はデコーダ２１０４に出力される。画像メモリ
インターフェース回路２１０９は、ビデオディスクに記
憶されている画像信号を取り込むための回路で、取り込
まれた画像信号はデコーダ２１０４に出力される。画像
メモリインターフェース回路２１０８は、いわゆる静止
画ディスクのように、静止画像データを記憶している装
置から画像信号を取り込むための回路で、取り込まれた
静止画像データはデコーダ２１０４に出力される。入出
力インターフェース回路２１０５は、本表示装置と、外
部のコンピュータもしくはコンピュータネットワークも
しくはプリンタなどの出力装置とを接続するための回路
である。画像データや文字データ・図形情報の入出力を
行うのはもちろんのこと、場合によっては本表示装置の
備えるＣＰＵ２１０６と外部との間で制御信号や数値デ
ータの入出力などを行うことも可能である。

【０１６７】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、或はＣＰＵ２１
０６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出し専用メモリ
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。本回路
により生成された表示用画像データは、デコーダ２１０
４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。

【０１６８】ＣＰＵ２１０６は、主として本表示装置の
動作制御や、表示画像の生成や選択や編集に関わる作業
を行う。例えば、マルチプレクサ２１０３に制御信号を
出力し、表示パネル１０００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。そして画像生成回路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。なお、ＣＰＵ２１０６は、むろ
んこれ以外の目的の作業にも関わるものであっても良
い。例えば、パーソナルコンピュータやワードプロセッ
サなどのように、情報を生成したり処理する機能に直接
関わっても良い。あるいは、前述したように入出力イン
ターフェース回路２１０５を介して外部のコンピュータ
ネットワークと接続し、例えば数値計算などの作業を外
部機器と協動して行っても良い。

【０１６９】入力部２１１４は、前記ＣＰＵ２１０６に
使用者が命令やプログラム、あるいはデータなどを入力
するためのものであり、例えばキーボードやマウスのほ
か、ジョイスティック、バーコードリーダ、音声認識装
置など多様な入力機器を用いる事が可能である。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。

【０１７０】マルチプレクサ２１０３は、ＣＰＵ２１０
６より入力される制御信号に基づき表示画像を適宜選択
するものである。即ち、マルチプレクサ２１０３はデコ
ーダ２１０４から入力される逆変換された画像信号のう
ちから所望の画像信号を選択して駆動回路２１０１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。ディスプレイパ
ネル・コントローラ２１０２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。

【０１７１】まず、表示パネル１０００の基本的な動作
にかかわるものとして、例えば表示パネル１０００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、表
示パネル１０００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。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。駆動回路２１０１は、表示パ
ネル１０００に印加する駆動信号を発生するための回路
であり、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。

【０１７２】以上、各部の機能を説明したが、図２８に
例示した構成により、本実施の形態の表示装置において
は、多様な画像情報源より入力される画像情報を表示パ
ネル１０００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
２１０４において逆変換された後、マルチプレクサ２１
０３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表示パネル１０００
に駆動信号を印加する。これにより、表示パネル１００
０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。

【０１７３】また、本実施の形態の表示装置において
は、前記デコーダ２１０４に内蔵する画像メモリや、画
像生成回路２１０７およびＣＰＵ２１０６が関与するこ
とにより、単に複数の画像情報の中から選択したものを
表示するだけでなく、表示する画像情報に対して、例え
ば拡大、縮小、回転、移動、エッジ強調、間引き、補
間、色変換、画像の縦横比変換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
実施の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】従って、本実施の形態の表示装置は、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。尚、この図２８は、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１０００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。例えば、図２８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、この表示装置をテレビ
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。

【０１７５】この表示装置においては、とりわけ表面伝
導型電子放出素子を電子ビーム源とする表示パネル１０
００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
導型電子放出素子を電子ビーム源とする表示パネル１０
００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ことが可能である。

【０１７６】また、本発明は、ホストコンピュータ、イ
ンタフェース、プリンタ等の複数の機器から構成される
システムに適用しても、１つの機器からなる装置に適用
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実施される場合にも適用で
きる。この場合、本発明に係るプログラムを格納した記
憶媒体が本発明を構成することになる。そして、該記憶
媒体からそのプログラムをシステム或は装置に読み出す
ことによって、そのシステム或は装置が、予め定められ
た仕方で動作する。

【０１７７】この場合、記憶媒体から読出されたプログ
ラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現するこ
とになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は
本発明を構成することになる。

【０１７８】プログラムコードを供給するための記憶媒
体としては、例えば、フロッピディスク、ハードディス
ク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ
−Ｒ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭな
どを用いることができる。

【０１７９】また、コンピュータが読出したプログラム
コードを実行することにより、前述した実施形態の機能
が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示
に基づき、コンピュータ上で稼働しているＯＳ（オペレ
ーティングシステム）などが実際の処理の一部または全
部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が
実現される場合も含まれる。

【０１８０】さらに、記憶媒体から読出されたプログラ
ムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボード
やコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わる
メモリに書込まれた後、そのプログラムコードの指示に
基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わ
るＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行い、そ
の処理によって前述した実施形態の機能が実現される場
合も含まれる。

【０１８１】以上説明したように本実施の形態によれ
ば、複数のマトリクス配線された表面伝導型放出素子を
用い、気密容器を封止する前に、電子の照射により蛍光
体の脱ガスを行うことにより、その気密容器の封止後、
画像表示のために駆動する際、蛍光体面からの脱ガスを
最小限に抑えることができる。そのため安定した電子ビ
ームが得られ、また耐久性にも優れた画像形成装置を製
造することができるという効果がある。

【０１８２】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、気
密容器内の排気中に、電子源から電子を放出させて蛍光
体面を照射することにより、蛍光体面に吸着或は付着し
たガスを効率良く脱離できる。

【０１８３】また本発明によれば、蛍光体面のガスをよ
り効率的に除去できるという効果がある。

【０１８４】また本発明によれば、蛍光体面に電子が照
射される面積を広くして、より効率良くガスを除去でき
る。

【０１８５】また本発明によれば、電子源と蛍光体面と
の間に印加される電圧を変更することにより電子が照射
される位置を変更させて、より効率良くガスを除去でき
るという効果がある。

【０１８６】

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施の形態の表示パネル構成を一部切り欠い
て示す外観斜視図である。

【図２】本実施の形態の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３】本実施の形態における脱ガス時の電子放出素子
の駆動を説明する図である。

【図４】本実施の形態１における脱ガス時の概略構成を
示したブロック図である。

【図５】実施の形態１において、アノード電圧に対応し
て放出電子のフェースプレートへの到達点を表した模式
図である。

【図６】実施の形態１における電子源と高圧電源の駆動
を説明するタイミングチャートである。

【図７】実施の形態１における電子源の駆動制御を示す
フローチャートである。

【図８】実施の形態１における高圧電源の制御を示すフ
ローチャートである。

【図９】本実施の形態１２おける脱ガス時の概略構成を
示したブロック図である。

【図１０】実施の形態２において、素子電圧Ｖfに対応
して放出電子のフェースプレートへの到達点を表した模
式図である。

【図１１】実施の形態２における電子源に印加するパル
スを制御するための処理を示すフローチャートである。

【図１２】実施の形態２における電子源に印加するパル
スとアノード電圧を示すタイミングチャートである。

【図１３】実施の形態３における電子源に印加するパル
スを制御するための処理を示すフローチャートである。

【図１４】実施の形態３における電子源に印加するパル
スとアノード電圧を示すタイミングチャートである。

【図１５】実施の形態４における電子源に印加するパル
スとアノード電圧を制御するための処理を示すフローチ
ャートである。

【図１６】実施の形態４における電子源に印加するパル
スとアノード電圧を示すタイミングチャートである。

【図１７】実施の形態４におけるアノード電圧を示すタ
イミングチャートである。

【図１８】本実施の形態におけるマルチ電子源の製造工
程を示すフローチャートである。

【図１９】本実施の形態で用いた平面型の表面伝導型電
子放出素子の平面図（ａ）、断面図（ｂ）である。

【図２０】平面型の表面伝導型電子放出素子製造工程を
示す断面図である。

【図２１】通電フォーミング処理の際の印加電圧波形例
を示す図である。

【図２２】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）例を示す図である。

【図２３】本実施の形態で用いた垂直型の表面伝導型電
子放出素子の断面図である。

【図２４】垂直型の表面伝導型電子放出素子の製造工程
を示す断面図である。

【図２５】本実施の形態で用いた表面伝導型電子放出素
子の典型的な特性を示すグラフ図である。

【図２６】本実施の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２７】本実施の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２８】本発明の実施の形態である多機能画像表示装
置の構成を示すブロック図である。

【図２９】従来の表面伝導型電子放出素子の構成を示す
図である。

【図３０】従来のマルチ電子源のマトリクス配線を説明
する図である。

【符号の説明】

７パルス発生電源及び制御スイッチング回路１１制御部（パソコン）１２排気管１０００表示パネル１００１絶縁性基板１００２表面伝導型放出素子１００５リアプレート１００６側壁１００７フェースプレート１００８蛍光膜１０１０黒色導電体１１０２，１１０３，１２０２，１２０３素子電極１１０５、１２０５電子放出部１１１０フォーミング用電源１１１１，１１１６電流計１１１２活性化用電源１１１４アノード電極１１１５直流高電圧電源

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電極間に電子放出部を形成した表面伝導
型放出素子を複数素子備えたマルチ電子源を有する画像
形成パネルの製造方法であって、前記マルチ電子源の各表面伝導型電子放出素子を基板上
に形成する工程と、気密容器内を排気した後、前記気密容器内で前記表面伝
導型電子放出素子に対して通電フォーミングを行う工程
と、前記気密容器内で通電活性化を行う工程と、前記通電活性化の後、前記気密容器より更に排気する際
に、前記表面伝導型電子放出素子から電子を放出させる
電子放出工程と、を有することを特徴とする画像形成パ
ネルの製造方法。
【請求項２】請求項１に記載の製造方法において、前
記画像形成パネルは蛍光体を有し、前記電子放出工程で
は前記蛍光体に電子を照射する。
【請求項３】請求項２に記載の製造方法において、前
記電子放出工程では前記マルチ電子源の行或は列方向配
線の少なくとも１つにパルス電圧を印加し、前記基板と
前記蛍光体との間に直流電圧を印加する。
【請求項４】請求項３に記載の製造方法において、前
記電子放出工程では前記直流電圧を所定の周期で昇圧或
は減圧させる。
【請求項５】請求項４に記載の製造方法において、前
記電子放出工程では前記パルス電圧の電圧値を所定幅で
変更する。
【請求項６】請求項３に記載の製造方法において、前
記電子放出工程では前記パルス電圧の極性を所定の周期
で変更する。
【請求項７】請求項３に記載の製造方法において、前
記電子放出工程では前記パルス電圧の電圧値を所定幅で
変更するとともに、当該電圧値の極性を所定周期で変更
する。
【請求項８】請求項３に記載の製造方法において、前
記電子放出工程では前記パルス電圧の電圧値を所定幅で
変更するとともに、前記直流電圧を所定周期で変更す
る。
【請求項９】請求項３に記載の製造方法において、前
記電子放出工程では前記パルス電圧の電圧値を所定幅で
変更するとともに、当該電圧値の極性を所定周期で変更
し、更に前記直流電圧を所定周期で変更する。
【請求項１０】電極間に電子放出部を形成した表面伝
導型放出素子を複数素子備えたマルチ電子源を有する画
像形成パネルの脱ガス装置であって、前記マルチ電子源の行或は列方向の表面伝導型電子放出
素子に素子電圧を印加する通電手段と、前記マルチ電子源を配置した基板と前記画像形成パネル
の蛍光体との間に加速電圧を印加する加速電圧印加手段
と、前記マルチ電子源の通電活性化の後、前記画像形成パネ
ルより更に排気する排気手段と、前記排気手段による排気時、前記通電手段と前記加速電
圧印加手段とを駆動して前記マルチ電子源から前記蛍光
体に電子を照射させる制御手段と、を有することを特徴
とする脱ガス装置。
【請求項１１】請求項１０に記載の脱ガス装置におい
て、前記制御手段は前記マルチ電子源の行或は列方向配
線の少なくとも１つにパルス電圧を印加する。
【請求項１２】請求項１１に記載の脱ガス装置におい
て、前記制御手段は前記パルス電圧を所定の周期で昇圧
或は減圧させる。
【請求項１３】請求項１１に記載の脱ガス装置におい
て、前記制御手段は前記パルス電圧の電圧値を所定幅で
変更する。
【請求項１４】請求項１１に記載の脱ガス装置におい
て、前記制御手段は前記パルス電圧の極性を所定の周期
で変更する。
【請求項１５】請求項１１に記載の脱ガス装置におい
て、前記制御手段は前記パルス電圧の電圧値を所定幅で
変更するとともに、当該パルス電圧の極性を所定周期で
変更する。
【請求項１６】請求項１１に記載の脱ガス装置におい
て、前記制御手段は前記パルス電圧の電圧値を所定幅で
変更するとともに、前記加速電圧を所定周期で変更す
る。
【請求項１７】請求項１１に記載の脱ガス装置におい
て、前記制御手段は前記パルス電圧の電圧値を所定幅で
変更するとともに、当該パルス電圧の極性を所定周期で
変更し、更に前記加速電圧を所定周期で変更する。
【請求項１８】請求項１乃至９のいずれか１項に記載
の製造方法により製造された画像形成パネルと、画像信号を入力する入力手段と、前記画像信号に基づいて前記画像形成パネルを駆動する
ための駆動信号を発生する駆動信号発生手段と、前記駆動信号発生手段により発生された駆動信号に基づ
いて前記画像形成パネルを駆動して画像を形成する駆動
手段と、を有することを特徴とする画像形成装置。