JPH09219164A

JPH09219164A - 電子発生装置、それを用いた画像形成装置とそれらの駆動方法

Info

Publication number: JPH09219164A
Application number: JP2515096A
Authority: JP
Inventors: Seiji Isono; 青児磯野; Hidetoshi Suzuki; 英俊鱸
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1996-02-13
Filing date: 1996-02-13
Publication date: 1997-08-19

Abstract

(57)【要約】【課題】複数の表面伝導型放出素子を複数の行方向配
線と列方向配線でマトリックス配線した電子発生装置に
おいて、前記配線の配線抵抗の影響が出ない電子発生装
置、それを用いた画像形成装置とそれらの駆動方法を提
供する。【解決手段】表面伝導型放出素子１４の個々にトラン
ジスタ２を接続する。このとき、トランジスタのソース
電極を列方向配線に、ゲート電極を行方向配線に、ドレ
イン電極を表面伝導型放出素子の一端に接続し、表面伝
導型放出素子の他端を固定電位に接続する。または、ト
ランジスタのソース電極を行方向配線に、ゲート電極を
列方向配線に、ドレイン電極を表面伝導型放出素子の一
端に接続し、表面伝導型放出素子の他端を固定電位に接
続する。または、トランジスタのソース電極を行方向配
線に、ゲート電極をゲート信号回路に、ドレイン電極を
表面伝導型放出素子に一端に接続し、表面伝導型放出素
子の他端を前記行方向配線に接続する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、表面伝導型放出素
子を備えた電子源及びその応用である表示装置等の画像
形成装置に関わり、特にその駆動方法に関する。

【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、たと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などが知られている。

【０００３】ＦＥ型の例としては、たとえば、Ｗ．Ｐ．
Ｄｙｋｅ＆Ｗ．Ｗ．Ｄｏｌａｎ，“Ｆｉｅｌｄｅｍｉ
ｓｓｉｏｎ”，ＡｄｖａｎｃｅｉｎＥｌｅｃｔｒｏ
ｎＰｈｙｓｉｃｓ，８，８９（１９５６）や、あるい
は、Ｃ．Ａ．Ｓｐｉｎｄｔ，“Ｐｈｙｓｉｃａｌｐｒ
ｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｈｉｎ−ｆｉｌｍｆｉｅ
ｌｄｅｍｉｓｓｉｏｎｃａｔｈｏｄｅｓｗｉｔｈ
ｍｏｌｙｂｄｅｎｉｕｍｃｏｎｅｓ”，Ｊ．Ａｐｐ
ｌ．Ｐｈｙｓ．，４７，５２４８（１９７６）などが知
られている。

【０００４】また、ＭＩＭ型の例としては、たとえば、
Ｃ．Ａ．Ｍｅａｄ，“Ｏｐｅｒａｔｉｏｎｏｆｔｕ
ｎｎｅｌ−ｅｍｉｓｓｉｏｎＤｅｖｉｃｅｓ，Ｊ．Ａ
ｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，３２，６４６（１９６１）などが
知られている。

【０００５】また、表面伝導型放出素子としては、たと
えば、Ｍ．Ｉ．Ｅｌｉｎｓｏｎ，ＲａｄｉｏＥｎｇ．
ＥｌｅｃｔｒｏｎＰｈｙｓ．，１０，１２９０，（１
９６５）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、Ｉｎ₂ Ｏ₃
／ＳｎＯ₂ 薄膜によるもの〔Ｍ．Ｈａｒｔｗｅｌｌａ
ｎｄＣ．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。

【０００７】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６０に前述のＭ．Ｈａｒｔｗｅｌ
ｌらによる素子の平面図を示す。同図において、３０
０１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。

【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。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ｌＶ／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。

【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
子を形成できる利点がある。そこで、たとえば本出願人
による特開昭６４−３１３３２号公報において開示され
るように、多数の素子を配列して駆動するための方法が
研究されている。

【００１０】また、表面伝導型放出素子の応用について
は、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。

【００１１】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号公報において開示されているよ
うに、表面伝導型放出素子と電子ビームの照射により発
光する蛍光体とを組み合わせて用いた画像表示装置が研
究されている。表面伝導型放出素子と蛍光体とを組み合
わせて用いた画像表示装置は、従来の他の方式の画像表
示装置よりも優れた特性が期待されている。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
であるために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】

【発明が解決しようとする課題】上述の表示装置をはじ
めとして、表面伝導型放出素子を応用した各種画像形成
パネルに於いては、高品位・高精細な画像形成が望まれ
る。これを実現するには、例えば、行列状に多数配置さ
れた表面伝導型放出素子を用いる方法が考えられる。こ
の場合、行及び列の数が数百から数千にも達する非常に
多くの素子配列が必要となり、かつ各表面伝導型放出素
子が均一量の電子を放出することが望まれる。

【００１３】しかしながら、これらの素子を画像形成装
置に応用し、Ｍ本の行方向配線とＮ本の列方向配線とに
よって、表面伝導型放出素子の対向する一対の素子電極
にそれぞれ結線することで、行列状に、多数この表面伝
導型放出素子を配列した電子源を構成する構成を取った
場合、行方向配線及び列方向配線の配線抵抗により生じ
る電圧降下のために各素子の電極毎に印加される電圧
が、それぞれ異なるという問題が起きる。その結果、各
素子にかかる実行電圧に非一様な分布が生じ、それに対
応して、輝度にも非一様な分布が生じる問題が発生す
る。

【００１４】図６１、図６２は、この問題をより詳しく
説明するための図である。図６１は、行列状に配置され
た表面伝導型放出素子のＭ×Ｎのマトリクス回路、特に
配線抵抗を示す図であり、図６２は、列方向の各放出素
子電極に印加される電圧を示す図である。

【００１５】図６１のＭ×Ｎのマトリクス回路には、行
方向配線、列方向配線ともに一方から電圧を印加してい
る。これらの行方向配線、列方向配線は、素子単位でそ
れぞれｒｘ、ｒｙの抵抗成分を有するものとする。表面
伝導型放出素子は、行方向配線、列方向配線に対して、
等間隔に配置されているため、配線の幅や膜圧が製造上
ばらつかない限り、素子単位で、行方向配線、列方向配
線でほぼ等しい抵抗値を持つ。

【００１６】図６１の回路構成から明らかなように、電
圧印加端に近い素子ほど大きな電圧が印加され、電圧印
加端から遠い素子ほど印加電圧が小さくなる。そのた
め、図６２のような駆動印加電圧に非一様な分布を生じ
る。したがって、表面伝導型放出素子から出力される電
子放出量に対しても、非一様な分布を生じるため、これ
は商品位な画像を得るという目的に対して問題となる。

【００１７】そこで、本発明は、このような配線抵抗に
起因する非均一な電子放出分布を生じない電子発生装
置、それを用いた高品位の画像表示を行う画像形成装置
とをそれらの駆動方法を提供することを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】以上に挙げた問題を解決
するために、本発明者が鋭意努力した結果、以下の発明
を得た。すなわち、本発明の電子発生装置は、複数の表
面伝導型放出素子を複数の行方向配線と列方向配線でマ
トリックス配線した電子発生装置において、前記列方向
配線と前記行方向配線が交わる部分にトランジスタと前
記表面伝導型放出素子を配置したことを特徴とする。こ
のとき、前記トランジスタのソース電極を前記列方向配
線にゲート電極を前記行方向配線に、ドレイン電極を前
記表面伝導型放出素子の一端に接続し、前記表面伝導型
放出素子の他端を固定電位に接続することができる。ま
た、前記トランジスタのソース電極を前記行方向配線
に、ゲート電極を前記列方向配線に、ドレイン電極を前
記表面伝導型放出素子の一端に接続し、前記表面伝導型
放出素子の他端を固定電位に接続することができる。さ
らに、前記トランジスタのソース電極を前記行方向配線
に、ゲート電極をゲート信号回路に、ドレイン電極を前
記表面伝導型放出素子に一端に接続し、前記表面伝導型
放出素子の他端を前記行方向配線に接続することができ
る。またさらに、前記ゲート信号回路は、前記表面伝導
型放出素子の特性に応じて信号を出力することができ
る。前記トランジスタはＴＦＴ（電解効果型薄膜トラン
ジスタ）であるといい。前記固定電位は接地電位であっ
てもいい。また、本発明の電子発生装置と、前記電子発
生装置が放出した電子により励起発光する蛍光板と合わ
せて、本発明を画像形成装置としてもいい。

【００１９】また、本発明は電子発生装置の駆動方法を
も包含する。すなわち、本発明の電子発生装置の駆動方
法は、複数の表面伝導型放出素子を複数の行方向配線と
列方向配線てマトリックス配線した電子発生装置の駆動
方法において、前記表面伝導型放出素子の個々にトラン
ジスタを接続し、前記行方向配線ごとに前記表面伝導型
放出素子を選択することを特徴とする。このとき、前記
トランジスタのソース電極を前記列方向配線に、ゲート
電極を前記行方向配線に、ドレイン電極を前記表面伝導
型放出素子の一端に接続し、前記表面伝導型放出素子の
他端を固定電位に接続することができる。また、前記ト
ランジスタのソース電極を前記行方向に、ゲート電極を
前記列方向配線に、ドレイン電極を前記表面伝導型放出
素子の一端に接続し、前記表面伝導型放出素子の他端を
固定電位に接続することができる。さらに、前記トラン
ジスタのソース電極を前記行方向配線に、ゲート電極を
ゲート信号回路に、ドレイン電極を前記表面伝導型放出
素子に一端に接続し、前記表面伝導型放出素子の他端を
前記行方向配線に接続することができる。またさらに、
前記ゲート信号回路は、前記表面伝導型放出素子の特性
に応じて信号を出力することができる。前記トランジス
タはＴＦＴ（電解効果型薄膜トランジスタ）であるとい
い。前記固定電位は接地電位であってもいい。また、本
発明の電子発生装置の駆動方法と、前記電子発生装置が
放出した電子により励起発光する蛍光板と合わせて、本
発明を画像形成装置の駆動方法としてもいい。

【００２０】

【発明の実施の形態】

（実施形態１）図１は、本実施形態の電子発生装置の駆
動の概略構成の一部を示す図である。図１において、１
４は、表面伝導型放出素子である。表面伝導型放出素子
１４は、Ｍ×Ｎの行列状に配置されている。２はトラン
ジスタであり、トランジスタのゲート電極が走査配線で
あるＤｘ１〜ＤｘＭのＭ本の行方向配線１２と接続し、
トランジスタのソース電極が変調信号配線であるＤｙ１
〜ＤｙＮのＮ本の列方向配線と接続し、トランジスタの
ドレイン電極が表面伝導型放出素子１４と接続されてい
る。これらの表面伝導型放出素子１４及びトランジスタ
２により電子源素子が形成される。電子源素子はＭ×Ｎ
のマトリクス上に配置され、表面伝導型放出素子１４を
多数個備える電子源を構成する。

【００２１】このような表示パネルで、表示動作を行う
為の電気回路構成を以下に例示する。図２は、ＮＴＳＣ
方式のテレビ信号にもとずきテレビジョン表示を行う為
の駆動回路の概略構成をブロック化して示したもので、
図中、１０１は前記表示パネルであり、また、１０２は
走査回路、１０３は制御回路、１０４はシフトレジス
タ、１０５はラインメモリ、１０６は同期信号分離回
路、１０７は変調信号発生器、ＶｘｌおよびＶｘ２およ
びＶａは直流電圧源である。

【００２２】以下、各部の機能を説明してゆくが、まず
表示パネル１０１は、端子Ｄｘ１ないしＤｘＭ、および
端子Ｄｙ１ないしＤｙＮ、および端子Ｄｃ、および高圧
端子Ｈｖを介して外部の電気回路と接続している。この
うち、端子Ｄｘ１ないしＤｘｍには、前記表示パネル内
に設けられているマルチ電子ビーム源、すなわちＭ行Ｎ
列の行列状に配置された表面伝導型放出素子群を一行
（Ｎ素子）ずつ順次駆動してゆく為の走査信号が表面伝
導型放出素子に接続されているトランジスタのゲート電
極に印加される。一方、端子ＤｙｌないしＤｙＮには、
前記走査信号により選択された一行の表面伝導型放出素
子の各素子の出力電子ビームを制御する為の変調信号が
表面伝導型放出素子に接続されているトランジスタのソ
ース電極に印加される。更に、表面伝導型放出素子のト
ランジスタと接続されている電極とは別の、もう一方の
電極と接続している端子Ｄｃには、０〔Ｖ〕（グランド
レベル）が接続される。また、高圧端子Ｈｖには、直流
電圧源Ｖａより、たとえば１０Ｋ〔Ｖ〕の直流電圧が供
給されるが、これは表面伝導型放出素子より出力される
電子ビームに蛍光体を励起するのに十分なエネルギーを
付与する為の加速電圧である。

【００２３】次に、走査回路１０２について説明する。
同回路は、内部にＭ個のスイッチング素子を備えるもの
で（図中、ＳｌないしＳＭで模式的に示している）、各
スイッチング素子は、直流電圧源Ｖｘｌの出力電圧もし
くは直流電圧源Ｖｘ２の出力電圧のいずれか一方を選択
し、表示パネル１０１の端子Ｄｘ１ないしＤｘＭと電気
的に接続するものである。ＳｌないしＳＭの各スイッチ
ング素子は、制御回路１０３が出力する制御信号Ｔｓｃ
ａｎにもとずいて動作するものだが、実際にはたとえば
ＦＥＴのようなスイッチング素子を組み合わせる事によ
り容易に構成する事が可能である。

【００２４】尚、前記直流電圧源Ｖｘｌには、本実施形
態の場合には、３６〔Ｖ〕の一定電圧を出力するよう
に、直流電圧源Ｖｘ２には、２２〔Ｖ〕の一定電圧を出
力するように設定している。

【００２５】また、制御回路１０３は、外部より入力す
る画像信号にもとずいて適切な表示が行われるように各
部の動作を整合させる働きをもつものである。次に説明
する同期信号分離回路１０６より送られる同期信号Ｔｓ
ｙｎｃにもとずいて、各部に対してＴｓｃａｎおよびＴ
ｓｆｔおよびＴｍｒｙの各制御信号を発生する。尚、各
制御信号のタイミングに関しては、後に図９を用いて詳
しく説明する。

【００２６】同期信号分離回路１０６は、外部から入力
されるＮＴＳＣ方式のテレビ信号から、同期信号成分と
輝度信号成分とを分離する為の回路で、良く知られてい
るように周波数分離（フィルター）回路を用いれば、容
易に構成できるものである。同期信号分離回路１０６に
より分離された同期信号は、良く知られるように垂直同
期信号と水平同期信号より成るが、ここでは説明の便宜
上、Ｔｓｙｎｃ信号として図示した。一方、前記テレビ
信号から分離された画像の輝度信号成分を便宜上ＤＡＴ
Ａ信号と表すが、同信号はシフトレジスタ１０４に入力
される。

【００２７】シフトレジスタ１０４は、時系列的にシリ
アルに入力される前記ＤＡＴＡ信号を、画像の１ライン
毎にシリアル／パラレル変換するためのもので、前記制
御回路１０３より送られる制御信号Ｔｓｆｔにもとずい
て動作する。（すなわち、制御信号Ｔｓｆｔは、シフト
レジスタ１０４のシフトクロックであると言い換えても
良い。）シリアル／パラレル変換された画像１ライン分
（電子放出素子Ｎ素子分の駆動データに相当する）のデ
ータは、ＩｄｌないしＩｄＮのＮ個の並列信号として前
記シフトレジスタ１０４より出力される。

【００２８】ラインメモリ１０５は、画像１ライン分の
データを必要時間の間だけ記憶する為の記憶装置であ
り、制御回路１０３より送られる制御信号Ｔｍｒｙにし
たがって適宜ＩｄｌないしＩｄＮの内容を記憶する。記
憶された内容は、Ｉ′ｄ１ないしＩ′ｄＮとして出力さ
れ、変調信号発生器１０７に入力される。

【００２９】変調信号発生器１０７は、前記画像データ
Ｉ′ｄ１ないしＩ′ｄＮの各々に応じて、表面伝導型放
出素子の各々を適切に駆動変調する為の信号源で、その
出力信号は、端子ＤｙｌないしＤｙＮを通じて表示パネ
ル１０１内の表面伝導型放出素子に印加される。

【００３０】本実施例に用いた表面伝導型放出素子は、
図７に示すように、Ｖｔｈ＝８〔Ｖ〕を閾値電圧とする
電子放出特性を有する。そして表示装置を最大輝度で発
光させる際の放出電流をＩｅｍａｘ、その時の素子電流
をＩｆｍａｘを設定した。たとえば、Ｉｅｍａｘ＝０．
６〔μＡ〕、Ｉｆｍａｘ＝０．８〔ｍＡ〕であり、この
とき素子に印加される電圧は、１２〔Ｖ〕である。この
ことから、最大輝度で発光させる際の表面伝導型放出素
子は、１２〔Ｖ〕／０．８〔ｍＡ〕＝１５〔ｋΩ〕程度
の電気抵抗を持つ。

【００３１】また、表面伝導型放出素子に接続されてい
るトランジスタの特性は、図８に示すようであり、ドレ
イン−ソース間電圧Ｖｄｓ＝１０〔Ｖ〕、ゲート−ソー
ス間電圧Ｖｇｄ＝１４〔Ｖ〕のときのドレイン電流Ｉｄ
＝０．８〔ｍＡ〕であり、１０〔Ｖ〕／０．８〔ｍＡ〕
＝１２．５〔ｋΩ〕程度の電気抵抗を持つ。

【００３２】以上から、表面伝導型放出素子に１２
〔Ｖ〕が印加され、素子電流が０．８〔ｍＡ〕流れるた
めには、（１５〔ｋΩ〕＋１２．５〔ｋΩ〕／０．８
〔ｍＡ〕×１２〔Ｖ〕＝２２〔Ｖ〕が表面伝導型放出素
子とトランジスタ部に印加されなくてはならない。すな
わち、トランジスタが動作しているときに、２２〔Ｖ〕
が印加されたときに、素子電流として、０．８〔ｍＡ〕
の一定電流が流れることになる。

【００３３】変調信号発生器１０７としては、ある電圧
以上のパルスを発生するが入力されるデータに応じて適
宜パルスの長さを変調するようなパルス幅変調方式のも
のを用いる事が可能である。これは、ある電圧以上のパ
ルスが印加されても、表面伝導型放出素子に接続された
トランジスタにより、一定電流が流れるために定電流駆
動になっている。

【００３４】以上、図２に示された各部の機能について
述べたが、全体動作の説明に移る前に図３ないし図６を
用いて前記表示パネル１０１の動作についてより詳しく
説明しておく。

【００３５】図示の便宜上、表示パネルの画素数を６×
６（すなわちＭ＝Ｎ＝６）として説明するが、実際に
用いる表示パネル１０１はこれよりもはるかに多数の画
素を備えたものである事は言うまでもない。

【００３６】図３に示すのは、６行６列の行列状に表面
伝導型放出素子を行列上に配置したマルチ電子ビーム源
であり、説明上、各素子を区別する為にＤ（１，１），
Ｄ（１，２）ないしはＤ（６，６）のように（Ｘ，Ｙ）
座標で位置を示している。

【００３７】このようなマルチ電子ビーム源を駆動して
画像を表示していく際には、Ｘ軸と平行な画像の１ライ
ンを単位として、ライン順次に画像を形成する方法をと
っている。画像の１ラインに対応した電子放出素子を駆
動するには、Ｄｘ１ないしＤｘ６のうち表示ラインに対
応する行の端子に３６〔Ｖ〕を、それ以外の端子には２
２〔Ｖ〕を印加する。それと同期して、当該ラインの画
像パターンにしたがってＤｙ１ないしＤｙ６の各端子に
変調信号を印加する。

【００３８】たとえば、図４に示すような画像パターン
を表示する場合を例にとって説明する。図４の画像のう
ち、たとえば第３ライン目を発光させる期間中を例にと
って説明する。図５は、前記画像の第３ライン目を発光
させる間に、端子Ｄｘ１ないしＤｘ６、および端子Ｄｙ
１ないしＤｙ６を通じてマルチ電子ビーム源に印加する
電圧値を示したもので、同図から明らかなように、Ｄ
（３，２），Ｄ（３，３），Ｄ（３，４）の各表面伝導
型放出素子とトランジスタのドレイン−ソース間には、
２２〔Ｖ〕が印加されて電子ビームが出力される一方、
上記３素子以外はゲート−ソース間での電圧が０もしく
は負になり、ドレイン電流が流れなくなるため、トラン
ジスタのスイッチがオフとなり、これらの素子からは電
子ビームは出力されない。

【００３９】同様の方法で、他のラインについても図４
の表示パターンに従ってマルチ電子ビーム源を駆動して
ゆくが、この様子を時系列的に示したのが図６のタイム
チャートである。同図に示すように、第１ラインから順
次１ラインずつ駆動してゆく事により１画面の表示が行
われるが、これを毎秒６０画面の速さで繰り返す事によ
り、ちらつきのない画像表示が可能であった。

【００４０】尚、表示パターンの発光輝度を変更する場
合、輝度をより大きく（小さく）するには端子Ｄｙ１な
いしＤｙ６に印加される変調信号のパルスの長さを１０
マイクロ〔秒〕よりも長く（短く）する事により変調が
可能である。

【００４１】以上、６Ｘ６のマルチ電子ビーム源を例に
とって、表示パネル１０１の駆動方法を説明したが、次
に図２の装置の全体動作について、図９のタイムチャー
トを参照しながら説明する。

【００４２】図９中（１）に示すのは、外部から入力す
るＮＴＳＣ信号から同期信号分離回路１０６により分離
された輝度進行ＤＡＴＡのタイミングであり、図に示す
ように１ライン目データから順次２ライン目、３ライン
目と送られてくるが、これと同期して制御回路１０３か
らシフトレジスタ１０４に対して図９の（２）に示すよ
うなシフトクロックＴｓｆｔが出力される。

【００４３】シフトレジスタ１０４に１ライン分のデー
タが蓄積されると、同図（３）に示すタイミングで、制
御回路１０３からラインメモリ１０５に対してメモリー
ライト信号Ｔｍｒｙが出力され、１ライン（Ｎ素子分）
の駆動データが書き込まれる。その結果、ラインメモリ
１０５の出力信号であるＩ′ｄ１ないしＩ′ｄＮの内容
は同図（４）に示すタイミングで変化する。

【００４４】一方、走査回路１０２の動作を制御する制
御信号Ｔｓｃａｎの内容は同図（５）に示すようなもの
となる。すなわち、１ライン目を駆動する場合には、走
査回路１０２内のスイッチング素子Ｓ１のみが３６
〔Ｖ〕で他のスイッチング素子は２２〔Ｖ〕、または２
ライン目を駆動する場合には、スイッチング素子Ｓ２の
みが３６〔Ｖ〕で他のスイッチング素子は２２〔Ｖ〕、
以下同様、というように動作が制御される。

【００４５】また、これと同期して変調信号発生器１０
７から表示パネル１０１に対しては、図９の（６）に示
すタイミングで変調信号が出力される。

【００４６】以上に説明した動作により、表示パネル１
０１を用いてテレビジョンの表示を行う事が可能であっ
た。

【００４７】尚、上記説明中、特に記載しなかったが、
シフトレジスタ１０４やラインメモリ１０５は、テジタ
ル信号式のものでもアナログ信号式のものでも差し支え
なく、要は画像信号のシリアル／パラレル変換や記憶が
所定の速度で行われればよい。尚、デジタル信号式を用
いる場合には、同期信号分離回路１０６の出力信号ＤＡ
ＴＡをデジタル信号化する必要があるが、これは１０６
の出力部にＡ／Ｄ変換器を備えれば容易に可能であるこ
とは言うまでもない。

【００４８】また、本実施形態においてはＮＴＳＣ方式
のテレビ信号にもとずきテレビジョン表示を行う例を示
したが、本発明適用の表示パネルの応用はこれに限るも
のではない。他の方式のテレビジョン信号、あるいは、
計算機や画像メモリ、通信ネットワークなど種々の画像
信号源と直接あるいは間接に接続する表示装置に広く用
いることが可能であり、とりわけ大容量の画像を表示す
る大画面の表示に好適である。

【００４９】次に、本実施形態の電子発生装置について
更に説明する。電子源の一部の平面図を図１０に示す。
また、図中のＡ−Ａ′断面図を図１１に示す。更に、本
実施形態の電子源を製造するためのプロセスを図２３に
示す。図１０において、１２は、走査配線である行方向
配線であり、トランジスタのゲート電極と接続し、Ｄｘ
１〜ＤｘＭのＭ本の配線で構成される。１３は変調信号
配線である列方向配線であり、トランジスタのソース電
極と接続し、Ｄｙ１〜ＤｙＮのＮ本の配線で構成され
る。１５は、表面伝導型放出素子に電圧が印加される駆
動電圧を補助する配線で、行方向配線と平行にＭ本の配
線で構成され、端は共通電位に接続される。

【００５０】図１１は、ガラス基板上に、トランジスタ
（ＴＦＴ：電解効果型薄膜トランジスタ）と電子放出素
子である表面伝導型放出素子を形成した電子源基板の一
例を示す模式的断面図である。

【００５１】図１１において、１はガラス基板、１２は
行方向配線、１３は列方向配線、１５は、表面伝導型放
出素子に電圧が印加される駆動電圧を補助する配線であ
る。表面伝導型放出素子１４は、電子放出部形成用薄膜
に通電フォーミング処理を施すことにより電子放出部を
含む薄膜が形成される。

【００５２】ガラス基板１上に、トランジスタ（ＴＦ
Ｔ：電解効果型薄膜トランジスタ）２が形成され、その
ソース電極５はアルミ配線９により列方向配線１３に接
続されている。また、ドレイン配線６はアルミ配線１０
により表面伝導型放出素子１４の電極に接続されてい
る。さらに、ゲート電極４は行方向配線１２と接続して
いる。

【００５３】そして、表面伝導型放出素子１４のもう一
方の電極８は、アルミ配線１１により、表面伝導型放出
素子に印加される電圧の補助を行う配線１５に接続され
ている。

【００５４】次に、図１２と１３を参照して、図１１に
示した構造の機能素子の製造工程の一例を説明する。図
１２は、この製造工程の一例を説明するための模式的断
面図である。

【００５５】第１の工程（図１２の（ａ）参照）では、
ガラス基板１を用意する。

【００５６】第２の工程（図１２の（ｂ）参照）では、
ガラス基板１上に、ＴＦＴとなる多結晶Ｓｉを堆積し、
フォトレジストを利用してパターン形成する。

【００５７】第３の工程（図１２の（ｃ）参照）では、
ｐ型イオンを注入することにより、ｎ型のＴＦＴの閾値
を調整する。

【００５８】第４の工程（図１２の（ｄ）参照）では、
パターニングによりＴＦＴの上面以外の多結晶Ｓｉを取
り除く。

【００５９】第５の工程（図１２の（ｅ）参照）では、
ＴＦＴとなる上面にゲート用の酸化膜を形成する。

【００６０】第６の工程（図１２の（ｆ）参照）では、
ＴＦＴのゲート電極用の多結晶Ｓｉを堆積させる。

【００６１】第７の工程（図１３の（ａ）参照）では、
ゲート電極をパターニングし、さらに、ＴＦＴにイオン
を注入し、ソース領域とドレイン領域を形成して、ＴＦ
Ｔを作成する。

【００６２】第８の工程（図１３の（ｂ）参照）では、
列方向配線１３を配置する。

【００６３】第９の工程（図１３の（ｃ）参照）では、
列方向配線１３とＴＦＴのソース電極を電気に接続する
アルミ配線９と、ＴＦＴのドレイン電極と表面伝導型放
出素子の電極７を電気的に接続するアルミ配線１０と、
表面伝導型放出素子の電極８と表面伝導型放出素子に電
圧印加するための補助配線１５を電気的に接続するアル
ミ配線１１を配置する。そして、ＴＦＴのゲート配線と
電気的に接続するように行方向配線１２を形成する。

【００６４】第１０の工程（図１３の（ｄ）参照）で
は、表面伝導型放出素子に電圧印加するための補助配線
１５を形成する。

【００６５】第１１の工程（図１３の（ｅ）参照）で
は、表面伝導他放出素子１４を形成する。この表面伝導
型放出素子１４の形成方法を、次に詳細に説明する。

【００６６】本発明に用いる表面伝導型放出素子は、材
料や構造に特に制限があるわけではなく、例えば従来技
術に記載したものであってもよい。しかしながら、電子
放出特性や製造容易性の観点から、特に好ましい表面伝
導型放出素子として、以下に述べる形態のものを用い
た。

【００６７】（好ましい表面伝導型放出素子の形態）好
ましい表面伝導型放出素子の基本的な構成には、平面型
及び垂直型の２つの構成があげられる。まず、平面型表
面伝導型放出素子について説明する。

【００６８】（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。

【００６９】図１４は、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。

【００７０】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、たとえば低温フリ
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、封着した。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。

【００７１】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Ｎ×Ｍ個形成され、直列にトランジスタ１９
０１が形成されている。（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。本実施例においては、Ｎ＝
３０７２，Ｍ＝１０２４とした。）前記Ｎ×Ｍ個の直列
にトランジスタが接続された表面伝導型放出素子は、Ｍ
本のグランドもしくはある電位に接続された配線１９０
１に接続され、トランジスタのゲート電極がＭ本の走査
配線である行方向配線１９０２に接続され、トランジス
タのソース電極がＮ本の列方向配線１００４に接続され
ている。前記、１００１〜１００４、１９０１〜１９０
２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。

【００７２】本実施例においては、気密容器のリアプレ
ート１００５にマルチ電子ビーム源の基板１００１を固
定する構成としたが、マルチ電子ビーム源の基板１００
１が十分な強度を有するものである場合には、気密容器
のリアプレートとしてマルチ電子ビーム源の基板１００
１自体を用いてもよい。

【００７３】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。本実施例はカラ
ー表示装置であるため、蛍光膜１００８の部分にはＣＲ
Ｔ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１５
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
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。

【００７４】また、３原色の蛍光体の塗り分け方は前記
図１５（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１５（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。

【００７５】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。

【００７６】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。

【００７７】また、本実施例では用いなかったが、加速
電圧の印加用や蛍光膜の導電性向上を目的として、フェ
ースプレート基板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。

【００７８】また、Ｄｘｌ〜ＤｘＭおよびＤｙｌ〜Ｄｙ
ＮおよびＤｃ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。Ｄｘｌ〜ＤｘＭはマルチ電子ビ
ーム源の走査配線である行方向配線１００３と、Ｄｙｌ
〜ＤｙＮはマルチ電子ビーム源の変調信号配線である列
方向配線１００４と、Ｄｃは、マルチ電子ビーム源の駆
動電圧を補助する配線１９０１と、Ｈｖはフェースプレ
ートのメタルバック１００９と電気的に接続している。

【００７９】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、たと
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１×１０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。以上、本発明の実施形態の表示
パネルの基本構成と製法を説明した。

【００８０】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、表面
伝導型放出素子を行列状に配置した電子源であれば、表
示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、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。したがって、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、上記実施例の表
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
行列状に配置したマルチ電子ビーム源の構造について述
べる。

【００８１】（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。

【００８２】（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１６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、１
１１３は通電活性化処理により形成した薄膜である。

【００８３】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。

【００８４】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。

【００８５】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。

【００８６】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。

【００８７】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。

【００８８】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。

【００８９】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。

【００９０】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１６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。

【００９１】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１６においては模式的に示した。

【００９２】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。

【００９３】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。

【００９４】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１６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。

【００９５】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。

【００９６】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。

【００９７】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〔マイクロメーター〕とした。

【００９８】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１７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１６と同一である。

【００９９】１）まず、図１７（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。

【０１００】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
を用いればよい。）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１１
０３）を形成する。

【０１０１】２）次に、同図（ｂ）に示すように、導電
性薄膜１１０４を形成する。

【０１０２】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、本実施例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）。

【０１０３】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。

【０１０４】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。

【０１０５】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。

【０１０６】通電方法をより詳しく説明するために、図
１８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、本実施例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。

【０１０７】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１×１０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。

【０１０８】なお、上記の方法は、本実施例の表面伝導
型放出素子に関する好ましい方法であり、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。

【０１０９】４）次に、図１７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。

【０１１０】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。

【０１１１】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。

【０１１２】通電方法をより詳しく説明するために、図
１９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。本実施例においては、一定
電圧の矩形波を定期的に印加して通電活性化処理を行っ
たが、具体的には、矩形波の電圧Ｖａｃは１４〔Ｖ〕、
パルス幅Ｔ３は１〔ミリ秒〕、パルス間隔はＴ４は１０
〔ミリ秒〕とした。なお、上述の通電条件は、本実施例
の表面伝導型放出素子に関する好ましい条件であり、表
面伝導型放出素子の設計を変更した場合には、それに応
じて条件を適宜変更するのが望ましい。

【０１１３】図１６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１０５（ｂ）に示すが、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。

【０１１４】なお、上述の通電条件は、本実施例の表面
伝導型放出素子に関する好ましい条件であり、表面伝導
型放出素子の設計を変更した場合には、それに応じて条
件を適宜変更するのが望ましい。

【０１１５】以上のようにして、図１７（ｅ）に示す平
面型の表面伝導型放出素子を製造した。

【０１１６】（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。

【０１１７】図２０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。

【０１１８】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１０２の平面型における素子電極間隔
Ｌは、垂直型においては段差形成部材１２０６の段差高
Ｌｓとして設定される。なお、基板１２０１、素子電極
１２０２および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。

【０１１９】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２１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２
０と同一である。

【０１２０】１）まず、図２１（ａ）に示すように、基
板１２０１上に素子電極１２０３を形成する。

【０１２１】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。

【０１２２】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。

【０１２３】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。

【０１２４】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。

【０１２５】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１７（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）。

【０１２６】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１７（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）。

【０１２７】以上のようにして、図２１（ｆ）に示す垂
直型の表面伝導型放出素子を製造した。

【０１２８】（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。

【０１２９】表示装置に用いる以上に説明した製法で作
製した素子の、（放出電流Ｉｅ）対（素子印加電圧Ｖ
ｆ）特性、および（素子電流Ｉｆ）対（素子印加電圧Ｖ
ｆ）特性が図７である。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。

【０１３０】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。

【０１３１】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。

【０１３２】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。

【０１３３】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。

【０１３４】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。

【０１３５】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。

【０１３６】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、階調表示を行うことが可能である。

【０１３７】図２２は、本工程に係わる表面伝導型電子
放出素子１４を形成する電子放出部形成用薄膜のマスク
の平面図の一部を示す。このマスクは、素子間ギャップ
Ｇ、及びこの近傍に開口を有し、膜厚１０オングストロ
ームのＣｒ膜（不図示）を真空蒸着により堆積・パター
ニングする。そして、この上に有機Ｐｄをスピンナーに
より回転塗布後、３００℃で１０分間の加熱焼成処理を
行い、Ｐｄからなる電子放出部形成用薄膜形成する。こ
のようにして形成された電子放出部形成用薄膜は、Ｐｄ
を主元素とする微粒子から構成され、その膜厚は１００
オングストローム、シート抵抗値は５×１０⁴ Ω／□で
あった。尚、１５ｂと１５ｃは、それぞれ素子電極であ
る。

【０１３８】尚、ここで述べる微粒子膜とは、上述した
ように複数の微粒子が集合した膜であり、その微細構造
としては微粒子がここに分散配置した状態のみならず、
微粒子が互いに隣接、或は、重なりあった状態（島上も
含む）の膜をも指す。また、その粒径とは、前記状態で
粒子形状が認識可能な微粒子についての径をいう。

【０１３９】Ｃｒ膜（不図示）及び焼成後の電子放出部
形成用薄膜を、酸エッチャントによりウェットエッチン
グして、所望のパターンを形成する。このようにして形
成された電子放出部形成用薄膜に、前述のフォーミング
処理を施すことにより表面伝導型電子放出素子１４を形
成する。以上説明した工程により、電子源基板が形成さ
れる。

【０１４０】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つの機器からなる装置に適用
しても良い。また、本発明はシステムあるいは装置にプ
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
用できることは言うまでもない。

【０１４１】〔実施形態２〕図２４は、本実施形態の電
子発生装置の駆動の概略構成の一部を示す図である。図
２４において、１４は、表面伝導型放出素子である。表
面伝導型放出素子１４は、Ｍ×Ｎの行列状に配置されて
いる。２はトランジスタであり、トランジスタのゲート
電極が走査配線であるＤｘｌ〜ＤｘＭのＭ本の行方向配
線１２と接続し、トランジスタのソース電極が変調信号
配線であるＤｙｌ〜ＤｙＮのＮ本の列方向配線と接続
し、トランジスタのドレイン電極が表面伝導型放出素子
１４と接続されている。これらの表面伝導型放出素子１
４及びトランジスタ２により電子源素子が形成される。
電子源素子はＭ×Ｎのマトリクス上に配置され、表面伝
導型放出素子１４を多数個備える電子源を構成する。

【０１４２】このような表示パネルで、表示動作を行う
為の電気回路構成を以下に例示する。図２５は、ＮＴＳ
Ｃ方式のテレビ信号にもとずきテレビジョン表示を行う
為の駆動回路の概略構成をブロック化して示したもの
で、図２６中、１０１は前記表示パネルであり、また、
１０２は走査回路、１０３は制御回路、１０４はシフト
レジスタ、１０５はラインメモリ、１０６は同期信号分
離回路、１０７は変調信号発生器、ＶｘおよびＶｃ及び
Ｖａは直流電圧源である。

【０１４３】以下、各部の機能を説明してゆくが、まず
表示パネル１０１は、端子ＤｘｌないしＤｘＭ、および
端子ＤｙｌないしＤｙＮ、および端子Ｄｃ、および高圧
端子Ｈｖを介して外部の電気回路と接続している。この
うち、端子ＤｘｌないしＤｘＭには、前記表示パネル内
に設けられているマルチ電子ビーム源、すなわちＭ行Ｎ
列の行列状に配置された表面伝導型放出素子群を一行
（Ｎ素子）ずつ順次駆動してゆく為の走査信号が表面伝
導型放出素子に接続されているトランジスタのゲート電
極に印加される。一方、端子ＤｙｌないしＤｙＮには、
前記走査信号により選択された一行の表面伝導型放出素
子の各素子の出力電子ビームを制御する為の変調信号が
表面伝導型放出素子に接続されているトランジスタのソ
ース電極に印加される。更に、表面伝導型放出素子のト
ランジスタと接続されている電極とは別の、もう一方の
電極と接続している端子Ｄｃには、直流電圧源Ｖｃが接
続される。ここでは、−２２〔Ｖ〕である。また、高圧
端子Ｈｖには、直流電圧源Ｖａより、たとえば１０Ｋ
〔Ｖ〕の直流電圧が供給されるが、これは表面伝導型放
出素子より出力される電子ビームに蛍光体を励起するの
に十分なエネルギーを付与する為の加速電圧である。

【０１４４】次に、走査回路１０２について説明する。
同回路は、内部にＭ個のスイッチング素子を備えるもの
で（図２６中、ＳｌないしＳＭで模式的に示してい
る）、各スイッチング素子は、直流電圧源Ｖｘの出力電
圧もしくは０〔Ｖ〕（グランドレベル）のいずれか一方
を選択し、表示パネル１０１の端子ＤｘｌないしＤｘＭ
と電気的に接続するものである。ＳｌないしＳＭの各ス
イッチング素子は、制御回路１０３が出力する制御信号
Ｔｓｃａｎにもとづいて動作するものだが、実際にはた
とえばＦＥＴのようなスイッチング素子を組み合わせる
事により容易に構成する事が可能である。

【０１４５】尚、前記直流電圧源Ｖｘには、本実施例の
場合には、１４〔Ｖ〕の一定電圧を出力するように設定
している。ほかの回路においては、実施形態１と同様で
ある。

【０１４６】本実施形態に用いた表面伝導型放出素子
は、図７に示すように、Ｖｔｈ＝８〔Ｖ〕を閾値電圧と
する電子放出特性を有する。そして表示装置を最大輝度
で発光させる際の放出電流をＩｅｍａｘ、その時の素子
電流をＩｆｍａｘを設定した。たとえば、Ｉｅｍａｘ＝
０．６〔μＡ〕、Ｉｆｍａｘ＝０．８〔ｍＡ〕であり、
このとき素子に印加される電圧は、１２〔Ｖ〕である。
このことから、最大輝度で発光させる際の表面伝導型放
出素子は、１２〔Ｖ〕／０．８〔ｍＡ〕＝１５〔ｋΩ〕
程度の電気抵抗を持つ。

【０１４７】また、表面伝導型放出素子に接続されてい
るトランジスタの特性は、図８に示すようであり、ドレ
イン−ソース間電圧Ｖｄｓ＝１０〔Ｖ〕、ゲート−ソー
ス間電圧Ｖｇｄ＝１４〔Ｖ〕のときのドレイン電流Ｉｄ
＝０．８〔ｍＡ〕であり、１０〔Ｖ〕／０．８〔ｍＡ〕
＝１２．５〔ｋΩ〕程度の電気抵抗を持つ。

【０１４８】以上から、表面伝導型放出素子に１２
〔Ｖ〕が印加され、素子電流が０．８〔ｍＡ〕流れるた
めには、（１５〔ｋΩ〕＋１２．５〔ｋΩ〕）／０．８
〔ｍＡ〕×１２〔Ｖ〕＝２２〔Ｖ〕が表面伝導型放出素
子とトランジスタ部に印加されなくてはならない。すな
わち、トランジスタが動作しているときに、２２〔Ｖ〕
が印加されたときに、素子電流として、０．８〔ｍＡ〕
の一定電流が流れることになる。

【０１４９】変調信号発生器１０７としては、ある電圧
以上のパルスを発生するが入力されるデータに応じて適
宜パルスの長さを変調するようなパルス幅変調方式のも
のを用いる事が可能である。これは、ある電圧以上のパ
ルスが印加されても、表面伝導型放出素子に接続された
トランジスタにより、一定電流が流れるために定電流駆
動になっている。

【０１５０】以上、図２５に示された各部の機能につい
て述べたが、全体動作の説明に移る前に図２６ないし図
２８を用いて前記表示パネル１０１の動作についてより
詳しく説明しておく。図２６の図示の便宜上、表示パネ
ルの画素数を６×６（すなわちＭ＝Ｎ＝６）として説明
するが、実際に用いる表示パネル１０１はこれよりもは
るかに多数の画素を備えたものである事は言うまでもな
い。

【０１５１】図２６に示すのは、６行６列の行列状に表
面伝導型放出素子を行列上に配置したマルチ電子ビーム
源であり、説明上、各素子を区別する為にＤ（１、
１）、Ｄ（１、２）ないしはＤ（６、６）のように
（Ｘ、Ｙ）座標で位置を示している。

【０１５２】このようなマルチ電子ビーム源を駆動して
画像を表示していく際には、Ｘ軸と平行な画像の１ライ
ンを単位として、ライン順次に画像を形成する方法をと
っている。画像の１ラインに対応した電子放出素子を駆
動するには、Ｄｘ１ないしＤｘ６のうち表示ラインに対
応する行の端子に１４〔Ｖ〕を、それ以外の端子には０
〔Ｖ〕を印加する。それと同期して、当該ラインの画像
パターンにしたがってＤｙ１ないしＤｙ６の各端子に変
調信号を印加する。

【０１５３】たとえば、図２７に示すような画像パター
ンを表示する場合を例にとって説明する。図２７の画像
のうち、たとえば第３ライン目を発光させる期間中を例
にとって説明する。図２８は、前記画像の第３ライン目
を発光させる間に、端子Ｄｘ１ないしＤｘ６、および端
子Ｄｙ１ないしＤｙ６を通じてマルチ電子ビーム源に印
加する電圧値を示したもので、同図２８から明らかなよ
うに、Ｄ（３、２）、Ｄ（３、３）、Ｄ（３、４）の各
表面伝導型放出素子とトランジスタのドレイン−ソース
間には、２２〔Ｖ〕が印加されて電子ビームが出力され
る一方、上記３素子以外はゲート−ソース間での電圧が
０もしくは負になり、ドレイン電流が流れなくなるた
め、トランジスタのスイッチがオフとなり、これらの素
子からは電子ビームは出力されない。

【０１５４】同様の方法で、他のラインについても図２
７の表紙パターンに従ってマルチ電子ビーム源を駆動し
てゆくが、この様子を時系列的に示したのが図２９のタ
イムチャートである。同図２９に示すように、第１ライ
ンから順次１ラインずつ駆動してゆく事により１画面の
表示が行なわれるが、これを毎秒６０画面の速さで繰り
返す事により、ちらつきのない画像表示が可能であっ
た。

【０１５５】尚、表示パターンの発光輝度を変更する場
合、輝度をより大きく（小さく）するには端子Ｄｙ１に
ないしＤｙ６に印加される変調信号のパルスの長さを１
０マイクロ〔秒〕よりも長く（短く）する事により変調
が可能である。

【０１５６】以上、６ｘ６のマルチ電子ビーム源を例に
とって、表示パネル１０１の駆動方法を説明したが、装
置の全体動作についての説明は、実施形態１と同様であ
る。

【０１５７】〔実施形態３〕図２９は、本実施形態の電
子発生装置の概略構成の一部を示す図である。図２９に
おいて、１４は、表面伝導型放出素子である。表面伝導
型放出素子１４は、Ｍ×Ｎの行列状に配置されている。
２はトランジスタであり、トランジスタのソース電極が
走査配線であるＤｘ１〜ＤｘＭのＭ本の行方向配線と接
続し、トランジスタのゲート電極が変調信号配線である
Ｄｙ１〜ＤｙＮのＮ本の列方向配線と接続し、トランジ
スタのドレイン電極が表面伝導型放出素子１４と接続さ
れている。これらの表面伝導型放出素子１４及びトラン
ジスタ２により電子源素子が形成される。電子源素子は
Ｍ×Ｎのマトリクス上に配置され、表面伝導型放出素子
１４を多数個備える電子源を構成する。

【０１５８】このような表示パネルで、表示動作を行う
為の電気回路構成を以下に例示する。図３０は、ＮＴＳ
Ｃ方式のテレビ信号にもとずきテレビジョン表示を行う
為の駆動回路の概略構成をブロック化して示したもの
で、図中、１０１は前記表示パネルであり、また、１０
２は走査回路、１０３は制御回路、１０４はシフトレジ
スタ、１０５はラインメモリ、１０６は同期信号分離回
路、１０７は変調信号発生器、ＶｘおよびＶａは直流電
圧源である。

【０１５９】以下、各部の機能を説明してゆくが、まず
表示パネル１０１は、端子Ｄｘ１ないしＤｘＭ、および
端子Ｄｙ１ないしＤｙＮ、および端子Ｄｃ、および高圧
端子Ｈｖを介して外部の電気回路と接続している。この
うち、端子Ｄｘ１ないしＤｘＭには、前記表示パネル内
に設けられているマルチ電子ビーム源、すなわちＭ行Ｎ
列の行列状に配置された表面伝導型放出素子群を一行
（Ｎ素子）ずつ順次駆動してゆく為の走査信号が表面伝
導型放出素子に接続されているトランジスタのソース電
極に印加される。一方、端子Ｄｙ１ないしＤｙＮには、
前記走査信号により選択された一行の表面伝導型放出素
子の各素子の出力電子ビームを制御する為の変調信号が
表面伝導型放出素子に接続されているトランジスタのゲ
ート電極に印加される。更に、表面伝導型放出素子のト
ランジスタと接続されている電極とは別の、もう一方の
電極と接続している端子Ｄｃには、０〔Ｖ〕（グランド
レベル）が接続される。また、高圧端子Ｈｖには、直流
電圧源Ｖａより、たとえば１０ｋ〔Ｖ〕の直流電圧が供
給されるが、これは表面伝導型放出素子より出力される
電子ビームに蛍光体を励起するのに十分なエネルギーを
付与する為の加速電圧である。

【０１６０】次に、走査回路１０２について説明する。
同回路は、内部にＭ個のスイッチング素子を備えるもの
で（図中、Ｓ１ないしＳＭで模式的に示している）、各
スイッチング素子は、直流電圧源Ｖｘの出力電圧もしく
は０〔Ｖ〕（グランドレベル）のいずれか一方を選択
し、表示パネル１０１の端子Ｄｘ１ないしＤｘＭと電気
的に接続するものである。Ｓ１ないしＳＭの各スイッチ
ング素子は、制御回路１０３が出力する制御信号Ｔｓｃ
ａｎにもとずいて動作するものだが、実際にはたとえば
ＦＥＴのようなスイッチング素子を組み合わせる事によ
り容易に構成する事が可能である。

【０１６１】尚、前記直流電圧源Ｖｘには、本実施形態
の場合には、２２〔Ｖ〕の一定電圧を出力するよう設定
している。また、制御回路１０３は、外部より入力する
画像信号にもとずいて適切な表示が行なわれるように各
部の動作を整合させる働きをもつものである。次に説明
する同期信号分離回路１０６より送られる同期信号Ｔｓ
ｙｎｃにもとずいて、各部に対してＴｓｃａｎおよびＴ
ｓｆｔおよびＴｍｒｙの各制御信号を発生する。尚、各
制御信号のタイミングに関しては、後に図３５を用いて
詳しく説明する。

【０１６２】同期信号分離回路１０６は、外部から入力
されるＮＴＳＣ方式のテレビ信号から、同期信号成分と
輝度信号成分とを分離する為の回路で、良く知られてい
るように周波数分離（フィルター）回路を用いれば、容
易に構成できるものである。同期信号分離回路１０６に
より分離された同期信号は、良く知られるように垂直同
期信号と水平同期信号より成るが、ここでは説明の便宜
上、Ｔｓｙｎｃ信号として図示した。一方、前記テレビ
信号から分離された画像の輝度信号成分を便宜上ＤＡＴ
Ａ信号と表すが、同信号はシフトレジスタ１０４に入力
される。

【０１６３】シフトレジスタ１０４は、時系列的にシリ
アルに入力される前記ＤＡＴＡ信号を、画像の１ライン
毎にシリアル／パラレル変換するためのもので、前記制
御回路１０３より送られる制御信号Ｔｓｆｔにもとずい
て動作する。（すなわち、制御信号Ｔｓｆｔは、シフト
レジスタ１０４のシフトクロックであると言い換えても
良い。）シリアル／パラレル変換された画像１ライン分
（電子放出素子Ｎ素子分の駆動データに相当する）のデ
ータは、Ｉｄ１ないしＩｄＮのＮ個の並列信号として前
記シフトレジスタ１０４より出力される。

【０１６４】ラインメモリ１０５は、画像１ライン分の
データを必要時間の間だけ記憶する為の記憶装置であ
り、制御回路１０３より送られる制御信号Ｔｍｒｙにし
たがって適宜Ｉｄ１ないしＩｄＮの内容を記憶する。記
憶された内容は、Ｉ′ｄ１ないしＩ′ｄＮとして出力さ
れ、変調信号発生器１０７に入力される。

【０１６５】変調信号発生器１０７は、前記画像データ
Ｉ′ｄ１ないしＩ′ｄＮの各々に応じて、表面伝導型放
出素子の各々を適切に駆動変調する為の信号源で、その
出力信号は、端子Ｄｙ１ないしＤｙＮを通じて表示パネ
ル１０１内の表面伝導型放出素子に印加される。

【０１６６】本実施形態に用いた表面伝導型放出素子
は、図７に示すように、Ｖｔｈ＝８〔Ｖ〕を閾値電圧と
する電子放出特性を有する。そして表示装置を最大輝度
で発光させる際の放出電流をＩｅｍａｘ、その時の素子
電流をＩｆｍａｘを設定した。たとえば、Ｉｅｍａｘ＝
０．６〔μＡ〕、Ｉｆｍａｘ＝０．８〔ｍＡ〕であり、
このとき素子に印加される電圧は、１２〔Ｖ〕である。
このことから、最大輝度で発光させる際の表面伝導型放
出素子は、１２〔Ｖ〕／０．８〔ｍＡ〕＝１５〔ｋΩ〕
程度の電気抵抗を持つ。

【０１６７】また、表面伝導型放出素子に接続されてい
るトランジスタの特性は、図８に示すようであり、ドレ
イン−ソース間電圧Ｖｄｓ＝１０〔Ｖ〕、ゲート−ソー
ス間電圧Ｖｇｄ＝１４〔Ｖ〕のときのドレイン電流Ｉｄ
＝０．８〔ｍＡ〕であり、１０〔Ｖ〕／０．８〔ｍＡ〕
＝１２．５〔ｋΩ〕程度の電気抵抗を持つ。

【０１６８】以上から、表面伝導型放出素子に１２
〔Ｖ〕が印加され、素子電流が０．８〔ｍＡ〕流れるた
めには、（１５〔ｋΩ〕＋１２．５〔ｋΩ〕）／０．８
〔ｍＡ〕×１２〔Ｖ〕＝２２〔Ｖ〕が表面伝導型放出素
子とトランジスタ部に印加されなくてはならない。すな
わち、トランジスタが動作しているときに、２２〔Ｖ〕
が印加されたときに、素子電流として、０．８〔ｍＡ〕
の一定電流が流れることになる。

【０１６９】変調信号発生器１０７としては、ある電圧
以上のパルスを発生するが入力されるデータに応じて適
宜パルスの長さを変調するようなパルス幅変調方式のも
のを用いる事が可能である。これは、ある電圧以上のパ
ルスが印加されても、表面伝導型放出素子に接続された
トランジスタにより、一定電流が流れるために定電流駆
動になっている。

【０１７０】以上、図３０に示された各部の機能につい
て述べたが、全体動作の説明に移る前に図３１ないし図
３４を用いて前記表示パネル１０１の動作についてより
詳しく説明しておく。

【０１７１】図示の便宜上、表示パネルの画素数を６×
６（すなわちＭ＝Ｎ＝６）として説明するが、実際に用
いる表示パネル１０１はこれよりもはるかに多数の画素
を備えたものである事は言うまでもない。

【０１７２】図３１に示すのは、６行６列の行列状に表
面伝導型放出素子を行列上に配置したマルチ電子ビーム
源であり、説明上、各素子を区別する為にＤ（１、
１）、Ｄ（１、２）ないしはＤ（６、６）のように
（Ｘ、Ｙ）座標で位置を示している。

【０１７３】このようなマルチ電子ビーム源を駆動して
画像を表示していく際には、Ｘ軸と平行な画像の１ライ
ンを単位として、ライン順次に画像を形成する方法をと
っている。画像の１ラインに対応した電子放出素子を駆
動するには、Ｄｘ１ないしＤｘ６のうち表示ラインに対
応する行の端子に２２〔Ｖ〕を、それ以外の端子には０
〔Ｖ〕を印加する。それと同期して、当該ラインの画像
パターンにしたがってＤｙ１ないしＤｙ６の各端子に変
調信号を印加する。

【０１７４】たとえば、図３２に示すような画像パター
ンを表示する場合を例にとって説明する。図３２の画像
のうち、たとえば第３ライン目を発光させる期間中を例
にとって説明する。図３３は、前記画像の第３ライン目
を発光させる間に、端子Ｄｘ１ないしＤｘ６、および端
子Ｄｙ１ないしＤｙ６を通じてマルチ電子ビーム源に印
加する電圧値を示したもので、同図から明らかなよう
に、Ｄ（３、２）、Ｄ（３、３）、Ｄ（３、４）の各表
面伝導型放出素子とトランジスタのドレイン−ソース間
には、２２〔Ｖ〕が印加されて電子ビームが出力される
一方、上記３素子以外はゲートの電圧もしくはソースの
電位が０になり、ドレイン電流が流れなくなるため、ト
ランジスタのスイッチがオフとなり、これらの素子から
は電子ビームは出力されない。

【０１７５】同様の方法で、他のラインについても図３
１の表示パターンに従ってマルチ電子ビーム源を駆動し
てゆくが、この様子を時系列的に示したのが図３４のタ
イムチャートである。同図に示すように、第１ラインか
ら順次１ラインずつ駆動してゆく事により１画面の表示
が行なわれるが、これを毎秒６０画面の速さで繰り返す
事により、ちらつきのない画像表示が可能であった。

【０１７６】尚、表示パターンの発光輝度を変更する場
合、輝度をより大きく（小さく）するには端子Ｄｙ１に
ないしＤｙ６に印加される変調信号のパルスの長さを１
０マイクロ〔秒〕よりも長く（短く）する事により変調
が可能である。

【０１７７】以上、６ｘ６のマルチ電子ビーム源を例に
とって、表示パネル１０１の駆動方法を説明したが、次
に図２の装置の全体動作について、図３５のタイムチャ
ートを参照しながら説明する。

【０１７８】図３５中（１）に示すのは、外部から入力
するＮＴＳＣ信号から同期信号分離回路１０６により分
離された輝度信号ＤＡＴＡのタイミングであり、図に示
すように１ライン目データから順次２ライン目、３ライ
ン目と送られてくるが、これと同期して制御回路１０３
からシフトレジスタ１０４に対して図９の（２）に示す
ようなシフトクロックＴｓｆｔが出力される。

【０１７９】シフトレジスタ１０４に１ライン分のデー
タが蓄積されると、同図（３）に示すタイミングで、制
御回路１０３からラインメモリ１０５に対してメモリー
ライト信号Ｔｍｒｙが出力され、１ライン（Ｎ素子分）
の駆動データが書き込まれる。その結果、ラインメモリ
１０５の出力信号であるＩ′ｄ１ないしＩ′ｄｎの内容
は同図（４）に示すタイミングで変化する。

【０１８０】一方、走査回路１０２の動作を制御する制
御信号Ｔｓｃａｎの内容は同図（５）に示すようなもの
となる。すなわち、１ライン目を駆動する場合には、走
査回路１０２内のスイッチング素子Ｓ１のみが２２
〔Ｖ〕で他のスイッチング素子は０〔Ｖ〕、また２ライ
ン目を駆動する場合には、スイッチング素子Ｓ２のみが
２２〔Ｖ〕で他のスイッチング素子は０〔Ｖ〕、以下同
様、というように動作が制御される。

【０１８１】また、これと同期して変調信号発生器１０
７から表示パネル１０１に対しては、図３５の（６）に
示すタイミングで変調信号が出力される。以上に説明し
た動作により、表示パネル１０１を用いてテレビジョン
の表示を行う事が可能であった。

【０１８２】尚、上記説明中、特に記載しなかったが、
シフトレジスタ１０４やラインメモリ１０５は、デジタ
ル信号式のものでもアナログ信号式のものでも差し支え
なく、要は画像信号のシリアル／パラレル変換や記憶が
所定の速度で行なわれればよい。尚、デジタル信号式を
用いる場合には、同期信号分離回路１０６の出力信号Ｄ
ＡＴＡをデジタル信号化する必要があるが、これは１０
６の出力部にＡ／Ｄ変換器を備えれば容易に可能である
ことは言うまでもない。

【０１８３】また、本実施形態においてはＮＴＳＣ方式
のテレビ信号にもとづきテレビジョン表示を行う例を示
したが、本発明適用の表示パネルの応用はこれに限るも
のではない。他の方式のテレビジョン信号、あるいは、
計算機や画像メモリ、通信ネットワークなど種々の画像
信号源と直接あるいは間接に接続する表示装置に広く用
いることが可能であり、とりわけ大容量の画像を表示す
る大画面の表示に好適である。

【０１８４】次に、本実施形態の電子源について更に説
明する。電子源の一部の平面図を図３６に示す。また、
図中のＡ−Ａ′断面図を図３７に示す。更に、本実施例
の電子源を製造するためのプロセスを図２２に示す。

【０１８５】図３６において、１２は、走査配線である
行方向配線であり、トランジスタのソース電極と接続
し、Ｄｘ１〜ＤｘＭのＭ本の配線で構成される。１３は
変調信号配線である列方向配線であり、トランジスタの
ゲート電極と接続し、Ｄｙ１〜ＤｙＮのＮ本の配線で構
成される。１５は、表面伝導型放出素子に電圧が印加さ
れる駆動電圧を補助する配線で、行方向配線と平行にＭ
本の配線で構成され、端は共通電位に接続される。

【０１８６】図３７は、ガラス基板上に、トランジスタ
（ＴＦＴ：電解効果型薄膜トランジスタ）と電子放出素
子である表面伝導型放出素子を形成した電子源基板の一
例を示す模式的断面図である。

【０１８７】図３７において、１はガラス基板、１２は
行方向配線、１３は列方向配線、１５は、表面伝導型放
出素子に電圧が印加される駆動電圧を補助する配線であ
る。表面伝導型放出素子１４は、電子放出部形成用薄膜
に通電フォーミング処理を施すことにより電子放出部を
含む薄膜が形成される。

【０１８８】ガラス基板１上に、トランジスタ（ＴＦ
Ｔ：電解効果型薄膜トランジスタ）２が形成され、その
ソース電極５はアルミ配線９により行方向配線１２に接
続されている。また、ドレイン配線６はアルミ配線１０
により表面伝導型放出素子１４の電極７に接続されてい
る。さらに、ゲート電極４は列方向配線１３と接続して
いる。

【０１８９】そして、表面伝導型放出素子１４のもう一
方の電極８は、アルミ配線１１により、表面伝導型放出
素子に印加される電圧の補助を行なう配線１５に接続さ
れている。

【０１９０】次に図３８−３９を参照して、図３７に示
した構造の機能素子の製造工程の一例を説明する。図２
２は、この製造工程の一例を説明するための模式的断面
図である。

【０１９１】第１の工程（図３８の（ａ）参照）では、
ガラス基板１を用意する。

【０１９２】第２の工程（図３８の（ｂ）参照）では、
ガラス基板１上に、ＴＦＴとなる多結晶Ｓｉを堆積し、
フォトレジストを利用してパターン形成する。

【０１９３】第３の工程（図３８の（ｃ）参照）では、
ｐ型イオンを注入することにより、ｎ型のＴＦＴの閾値
を調整する。

【０１９４】第４の工程（図３８の（ｄ）参照）では、
パターニングによりＴＦＴの上面以外の多結晶Ｓｉを取
り除く。

【０１９５】第５の工程（図３８の（ｅ）参照）では、
ＴＦＴとなる上面にゲート用の酸化膜を形成する。

【０１９６】第６の工程（図３８の（ｆ）参照）では、
ＴＦＴのゲート電極用の多結晶Ｓｉを堆積させる。

【０１９７】第７の工程（図３９の（ａ）参照）では、
ゲート電極をパターニングし、さらに、ＴＦＴにイオン
を注入し、ソース領域とドレイン領域を形成して、ＴＦ
Ｔを作製する。

【０１９８】第８の工程（図３９の（ｂ）参照）では、
行方向配線１２を配置する。

【０１９９】第９の工程（図３９の（ｃ）参照）では、
行方向配線１２とＴＦＴのソース電極を電気に接続する
アルミ配線９と、ＴＦＴのドレイン電極と表面伝導型放
出素子の電極７を電気的に接続するアルミ配線１０と、
表面伝導型放出素子の電極８と表面伝導型放出素子に電
圧印加するための補助配線１５を電気的に接続するアル
ミ配線１１を配置する。そして、ＴＦＴのゲート配線と
電気的に接続するように列方向配線１３を形成する。

【０２００】第１０の工程（図３９の（ｄ）参照）で
は、表面伝導型放出素子に電圧印加するための補助配線
１５を形成する。

【０２０１】第１１の工程（図３９の（ｅ）参照）で
は、表面伝導型放出素子１４を形成する。この表面伝導
型放出素子１４の形成方法は、実施形態１で図１７を使
って説明したのと同様である。。

【０２０２】本工程に係わる表面伝導型放出素子１４を
電子放出部形成用薄膜のマスクの平面図は、実施形態１
で使った図２２と同じである。このマスクは、素子間ギ
ャップＧ、及びこの近傍には開口を有し、膜厚１０オン
グストロームのＣｒ膜（不図示）を真空蒸着により堆積
・パターニングする。そして、この上に有機Ｐｄをスピ
ンナーにより回転塗布後、３００℃で１０分間の加熱焼
成処理を行い、Ｐｄからなる電子放出部形成用薄膜とす
る。このようにして形成された電子放出部形成用薄膜
は、Ｐｄを主成分とする微粒子から構成され、その薄膜
は１００オングストローム、シート抵抗値は５×１０４
Ω／□であった。なお、１５ｂと１５ｃは、それぞれ素
子電極である。

【０２０３】なお、ここで述べる微粒子膜とは、上述し
たように複数の微粒子が集合した膜であり、その微粒子
構造としては微粒子がここに分散配置した状態のみなら
ず、微粒子が互いに隣接、あるいは、重なり合った状態
（島状も含む）の膜をも指す。また、その粒径とは、前
記状態が認識可能な微粒子についての径をいう。

【０２０４】Ｃｒ膜（不図示）及び焼成後の電子放出部
形成用薄膜を酸エッチャントによりウエットエッチング
して、所望のパターンを形成する。このようにして形成
された電子放出部形成用薄膜に、前述のフォーミング処
理を施すことにより表面伝導型放出素子１４を形成す
る。以上説明した工程により、電子源基板が形成され
る。

【０２０５】図４０は、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。

【０２０６】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、たとえば低温フリ
ットガラスを接合部に塗布し、大気中あるいは窒素雰囲
気中で封着した。

【０２０７】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Ｎ×Ｍ個形成され、直列にトランジスタ１９
０１が形成されている。（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Ｎ×Ｍ個の直
列にトランジスタが接続された表面伝導型放出素子は、
Ｍ本のグランドもしくはある電位に接続された配線１９
０２に接続され、トランジスタのゲート電極がＭ本の走
査配線である行方向配線１００３に接続され、トランジ
スタのソース電極がＮ本の列方向配線１００４に接続さ
れている。前記、１００１〜１００４、１９０１〜１９
０２によって構成される部分をマルチ電子ビーム源と呼
ぶ。

【０２０８】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。

【０２０９】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つの機器からなる装置に適用
しても良い。また、本発明はシステムあるいは装置にプ
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
用できることは言うまでもない。

【０２１０】〔実施形態４〕図４１は、本実施形態の電
子発生装置の概略構成の一部を示す図である。

【０２１１】図４１において、１４は、表面伝導型放出
素子である。表面伝導型放出素子１４は、Ｍ×Ｎの行列
状に配置されている。２はトランジスタであり、トラン
ジスタのソース電極が走査配線であるＤｘ１〜ＤｘＭの
Ｍ本の行方向配線１２と接続し、トランジスタのゲート
電極が変調信号配線であるＤｙ１〜ＤｙＮのＮ本の列方
向配線１３と接続し、トランジスタのドレイン電極が表
面伝導型放出素子１４と接続されている。これらの表面
伝導型放出素子１４及びトランジスタ２により電子源素
子が形成される。電子源素子はＭ×Ｎのマトリクス上に
配置され、表面伝導型放出素子１４を多数個備える電子
源を構成する。

【０２１２】このような表示パネルで、表示動作を行う
為の電気回路構成を以下に例示する。図４２は、ＮＴＳ
Ｃ方式のテレビ信号にもとずきテレビジョン表示を行う
為の駆動回路の概略構成をブロック化して示したもの
で、図４３中、１０１は前記表示パネルであり、また、
１０２は走査回路、１０３は制御回路、１０４はシフト
レジスタ、１０５はラインメモリ、１０６は同期信号分
離回路、１０７は変調信号発生器、ＶｘおよびＶｃおよ
びＶａは直流電圧源である。

【０２１３】以下、各部の機能を説明してゆくが、まず
表示パネル１０１は、端子Ｄｘ１ないしＤｘＭ、および
端子Ｄｙ１ないしＤｙＮ、および端子Ｄｃ、および高圧
端子Ｈｖを介して外部の電気回路と接続している。この
うち、端子Ｄｘ１ないしＤｘＭには、前記表示パネル内
に設けられているマルチ電子ビーム源、すなわちＭ行Ｎ
列の行列状に配置された表面伝導型放出素子群を一行
（Ｎ素子）ずつ順次駆動してゆく為の走査信号が表面伝
導型放出素子に接続されているトランジスタのゲート電
極に印加される。一方、端子Ｄｙ１ないしＤｙＮには、
前記走査信号により選択された一行の表面伝導型放出素
子の各素子の出力電子ビームを制御する為の変調信号が
表面伝導型放出素子に接続されているトランジスタのソ
ース電極に印加される。更に、表面伝導型放出素子のト
ランジスタと接続されている電極とは別の、もう一方の
電極と接続している端子Ｄｃには、直流電圧源Ｖｃが接
続される。ここでは、−１１〔Ｖ〕である。また、高圧
端子Ｈｖには、直流電圧源Ｖａより、たとえば１０ｋ
〔Ｖ〕の直流電圧が供給されるが、これは表面伝導型放
出素子より出力される電子ビームに蛍光体を励起するの
に十分なエネルギーを付与する為の加速電圧である。

【０２１４】次に、走査回路１０２について説明する。
同回路は、内部にＭ個のスイッチング素子を備えるもの
で（図４３中、Ｓ１ないしＳＭで模式的に示してい
る）、各スイッチング素子は、直流電圧源Ｖｘの出力電
圧もしくは０〔Ｖ〕（グランドレベル）のいずれか一方
を選択し、表示パネル１０１の端子Ｄｘ１ないしＤｘＭ
と電気的に接続するものである。Ｓ１ないしＳＭの各ス
イッチング素子は、制御回路１０３が出力する制御信号
Ｔｓｃａｎにもとずいて動作するものだが、実際にはた
とえばＦＥＴのようなスイッチング素子を組み合わせる
事により容易に構成する事が可能である。

【０２１５】尚、前記直流電圧源Ｖｘには、本実施形態
の場合には、２２〔Ｖ〕の一定電圧を出力するよう設定
している。ほかの回路においては、実施形態１と同様で
ある。

【０２１６】本実施形態に用いた表面伝導型放出素子
は、図７に示すように、Ｖｔｈ＝８〔Ｖ〕を閾値電圧と
する電子放出特性を有する。そして表示装置を最大輝度
で発光させる際の放出電流をＩｅｍａｘ、その時の素子
電流をＩｆｍａｘを設定した。たとえば、Ｉｅｍａｘ＝
０．６〔μＡ〕、Ｉｆｍａｘ＝０．８〔ｍＡ〕であり、
このとき素子に印加される電圧は、１２〔Ｖ〕である。
このことから、最大輝度で発光させる際の表面伝導型放
出素子は、１２〔Ｖ〕／０．８〔ｍＡ〕＝１５〔ｋΩ〕
程度の電気抵抗を持つ。

【０２１７】また、表面伝導型放出素子に接続されてい
るトランジスタの特性は、図８に示すようであり、ドレ
イン−ソース間電圧Ｖｄｓ＝１０〔Ｖ〕、ゲート−ソー
ス間電圧Ｖｇｄ＝１４〔Ｖ〕のときのドレイン電流Ｉｄ
＝０．８〔ｍＡ〕であり、１０〔Ｖ〕／０．８〔ｍＡ〕
＝１２．５〔ｋΩ〕程度の電気抵抗を持つ。

【０２１８】以上から、表面伝導型放出素子に１２
〔Ｖ〕が印加され、素子電流が０．８〔ｍＡ〕流れるた
めには、（１５〔ｋΩ〕＋１２．５〔ｋΩ〕）／０．８
〔ｍＡ〕×１２〔Ｖ〕＝２２〔Ｖ〕が表面伝導型放出素
子とトランジスタ部に印加されなくてはならない。すな
わち、トランジスタが動作しているときに、２２〔Ｖ〕
が印加されたときに、素子電流として、０．８〔ｍＡ〕
の一定電流が流れることになる。

【０２１９】変調信号発生器１０７としては、ある電圧
以上のパルスを発生するが入力されるデータに応じて適
宜パルスの長さを変調するようなパルス幅変調方式のも
のを用いる事が可能である。これは、ある電圧以上のパ
ルスが印加されても、表面伝導型放出素子に接続された
トランジスタにより、一定電流が流れるために定電流駆
動になっている。

【０２２０】以上、図４２に示された各部の機能につい
て述べたが、全体動作の説明に移る前に図４３ないし図
４６を用いて前記表示パネル１０１の動作についてより
詳しく説明しておく。

【０２２１】図４３の図示の便宜上、表示パネルの画素
数を６×６（すなわちＭ＝Ｎ＝６）として説明するが、
実際に用いる表示パネル１０１はこれよりもはるかに多
数の画素を備えたものである事は言うまでもない。

【０２２２】図４３に示すのは、６行６列の行列状に表
面伝導型放出素子を行列上に配置したマルチ電子ビーム
源であり、説明上、各素子を区別する為にＤ（１、
１）、Ｄ（１、２）ないしはＤ（６、６）のように
（Ｘ、Ｙ）座標で位置を示している。

【０２２３】このようなマルチ電子ビーム源を駆動して
画像を表示していく際には、Ｘ軸と平行な画像の１ライ
ンを単位として、ライン順次に画像を形成する方法をと
っている。画像の１ラインに対応した電子放出素子を駆
動するには、Ｄｘ１ないしＤｘ６のうち表示ラインに対
応する行の端子に２２〔Ｖ〕を、それ以外の端子には０
〔Ｖ〕を印加する。それと同期して、当該ラインの画像
パターンにしたがってＤｙ１ないしＤｙ６の各端子に変
調信号を印加する。

【０２２４】たとえば、図４４に示すような画像パター
ンを表示する場合を例にとって説明する。図４４の画像
のうち、たとえば第３ライン目を発光させる期間中を例
にとって説明する。図４５は、前記画像の第３ライン目
を発光させる間に、端子Ｄｘ１ないしＤｘ６、および端
子Ｄｙ１ないしＤｙ６を通じてマルチ電子ビーム源に印
加する電圧値を示したもので、同図４５から明らかなよ
うに、Ｄ（３、２）、Ｄ（３、３）、Ｄ（３、４）の各
表面伝導型放出素子とトランジスタのドレイン−ソース
間には、２２〔Ｖ〕が印加されて電子ビームが出力され
る一方、上記３素子以外はゲートの電位もしくはソース
の電位が０になり、ドレイン電流が流れなくなるため、
トランジスタのスイッチがオフとなり、これらの素子か
らは電子ビームは出力されない。

【０２２５】同様の方法で、他のラインについても図４
４の表示パターンに従ってマルチ電子ビーム源を駆動し
てゆくが、この様子を時系列的に示したのが図４６のタ
イムチャートである。同図４６に示すように、第１ライ
ンから順次１ラインずつ駆動してゆく事により１画面の
表示が行なわれるが、これを毎秒６０画面の速さで繰り
返す事により、ちらつきのない画像表示が可能であっ
た。

【０２２６】尚、表示パターンの発光輝度を変更する場
合、輝度をより大きく（小さく）するには端子Ｄｙ１に
ないしＤｙ６に印加される変調信号のパルスの長さを１
０マイクロ〔秒〕よりも長く（短く）する事により変調
が可能である。以上、６ｘ６のマルチ電子ビーム源を例
にとって、表示パネル１０１の駆動方法を説明したが、
装置の全体動作についての説明は、実施形態３と同様で
ある。

【０２２７】〔実施形態５〕図４７は、本実施形態の電
子発生装置の駆動の概略構成の一部を示す図である。図
４７において、１４は、表面伝導型放出素子である。表
面伝導型放出素子１４は、Ｍ×Ｎの行列状に配置されて
いる。２はトランジスタであり、トランジスタのソース
電極が変調信号配線であるＤｙ１〜ＤｙＮのＮ本の列方
向配線と接続し、表面伝導型放出素子１４と走査配線で
あるＤｘ１〜ＤｘＭのＭ本の行方向配線１２と接続し、
更にトランジスタのドレイン電極が表面伝導型放出素子
１４と接続されている。これらの表面導電型放出素子１
４及びトランジスタ２により電子源素子が形成される。
電子源素子はＭ×Ｎのマトリクス上に配置され、表面伝
導型放出素子１４を多数個備える電子源を構成する。

【０２２８】このような表示パネルで、表示動作を行う
為の電気回路構成を以下に例示する。図４８は、ＮＴＳ
Ｃ方式のテレビ信号に基づきテレビジョン表示を行う為
の駆動回路の概略構成をブロック化して示したもので、
図中、１０１は前記表示パネルであり、また、１０２は
走査回路、１０３は制御回路、１０４はシフトレジス
タ、１０５はラインメモリ、１０６は同期信号分離回
路、１０７は変調信号発生器、１０８はゲート信号発生
器、ＶｘおよびＶａは直流電圧源である。

【０２２９】以下、各部の機能を説明してゆくが、まず
表示パネル１０１は、端子Ｄｘ１ないしＤｘＭ、および
端子Ｄｙ１ないしＤｙＮ、および端子Ｄｃ、および高圧
端子Ｈｖを介して外部の電気回路と接続している。この
うち、端子Ｄｘ１ないしＤｘＭには、前記表示パネル内
に設けられているマルチ電子ビーム源、すなわちＭ行Ｎ
列の行列状に配置された表面伝導型放出素子群を一行
（Ｎ素子）ずつ順次駆動してゆく為の走査信号が表面導
電型放出素子に印加される。一方、端子Ｄｙ１ないしＤ
ｙＮには、前記走査信号により選択された一行の表面伝
導型放出素子の各素子の出力電子ビームを制御する為の
変調信号が表面伝導型放出素子に接続されているトラン
ジスタのソース電極に印加される。更に、変調信号によ
り駆動される素子に電流を流すかどうかを制御するため
のゲート信号がトランジスタのゲート電極に印加され
る。また、高圧端子Ｈｖには、直流電圧源Ｖａより、例
えば１Ｏｋ〔Ｖ〕の直流電圧が供給されるが、これは表
面伝導型放出素子より出力される電子ビームに蛍光体を
励起するのに十分なエネルギーを付与する為の加速電圧
である。

【０２３０】次に、走査回路１０２について説明する。
同回路は、内部にＭ個のスイッチング素子を備えるもの
で（図中、Ｓ１ないしＳＭで模式的に示している）、各
スイッチング素子は、直流電圧源Ｖｘの出力電圧もしく
は０〔Ｖ〕（グランドレベル）のいずれか一方を選択
し、表示パネル１０１の端子Ｄｘ１ないしＤｘＭと電気
的に接続するものである。Ｓ１ないしＳＭの各スイッチ
ング素子は、制御回路１０３が出力する制御信号Ｔｓｃ
ａｎに基づいて動作するものだが、実際には例えばＦＥ
Ｔのようなスイッチング素子を組み合わせる事により容
易に構成する事が可能である。尚、前記直流電圧源Ｖｘ
には、本実施形態の場合には、１４〔Ｖ〕の一定電圧を
出力するよう設定している。

【０２３１】また、制御回路１０３は、外部より入力す
る画像信号に基づいて適切な表示が行われるように各部
の動作を整合させる働きをもつものである。次に説明す
る同期信号分離回路１０６より送られる同期信号Ｔｓｙ
ｎｃに基づいて、各部に対してＴｓｃａｎおよびＴｓｆ
ｔおよびＴｍｒｙの各制御信号を発生する。尚、各制御
信号のタイミングに関しては、後に図５４を用いて詳し
く説明する。

【０２３２】同期信号分離回路１０６は、外部から入力
されるＮＴＳＣ方式のテレビ信号から、同期信号成分と
輝度信号成分とを分離する為の回路で、良く知られてい
るように周波数分離（フィルター）回路を用いれば、容
易に構成できるものである。同期信号分離回路１０６に
より分離された同期信号は、良く知られるように垂直同
期信号と水平同期信号より成るが、ここでは説明の便宜
上、Ｔｓｙｎｃ信号として図示した。一方、前記テレビ
信号から分離された画像の輝度信号成分を便宜上ＤＡＴ
Ａ信号と表すが、同信号はシフトレジスタ１０４に入力
される。

【０２３３】シフトレジスタ１０４は、時系列的にシリ
アルに入力される前記ＤＡＴＡ信号を、画像の１ライン
毎にシリアル／パラレル変換するためのもので、前記制
御回路１０３より送られる制御信号Ｔｓｆｔに基づいて
動作する（すなわち、制御信号Ｔｓｆｔは、シフトレジ
スタ１０４のシフトロックであると言い換えても良
い）。シリアル／パラレル変換された画像１ライン分
（電子放出素子Ｎ素子の駆動データに相当する）のデー
タは、Ｉｄ１ないしＩｄＮのＮ個の並列信号として前記
シフトレジスタ１０４より出力される。

【０２３４】ラインメモリ１０５は、画像１ライン分の
データを必要時間の間だけ記憶する為の記憶装置であ
り、制御回路１０３より送られる制御信号Ｔｍｒｙにし
たがって適宜Ｉｄ１ないしＩｄＮの内容を記憶する。記
憶された内容は、Ｉ′ｄ１ないしＩ′ｄＮとして出力さ
れ、変調信号発生器１０７とゲート信号発生器１０８に
入力される。

【０２３５】変調信号発生器１０７は、前記画像データ
Ｉ′ｄ１ないしＩ′ｄＮの各々に応じて、表面伝導電型
放出素子の各々を適切に駆動変調する為の信号源で、そ
の出力信号は、端子Ｄｙ１ないしＤｙＮを通じて表示パ
ネル１０１内の表面伝導型放出素子に印加される。

【０２３６】ゲート信号発生器１０８は、前記画像デー
タＩ′ｄ１ないしＩ′ｄＮの各々に応じて、表面伝導型
放出素子の各々を適切に駆動するかどうかを制御する為
の信号源で、その出力信号は、端子Ｄｇ１ないしＤｇＮ
を通じて表示パネル１０１内の表面伝導型放出素子に印
加される。

【０２３７】本実施形態に用いた表面伝導型放出素子
は、図７に示すように、Ｖｔｈ＝８〔Ｖ〕を閾値電圧と
する電子放出特性を有する。そして表示装置を最大輝度
で発光させる際の放出電流をＩｅｍａｘ、その時の素子
電流をＩｆｍａｘを設定した。例えば、Ｉｅｍａｘ＝
０．６〔μＡ〕、Ｉｆｍａｘ＝０．８〔ｍＡ〕であり、
このとき素子に印加される電圧は、１２〔Ｖ〕である。
このことから、最大輝度で発光させる際の表面伝導型放
出素子は、１２〔Ｖ〕／０．８〔ｍＡ〕＝１５〔ｋΩ〕
程度の電気抵抗を持つ。

【０２３８】また、表面伝導型放出素子に接続されてい
るトランジスタの特性は、図５３に示すようであり、ド
レイン−ソース間電圧Ｖｄｓ＝１０〔Ｖ〕、ゲート−ソ
ース間電圧Ｖｇｓ＝１４〔Ｖ〕のときのドレイン電流Ｉ
ｄ＝０．８〔ｍＡ〕であり、１０〔Ｖ〕／０．８〔ｍ
Ａ〕＝１２．５〔ｋΩ〕程度の電気抵抗を持つ。

【０２３９】以上から、表面伝導型放出素子に１２
〔Ｖ〕が印加され、素子電流が０．８〔ｍＡ〕流れる為
には、（１５〔ｋΩ〕＋１２．５〔ｋΩ〕）／０．８
〔ｍＡ〕×１２〔Ｖ〕＝２２〔Ｖ〕が表面伝導型放出素
子とトランジスタ部に印加されなくてはならない。すな
わち、トランジスタが動作しているときに、２２〔Ｖ〕
が印加されたときに、素子電流として０．８〔ｍＡ〕の
一定電流が流れることになる。また、トランジスタのゲ
ート−ソース間電圧Ｖｇｓを素子ごとに変えて、配線の
電圧降下の補償をすることができる。

【０２４０】変調信号発生器１０７としては、ある電圧
以上のパルスを発生するが入力されるデータに応じて適
宜パルスの長さを変調するようなパルス幅変調方式のも
のを用いる事が可能である。これは、ある電圧以上のパ
ルスが印加されても、表面伝導型放出素子に接続された
トランジスタにより、一定電流が流れるために定電流駆
動になっている。

【０２４１】以上、図４８に示された各部の機能につい
て述べたが、全体動作の説明に移る前に図４９ないし図
５２を用いて前記表示パネル１０１の動作についてより
詳しく説明しておく。図示の便宜上、表示パネルの画素
数を６×６（すなわちＭ＝Ｎ＝６）として説明するが、
実際に用いる表示パネル１０１はこれよりもはるかに多
数の画素を備えたものである事は言うまでもない。

【０２４２】図４９に示すのは、６行６列の行列状に表
面伝導型放出素子を行列上に配置したマルチ電子ビーム
源であり、説明上、各素子を区別する為にＤ（１，
１），Ｄ（１，２）ないしはＤ（６，６）のように
（Ｘ，Ｙ）座標で位置を示している。

【０２４３】このようなマルチ電子ビーム源を駆動して
画像を表示していく際には、Ｘ軸と平行な画像の１ライ
ンを単位として、ライン順次に画像を形成する方法をと
っている。画像の１ラインに対応した電子放出素子を駆
動するには、Ｄｘ１ないしＤｘ６のうち表示ラインに対
応する行の端子に０〔Ｖ〕を、それ以外の端子には１４
〔Ｖ〕を印加する。それと同期して、当該ラインの画像
パターンにしたがってＤｙ１ないしＤｙ６の各端子にハ
イレベル２２〔Ｖ〕、ローレベル１４〔Ｖ〕の変調信号
を印加する。

【０２４４】ゲート信号発生器１０８は、基本的には変
調信号発生器１０７と同じ構成のものであるが、ただ、
出力される電圧値が異なる。つまり、画像の１ラインに
対応した電子放出素子を駆動するには、Ｄｘ１ないしＤ
ｘ６のうち表示ラインに対応する行の端子に０〔Ｖ〕
を、それ以外の端子には１４〔Ｖ〕を印加されるのに同
期して、当該ラインの画像パターンにしたがってＤｇ１
ないしＤｇ６の各端子にハイレベル１４〔Ｖ〕、ローレ
ベル０〔Ｖ〕の変調信号を印加する。

【０２４５】例えば、図５０に示すような画像パターン
を表示する場合を例にとって説明する。図５０の画像の
うち、例えば第３ライン目を発光させる期間中を例にと
って説明する。図５は、前記画像の第３ライン目を発光
させる間に、端子Ｄｘ１ないしＤｘ６、および端子Ｄｙ
１ないしＤｙ６を通じてマルチ電子ビーム源に印加する
電圧値を示したもので、同図から明らかなように、Ｄ
（３，２），Ｄ（３，３），Ｄ（３，４）の各表面伝導
型放出素子とトランジスタのドレイン−ソース間には、
２２〔Ｖ〕が印加されて電子ビームが出力される一方、
上記３素子以外はゲート−ソース間の電位差が０にな
り、ドレイン電流が流れなくなるため、トランジスタの
スイッチがオフとなり、これらの素子からは電子ビーム
は出力されない。

【０２４６】同様の方法で、他のラインについても図５
０の表示パターンに従ってマルチ電子ビーム源を駆動し
てゆくが、この様子を時系列的に示したのが図５２のタ
イムチャートである。同図に示すように、第１ラインか
ら順次１ラインずつ駆動してゆく事により１画面の表示
が行われるが、これを毎秒６０画面の速さで繰り返す事
により、ちらつきのない画像表示が可能であった。

【０２４７】尚、表示パターンの発光輝度を変更する場
合、輝度をより大きく（小さく）するには端子Ｄｙ１な
いしＤｙ６に印加される変調信号のパルスの長さを１０
マイクロ〔秒〕より長く（短く）する事により変調が可
能である。

【０２４８】以上、６ｘ６のマルチ電子ビーム源を例に
とって、表示パネル１０１の駆動方法を説明したが、次
に図２の装置の全体動作について、図５４のタイムチャ
ートを参照しながら説明する。

【０２４９】図５４中（１）に示すのは、外部から入力
するＮＴＳＣ信号から同期信号分離回路１０６により分
離された輝度信号ＤＡＴＡのタイミングであり、図に示
すように１ライン目データから順次２ライン目、３ライ
ン目と送られてくるが、これと同期して制御回路１０３
からシフトレジスタ１０４に対して図９の（２）に示す
ようなシフトロックＴｓｆｔが出力される。

【０２５０】シフトレジスタ１０４に１ライン分のデー
タが蓄積されると、同図（３）に示すタイミングで、制
御回路１０３からラインメモリ１０５に対してメモリー
ライト信号Ｔｍｒｙが出力され、１ライン（Ｎ素子分）
の駆動データが書き込まれる。その結果、ラインメモリ
１０５の出力信号であるＩ′ｄ１ないしＩ′ｄＮの内容
は同図（４）に示すタイミングで変化する。

【０２５１】一方、走査回路１０２の動作を制御する制
御信号Ｔｓｃａｎの内容は同図（５）に示すようなもの
となる。すなわち、１ライン目を駆動する場合には、走
査回路１０２内のスイッチング素子Ｓ１のみが０〔Ｖ〕
で他のスイッチング素子は１４〔Ｖ〕、また２ライン目
を駆動する場合には、スイッチング素子Ｓ２のみが０
〔Ｖ〕で他のスイッチング素子は１４〔Ｖ〕、以下同様
というように動作が制御される。

【０２５２】また、これと同期して変調信号発生器１０
７から表示パネル１０１に対しては、図９の（６）に示
すタイミングで変調信号が出力される。

【０２５３】以上に説明した動作により、表示パネル１
０１を用いてテレビジョンの表示を行う事が可能であっ
た。

【０２５４】尚、上記説明中、特に記載しなかったが、
シフトレジスタ１０４やラインメモリ１０５は、デジタ
ル信号式のものでもアナログ信号式のものでも差し支え
なく、要は画像信号のシリアル／パラレル変換や記憶が
所定の速度で行われればよい。尚、デジタル信号式を用
いる場合には、同期信号分離回路１０６の出力信号ＤＡ
ＴＡをデジタル信号化する必要があるが、これは１０６
の出力部にＡ／Ｄ変換器を備えれば容易に可能であるこ
とは言うまでもない。

【０２５５】また、本実施例においてはＮＴＳＣ方式の
テレビ信号に基づきテレビジョン表示を行う例を示した
が、本発明適用の表示パネルの応用はこれに限るもので
はない。他の方式のテレビジョン信号、あるいは、計算
機や画像メモリ、通信ネットワークなど種々の画像信号
源と直接あるいは間接に接続する表示装置に広く用いる
ことが可能であり、とりわけ大容量の画像を表示する大
画面の表示に好適である。

【０２５６】次に、本実施形態の電子発生装置について
更に説明する。電子源の一部の平面図を図５５に示す。
また、図中のＡ−Ａ′断面図を図５６に示す。更に、本
実施例の電子源を製造するためのプロセスを図５７と図
５８に示す。

【０２５７】図５５において、１２は走査配線である行
方向配線であり、トランジスタのソース電極と接続し、
Ｄｘ１〜ＤｘＭのＭ本の配線で構成される。１３は変調
信号配線である列方向配線であり、表面伝導型放出素子
の一端に接続される。１５は表面伝導型放出素子に電流
を流すかどうかを制御するゲート配線で、トランジスタ
のゲート電極と接続し、列方向配線に平行に、Ｄｇ１〜
ＤｇＮのＮ本の配線で構成される。

【０２５８】図５６はガラス基板上に、トランジスタ
（ＴＦＴ：電解効果型薄膜トランジスタ）と電子放出素
子である表面伝導型放出素子を形成した電子源基板の一
例を示す模式的断面図である。

【０２５９】図５６において、１はガラス基板、１２は
行方向配線、１３は列方向配線、１５は表面伝導型放出
素子に電流を流すかどうかを制御するゲート配線であ
る。表面伝導型放出素子１４は、電子放出部形成用薄膜
に通電フォーミング処理を施すことにより電子放出部を
含む薄膜が形成される。

【０２６０】ガラス基板１上に、トランジスタ（ＴＦ
Ｔ：電解効果型薄膜トランジスタ）２が形成され、その
ソース電極５はアルミ配線９により行方向配線１２に接
続されている。また、ドレイン配線６はアルミ配線１０
により表面伝導型放出素子１４の電極７に接続されてい
る。更に、ゲート電極４は電流を流すかどうかを制御す
るゲート配線１５と接続している。

【０２６１】そして、表面伝導型放出素子１４のもう一
方の電極８は、アルミ配線１１により列方向配線１３に
接続されている。

【０２６２】次に、図５７と図５８を参照して、図５６
に示した構造の機能素子の製造工程の一例を説明する。
図２２は、この製造工程の一例を説明するための模式的
断面図である。

【０２６３】第１の工程（図５７の（ａ）参照）では、
ガラス基板１を用意する。

【０２６４】第２の工程（図５７の（ｂ）参照）では、
ガラス基板１上に、ＴＦＴとなる多結晶Ｓｉを堆積し、
フォトレジストを利用してパターン形成する。

【０２６５】第３の工程（図５７の（ｃ）参照）では、
ｐ型イオンを注入することにより、ｎ型のＴＦＴの閾値
を調整する。

【０２６６】第４の工程（図５７の（ｄ）参照）では、
パターニングによりＴＦＴの上面以外の多結晶Ｓｉを取
り除く。

【０２６７】第５の工程（図５７の（ｅ）参照）では、
ＴＦＴとなる上面にゲート用の酸化膜を形成する。

【０２６８】第６の工程（図５７の（ｆ）参照）では、
ＴＦＴのゲート電極用の多結晶Ｓｉを堆積させる。

【０２６９】第７の工程（図５８の（ａ）参照）では、
ゲート電極をパターニングし、更に、ＴＦＴにイオンを
注入し、ソース領域とドレイン領域を形成してＴＦＴを
作成する。

【０２７０】第８の工程（図５８の（ｂ）参照）では、
行方向配線１２を配置する。

【０２７１】第９の工程（図５８の（ｃ）参照）では、
行方向配線１２とＴＦＴのソース電極を電気に接続する
アルミ配線９と、ＴＦＴのドレイン電極と表面伝導型放
出素子の電極７を電気的に接続するアルミ配線１０と、
表面伝導型放出素子の電極８と列方向配線１３を電気的
に接続するアルミ配線１１を配置する。そして、ＴＦＴ
のゲート配線と電気的に接続するように電流を流すかど
うかを制御するゲート配線１５を形成する。

【０２７２】第１０の工程（図５８の（ｄ）参照）で
は、列方向配線１３を形成する。

【０２７３】第１１の工程（図５８の（ｅ）参照）で
は、表面伝導型放出素子１４を形成する。この表面伝導
型放出素子１４の形成方法は、実施形態１で、図１７を
使って説明したのと同様である。

【０２７４】本工程に係わる表面伝導型放出素子１４を
電子放出部形成用薄膜のマスクの平面図は、実施形態１
で使った図２２と同じである。このマスクは、素子間ギ
ャップＧ、及びこの近傍には開口を有し、膜厚１０オン
グストロームのＣｒ膜（不図示）を真空蒸着により堆積
・パターニングする。そして、この上に有機Ｐｄをスピ
ンナーにより回転塗布後、３００℃で１０分間の加熱焼
成処理を行い、Ｐｂからなる電子放出部形成用薄膜とす
る。このようにして形成された電子放出部形成用薄膜
は、Ｐｄを主成分とする微粒子から構成され、その膜厚
は１００オングストローム、シート抵抗値は５×１０⁴
Ω／□であった。尚、１５ｂと１５ｃは、それぞれ素子
電極である。

【０２７５】尚、ここで述べる微粒子膜とは、上述した
ように複数の微粒子が集合した膜であり、その微粒子構
造としては微粒子がここに分散配置した状態のみなら
ず、微粒子が互いに隣接、あるいは、重なり合った状態
（島状も含む）の膜をも指す。また、その粒径とは、前
記状態が認識可能な微粒子についての径をいう。

【０２７６】Ｃｒ膜（不図示）及び焼成後の電子放出部
形成用薄膜を、酸エッチャントによりウエットエッチン
グして、所望のパターンを形成する。このようにして形
成された電子放出部形成用薄膜に、前述のフォーミング
処理を施すことにより表面伝導型放出素子１４を形成す
る。以上説明した工程により、電子源基板が形成され
る。

【０２７７】図５９は、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。

【０２７８】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、例えば低温フリッ
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、封着した。

【０２７９】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Ｎ×Ｍ個形成され、直列にトランジスタ１９
０１が形成されている（Ｎ，Ｍは２以上の正の整数であ
り、目的とする表示画素数に応じて適宜設定される。例
えば、高品位テレビジョンの表示を目的とした表示装置
においては、Ｎ＝３０００，Ｍ＝１０００以上の数を設
定することが望ましい。本実施形態においては、Ｎ＝３
０７２，Ｍ＝１０２４とした）。前記Ｎ×Ｍ個の直列に
トランジスタが接続された表面伝導型放出素子は、Ｎ本
の列方向配線１００４に接続され、トランジスタのゲー
ト電極がＭ本のゲート信号回路からの出力配線１９０２
に接続され、トランジスタのソース電極がＭ本の行方向
配線１００３に接続されている。前記、１００１〜１０
０４、１９０１〜１９０２によって構成される部分をマ
ルチ電子ビーム源と呼ぶ。

【０２８０】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。

【０２８１】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つの機器からなる装置に適用
しても良い。また、本発明はシステムあるいは装置にプ
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
用できることは言うまでもない。

【０２８２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
複数の表面伝導型放出素子が、より均一は電子放出を行
うことができる電子源が得られ、その電子源を用いて、
高品位の画像表示を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による電子源の概略構成の一部を示す図
である。

【図２】実施形態１における駆動回路の概略構成をブロ
ック化した図である。

【図３】６行６列に行列状に表面伝導型放出素子を配置
したマルチ電子ビーム源を示す図である。

【図４】マルチ電子ビーム源の任意の表示パターンの１
例を説明するための図である。

【図５】マルチ電子ビーム源の駆動方法を説明する図で
ある。

【図６】図４の表示パターンを駆動するときのタイムチ
ャートを示す図である。

【図７】表面伝導型放出素子の動作特性を示す図であ
る。

【図８】本実施形態のトランジスタの特性を示す図であ
る。

【図９】駆動回路の各制御信号のタイミングを示す図で
ある。

【図１０】本発明に係わる一実施形態のマルチ電子ビー
ム源の平面図である。

【図１１】本発明に係わる一実施形態のマルチ電子ビー
ム源の断面図である。

【図１２】本発明に係わる一実施形態のトランジスタの
製造工程の説明図である。

【図１３】トランジスタの製造工程の説明図である。

【図１４】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１５】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１６】実施形態の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１７】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１８】通電フォーミング処理の際の印加電圧波形で
ある。

【図１９】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）である。

【図２０】実施形態の垂直型の表面伝導型放出素子の断
面図である。

【図２１】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２２】表面伝導型放出素子の電子放出部の作製用マ
スクの平面図である。

【図２３】本発明による電子源の概略構成の一部を示す
図である。

【図２４】実施形態における駆動回路の概略構成をブロ
ック化した図である。

【図２５】６行６列に行列状に表面伝導型放出素子を配
置したマルチ電子ビーム源を示す図である。

【図２６】マルチ電子ビーム源の任意の表示パターンの
１例を説明するための図である。

【図２７】マルチ電子ビーム源の駆動方法を説明する図
である。

【図２８】図２６の表示パターンを駆動するときのタイ
ムチャートを示す図である。

【図２９】本発明による電子源の概略構成の一部を示す
図である。

【図３０】実施形態３における駆動回路の概略構成をブ
ロック化した図である。

【図３１】６行６列に行列状に表面伝導型放出素子を配
置したマルチ電子ビーム源を示す図である。

【図３２】マルチ電子ビーム源の任意の表示パターンの
１例を説明するための図である。

【図３３】マルチ電子ビーム源の駆動方法を説明する図
である。

【図３４】図３２の表示パターンを駆動するときのタイ
ムチャートを示す図である。

【図３５】駆動回路の各制御信号のタイミングを示す図
である。

【図３６】本発明に係わる一実施形態のマルチ電子源の
平面図である。

【図３７】本発明に係わる一実施形態のマルチ電子源の
断面図である。

【図３８】本発明に係わる一実施形態のマルチ電子源の
製造工程の説明図である。

【図３９】本発明に係わる一実施形態のマルチ電子源の
製造工程の説明図である。

【図４０】表示パネルの斜視図である。

【図４１】本発明による電子源の概略構成の一部を示す
図である。

【図４２】実施形態４における駆動回路の概略構成をブ
ロック化した図である。

【図４３】６行６列に行列状に表面伝導型放出素子を配
置したマルチ電子ビーム源を示す図である。

【図４４】マルチ電子ビーム源の任意の表示パターンの
１例を説明するための図である。

【図４５】マルチ電子ビーム源を説明する図である。

【図４６】図４４の表示パターンを駆動するときのタイ
ムチャートを示す図である。

【図４７】本発明による電子源の概略構成の一部を示す
図である。

【図４８】実施形態５における駆動回路の概略構成をブ
ロック化した図である。

【図４９】６行６列に行列状に表面伝導型放出素子を配
置したマルチ電子ビーム源を示す図である。

【図５０】マルチ電子ビーム源の任意の表示パターンの
１例を説明するための図である。

【図５１】マルチ電子ビーム源の駆動方法を説明する図
である。

【図５２】図５０の表示パターンを駆動するときのタイ
ムチャートを示す図である。

【図５３】実施形態５のトランジスタの特性を示す図で
ある。

【図５４】駆動回路の各制御信号のタイミングを示す図
である。

【図５５】本発明に係わる一実施例のマルチ電子源の平
面図である。

【図５６】本発明に係わる一実施例のマルチ電子源の断
面図である。

【図５７】トランジスタの製造工程を表す図である。

【図５８】トランジスタの製造工程を表す図である。

【図５９】表示パネルの斜視図である。

【図６０】従来の表面伝導型放出素子の平面図である。

【図６１】表面伝導型放出素子をマトリクス配線配置し
たときの、配線抵抗に起因する問題点を説明する図であ
る。

【図６２】表面伝導型放出素子をマトリクス配線配置し
たときの、配線抵抗に起因する問題点を説明する図であ
る。

【符号の説明】

１ガラス基板２，１９０１トランジスタ４ゲート電極５ソース電極６ドレイン電極１２行方向配線１３列方向配線１４表面伝導型放出素子１５固定電位

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の表面伝導型放出素子を複数の行方
向配線と列方向配線でマトリックス配線した電子発生装
置において、前記列方向配線と前記行方向配線が交わる部分にトラン
ジスタと前記表面伝導型放出素子を配置したことを特徴
とする電子発生装置。
【請求項２】前記トランジスタのソース電極を前記列
方向配線にゲート電極を前記行方向配線に、ドレイン電
極を前記表面伝導型放出素子の一端に接続し、前記表面
伝導型放出素子の他端を固定電位に接続した請求項１に
記載の電子発生装置。
【請求項３】前記トランジスタのソース電極を前記行
方向配線に、ゲート電極を前記列方向配線に、ドレイン
電極を前記表面伝導型放出素子の一端に接続し、前記表
面伝導型放出素子の他端を固定電位に接続した請求項１
に記載の電子発生装置。
【請求項４】前記トランジスタのソース電極を前記行
方向配線に、ゲート電極をゲート信号回路に、ドレイン
電極を前記表面伝導型放出素子に一端に接続し、前記表
面伝導型放出素子の他端を前記行方向配線に接続した請
求項１に記載の電子発生装置。
【請求項５】前記ゲート信号回路は、前記表面伝導型
放出素子の特性に応じて信号を出力する請求項４に記載
の電子発生装置。
【請求項６】前記トランジスタはＴＦＴ（電解効果型
薄膜トランジスタ）である請求項１〜５のいずれかに記
載の電子発生装置。
【請求項７】前記固定電位は接地電位である請求項２
または３に記載の電子発生装置。
【請求項８】請求項１〜７のいずれかに記載の電子発
生装置と、前記電子発生装置が放出した電子により励起
発光する蛍光板を有することを特徴とする画像形成装
置。
【請求項９】複数の表面伝導型放出素子を複数の行方
向配線と列方向配線でマトリックス配線した電子発生装
置の駆動方法において、前記表面伝導型放出素子の個々にトランジスタを接続
し、前記行方向配線ごとに前記表面伝導型放出素子を選
択することを特徴とする電子発生装置の駆動方法。
【請求項１０】前記トランジスタのソース電極を前記
列方向配線に、ゲート電極を前記行方向配線に、ドレイ
ン電極を前記表面伝導型放出素子の一端に接続し、前記
表面伝導型放出素子の他端を固定電位に接続する請求項
９に記載の電子発生装置の駆動方法。
【請求項１１】前記トランジスタのソース電極を前記
行方向配線に、ゲート電極を前記列方向配線に、ドレイ
ン電極を前記表面伝導型放出素子の一端に接続し、前記
表面伝導型放出素子の他端を固定電位に接続する請求項
９に記載の電子発生装置の駆動方法。
【請求項１２】前記トランジスタのソース電極を前記
行方向配線に、ゲート電極をゲート信号回路に、ドレイ
ン電極を前記表面伝導型放出素子に一端に接続し、前記
表面伝導型放出素子の他端を前記行方向配線に接続する
請求項９に記載の電子発生装置の駆動方法。
【請求項１３】前記ゲート信号回路は、前記表面伝導
型放出素子の特性に応じて信号を出力する請求項１２に
記載の電子発生装置の駆動方法。
【請求項１４】前記トランジスタはＴＦＴ（電解効果
型薄膜トランジスタ）である請求項９〜１３のいずれか
に記載の電子発生装置の駆動方法。
【請求項１５】前記固定電位は接地電位である請求項
１０または１１に記載の電子発生装置の駆動方法。
【請求項１６】電子発生装置と該電子発生装置が放出
した電子により励起発光する蛍光板とを有する画像形成
装置の駆動方法において、前記電子発生装置が９〜１５
のいずれかに記載の方法にて駆動されることを特徴とす
る電子発生装置の駆動方法。