JPH09230819A - Image forming device, method and circuit for driving it - Google Patents

Image forming device, method and circuit for driving it

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JPH09230819A
JPH09230819A JP3986096A JP3986096A JPH09230819A JP H09230819 A JPH09230819 A JP H09230819A JP 3986096 A JP3986096 A JP 3986096A JP 3986096 A JP3986096 A JP 3986096A JP H09230819 A JPH09230819 A JP H09230819A
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JP
Japan
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electron
voltage
circuit
image
electron beam
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Withdrawn
Application number
JP3986096A
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Japanese (ja)
Inventor
Akihiko Yamano
明彦 山野
Izumi Kanai
泉 金井
Hidetoshi Suzuki
英俊 鱸
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Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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  • Control Of Indicators Other Than Cathode Ray Tubes (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an image forming device preventing a locus of an electronic beam form shifting even when luminance is adjusted by providing a means simultaneously adjusting an applied voltage to an electron emission element and the applied voltage to a target. SOLUTION: A pulse width modulation circuit 106 outputs a voltage signal with a fixed amplitude modulating a pulse width according to the image data to apply it to terminals Dyl-Dyn of a display panel 101. In this case, a luminance adjustment circuit 107 outputs an indication of an output value to a drive voltage applying means 108 which imparts an amplitude of a voltage pulse at the time and a scan circuit 102. Then, the luminance adjustment circuit 107 outputs the indication for varying Vf, Va while keeping a ratio between the amplitude Vf of the voltage pulse and an acceleration voltage Va imparted to a high voltage terminal on a face plate to a fixed level according to an indication signal inputted from an external adjustment terminal. Thus, a shift of the electronic beam due to luminance adjustment is eliminated, and the problems such as a color smear, etc., in the image forming device are prevented.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の電子放出素
子を行列状に配置したマルチ電子ビーム源を備える画像
形成装置とその駆動回路と駆動方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image forming apparatus provided with a multi electron beam source in which a plurality of electron-emitting devices are arranged in a matrix, a driving circuit and a driving method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から、電子放出素子として熱陰極素
子と冷陰極素子の2種類が知られている。このうち冷陰
極素子では、たとえば表面伝導型放出素子や、電界放出
型素子(以下FE型と記す)や、金属/絶縁層/金属型
放出素子(以下MIM型と記す)、などが知られてい
る。
2. Description of the Related Art Conventionally, two types of electron-emitting devices, known as a hot cathode device and a cold cathode device, are known. Among these, among the cold cathode devices, for example, a surface conduction type emission device, a field emission type device (hereinafter referred to as FE type), a metal / insulating layer / metal type emission device (hereinafter referred to as MIM type), and the like are known. I have.

【0003】表面伝導型放出素子としては、たとえば、
M.I.Elinson,Radio Eng.Ele
ctron Phys.,10,1290,(196
5)や、後述する他の例が知られている。
[0003] As a surface conduction type emission element, for example,
M. I. Elinson, Radio Eng. Ele
ctron Phys. , 10, 1290, (196
5) and other examples described later are known.

【0004】表面伝導型放出素子は、基板上に形成され
た小面積の薄膜に、膜面に平行に電流を流すことにより
電子放出が生ずる現象を利用するものである。この表面
伝導型放出素子としては、前記エリンソン等によるSn
2薄膜を用いたものの他に、Au薄膜によるもの
〔G.Dittmer:“Thin Solid Fi
lms”,9,317(1972)〕や、In23/S
nO2薄膜によるもの〔M.Hartwell and
C.G.Fonstad:“IEEE Trans.
ED Conf.”,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。
The surface conduction electron-emitting device utilizes a phenomenon in which an electron is emitted when a current flows in a small-area thin film formed on a substrate in parallel with the film surface. As this surface conduction type emission element, Sn described by Elinson et al.
In addition to those using an O 2 thin film, those using an Au thin film [G. Dittmer: “Thin Solid Fi
lms ", 9, 317 (1972)] and In 2 O 3 / S
nO 2 thin film [M. Hartwell and
C. G. FIG. Fonstad: "IEEE Trans.
ED Conf. , 519 (1975)] and carbon thin films [Hiraki Araki et al .: Vacuum, Vol. 26, No. 1
No. 22, 22 (1983)].

【0005】これらの表面伝導型放出素子の素子構成の
典型的な例としては、図18に前述のM.Hartwe
ll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。
As a typical example of the element structure of these surface conduction electron-emitting devices, FIG. Hartwe
3 shows a plan view of the device by Il et al. In the figure, 30
Reference numeral 01 is a substrate, and 3004 is a conductive thin film made of a metal oxide formed by sputtering. The conductive thin film 3004 is formed in an H-shaped plane shape as shown. An electron emission portion 3005 is formed by performing an energization process called energization forming described later on the conductive thin film 3004. The interval L in the figure is 0.5-1 [mm], and W is
It is set at 0.1 [mm]. In addition, for convenience of illustration, the electron emitting portion 3005 is shown in a rectangular shape at the center of the conductive thin film 3004, but this is a schematic one, and the position and shape of the actual electron emitting portion are faithfully represented. Not necessarily.

【0006】M.Hartwellらによる素子をはじ
めとして上述の表面伝導型放出素子においては、電子放
出を行う前に導電性薄膜3004に通電フォーミングと
呼ばれる通電処理を施すことにより電子放出部3005
を形成するのが一般的であった。すなわち、通電フォー
ミングとは、前記導電性薄膜3004の両端に一定の直
流電圧、もしくは、例えば1V/分程度の非常にゆっく
りとしたレートで昇圧する直流電圧を印加して通電し、
導電性薄膜3004を局所的に破壊もしくは変形もしく
は変質せしめ、電気的に高抵抗な状態の電子電子放出部
3005を形成することである。尚、局所的に破壊もし
くは変形もしくは変質した導電性薄膜3004の一部に
は、亀裂が発生する。前記通電フォーミング後に導電性
薄膜3004に適宜の電圧を印加した場合には、前記亀
裂付近において電子放出が行われる。また、FE型の例
は、たとえば、W.P.Dyke&W.W.Dola
n,“Field emission”,Advanc
e in ElectronPhysics,8,89
(1956)や、あるいは、C.A.Spindt,
“Physical properties of t
hin−film field emission c
athodes with molybdenium
cones”,J.Appl.Phys.,47,52
48(1976)などが知られている。
[0006] M. In the above-described surface conduction electron-emitting device including the device by Hartwell et al., The electron-emitting portion 3005 is formed by subjecting the conductive thin film 3004 to an energization process called energization forming before electron emission.
It was common to form That is, the energization forming energizes by applying a constant DC voltage or a DC voltage boosting at a very slow rate of, for example, about 1 V / min to both ends of the conductive thin film 3004,
That is, the conductive thin film 3004 is locally destroyed, deformed, or altered to form the electron-electron emission portion 3005 having a high electrical resistance. Note that a crack is generated in a part of the conductive thin film 3004 that is locally broken, deformed, or altered. When an appropriate voltage is applied to the conductive thin film 3004 after the energization forming, electron emission is performed in the vicinity of the crack. An example of the FE type is, for example, the W. P. Dyke & W. W. Dola
n, "Field emission", Advance
e in Electron Physics, 8, 89
(1956), or alternatively, C.I. A. Spindt,
"Physical properties of t
hin-film field emission c
athodes with mollybdenium
cones ", J. Appl. Phys., 47, 52.
48 (1976) and the like are known.

【0007】FE型の素子構成の典型的な例として、図
19に前述のC.A.Spindtらによる素子の断面
図を示す。同図において、3010は基板で、3011
は導電材料よりなるエミッタ配線、3012はエミッタ
コーン、3013は絶縁層、3014はゲート電極であ
る。本素子は、エミッタコーン3012とゲート電極3
014の間に適宜の電圧を印加することにより、エミッ
タコーン3012の先端部より電界放出を起こさせるも
のである。また、FE型の他の素子構成として、図19
のような積層構造ではなく、基板上に基板平面とほぼ平
行にエミッタとゲート電極を配置した例もある。
As a typical example of the FE type element structure, FIG. A. 1 shows a cross-sectional view of a device by Spindt et al. In the figure, reference numeral 3010 denotes a substrate, and 3011
Is an emitter wiring made of a conductive material, 3012 is an emitter cone, 3013 is an insulating layer, and 3014 is a gate electrode. This device comprises an emitter cone 3012 and a gate electrode 3
By applying an appropriate voltage during 014, field emission is caused from the tip of the emitter cone 3012. In addition, as another element structure of the FE type, as shown in FIG.
There is also an example in which an emitter and a gate electrode are arranged on a substrate almost in parallel with the substrate plane instead of the laminated structure as described above.

【0008】また、MIM型の例としては、たとえば、
C.A.Mead,“Operation of tu
nnel−emission Devices,J.A
ppl.Phys.,32,646(1961)などが
知られている。MIM型の素子構成の典型的な例を図2
0に示す。同図は断面図であり、図において、3020
は基板で、3021は金属よりなる下電極、3022は
厚さ100オングストローム程度の薄い絶縁層、302
3は厚さ80〜300オングストローム程度の金属より
なる上電極である。MIM型においては、上電極302
3と下電極3021の間に適宜の電圧を印加することに
より、上電極3023の表面より電子放出を起こさせる
ものである。
As an example of the MIM type, for example,
C. A. Mead, "Operation of tu
nnel-emission Devices, J. et al. A
ppl. Phys. , 32, 646 (1961). FIG. 2 shows a typical example of an MIM type device configuration.
0 is shown. This figure is a cross-sectional view.
Is a substrate, 3021 is a lower electrode made of metal, 3022 is a thin insulating layer having a thickness of about 100 Å, 302
Reference numeral 3 denotes an upper electrode made of a metal having a thickness of about 80 to 300 angstroms. In the MIM type, the upper electrode 302
By applying an appropriate voltage between the third electrode 301 and the lower electrode 3021, electrons are emitted from the surface of the upper electrode 3023.

【0009】上述の冷陰極素子は、熱陰極素子と比較し
て低温で電子放出を得ることができるため、加熱用ヒー
ターを必要としない。したがって、熱陰極素子よりも構
造が単純であり、微細な素子を作成可能である。また、
基板上に多数の素子を高い密度で配置しても、基板の熱
溶融などの問題が発生しにくい。また、熱陰極素子がヒ
ーターの加熱により動作するための応答速度が遅いのと
は異なり、冷陰極素子の場合には応答速度が速いという
利点もある。このため、冷陰極素子を応用するための研
究が盛んに行われてきている。
The above-mentioned cold cathode device can obtain electrons at a lower temperature than the hot cathode device, and therefore does not require a heater for heating. Therefore, the structure is simpler than that of the hot cathode element, and a fine element can be produced. Also,
Even if a large number of elements are arranged on a substrate at a high density, problems such as thermal melting of the substrate hardly occur. Further, unlike the hot cathode element, which has a low response speed for operating by heating the heater, the cold cathode element has an advantage of a high response speed. Therefore, research for applying the cold cathode device has been actively conducted.

【0010】たとえば、表面伝導型放出素子は、冷陰極
素子のなかでも特に構造が単純で製造も容易であること
から、大面積にわたり多数の素子を形成できる利点があ
る。そこで、たとえば本出願人による特開昭64−31
332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。
For example, the surface conduction electron-emitting device has an advantage that a large number of devices can be formed over a large area because it has a particularly simple structure and is easy to manufacture among cold cathode devices. Therefore, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No.
As disclosed in JP-A-332-332, a method for arranging and driving a large number of elements has been studied.

【0011】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。
As for the application of the surface conduction electron-emitting device, for example, an image forming apparatus such as an image display device and an image recording device, and a charged beam source have been studied.

【0012】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USP 5,066,883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、近年普及したきた液晶表
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。
In particular, as an application to an image display device, as disclosed in, for example, USP 5,066,883 by the present applicant, Japanese Patent Laid-Open No. 2-257551 and Japanese Patent Laid-Open No. 4-28137, a surface is used. An image display device using a combination of a conduction type emission element and a phosphor that emits light when irradiated with an electron beam has been studied. An image display device using a combination of a surface conduction electron-emitting device and a phosphor is expected to have better characteristics than other conventional image display devices. For example, compared with the liquid crystal display devices that have become widespread in recent years, it can be said that it is superior in that it does not require a backlight because it is a self-luminous type and has a wide viewing angle.

【0013】また、FE型を多数個ならべて駆動する方
法は、たとえば本出願人によるUSP 4,904,8
95に開示されている。またFE型を画像表示装置に応
用した例として、たとえば、R.Meyerらにより報
告された平板型表示装置が知られている。〔R.Mey
er:“Recent Development on
Microtips Display at LET
I”,Tech.Digest of 4th In
t.Vacuum Microele−ctronic
s Conf.,Nagahama,pp.6〜9(1
991)〕
A method for driving a large number of FE types is disclosed in, for example, USP 4,904,8 by the present applicant.
95. Further, as an example in which the FE type is applied to an image display device, for example, R.I. The flat panel display reported by Meyer et al. Is known. [R. Mey
er: “Recent Development on
Microtips Display at LET
I ", Tech. Digest of 4th In
t. Vacuum Microele-ctronic
s Conf. , Nagahama, pp .; 6-9 (1
991)]

【0014】また、MIM型を多数個並べて画像表示装
置に応用した例は、たとえば本出願人による特開平3−
55738号公報に開示されている。
An example in which a large number of MIM types are arranged and applied to an image display device is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No.
No. 5,557,838.

【0015】[0015]

【発明が解決しようとする課題】発明者らは、上記従来
技術に記載したものをはじめとして、さまざまな材料、
製法、構造の冷陰極素子を試みてきた。さらに、多数の
冷陰極素子を配列したマルチ電子ビーム源、ならびにこ
のマルチ電子ビーム源を応用した画像表示装置について
研究を行ってきた。
SUMMARY OF THE INVENTION The present inventors have developed various materials, including those described in the above-mentioned prior art.
We have tried cold cathode devices with manufacturing method and structure. Furthermore, research has been conducted on a multi-electron beam source in which a large number of cold cathode devices are arranged, and on an image display device using the multi-electron beam source.

【0016】発明者らは、たとえば図21に示す電気的
な配線方法によるマルチ電子ビーム源を試みてきた。す
なわち、冷陰極素子を2次元的に多数個配列し、これら
の素子を図示のようにマトリクス状に配線したマルチ電
子ビーム源である。
The inventors have tried a multi-electron beam source by an electrical wiring method shown in FIG. 21, for example. That is, it is a multi-electron beam source in which a large number of cold cathode devices are two-dimensionally arranged and these devices are wired in a matrix as shown.

【0017】図中、4001は冷陰極素子を模式的に示
したもの、4002は走査配線である行方向配線、40
03はデータ配線である列方向配線である。行方向配線
4002および列方向配線4003は、実際には有限の
電気抵抗を有するものであるが、図においては配線抵抗
4004および4005として示されている。上述のよ
うな配線方法を、単純マトリクス配線と呼ぶ。
In the figure, 4001 schematically shows a cold cathode element, 4002 is a row-direction wiring which is a scanning wiring, and 40
Reference numeral 03 is a column direction wiring which is a data wiring. The row wiring 4002 and the column wiring 4003 actually have a finite electric resistance, but they are shown as wiring resistances 4004 and 4005 in the drawing. The above-described wiring method is called simple matrix wiring.

【0018】なお、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、たとえば画像表示装置用のマルチ電子
ビーム源の場合には、所望の画像表示を行うのに足りる
だけの素子を配列し配線するものである。
Although a 6 × 6 matrix is shown for convenience of illustration, the scale of the matrix is not limited to this. For example, in the case of a multi-electron beam source for an image display device, a desired image is displayed. The elements are arranged and wired in a quantity sufficient for displaying.

【0019】冷陰極素子を単純マトリクス配線したマル
チ電子ビーム源においては、所望の電子ビームを出力さ
せるため、行方向配線4002および列方向配線400
3に適宜の電気信号を印加する。たとえば、マトリクス
の中の任意の1行の冷陰極素子を駆動するには、選択す
る行の行方向配線4002には選択電圧Vsを印加し、
同時に非選択の行の行方向配線4002には非選択電圧
Vnsを印加する。これと同期して列方向配線4003
に電子ビームを出力するための駆動電圧Veを印加す
る。この方法によれば、配線抵抗4004および400
5による電圧降下を無視すれば、選択する行の冷陰極素
子には、Ve−Vsの電圧が印加され、また非選択行の
冷陰極素子にはVe−Vnsの電圧が印加される。V
e,Vs,Vnsを適宜の大きさの電圧にすれば選択す
る行の冷陰極素子だけから所望の強度の電子ビームが出
力されるはずであり、また列方向配線の各々に異なる駆
動電圧Veを印加すれば、選択する行の素子の各々から
異なる強度の電子ビームが出力されるはずである。
In a multi-electron beam source in which cold cathode elements are wired in a simple matrix, in order to output a desired electron beam, row-direction wiring 4002 and column-direction wiring 400
3 is applied with an appropriate electric signal. For example, to drive one row of the cold cathode devices in the matrix, a selection voltage Vs is applied to the row direction wiring 4002 of the selected row,
At the same time, the non-selection voltage Vns is applied to the row direction wiring 4002 of the non-selected row. In synchronization with this, column direction wiring 4003
A drive voltage Ve for outputting an electron beam is applied to. According to this method, wiring resistances 4004 and 4004
If the voltage drop due to 5 is ignored, the voltage of Ve-Vs is applied to the cold cathode elements of the selected row, and the voltage of Ve-Vns is applied to the cold cathode elements of the non-selected rows. V
If e, Vs, and Vns are set to voltages of appropriate magnitudes, an electron beam of a desired intensity should be output only from the cold cathode elements in the selected row, and a different drive voltage Ve is applied to each of the column wirings. If applied, each of the elements in the selected row should output a different intensity electron beam.

【0020】また、駆動電圧Veを印加する時間の長さ
を変えれば、電子ビームが出力される時間の長さも変え
ることができるはずである。
If the length of time for applying the drive voltage Ve is changed, the length of time for which the electron beam is output should be changed.

【0021】したがって、冷陰極素子を単純マトリクス
配線したマルチ電子ビーム源はいろいろな応用可能性が
あり、たとえば画像情報に応じた電気信号を適宜印加す
れば、画像表示装置用の電子源として好適に用いること
ができる。
Therefore, a multi-electron beam source in which cold cathode devices are arranged in a simple matrix has various applications. For example, if an electric signal corresponding to image information is appropriately applied, it is suitable as an electron source for an image display device. Can be used.

【0022】通常、画像表示装置においては操作者の嗜
好や周囲の環境光の違いに応じて、画面を明るくした
り、暗くしたりする輝度調整機構が備えられている。上
記の様な冷陰極素子を電子ビーム源として用いた画像表
示装置に輝度調整機構を付加する場合には以下の様にし
て輝度調整を行っていた。図2は、表示パネルの斜視図
である。図2の様に電子放出素子と蛍光体を配置した
時、画像形成装置の輝度はそれらの電子放出素子からの
電子放出量、もしくはその電子の蛍光体にあたる時のエ
ネルギーで決まるため、その電子放出量もしくは、蛍光
体にあたる電子のエネルギーを変えて輝度を調整してい
た。すなわち、電子放出素子に与える電圧もしくは蛍光
体に印加する電圧を変化させていた。
Usually, the image display device is provided with a brightness adjusting mechanism for making the screen brighter or darker according to the preference of the operator and the difference in ambient light. When the brightness adjusting mechanism is added to the image display device using the cold cathode device as an electron beam source, the brightness is adjusted as follows. FIG. 2 is a perspective view of the display panel. When the electron-emitting device and the phosphor are arranged as shown in FIG. 2, the brightness of the image forming apparatus is determined by the amount of electron emission from the electron-emitting device or the energy of the electron when hitting the phosphor, and thus the electron emission The brightness was adjusted by changing the amount or the energy of electrons hitting the phosphor. That is, the voltage applied to the electron-emitting device or the voltage applied to the phosphor is changed.

【0023】この様な輝度調整機構を設けた場合には、
以下に述べるような問題が発生していた。たとえば輝度
を落として暗くする場合、電子放出素子に与える電圧を
落とす輝度は確かに小さくなるが電子ビームが蛍光体に
あたる位置が電圧の変化にともない移動し、所望の色の
蛍光体にあたらずに隣の蛍光体にあたったり、ブラック
ストライプにあたるため色ズレが生じたり、所望の調整
量よりも多く輝度が落ち調整輝度に段差が生じてしまっ
ていたりした。また蛍光体に印加する電圧を変えた場合
でも同様であった。
When such a brightness adjusting mechanism is provided,
The following problems have occurred. For example, when the brightness is reduced to make it darker, the brightness when the voltage applied to the electron-emitting device is decreased is certainly reduced, but the position where the electron beam hits the phosphor moves with the change in voltage, and the phosphor of the desired color is not hit. There was a color shift due to hitting the adjacent phosphor or hitting a black stripe, and the brightness dropped more than the desired adjustment amount, resulting in a step difference in the adjusted brightness. The same was true when the voltage applied to the phosphor was changed.

【0024】そこで、以上の問題の解決し、輝度調整を
しても電子ビームの軌道のずれをおこさない画像形成装
置、それらの駆動方法と駆動回路を提供することを本発
明の目的とする。
Therefore, it is an object of the present invention to solve the above problems and provide an image forming apparatus that does not cause the deviation of the orbit of an electron beam even when the brightness is adjusted, a driving method thereof and a driving circuit.

【0025】[0025]

【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、本発明の駆動回路は、複数の電子放
出素子を行列状に配置したマルチ電子ビーム源と、前記
マルチ電子ビーム源の上部にあり、電子を照射するター
ゲットと、を有する画像形成装置の駆動回路において、
前記電子放出素子への印加電圧と、前記蛍光体への印加
電圧を同時に調整する手段を有することを特徴とする。
このとき、前記マルチ電子ビーム源は、前記複数の電子
放出素子を複数のデータ配線と複数の走査配線でマトリ
ックス配線しているといい。また、前記ターゲットは、
電子の照射によって励起発光する蛍光体を有するとい
い。本発明は、複数の電子放出素子を行列状に配置した
マルチ電子ビーム源と、前記マルチ電子ビーム源の上部
にあり、電子を照射するターゲットと、上記の駆動回路
を有する画像形成装置をも包含する。また、本発明は画
像形成装置の駆動方法の発明をも包含する。すなわち、
本発明の画像形成装置の駆動方法は、複数の電子放出素
子を行列状に配置したマルチ電子ビーム源と、前記マル
チ電子ビーム源の上部にあり、電子を照射するターゲッ
トと、を有する画像形成装置の駆動方法において、前記
電子放出素子への印加電圧と、前記蛍光体への印加電圧
を同時に調整することを特徴とする。
Means for Solving the Problems In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors have made intensive efforts and, as a result, have obtained the following invention. That is, the drive circuit of the present invention drives an image forming apparatus having a multi-electron beam source in which a plurality of electron-emitting devices are arranged in a matrix and a target located above the multi-electron beam source and irradiating electrons. In the circuit
It is characterized in that it has means for simultaneously adjusting the voltage applied to the electron-emitting device and the voltage applied to the phosphor.
At this time, in the multi-electron beam source, the plurality of electron-emitting devices may be arranged in a matrix by a plurality of data wirings and a plurality of scanning wirings. Also, the target is
It is said to have a phosphor that emits light when excited by electrons. The present invention also includes a multi-electron beam source in which a plurality of electron-emitting devices are arranged in a matrix, an electron irradiation target located above the multi-electron beam source, and an image forming apparatus having the drive circuit described above. To do. The present invention also includes the invention of a driving method of the image forming apparatus. That is,
An image forming apparatus driving method according to the present invention includes an image forming apparatus having a multi electron beam source in which a plurality of electron emitting elements are arranged in a matrix, and a target located above the multi electron beam source and emitting electrons. In the above driving method, the voltage applied to the electron-emitting device and the voltage applied to the phosphor are adjusted at the same time.

【0026】[0026]

【発明の実施の形態】本発明者らは鋭意研究した結果、
上記の問題点の原因を見いだした。これらの電子放出素
子においては、電子放出部23から放出される電子ビー
ムは負極22から正極21に向かう方向の初速度成分を
持つのが一般的である。したがって電子ビームは鉛直方
向には進行しない。さらには、正極21と負極22が基
板平面に並ぶため、駆動電圧を印加したときに電子放出
部23の情報の空間に生成される電子分布は、電子放出
部23を通り基板平面と垂直な線に対して非対称な分布
となる。図11は、単素子の電子ビームの軌跡を表し、
(a)は断面図、(b)は平面図である。すなわち図1
1(a)の一点鎖線に対して非対称な分布となる。図1
1(a)に、電子放出素子とターゲット24の間の電位
分布を点線で示す。図示のように、等電位面は、ターゲ
ット24の近傍では基板平面とほぼ平行であるが、電子
放出素子の近傍では駆動電圧Vf〔V〕の影響により傾
斜したものとなる。このため、電子放出部23から放出
された電子ビームは、空間を飛翔する間に傾斜電位によ
りZ方向に力を受けると同時にX方向にも力をうけるこ
ととなり、その軌道は図示のような曲線を描く。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION As a result of intensive studies by the present inventors,
The cause of the above problems was found. In these electron-emitting devices, the electron beam emitted from the electron-emitting portion 23 generally has an initial velocity component in the direction from the negative electrode 22 to the positive electrode 21. Therefore, the electron beam does not travel in the vertical direction. Furthermore, since the positive electrode 21 and the negative electrode 22 are lined up on the substrate plane, the electron distribution generated in the information space of the electron emitting unit 23 when a drive voltage is applied passes through the electron emitting unit 23 and is perpendicular to the substrate plane. The distribution is asymmetric with respect to. FIG. 11 shows the trajectory of a single element electron beam,
(A) is a sectional view, and (b) is a plan view. That is, FIG.
1 (a) has an asymmetric distribution with respect to the alternate long and short dash line. FIG.
1 (a) shows the potential distribution between the electron-emitting device and the target 24 by a dotted line. As shown in the figure, the equipotential surface is almost parallel to the substrate plane in the vicinity of the target 24, but is inclined in the vicinity of the electron-emitting device due to the influence of the drive voltage Vf [V]. Therefore, the electron beam emitted from the electron emitting portion 23 receives a force in the Z direction due to the tilt potential while flying in the space, and at the same time, receives a force in the X direction as well, and the trajectory thereof is a curved line as shown in the figure. Draw.

【0027】上述のような2つの理由により、電子ビー
ムがターゲット24を照射する位置は、電子放出部の鉛
直上方の位置からは距離LefだけX方向にずれた位置
となる。図3の(2)は、ターゲット24を上方から見
た場合の平面図で、図中の25はターゲット下面の電子
ビーム照射位置を模式的に示したものである(なお、
(1)は、(2)の一点鎖線JJ′に沿って切断した場
合の断面図である)。そこで、ターゲットにおいて電子
ビームの照射位置が電子放出部の鉛直上方の位置からど
のようにずれるかを一般化して表すために、便宜的にベ
クトルEfを用いてずれの方向と距離を表現する。ま
ず、ベクトルEfの方向は、基板平面上に電子放出素子
の負極、電子放出部の正極が並んでいる方向と等しいと
言える。たとえば、図11の場合においては、基板20
の上にX方向に沿って電子放出素子の負極22、電子放
出部23、正極21が順に並んでいるため、ベクトルE
fはX方向と同じ向きになる。なお、基板平面上に電子
放出素子が形成されている向き、およびベクトルEfの
向きを図示する便宜上、これらを図12に例示する方法
で模式的に表すことにする。図12は、電子放出素子I
の負極、電子放出部、正極がX方向に沿って並んで基板
平面上に形成された例である。
For the above-mentioned two reasons, the position where the electron beam irradiates the target 24 is displaced from the position vertically above the electron emitting portion by a distance Lef in the X direction. (2) of FIG. 3 is a plan view of the target 24 as seen from above, and 25 in the drawing schematically shows the electron beam irradiation position on the lower surface of the target (note that the target 24 is shown in FIG.
(1) is a sectional view taken along the alternate long and short dash line JJ 'in (2)). Therefore, in order to generalize and represent how the irradiation position of the electron beam on the target deviates from the position vertically above the electron emission portion, the direction and distance of the deviation are expressed using the vector Ef for convenience. First, it can be said that the direction of the vector Ef is equal to the direction in which the negative electrode of the electron-emitting device and the positive electrode of the electron-emitting portion are arranged side by side on the plane of the substrate. For example, in the case of FIG. 11, the substrate 20
Since the negative electrode 22, the electron emitting portion 23, and the positive electrode 21 of the electron-emitting device are arranged in this order along the X direction, the vector E
f has the same direction as the X direction. For the sake of convenience of illustrating the direction in which the electron-emitting device is formed on the substrate plane and the direction of the vector Ef, these will be schematically represented by the method illustrated in FIG. FIG. 12 shows an electron-emitting device I
In this example, the negative electrode, the electron emitting portion, and the positive electrode are formed side by side along the X direction on the plane of the substrate.

【0028】また、ベクトルEfの大きさ(すなわちL
ef)は、電子放出素子とターゲットの距離Lh、電子
放出素子の駆動再圧Vf、ターゲットの電位Va、電子
放出素子の種類や形状などに依存して決まるが、概略的
な数値は下記の(1)式により算出できる。
The magnitude of the vector Ef (that is, L
ef) is determined depending on the distance Lh between the electron-emitting device and the target, the drive re-pressure Vf of the electron-emitting device, the potential Va of the target, the type and shape of the electron-emitting device, and the like. It can be calculated by the formula 1).

【0029】[0029]

【外1】 ただし、Lh〔m〕は電子放出素子とターゲットの距離 Vfは、電子放出素子に印加する駆動電圧 Vaは、ターゲットに印加する電圧 Kは、電子放出素子の種類や形状により決まる定数 なお、(1)式で概略的な数値を求める際に、用いる電
子放出素子の種類や形状が未知の場合には、K=1を代
入する。また、電子放出素子の種類や形状が既知の場合
には、実験あるいは計算機シミュレーションにより当該
電子放出素子の定数Kを決定する。また、さらに高い精
度でLefを求めるには、Kを定数ではなくVfの関数
とするのが望ましいが、画像表示装置を設計する場合に
要求される精度に対しては定数で十分な場合が多い。
[Outside 1] Where Lh [m] is the distance between the electron-emitting device and the target, Vf is the drive voltage applied to the electron-emitting device, Va is the voltage applied to the target, and K is a constant determined by the type and shape of the electron-emitting device. When the approximate numerical value is calculated by the equation), if the type or shape of the electron-emitting device used is unknown, K = 1 is substituted. When the type and shape of the electron-emitting device are known, the constant K of the electron-emitting device is determined by experiment or computer simulation. Further, in order to obtain Lef with higher accuracy, it is desirable to use K as a function of Vf instead of a constant, but a constant is often sufficient for the accuracy required when designing an image display device. .

【0030】Vf/Vaを一定にしたままVfを線形に
変化させた場合には電子放出量が素子に印加する駆動電
圧Vfに対して概ね指数関数的に増加する。放出電子の
持つエネルギーはターゲットに印加する電圧(Va)に
比例することからの得られる輝度は図16の様になる。
このため、輝度調整の際には調整操作量に対して比例し
て輝度が変化する様に、制御する。このことにより、輝
度調整機構を設けても、色ズレが無く、輝度を操作者の
感覚に合わせて正確な輝度調整が行える。
When Vf is changed linearly with Vf / Va kept constant, the amount of electron emission increases exponentially with respect to the drive voltage Vf applied to the device. The energy obtained by the emitted electrons is proportional to the voltage (Va) applied to the target, and the obtained luminance is as shown in FIG.
Therefore, during the brightness adjustment, the brightness is controlled so that the brightness changes in proportion to the adjustment operation amount. As a result, even if the brightness adjustment mechanism is provided, there is no color shift and the brightness can be adjusted accurately according to the sense of the operator.

【0031】(1)式で、示した様に電子ビームの位置
ズレが(Vf/Va)1/2に比例することから、輝度調
整に際して(Vf/Va)1/2を一定に保てば電子ビー
ムの位置ズレは起こらない。このとき従来技術の項でも
説明したとおり(Vf/Va)1/2と輝度は比例しない
ので、調整動作に対して比例して輝度が変化する様に調
整量に対するの変化量を決めて制御する。上述のよう
に、本発明に用いる電子放出素子は、正極、負極、電子
放出部を構成部材として備え、しかもこれらの部材が基
板平面上にならんで形成されているものである(なお、
負極の一部が電子放出部を兼ねる素子でも良い)。この
ような要件を満たすものとしては、たとえば表面伝導型
放出素子や、横形の電界放出素子を挙げることができ
る。以下、表面伝導型放出素子、横形の電界放出素子の
順に説明する。表面伝導型放出素子には、たとえば、前
記従来図1の態様や、電子放出部の近傍に微粒子を備え
た形態がある。前者に関しては、すでに従来技術の項で
説明したようにさまざまな材料のものがすでに知られて
いるが、これらはすべて本発明に用いる電子放出素子と
して適する。後者に関しては、後述の実施例において材
料、構成、製法などを詳しく説明するが、すべて本発明
に用いる電子放出素子として適する。すなわち、本発明
を実施するにあたり、表面伝導型放出素子を用いる場合
には、該素子の材料、構成、製法などを特に制限はな
い。
[0031] (1) In formula, since the positional deviation of the electron beam as shown is proportional to (Vf / Va) 1/2, Keeping In brightness adjustment of (Vf / Va) 1/2 constant The electron beam is not displaced. At this time, since (Vf / Va) 1/2 is not proportional to the brightness as described in the section of the prior art, the amount of change with respect to the adjustment amount is determined and controlled so that the brightness changes in proportion to the adjustment operation. . As described above, the electron-emitting device used in the present invention includes the positive electrode, the negative electrode, and the electron-emitting portion as the constituent members, and these members are formed on the plane of the substrate (note that
An element in which a part of the negative electrode also serves as the electron emitting portion may be used). Examples of materials that satisfy such requirements include surface conduction electron-emitting devices and horizontal field emission devices. Hereinafter, the surface conduction electron-emitting device and the lateral field emission device will be described in this order. The surface conduction electron-emitting device includes, for example, the conventional embodiment shown in FIG. 1 and a mode in which fine particles are provided in the vicinity of the electron emitting portion. Regarding the former, various materials are already known as already described in the section of the prior art, but all of them are suitable as the electron-emitting device used in the present invention. Regarding the latter, materials, configurations, manufacturing methods and the like will be described in detail in Examples described later, but all are suitable as an electron-emitting device used in the present invention. That is, when a surface conduction electron-emitting device is used in carrying out the present invention, the material, structure, manufacturing method, etc. of the device are not particularly limited.

【0032】そして、表面伝導型放出素子に関しては、
電子ビームが偏向される方向を示すベクトルEfは、図
13に示す向きとなる。図の(a)は断面図、(b)は
平面図であり、図中の40は基板、41は正極、42は
負極、43は電子放出部、VFは素子に駆動電圧を印加
するための電源である。次に、横型の電界放出素子と
は、電界放出素子の中でも特に負極、電子放出部、正極
が基板平面に沿って並設された態様のものをさしてい
る。たとえば、前記図19の素子は、基板平面に対して
垂直方向に負極:電子放出部、正極が設けられているた
め、横形の範疇には含まれないが、図14の(a)〜
(b)に例示する素子は横形の範疇に含まれる。図14
は典型的な横形の電子放出素子が基板平面上のX方向に
沿って形成されている例を示す斜視図で、図中の50は
基板、51は正極、52は負極、53は電子放出部であ
る。横形の電子放出素子には、図14に例示したもの以
外にも、いろいろな形状のものがあるが、要するに図4
を参照して説明したように電子ビームの軌道が鉛直方向
から偏向するものであれば本発明の構成に用いる素子と
して適する。したがって、たとえば図14の形態に、電
子ビームの強度を偏調するための変調電極を付加したも
のでもよい。また、電子放出部53は、負極52の一部
がこれを兼ねるものであってもよいし、負極のうえに付
加した部材であってもよい。横形の電界放出素子の電子
放出部に用いる材料には、たとえば高融点金属やダイヤ
モンドが上げられるが、良好に電子を放出する材料であ
ればこれに限るものではない。
Then, regarding the surface conduction electron-emitting device,
The vector Ef indicating the direction in which the electron beam is deflected has the direction shown in FIG. In the figure, (a) is a cross-sectional view and (b) is a plan view. In the figure, 40 is a substrate, 41 is a positive electrode, 42 is a negative electrode, 43 is an electron emitting portion, and VF is for applying a driving voltage to the device. Power. Next, the horizontal field emission device refers to a field emission device in which a negative electrode, an electron emission portion, and a positive electrode are arranged in parallel along the plane of the substrate. For example, the device of FIG. 19 is provided in the vertical direction with respect to the plane of the substrate in the form of a negative electrode: an electron emitting portion and a positive electrode, and thus is not included in the horizontal category.
The element illustrated in (b) is included in the horizontal category. FIG.
Is a perspective view showing an example in which a typical horizontal electron-emitting device is formed along the X direction on the plane of the substrate. In the figure, 50 is a substrate, 51 is a positive electrode, 52 is a negative electrode, and 53 is an electron emitting portion. Is. The horizontal electron-emitting device has various shapes other than those illustrated in FIG.
As described with reference to, the electron beam trajectory deflected from the vertical direction is suitable as the element used in the configuration of the present invention. Therefore, for example, the configuration of FIG. 14 may be provided with a modulation electrode for adjusting the intensity of the electron beam. Further, in the electron emission portion 53, a part of the negative electrode 52 may also serve as this, or a member added on the negative electrode. The material used for the electron emission portion of the horizontal field emission device may be, for example, a refractory metal or diamond, but is not limited to this as long as it is a material that emits electrons satisfactorily.

【0033】そして、横形の電子放出素子に関しては、
電子ビームが偏向される方向を示すベクトルEfは、図
15に示す向きとなる。図の(a)は断面図、(b)は
平面図であり、図中の50は基板、51は正極、52は
負極、53は電子放出部、VFは素子に駆動電圧を印加
するための電源である。以上、本発明で用いるのに好適
な電子放出素子について説明したが、実施例の表示装置
に於いては、表面伝導型放出素子を用いた。本発明の画
像形成装置は、蛍光表示によって画像を表示する装置以
外にも、半導体を電子線描画するような装置にも使用で
きる。
Regarding the horizontal electron-emitting device,
The vector Ef indicating the direction in which the electron beam is deflected has the direction shown in FIG. In the figure, (a) is a cross-sectional view and (b) is a plan view. In the figure, 50 is a substrate, 51 is a positive electrode, 52 is a negative electrode, 53 is an electron emitting portion, and VF is for applying a drive voltage to the device. Power. Although the electron-emitting device suitable for use in the present invention has been described above, the surface conduction electron-emitting device is used in the display device of the embodiment. The image forming apparatus of the present invention can be used not only for an apparatus for displaying an image by fluorescent display but also for an apparatus for electron beam drawing on a semiconductor.

【0034】[0034]

【実施例】【Example】

(実施例1)以下に本発明の画像形成装置の実施例を示
す。実施例の表面伝導型素子を含む画像形成装置の構成
について、図1を用いて説明する。図1において、前述
した表示パネル101は、端子Dx1〜Dxm、Dy1
〜Dynを介して外部回路と接続されている。このう
ち、端子Dxl〜Dxnnには、前述のパネル内に設け
られているマルチ電子ビーム源すなわちM行N列にマト
リクス配線された表面伝導型放出素子群を1行ずつ順次
駆動してゆくための走査信号が印加される。一方、端子
Dy1〜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
御するための変調信号が印加される。
(Embodiment 1) An embodiment of the image forming apparatus of the present invention will be described below. The configuration of the image forming apparatus including the surface conduction type element of the embodiment will be described with reference to FIG. In FIG. 1, the display panel 101 described above includes terminals Dx1 to Dxm and Dy1.
Through Dyn are connected to an external circuit. Among them, the terminals Dxl to Dxnn are for sequentially driving the multi-electron beam sources provided in the panel described above, that is, the surface conduction electron-emitting device groups arranged in a matrix of M rows and N columns row by row. A scanning signal is applied. On the other hand, to the terminals Dy1 to Dyn, a modulation signal for controlling the output electron beam of each element of the surface conduction electron-emitting device in one row selected by the scanning signal is applied.

【0035】制御回路103は、外部より入力される画
像信号に基づいて適切な表示が行われるように各部の動
作タイミングを整合させる働きを持つものである。外部
より入力される画像信号は、たとえばNTSC信号のよ
うに画像データと同期信号が複合されている場合と、予
め両者が分離されている場合とがあるが、本実施例では
後者の場合について説明する(尚、前者の画像信号に対
しては、良く知られる同期分離回路を設けて画像データ
と同期信号とを分離すれば本実施例と同様に扱うことが
可能である)。すなわち、制御回路103は、外部より
入力される同期信号Tsyncに基づいて各部に対して
Tscan、およびTmryの各制御信号を発生する。
尚、同期信号としては、一般に垂直同期信号と水平同期
信号とを含むが、説明の簡略化のためTsyncとし
た。
The control circuit 103 has a function of matching the operation timing of each part so that an appropriate display is performed based on an image signal input from the outside. The image signal input from the outside may be, for example, an NTSC signal in which image data and a synchronizing signal are combined, or both may be separated in advance. In the present embodiment, the latter case will be described. (It should be noted that the former image signal can be handled in the same manner as this embodiment by providing a well-known sync separation circuit to separate the image data and the sync signal). That is, the control circuit 103 generates control signals Tscan and Tmry for each unit based on the synchronization signal Tsync input from the outside.
Note that the synchronization signal generally includes a vertical synchronization signal and a horizontal synchronization signal, but is set to Tsync for simplification of description.

【0036】一方、外部より入力される画像データ(輝
度データ)はシフトレジスタ104に入力される。シフ
トレジスタ104は、時系列的にシリアルに入力される
画像データを、画像の1ラインを単位としてシリアル/
パラレル変換するためのもので、前記制御回路103よ
り入力される制御信号(シフトクロック)Tsftに基
づいて動作する。パラレル信号に変換された画像1ライ
ン分のデータ(電子放出素子N素子分の駆動データに相
当する)は、ldl〜ldnの並列信号としてラッチ回
路105に対して出力される。
On the other hand, image data (luminance data) input from the outside is input to the shift register 104. The shift register 104 serially / sequentially inputs the image data serially input in time series.
It is for parallel conversion and operates based on a control signal (shift clock) Tsft input from the control circuit 103. The data for one line of the image converted into the parallel signal (corresponding to the drive data for the N elements of the electron-emitting device) is output to the latch circuit 105 as a parallel signal of ldl to ldn.

【0037】ラッチ回路105は、画像lライン分のデ
ータを必要時間だけ記憶するための記憶回路であり、制
御回路103より送られる制御信号Tmryに従ってl
dl〜ldnを同時に記憶する。記憶されたデータは、
l′dl〜l′dnとしてパルス幅変調回路106に対
して出力される。パルス幅変調回路106は、前記画像
データl′dl〜l′dnに応じて振幅一定でパルス幅
を変調した電圧信号をl″dl〜l″′dnとして出力
する。より具体的には、画像データの輝度レベルが大き
い程パルス幅の広い電圧パルスを出力するもので、例え
ば最大輝度に対して30μsec、最低輝度に対して
0.12μsecの電圧パルスを出力するものである。
該出力信号l″dl〜l″dnは、表示パネル101の
端子Dyl〜Dynに印加される。この時の電圧パルス
の振幅を与える駆動電圧印加手段108と走査回路10
2に出力値の指示を出力するのが輝度調整回路107で
ある。輝度調整回路107は外部調整端子から入力され
る指示信号に従って電圧パルスの振幅Vfと図示されて
いないが、フェースプレート上の高圧端子に与える加速
電圧Vaの比を一定にしたままVf、Vaを変化させる
指示を出力する。このとき入力される指示信号に対して
発光時の輝度が線形に変化するように課題図3で示した
Vf及びVaの変化に伴う輝度変換のデータを逆変換し
た変換テーブルを用いて指示信号を変換しVfおよびV
aの出力電圧を決定する。次に、走査回路102につい
て説明する。走査回路は、内部にM個のスイッチング素
子を備えるもので、各スイッチング素子は制御回路10
3の発する制御信号Tscanに基づき、走査中の電子
放出素子列の配線端子には駆動電圧印加手段108の反
転出力を、また走査中でない電子放出素子列の端子には
0〔v〕端子を接続する。従って素子にかかる電圧Vf
に対して駆動電圧印加手段108はVf/2を出力する
ことで所望のVfが素子にかかることになる。また、各
スイッチング素子は、例えばFETのようなスイッチン
グ素子により容易に構成することが可能である。上記の
構成によって走査回路102が選択した行に接続された
素子のみが、供給された各パルス幅と電圧値に応じた期
間だけ電子を放出し、各素子から放出された放出電子は
加速電圧印加手段109の出力電圧によって加速されフ
ェースプレート上の蛍光体の常に同じ位置に到達し蛍光
体が発光する。走査回路102は選択する行を順次走査
することにより2次元画像が形成される。
The latch circuit 105 is a memory circuit for storing the data for one line of the image for a required time, and the latch circuit 105 receives the data according to the control signal Tmry sent from the control circuit 103.
Store dl to ldn at the same time. The stored data is
It is output to the pulse width modulation circuit 106 as l'dl to l'dn. The pulse width modulation circuit 106 outputs a voltage signal whose pulse width is modulated with a constant amplitude according to the image data l′ dl to l′ dn as l ″ dl to l ″ ″ dn. More specifically, a voltage pulse having a wider pulse width is output as the brightness level of the image data is higher. For example, a voltage pulse having a maximum brightness of 30 μsec and a minimum brightness of 0.12 μsec is output. is there.
The output signals l ″ dl to l ″ dn are applied to the terminals Dyl to Dyn of the display panel 101. The drive voltage applying means 108 for giving the amplitude of the voltage pulse at this time and the scanning circuit 10
The brightness adjustment circuit 107 outputs an instruction of the output value to 2. The brightness adjustment circuit 107 changes Vf and Va while keeping the ratio of the acceleration voltage Va applied to the high voltage terminal on the face plate constant, though not shown as the amplitude Vf of the voltage pulse according to the instruction signal input from the external adjustment terminal. The instruction to output is output. In order to change the luminance at the time of light emission linearly with respect to the instruction signal input at this time, the instruction signal is converted using the conversion table obtained by inversely converting the data of the luminance conversion accompanying the change of Vf and Va shown in FIG. Converted to Vf and V
Determine the output voltage of a. Next, the scanning circuit 102 will be described. The scanning circuit has M switching elements inside, and each switching element is a control circuit 10.
On the basis of the control signal Tscan generated by the signal No. 3, the inverted output of the drive voltage applying means 108 is connected to the wiring terminal of the electron-emitting device column which is being scanned, and the 0 [v] terminal is connected to the terminal of the electron-emitting device column which is not being scanned. To do. Therefore, the voltage Vf applied to the element
On the other hand, the drive voltage applying unit 108 outputs Vf / 2, so that the desired Vf is applied to the element. Further, each switching element can be easily configured by a switching element such as FET. With the above configuration, only the elements connected to the row selected by the scanning circuit 102 emit electrons only for a period corresponding to each supplied pulse width and voltage value, and the emitted electrons emitted from each element are applied with an acceleration voltage. The phosphor is accelerated by the output voltage of the means 109 and always reaches the same position of the phosphor on the face plate, and the phosphor emits light. The scanning circuit 102 sequentially scans selected rows to form a two-dimensional image.

【0038】(表示パネルの構成と製造法)次に、本発
明を適用した画像表示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。
(Structure and Manufacturing Method of Display Panel) Next, the structure and manufacturing method of the display panel of the image display device to which the present invention is applied will be described with reference to specific examples.

【0039】図2の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表示パネルの斜視図を再び使っ
て表示パネルを説明する。図中、1005はリアプレー
ト、1006は側壁、1007はフェースプレートであ
り、1005〜1007により表示パネルの内部を真空
に維持するための気密容器を形成している。気密容器を
組み立てるにあたっては、各部材の接合部に十分な強度
と気密性を保持させるため封着する必要があるが、例え
ばフリットガラスを接合部に塗布し、大気中あるいは窒
素雰囲気中で、摂氏400〜500度で10分以上焼成
することにより封着を達成した。気密容器内部を真空に
排気する方法については後述する。
The display panel will be described with reference again to the perspective view of the display panel shown in FIG. 2 with a part of the panel cut away to show the internal structure. In the figure, 1005 is a rear plate, 1006 is a side wall, 1007 is a face plate, and 1005 to 1007 form an airtight container for maintaining the inside of the display panel in a vacuum. When assembling an airtight container, it is necessary to seal the joints of each member in order to maintain sufficient strength and airtightness.For example, apply frit glass to the joints, and in the atmosphere or nitrogen atmosphere, Sealing was achieved by firing at 400-500 degrees for 10 minutes or more. A method of evacuating the inside of the airtight container to a vacuum will be described later.

【0040】リアプレート1005には、基板1001
が固定されているが、該基板上には冷陰極素子1002
がN×M個形成されている。(N,Mは2以上の正の整
数であり、目的とする表面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
冷陰極素子は、M本の行方向配線1003とN本の列方
向配線1004により単純マトリクス配線されている。
前記、1001〜1004によって構成される部分をマ
ルチ電子ビーム源と呼ぶ。なお、マルチ電子ビーム源の
製造方法や構造については、後で詳しく述べる。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。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CRTの分
野で用いられる赤、緑、青、の3原色の蛍光体が塗り分
けられている。各色の蛍光体は、たとえば図3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のずれが生じない
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。また、
3原色の蛍光体の塗り分け方は前記図3(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3(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。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。
The rear plate 1005 has a substrate 1001.
Is fixed, but the cold cathode device 1002 is provided on the substrate.
Are formed by N × M. (N and M are positive integers of 2 or more, and are appropriately set according to the target number of surface pixels. For example, in a display device intended to display a high-definition television, N = 3000, M It is desirable to set a number equal to or more than 1000. In this embodiment,
N = 3072 and M = 1024. The N × M cold cathode elements are simply matrix-wired by M row-direction wirings 1003 and N column-direction wirings 1004.
The portion constituted by 1001 to 1004 is called a multi-electron beam source. The manufacturing method and structure of the multi-electron beam source will be described later in detail. In this embodiment, the substrate 1001 of the multi-electron beam source is fixed to the rear plate 1005 of the airtight container. However, when the substrate 1001 of the multi-electron beam source has sufficient strength, the airtight container The multi-electron beam source substrate 1001 itself may be used as the rear plate of FIG. A fluorescent film 1008 is formed on the lower surface of the face plate 1007. Since this embodiment is a color display device, phosphors of three primary colors of red, green, and blue used in the field of CRT are separately applied to a portion of the fluorescent film 1008. The phosphor of each color is, for example, as shown in FIG.
As shown in FIG. 3, the black conductor 1010 is provided separately between stripes of the phosphor, and the black conductor 1010 is provided between the stripes of the phosphor.
The purpose of providing the black conductor 1010 is to prevent the display color from deviating even if the electron beam irradiation position is slightly deviated, and to prevent the reflection of external light to prevent the display contrast from deteriorating. This is to prevent the fluorescent film from being charged up by the electron beam. Black conductor 1010
Although graphite was used as the main component for the above, other materials may be used as long as they are suitable for the above purpose. Also,
The method of separately coating the phosphors of the three primary colors is not limited to the stripe-shaped arrangement shown in FIG. 3A, but may be a delta arrangement as shown in FIG. 3B or an arrangement other than that. It may be. When a monochrome display panel is created, a monochromatic phosphor material is used as the phosphor film 1008.
The black conductive material does not necessarily have to be used.

【0041】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AI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。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10
07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。
On the rear plate side surface of the fluorescent film 1008, a metal back 1009 known in the field of CRT is used.
Is provided. The purpose of providing the metal back 1009 is
A part of the light emitted from the fluorescent film 1008 is specularly reflected to improve the light utilization rate, or the fluorescent film 1008
8 to protect it, to act as an electrode for applying an electron beam acceleration voltage, and to act as a conductive path for excited electrons of the fluorescent film 1008. The metal back 1009 was formed by forming a fluorescent film 1008 on the face plate substrate 1007, smoothing the surface of the fluorescent film, and vacuum-depositing AI on the surface.
The metal back 1009 is not used when a low voltage fluorescent material is used for the fluorescent film 1008. Although not used in this embodiment, the face plate substrate 10 is used for the purpose of applying an acceleration voltage and improving the conductivity of the fluorescent film.
A transparent electrode made of, for example, ITO may be provided between 07 and the fluorescent film 1008.

【0042】また、Dx1〜DxmおよびDy1〜Dy
nおよびHvは、当該表示パネルと不図示の電気回路と
を電気的に接続するために設けた気密構造の電気接続用
端子である。Dx1〜Dxmはマルチ電子ビーム源の行
方向配線1003と、Dy1〜Dynはマルチ電子ビー
ム源の列方向配線1004と、Hvはフェースプレート
のメタルバック1009と電気的に接続している。
Further, Dx1 to Dxm and Dy1 to Dy
Reference symbols n and Hv are terminals for electrical connection having an airtight structure provided to electrically connect the display panel and an electric circuit (not shown). Dx1 to Dxm are electrically connected to the row direction wiring 1003 of the multi electron beam source, Dy1 to Dyn are electrically connected to the column direction wiring 1004 of the multi electron beam source, and Hv is electrically connected to the metal back 1009 of the face plate.

【0043】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て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1×1
0マイナス5乗ないしは1×10マイナス7乗〔Tor
r〕の真空度に維持される。
To evacuate the inside of the airtight container to a vacuum, after assembling the airtight container, an exhaust pipe (not shown) and a vacuum pump are connected, and the inside of the airtight container is reduced to 10 −7 [T].
orr]. Then, the exhaust pipe is sealed, but in order to maintain the degree of vacuum in the airtight container, a getter film (not shown) is formed at a predetermined position in the airtight container immediately before or after the sealing. The getter film is, for example, a film formed by heating a getter material containing Ba as a main component by heating with a heater or high-frequency heating and depositing the getter material.
0 minus 5 or 1 x 10 minus 7 [Tor
The vacuum degree of r] is maintained.

【0044】以上、本発明の実施例の表示パネルの基本
構成と製法を説明した。
The basic structure and manufacturing method of the display panel of the embodiment of the present invention have been described above.

【0045】次に、前記実施例の表示パネルに用いたマ
ルチ電子ビーム源の製造方法について説明する。本発明
の画像表示装置に用いるマルチ電子ビーム源は、冷陰極
素子を単純マトリクス配線した電子源であれば、冷陰極
素子の材料や形状あるいは製法に制限はない。したがっ
て、たとえば表面伝導型放出素子やFE型、あるいはM
IM型などの冷陰極素子を用いることができる。ただ
し、表示画面が大きくてしかも安価な表示装置が求めら
れる状況のもとでは、これらの冷陰極素子の中でも、表
面伝導型放出素子が特に好ましい。すなわち、FE型で
はエミッタコーンとゲート電極の相対位置や形状が電子
放出特性を大きく左右するため、極めて高精度の製造技
術を必要とするが、これは大面積化や製造コストの低減
を達成するには不利な要因となる。また、MIM型で
は、絶縁層と上電極の膜厚を薄くしてしかも均一にする
必要があるが、これも大面積化や製造コストの低減を達
成するには不利な要因となる。その点、表面伝導型放出
素子は、比較的製造方法が単純なため、大面積化や製造
コストの低減が容易である。また、発明者らは、表面伝
導型放出素子の中でも、電子放出部もしくはその周辺部
を微粒子膜から形成したものがとりわけ電子放出特性に
優れ、しかも製造が容易に行えることを見いだしてい
る。したがって、高輝度で大画面の画像表示装置のマル
チ電子ビーム源に用いるには、最も好適であると言え
る。そこで、上記実施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。
Next, a method of manufacturing the multi-electron beam source used in the display panel of the above embodiment will be described. The material, shape, and manufacturing method of the cold cathode device are not limited as long as the multi-electron beam source used for the image display device of the present invention is an electron source in which cold cathode devices are arranged in a simple matrix. Therefore, for example, the surface conduction electron-emitting device, the FE type, or the M
A cold cathode device such as an IM type can be used. However, in a situation where a display device having a large display screen and an inexpensive display device is required, among these cold cathode devices, a surface conduction type emission device is particularly preferable. That is, in the FE type, since the relative position and shape of the emitter cone and the gate electrode greatly affect the electron emission characteristics, extremely high-precision manufacturing technology is required, but this achieves a large area and a reduction in manufacturing cost. Is a disadvantageous factor. Further, in the MIM type, it is necessary to make the thicknesses of the insulating layer and the upper electrode thinner and uniform, which is also a disadvantageous factor in achieving a large area and a reduction in manufacturing cost. On the other hand, since the surface conduction electron-emitting device has a relatively simple manufacturing method, it is easy to increase the area and reduce the manufacturing cost. In addition, the inventors have found that among the surface conduction electron-emitting devices, those in which the electron-emitting portion or its peripheral portion is formed of a fine particle film have particularly excellent electron-emitting characteristics and can be easily manufactured. Therefore, it can be said that it is most suitable for use in a multi-electron beam source of a high-luminance, large-screen image display device. Therefore, in the display panel of the above embodiment, the surface conduction electron-emitting device in which the electron emitting portion or its peripheral portion is formed of the fine particle film is used. Therefore, the basic configuration, manufacturing method and characteristics of a suitable surface conduction electron-emitting device will be described first, and then the structure of a multi-electron beam source in which many devices are arranged in a simple matrix will be described.

【0046】(平面型の表面伝導型放出素子)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4に示すのは、平面型の表面伝導型放出素子の構
成を説明するための平面図(a)および断面図(b)で
ある。図中、1101は基板、1102と1103は素
子電極、1104は導電性薄膜、1105は通電フォー
ミング処理により形成した電子放出部、1113は通電
活性化処理により形成した薄膜である。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S
iO2 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1101上に基板面と平行
に対向して設けられた素子電極1102と1103は、
導電性を有する材料によって形成されている。たとえ
ば、Ni,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In23 −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ン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。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、中でも表示装置に応用するため好ましいのは数マ
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。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、ここ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。
(Plane Type Surface Conduction Type Emitting Element) The element structure and manufacturing method of the plane type surface conduction type emitting element will be described. FIG. 4 is a plan view (a) and a cross-sectional view (b) for explaining the configuration of a planar surface conduction electron-emitting device. In the figure, 1101 is a substrate, 1102 and 1103 are element electrodes, 1104 is a conductive thin film, 1105 is an electron emission portion formed by an energization forming process, and 1113 is a thin film formed by an energization activation process. As the substrate 1101, for example, various glass substrates such as quartz glass and soda lime glass, various ceramic substrates such as alumina, or the above-mentioned various substrates, for example, S
A substrate in which insulating layers made of iO 2 are stacked can be used. The device electrodes 1102 and 1103 provided on the substrate 1101 so as to face each other in parallel with the substrate surface are
It is made of a conductive material. For example, Ni, Cr, Au, Mo, W, Pt, Ti, Cu,
A material such as Pd, Ag or the like, an alloy of these metals, a metal oxide such as In 2 O 3 —SnO 2 or a semiconductor such as polysilicon may be appropriately selected and used. Good. The electrodes can be easily formed by using a combination of film forming technology such as vacuum deposition and patterning technology such as photolithography and etching, but other methods (for example, printing technology) can be used to form the electrodes. But it doesn't matter. The shapes of the device electrodes 1102 and 1103 are appropriately designed according to the application purpose of the electron-emitting device. Generally, the electrode interval L is designed by selecting an appropriate value from the range of several hundred angstroms to several hundreds of micrometers. Among them, it is preferable to apply it to a display device, and preferably several tens of micrometers to several tens of micrometers. Is the range. Further, the thickness d of the device electrode is usually selected from an appropriate value within the range of several hundred angstroms to several micrometers. A fine particle film is used for the conductive thin film 1104. The fine particle film described here refers to a film including a large number of fine particles as constituent elements (including an island-shaped aggregate). When the fine particle film is microscopically examined, usually, a structure in which the fine particles are arranged apart from each other, a structure in which the fine particles are adjacent to each other, or a structure in which the fine particles overlap each other is observed.

【0047】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
中で設定するが、中でも好ましいのは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。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,C
u,Cr,Fe,Zn,Sn,Ta,W,Pbなどをは
じめとする金属や、PdO,SnO2 ,In23 ,P
bO,Sb23 などをはじめとする酸化物や、HfB
2 ,ZrB2 ,LaB6 ,CeB6 ,YB4 ,GdB4
などをはじめとする硼化物や、TiC,ZrC,Hf
C,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。
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。なお、導電性薄膜1104と素子電極1102
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合うような構造をとっ
ている。その重なり方は、図4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性薄膜、素子電極、の順序で
積層してもさしつかえない。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4においては模式的に示し
た。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。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。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4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
1113の一部を除去した素子を図示した。
The particle diameter of the fine particles used in the fine particle film is in the range of several angstroms to several thousand angstroms, but the range of 10 angstroms to 200 angstroms is particularly preferable. Further, the thickness of the fine particle film is appropriately set in consideration of various conditions described below. That is, the device electrode 11
02, or 1103, conditions necessary for satisfactorily performing energization forming described later, conditions necessary for setting the electric resistance of the fine particle film itself to an appropriate value described later. , And so on. In particular,
The thickness is set within the range of several angstroms to several thousand angstroms, with 10 angstroms to 500 angstroms being particularly preferable. Examples of the material that can be used to form the fine particle film include Pd, Pt, Ru, Ag, Au, Ti, In, and C.
u, Cr, Fe, Zn, Sn, Ta, W, Pb, and other metals, PdO, SnO 2 , In 2 O 3 , P
Oxides such as bO and Sb 2 O 3 and HfB
2 , ZrB 2 , LaB 6 , CeB 6 , YB 4 , GdB 4
Such as boride, TiC, ZrC, Hf
Among these are carbides such as C, TaC, SiC and WC, nitrides such as TiN, ZrN and HfN, semiconductors such as Si and Ge, and carbon. Is selected as appropriate.
As described above, the conductive thin film 1104 is formed of a fine particle film, and its sheet resistance value is set to fall within the range of 10 3 to 10 7 [ohm / sq]. The conductive thin film 1104 and the device electrode 1102
Since it is desirable that the and 1103 are electrically connected well, they have a structure in which some of them overlap each other. In the example of FIG. 4, the layers are stacked in the order of the substrate, the device electrode, and the conductive thin film from below,
In some cases, the substrate thin film and the device electrode may be laminated in this order from the bottom. In addition, the electron emission unit 1105
Is a crack-like portion formed in a part of the conductive thin film 1104, and has a higher electrical resistance than the surrounding conductive thin film. The crack is formed by performing a later-described energization forming process on the conductive thin film 1104. Fine particles having a particle diameter of several angstroms to several hundred angstroms may be arranged in the cracks.
Note that it is difficult to accurately and accurately illustrate the actual position and shape of the electron-emitting portion, and therefore, it is schematically illustrated in FIG. The thin film 1113 is a thin film made of carbon or a carbon compound, and covers the electron emitting portion 1105 and its vicinity. The thin film 1113 is formed by performing an energization activation process described later after the energization forming process. The thin film 1113 is any one of single crystal graphite, polycrystalline graphite, and amorphous carbon, or a mixture thereof, and the film thickness is 500 [angstrom] or less, and more preferably 300 [angstrom] or less. preferable. Since it is difficult to accurately illustrate the actual position and shape of the thin film 1113, the thin film 1113 is schematically shown in FIG. In addition, in the plan view (a), an element in which a part of the thin film 1113 is removed is illustrated.

【0048】以上、好ましい素子の基本構成を述べた
が、実施例においては以下のような素子を用いた。すな
わち、基板1101には青板ガラスを用い、素子電極1
102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。微粒子膜の主要材料として
PdもしくはPdO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。
The basic structure of a preferable element has been described above, but the following elements were used in the examples. That is, blue glass is used for the substrate 1101, and the element electrode 1 is used.
Ni thin films were used for 102 and 1103. The thickness d of the device electrode is 1000 [angstrom], and the electrode interval L is 2
[Micrometer]. Pd or PdO is used as the main material of the fine particle film, and the thickness of the fine particle film is about 100.
[Angstrom] and width W was 100 [micrometer].

【0049】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5(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102と同一である。
Next, a method for manufacturing a suitable flat surface conduction electron-emitting device will be described. FIGS. 5 (a) to 5 (d)
FIG. 10 is a cross-sectional view for explaining the manufacturing process of the surface conduction electron-emitting device, and the notation of each member is the same as that in FIG.

【0050】1)まず、図5(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。形成するにあたっては、あらかじめ基板1101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1103)
を形成する。
1) First, as shown in FIG. 5A, device electrodes 1102 and 1103 are formed on a substrate 1101. In formation, the substrate 1101 is sufficiently washed in advance with a detergent, pure water, and an organic solvent, and then a material for an element electrode is deposited (for example, a vacuum deposition method such as a vapor deposition method or a sputtering method). Technology). After that, the deposited electrode material is patterned using photolithography and etching technology,
A pair of device electrodes (1102 and 1103) shown in (a).
To form

【0051】2)次に、同図(b)に示すように、導電
性薄膜1104を形成する。形成にあたっては、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貴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、実施例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)。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、本実施例で用いた有機
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。
2) Next, a conductive thin film 1104 is formed as shown in FIG. In forming the film, first, an organic metal solution is applied to the substrate (a), dried, heated and baked to form a fine particle film, and then patterned into a predetermined shape by photolithography and etching. Here, the organic metal solution is a solution of an organic noble metal compound whose main element is the material of the fine particles used for the conductive thin film (specifically, Pd was used as the main element in this example. In the example, the dipping method was used as the coating method, but other methods such as a spinner method or a spray method may be used). In addition, as a method of forming a conductive thin film made of a fine particle film, other than the method of applying the organometallic solution used in this embodiment, for example, a vacuum evaporation method, a sputtering method, or a chemical vapor deposition method is used. Sometimes used.

【0052】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。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1105)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
が形成される前は比較すると、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。通電方法をより詳しく説明するために、図6
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T
1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。実施例においては、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110
3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。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。
3) Next, as shown in FIG. 7C, the forming power supply 1110 to the device electrodes 1102 and 110 are connected.
3, an appropriate voltage is applied, and an energization forming process is performed to form the electron-emitting portion 1105. The energization forming process is a conductive thin film 1104 made of a fine particle film.
Is a process of applying a current to the device to appropriately destroy, deform, or alter a part of it to change it into a structure suitable for electron emission. Appropriate cracks are formed in the thin film in the portion of the conductive thin film made of the fine particle film that has changed to a structure suitable for electron emission (that is, the electron emitting portion 1105). The electron emission unit 1105
After the formation, the electrical resistance measured between the device electrodes 1102 and 1103 is significantly increased as compared to before the formation. In order to explain the energization method in more detail, FIG.
An example of an appropriate voltage waveform applied from the forming power supply 1110 is shown in FIG. When forming a conductive thin film made of a fine particle film, a pulsed voltage is preferable, and in the case of the present embodiment, a pulse width T as shown in FIG.
One triangular wave pulse was continuously applied at a pulse interval T2. At that time, the peak value Vpf of the triangular wave pulse was sequentially increased. Also, monitor pulses Pm for monitoring the state of formation of the electron-emitting portion 1105 are inserted at appropriate intervals between the triangular-wave pulses, and the current flowing at that time is measured by the ammeter 1.
It was measured at 111. In the embodiment, for example, in a vacuum atmosphere of about 10 <-5> [torr], for example, the pulse width T1 is 1 [millisecond], the pulse interval T2 is 10 [millisecond], and the peak value Vpf is 1 pulse. To 0.1 [V] each. Then, every time 5 pulses of the triangular wave are applied, the monitor pulse Pm
Was inserted. The monitor pulse voltage Vpm is set to 0.1 so as not to adversely affect the forming process.
It was set to [V]. Then, the device electrodes 1102 and 110
Ammeter 1111 when the electric resistance between 3 and 1 becomes 10 6 ohms, that is, when the monitor pulse is applied.
When the current measured in 1 became less than 1 × 10 −7 [A], energization related to the forming process was terminated. The above method is a preferable method for the surface conduction electron-emitting device of the present embodiment. For example, when the design of the surface conduction electron-emitting device such as the material and thickness of the fine particle film or the element electrode spacing L is changed. Therefore, it is desirable to appropriately change the energization conditions accordingly.

【0053】4)次に、図5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。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110
5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。具体的には、10のマイナス4乗ない
し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30
0〔オングストローム〕以下である。通電方法をより詳
しく説明するために、図7(a)に、活性化用電源11
12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V
acは14〔V〕,パルス幅T3は1〔ミリ秒〕,パル
ス間隔T4は10〔ミリ秒〕とした。なお、上述の通電
条件は、本実施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。図4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を補足するためのアノー
ド電極で、直流高電圧電源1115および電流計111
6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
の進行の進行状況をモニターし、活性化用電源1112
の動作を制御する。電流計1116で計測された放出電
流Ieの一例を図7(b)に示すが、活性化電源111
2からパルス電圧を印加しはじめると、時間の経過とと
もに放出電流Ieは増加するが、やがて飽和してほとん
ど増加しなくなる。このように、放出電流Ieがほぼ飽
和した時点で活性化用電源1112からの電圧印加を停
止し、通電活性化処理を終了する。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好ましい。
4) Next, as shown in FIG. 5D, an appropriate voltage is applied from the activation power supply 1112 between the device electrodes 1102 and 1103 to carry out the energization activation process to emit electrons. Improve characteristics. The energization activation process means the electron emission portion 110 formed by the energization forming process.
5 is a process of energizing 5 under appropriate conditions to deposit carbon or a carbon compound in the vicinity thereof (in the figure, a deposit made of carbon or a carbon compound is schematically shown as the member 1113). Note that by performing the energization activation process, the emission current at the same applied voltage can be typically increased by 100 times or more as compared with before the energization activation process. Specifically, by periodically applying a voltage pulse in a vacuum atmosphere within a range of 10 −4 to 10 −5 [torr], an organic compound existing in the vacuum atmosphere is generated. The carbon or carbon compound to be deposited is deposited. The deposit 1113 is any one of single crystal graphite, polycrystalline graphite, and amorphous carbon, or a mixture thereof, and has a film thickness of 500 [angstroms] or less, more preferably 30.
It is 0 [angstrom] or less. In order to explain the energization method in more detail, FIG.
An example of an appropriate voltage waveform applied from No. 12 is shown. In this embodiment, the energization activation process is performed by periodically applying a rectangular wave of a constant voltage. Specifically, the rectangular wave voltage V
The ac is 14 [V], the pulse width T3 is 1 [millisecond], and the pulse interval T4 is 10 [millisecond]. The above-mentioned energization conditions are preferable conditions for the surface conduction electron-emitting device of this embodiment, and when the design of the surface conduction electron emission device is changed, it is desirable to appropriately change the conditions accordingly. Reference numeral 1114 shown in FIG. 4D is an anode electrode for supplementing the emission current Ie emitted from the surface conduction electron-emitting device, which is a DC high voltage power supply 1115 and an ammeter 111.
6 is connected (when the substrate 1101 is incorporated into the display panel and then the activation process is performed, the fluorescent surface of the display panel is used as the anode electrode 1114). While applying the voltage from the activation power supply 1112, the emission current Ie is measured by the ammeter 1116 to monitor the progress of the energization activation process, and the activation power supply 1112 is monitored.
Control the operation of. An example of the emission current Ie measured by the ammeter 1116 is shown in FIG.
When the application of the pulse voltage starts from 2, the emission current Ie increases with time, but eventually saturates and hardly increases. As described above, when the emission current Ie is almost saturated, the voltage application from the activation power supply 1112 is stopped, and the energization activation process is ended. The above-mentioned energization conditions are preferable conditions for the surface-conduction type electron-emitting device of this embodiment, and when the design of the surface-conduction type electron-emitting device is changed, it is preferable to appropriately change the conditions accordingly.

【0054】以上のようにして、図5(e)に示す平面
型の表面伝導型放出素子を製造した。
As described above, the plane type surface conduction electron-emitting device shown in FIG. 5 (e) was manufactured.

【0055】(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。
(Characteristics of Surface Conduction Emitting Element Used in Display Device) The element structure and manufacturing method of the flat surface conduction electron emitting element have been described above. Next, characteristics of the element used in the display device will be described.

【0056】図8に表示装置に用いた素子の、(放出電
流Ie)対(素子印加電圧Vf)特性、および(素子電
流If)対(素子印加電圧Vf)特性の典型的な例を示
す。なお、放出電流Ieは素子電流Ifに比べて著しく
小さく、同一尺度で図示するのが困難であるうえ、これ
らの特性は素子の大きさや形状等の設計パラメータを変
更することにより変化するものであるため、2本のグラ
フは各々任意単位で図示した。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。
FIG. 8 shows typical examples of (emission current Ie) vs. (device applied voltage Vf) characteristics and (device current If) vs. (device applied voltage Vf) characteristics of the device used in the display device. Note that the emission current Ie is significantly smaller than the element current If, and it is difficult to show them on the same scale. In addition, these characteristics are changed by changing design parameters such as the size and shape of the element. Therefore, each of the two graphs is shown in arbitrary units. The element used in the display device has the following three characteristics regarding the emission current Ie.

【0057】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。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。
First, a certain voltage (this is the threshold voltage Vth
The emission current Ie sharply increases when a voltage of the above magnitude is applied to the element, while the emission current Ie is hardly detected at a voltage lower than the threshold voltage Vth. That is, it is a non-linear element having a clear threshold voltage Vth with respect to the emission current Ie.

【0058】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。
Secondly, since the emission current Ie changes depending on the voltage Vf applied to the device, the emission current Ie at the voltage Vf.
The magnitude of e can be controlled.

【0059】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。
Thirdly, since the response speed of the current Ie emitted from the element is fast with respect to the voltage Vf applied to the element, the charge amount of electrons emitted from the element depends on the length of time for applying the voltage Vf. You can control.

【0060】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。また、第二の特性かまたは
第三の特性を利用することにより、発光輝度を制御する
ことができるため、諧調表示を行うことが可能である。
Due to the above-mentioned characteristics, the surface conduction electron-emitting device could be preferably used in a display device. For example, in a display device in which a large number of elements are provided corresponding to pixels of a display screen, if the first characteristic is used, display can be performed by sequentially scanning the display screen. That is,
The driving element has a threshold voltage Vt according to a desired light emission luminance.
h or higher, and a voltage lower than the threshold voltage Vth is applied to the non-selected elements. By sequentially switching the elements to be driven, the display screen can be sequentially scanned and displayed. Further, since the emission brightness can be controlled by utilizing the second characteristic or the third characteristic, it is possible to perform the gradation display.

【0061】(多数素子を単純マトリクス配線したマル
チ電子ビーム源の構造)次に、上述の表面伝導型放出素
子を基板上に配列して単純マトリクス配線したマルチ電
子ビーム源の構造について述べる。図9に示すのは、前
記図2の表示パネルに用いたマルチ電子ビーム源の平面
図である。基板上には、前記図4で示したものと同様な
表面伝導型放出素子が配列され、これらの素子は行方向
配線電極1003と列方向配線電極1004により単純
マトリクス状に配線されている。行方向配線電極100
3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。図9のA−A′に沿った断面を図10
に示す。なお、このような構造のマルチ電子源は、あら
かじめ基板上に行方向配線電極1003、列方向配線電
極1004、電極間絶縁層(不図示)、および表面伝導
型放出素子の素子電極と導電性薄膜を形成した後、行方
向配線電極1003および列方向配線電極1004を介
して各素子に給電して通電フォーミング処理と通電活性
化処理を行うことにより製造した。
(Structure of multi-electron beam source in which a large number of elements are wired in a simple matrix) Next, the structure of a multi-electron beam source in which the above surface conduction electron-emitting devices are arranged on a substrate and wired in a simple matrix will be described. FIG. 9 is a plan view of the multi-electron beam source used in the display panel of FIG. Surface conduction electron-emitting devices similar to those shown in FIG. 4 are arranged on the substrate, and these devices are wired in a simple matrix by row-direction wiring electrodes 1003 and column-direction wiring electrodes 1004. Row direction wiring electrode 100
An insulating layer (not shown) is formed between the electrodes at the intersections of 3 and the column-directional wiring electrodes 1004 to maintain electrical insulation. FIG. 10 is a sectional view taken along line AA ′ of FIG.
Shown in The multi-electron source having such a structure includes a row-direction wiring electrode 1003, a column-direction wiring electrode 1004, an interelectrode insulating layer (not shown), a device electrode of a surface conduction electron-emitting device, and a conductive thin film. Was formed, power was supplied to each element via the row-direction wiring electrodes 1003 and the column-direction wiring electrodes 1004 to perform the energization forming process and the energization activation process.

【0062】(実施例2)図17は前記説明の表面伝導
型放出素子を電子ビーム源として用いたディスプレイパ
ネルに、たと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
に構成した表示装置の一例を示すための図である。図中
2100はディスプレイパネル,2101はディスプレ
イパネルの駆動回路,2102はディスプレイコントロ
ーラ,2103はマルチプレクサ,2104はデコー
ダ,2105は入出力インターフェース回路,2106
はCPU,2107は画像生成回路,2108および2
109および2110は画像メモリーインターフェース
回路,2111は画像入力インターフェース回路,21
12および2113はTV信号受信回路,2114は入
力部である(なお、本表示装置は、たとえばテレビジョ
ン信号のように映像情報と音声情報の両方を含む信号を
受信する場合には、当然映像の表示と同時に音声を再生
するものであるが、本発明の特徴と直接関係しない音声
情報の受信、分離、再生、処理、記憶などに関する回路
やスピーカー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したゆく。ま
ず、TV信号受信回路2113は、たとえば電波や空間
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為の回路である。受信するTV信号
の方式は特に限られるものではなく、たとえば、NTS
C方式、PAL方式、SECAM方式などの諸方式でも
よい。また、これらよりさらに多数の走査線よりなるT
V信号(たとえば、MUSE方式をはじめとするいわゆ
る高品位TV)は、大面積化や大画素数化に適した前記
ディスプレイパネルの利点を生かすのに好適な信号源で
ある。TV信号受信回路2113で受信されたTV信号
は、デコーダ2104に出力される。また、TV信号受
信回路2112は、たとえば同軸ケーブルや光ファイバ
ーなどのような有線伝送系を用いて伝送されるTV画像
信号を受信するための回路である。前記TV信号受信回
路2113と同様に、受信するTV信号の方式は特に限
られるものではなく、また本回路で受信されたTV信号
もデコーダ2104に出力される。また、画像入力イン
ターフェース回路2111は、たとえばTVカメラや画
像読み取りスキャナーなどの画像入力装置から供給され
る画像信号を取り込むための回路で、取り込まれた画像
信号はデコーダ2104に出力される。また、画像メモ
リーインターフェース回路2110は、ビテオテープレ
コーダー(以下VTRと略す)に記憶されている画像信
号を取り込むための回路で、取り込まれた画像信号はデ
コーダ2104に出力される。また、画像メモリーイン
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。また、画
像メモリー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。
また、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ーなどの出力装置とを接続す
るための回路である。画像データや文字・図形情報の入
出力を行うのはもちろんのこと、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。
(Embodiment 2) FIG. 17 shows a display panel using the surface conduction electron-emitting device described above as an electron beam source, and image information provided from various image information sources such as television broadcasting. It is a figure for showing an example of a display constituted so that it can display. In the figure, 2100 is a display panel, 2101 is a display panel drive circuit, 2102 is a display controller, 2103 is a multiplexer, 2104 is a decoder, 2105 is an input / output interface circuit, and 2106.
Is a CPU, 2107 is an image generation circuit, 2108 and 2
109 and 2110 are image memory interface circuits, 2111 is an image input interface circuit, 21
Reference numerals 12 and 2113 are TV signal receiving circuits, and 2114 is an input portion (note that when the display device receives a signal including both video information and audio information, such as a television signal, the video signal is naturally displayed. Although the sound is reproduced at the same time as the display, the description of circuits, speakers, etc. relating to reception, separation, reproduction, processing, storage of sound information not directly related to the features of the present invention will be omitted). Less than,
The function of each part will be described along the flow of the image signal. First, the TV signal receiving circuit 2113 is a TV that is transmitted using a wireless transmission system such as radio waves or spatial optical communication.
It is a circuit for receiving an image signal. The TV signal system to be received is not particularly limited. For example, NTS
Various methods such as C method, PAL method and SECAM method may be used. In addition, T including a larger number of scanning lines than these
The V signal (for example, a so-called high-definition TV such as the MUSE system) is a signal source suitable for taking advantage of the display panel suitable for a large area and a large number of pixels. The TV signal received by the TV signal receiving circuit 2113 is output to the decoder 2104. The TV signal receiving circuit 2112 is a circuit for receiving a TV image signal transmitted using a wired transmission system such as a coaxial cable or an optical fiber. As with the TV signal receiving circuit 2113, the type of the TV signal to be received is not particularly limited, and the TV signal received by this circuit is also output to the decoder 2104. The image input interface circuit 2111 is a circuit for capturing an image signal supplied from an image input device such as a TV camera or an image reading scanner, and the captured image signal is output to the decoder 2104. The image memory interface circuit 2110 is a circuit for capturing an image signal stored in a video tape recorder (hereinafter abbreviated as VTR), and the captured image signal is output to the decoder 2104. The image memory interface circuit 2109 is a circuit for capturing the image signal stored in the video disc, and the captured image signal is output to the decoder 2104. The image memory interface circuit 2108 is a circuit for capturing an image signal from a device that stores still image data, such as a so-called still image disc, and the captured still image data is output to the decoder 2104.
The input / output interface circuit 2105 is a circuit for connecting the display device to an external computer, a computer network, or an output device such as a printer. It is of course possible to input / output image data and character / graphic information, and in some cases, input / output control signals and numerical data between the CPU 2106 of the display device and the outside.

【0063】また、画像生成回路2107は、前記入出
力インターフェース回路2105を介して外部から入力
される画像データや文字・図形情報や、あるいはCPU
2106より出力される画像データや文字・図形情報に
基づき表示用画像データを生成するための回路である。
本回路の内部には、たとえば画像データや文字・図形情
報を蓄積するための書き換え可能メモリーや、文字コー
ドに対応する画像パターンが記憶されている読み出し専
用メモリーや、画像処理を行うためのプロセッサーなど
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2104に出力されるが、場合によっては前記入
出力インターフェース回路2105を介して外部のコン
ピュータネットワークやプリンターに出力することも可
能である。また、CPU2106は、主として本表示装
置の動作制御や、表示画像の生成や選択や編集に関わる
作業を行う。たとえば、マルチプレクサ2103に制御
信号を出力し、ディスプレイパネルに表示する画像信号
を適宜選択したり組み合わせたりする。また、その際に
は表示する画像信号に応じてディスプレイパネルコント
ローラ2102に対して制御信号を発生し、画面表示周
波数や走査方法(たとえばインターレースかノンインタ
ーフェースか)や一画面の走査線の数など表示装置の動
作を適宜制御する。また、前記画像生成回路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ーをアクセスして画像
データや文字・図形情報を入力する。なお、CPU21
06は、むろんこれ以外の目的の作業にも関わるもので
あって良い。たえば、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、たとえば数値計数など
の作業を外部機器と協同して行っても良い。また、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、たとえばキーボードやマウスのほか、ジョイステ
ィック,バーコードリーダー,音声認識装置など多様な
入力機器を用いる事が可能である。また、デコーダ21
04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
ーを備えるのが望ましい。これは、たとえばMUSE方
式をはじめとして、逆変換するに際して画像メモリーを
必要とするようなテレビ信号を扱うためである。また、
画像メモリーを備える事により、静止画の表示が容易に
なる、あるいは前記画像生成回路2107およびCPU
2106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。また、マルチ
プレクサ2103は、前記CPU2106より入力され
る制御信号に基づき表示画像を適宜選択するものであ
る。すなわち、マルチプレクサ2103はデコーダ21
04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。また、ディスプレイパ
ネルコントローラ2102は、前記CPU2106より
入力される制御信号に基づき駆動回路2101の動作を
制御するための回路である。まず、ディスプレイパネル
の基本的な動作に関わるものとして、たとえばディスプ
レイパネルの駆動用電源(図示せず)の動作シーケンス
を制御するための信号を駆動回路2101に対して出力
する。また、ディスプレイパネルの駆動方法に関わるも
のとして、たとえば画面表示周波数や走査方法(たとえ
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。ま
た、駆動回路2101は、ディスプレイパネル2100
に印加する駆動信号を発生するための回路であり、前記
マルチプレクサ2103から入力される画像信号と、前
記ディスプレイパネルコントローラ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。以上、各
部の機能を説明したが、図17に例示した構成により、
本表示装置においては多様な画像情報源より入力される
画像情報をディスプレイパネル2100に表示する事が
可能である。すなわち、テレビジョン放送をはじめとす
る各種の画像信号はデコーダ2104において逆変換さ
れた後、マルチプレクサ2103において適宜選択さ
れ、駆動回路2101に入力される。一方、ディスプレ
イコントローラ2102は、表示する画像信号に応じて
駆動回路2101の動作を制御するための制御信号を発
生する。駆動回路2101は、上記画像信号と制御信号
に基づいてディスプレイパネル2100に駆動信号を印
加する。これにより、ディスプレイパネル2100にお
いて画像が表示される。これらの一連の動作は、CPU
2106により統括的に制御される。また、本表示装置
においては、前記デコーダ2104に内蔵する画像メモ
リや、画像生成回路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、たとえば拡大、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、本実施例の説明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。したがって、
本表示装置は、テレビジョン放送の表示機器、テレビ会
議の端末機器、静止画像および動画像を扱う画像編集機
器、コンピュータの端末機器、ワードプロセッサをはじ
めとする事務用端末機器、ゲーム機などの機能を一台で
兼ね備えることが可能で、産業用あるいは民生用として
極めて応用範囲が広い。なお、上記図17は、表面伝導
型放出素子を電子ビーム源とするディスプレイパネルを
用いた表示装置の構成の一例を示したにすぎず、これの
みに限定されるものでない事は言うまでもない。たとえ
ば、図17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。たとえば、本表示装置をテレビ電話機として応用す
る場合には、テレビカメラ、音声マイク、照明機、モデ
ムを含む送受信回路などを構成要素に追加するのが好適
である。本表示装置においては、とりわけ表面伝導型放
出素子を電子ビーム源とするディスプレイパネルが容易
に薄形化できるため、表示装置全体の奥行きを小さくす
ることが可能である。それに加えて、表面伝導型放出素
子を電子ビーム源とするディスプレイパネルは大画面化
が容易で輝度が高く視野角特性にも優れるため、本表示
装置は臨場感にあふれ迫力に富んだ画像を視認性良く表
示する事が可能である。
Further, the image generation circuit 2107 is provided with image data, character / graphic information, or CPU which is externally input through the input / output interface circuit 2105.
A circuit for generating display image data based on the image data and character / graphic information output from 2106.
Inside this circuit, for example, rewritable memory for storing image data and character / graphic information, read-only memory for storing image patterns corresponding to character codes, processor for image processing, etc. And the circuits necessary for image generation are incorporated. The display image data generated by this circuit is output to the decoder 2104, but in some cases, it can be output to an external computer network or printer via the input / output interface circuit 2105. Further, the CPU 2106 mainly performs operations related to operation control of the display device and generation, selection, and editing of a display image. For example, a control signal is output to the multiplexer 2103 to appropriately select or combine image signals to be displayed on the display panel. At that time, a control signal is generated to the display panel controller 2102 according to the image signal to be displayed, and the display frequency, the scanning method (for example, interlace or non-interface), the number of scanning lines in one screen, etc. are displayed. The operation of the device is controlled appropriately. In addition, image data and character / graphic information are directly output to the image generation circuit 2107,
Alternatively, the external computer or memory is accessed through the input / output interface circuit 2105 to input image data or character / graphic information. The CPU 21
Of course, 06 may be related to work for other purposes. For example, it may be directly related to a function of generating and processing information, such as a personal computer or a word processor. Alternatively, as described above, it may be connected to an external computer network through the input / output interface circuit 2105, and work such as numerical counting may be performed in cooperation with an external device. The input unit 2114 is used by the user to input commands, programs, or data to the CPU 2106. For example, in addition to a keyboard and a mouse, various input devices such as a joystick, a bar code reader, and a voice recognition device. It is possible to use. Also, the decoder 21
Reference numeral 04 designates various image signals inputted from the above 2107 to 2113 as three primary color signals or luminance signal I signal, Q signal.
It is a circuit for inverse conversion into a signal. It is to be noted that the decoder 2104 desirably includes an image memory therein, as indicated by a dotted line in FIG. This is for handling a television signal that requires an image memory when performing inverse conversion, such as the MUSE method. Also,
The provision of an image memory facilitates the display of still images, or the image generation circuit 2107 and CPU
2106 in cooperation with the image decimation, interpolation, enlargement, reduction,
This is because there is an advantage that image processing such as composition and editing can be easily performed. Also, the multiplexer 2103 is for appropriately selecting a display image based on the control signal input from the CPU 2106. That is, the multiplexer 2103 is the decoder 21
A desired image signal is selected from the inversely converted image signals input from 04 and output to the drive circuit 2101.
In that case, by switching and selecting an image signal within one screen display time, it is possible to divide one screen into a plurality of areas and display different images depending on the areas, as in a so-called multi-screen TV. . The display panel controller 2102 is a circuit for controlling the operation of the drive circuit 2101 based on the control signal input from the CPU 2106. First, as a signal related to the basic operation of the display panel, for example, a signal for controlling an operation sequence of a power supply (not shown) for driving the display panel is output to the drive circuit 2101. Further, as a signal relating to the display panel driving method, for example, a signal for controlling the screen display frequency and the scanning method (for example, interlace or non-interlace) is output to the drive circuit 2101. In some cases, a control signal relating to image quality adjustment such as brightness, contrast, color tone, and sharpness of a display image may be output to the drive circuit 2101. In addition, the driving circuit 2101 includes a display panel 2100.
Is a circuit for generating a drive signal to be applied to, and operates based on an image signal input from the multiplexer 2103 and a control signal input from the display panel controller 2102. The function of each unit has been described above, but with the configuration illustrated in FIG.
In this display device, image information input from various image information sources can be displayed on the display panel 2100. That is, various image signals such as television broadcast are inversely converted by the decoder 2104, appropriately selected by the multiplexer 2103, and input to the drive circuit 2101. On the other hand, the display controller 2102 generates a control signal for controlling the operation of the drive circuit 2101 according to the image signal to be displayed. The driving circuit 2101 applies a driving signal to the display panel 2100 based on the image signal and the control signal. Accordingly, an image is displayed on display panel 2100. These series of operations are performed by the CPU
It is controlled overall by 2106. Further, in the present display device, the image memory built in the decoder 2104, the image generation circuit 2107 and the CPU 2106 are involved, so that not only the one selected from the plurality of image information is displayed but also the selected one is displayed. Image information such as enlargement, reduction, rotation, movement, edge enhancement, thinning, interpolation, color conversion, and aspect ratio conversion of images, as well as compositing, erasing, connecting, swapping, fitting, etc. It is also possible to edit images for the first time.
Further, although the description of the present embodiment has not been particularly mentioned, a dedicated circuit for processing and editing audio information may be provided as in the above-mentioned image processing and image editing. Therefore,
This display device has functions of a display device for television broadcasting, a terminal device for a video conference, an image editing device that handles still images and moving images, a terminal device for a computer, an office terminal device such as a word processor, and a game console. A single unit can be combined, and it has an extremely wide range of applications for industrial or consumer use. It is needless to say that FIG. 17 shows only an example of the configuration of a display device using a display panel having a surface conduction electron-emitting device as an electron beam source, and is not limited to this. For example, of the constituent elements of FIG. 17, circuits relating to functions that are unnecessary for the purpose of use may be omitted. Conversely, additional components may be added depending on the purpose of use. For example, when the present display device is applied to a videophone, it is preferable to add a television camera, an audio microphone, a lighting device, a transmission / reception circuit including a modem, and the like to the components. In this display device, in particular, the display panel using the surface conduction electron-emitting device as the electron beam source can be easily thinned, so that the depth of the entire display device can be reduced. In addition, the display panel using the surface conduction electron-emitting device as the electron beam source is easy to enlarge the screen, has high brightness, and has excellent viewing angle characteristics. It is possible to display well.

【0064】[0064]

【発明の効果】本発明によれば、輝度調整による電子ビ
ームの軌道のずれをおこすことがない。このため、画像
形成装置の色ずれなどの問題がおこらない。
According to the present invention, the orbit of the electron beam is not deviated due to the brightness adjustment. Therefore, problems such as color shift of the image forming apparatus do not occur.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】実施例1の画像形成装置のブロック図。FIG. 1 is a block diagram of an image forming apparatus according to a first exemplary embodiment.

【図2】表示パネルの斜視図。FIG. 2 is a perspective view of a display panel.

【図3】フェースプレートの蛍光体配列図。FIG. 3 is a phosphor array diagram of a face plate.

【図4】平面型の表面伝導型放出素子の平面図(a)と
断面図(B)。
FIG. 4 is a plan view (a) and a sectional view (B) of a flat surface conduction electron-emitting device.

【図5】平面型の表面伝導型放出素子の作製工程を表す
図。
FIG. 5 is a diagram showing a manufacturing process of a planar surface conduction electron-emitting device.

【図6】フォーミング電圧を表すタイムチャート。FIG. 6 is a time chart showing a forming voltage.

【図7】活性化電圧と放出電流のタイムチャート。FIG. 7 is a time chart of activation voltage and emission current.

【図8】垂直型の表面伝導型放出素子の断面図。FIG. 8 is a cross-sectional view of a vertical surface conduction electron-emitting device.

【図9】マルチ電子ビーム基板の平面図。FIG. 9 is a plan view of a multi-electron beam substrate.

【図10】マルチ電子ビーム基板の一部断面図。FIG. 10 is a partial cross-sectional view of a multi-electron beam substrate.

【図11】電子ビームの軌道を表す図。FIG. 11 is a diagram showing a trajectory of an electron beam.

【図12】電子ビームの軌道を表す図。FIG. 12 is a diagram showing the trajectory of an electron beam.

【図13】表面伝導型放出素子の電子ビームの軌道を表
す図。
FIG. 13 is a diagram showing a trajectory of an electron beam of the surface conduction electron-emitting device.

【図14】横型FEを表す図。FIG. 14 is a diagram showing a horizontal FE.

【図15】横型FEの電子ビームの軌道を表す図。FIG. 15 is a diagram showing a trajectory of an electron beam of a horizontal FE.

【図16】Vf−Vf/Va特性を表すグラフ。FIG. 16 is a graph showing Vf-Vf / Va characteristics.

【図17】マルチプレクッスディスプレイのブロック
図。
FIG. 17 is a block diagram of a multiplex display.

【図18】M.Hartwell et al.が開示
している従来の表面伝導型放出素子の平面図。
FIG. Hartwell et al. FIG. 1 is a plan view of a conventional surface conduction electron-emitting device disclosed by A.

【図19】FE型素子の断面図。FIG. 19 is a sectional view of an FE type element.

【図20】MIM型素子の断面図。FIG. 20 is a cross-sectional view of an MIM type element.

【図21】単純マトリックス配線の模式図。FIG. 21 is a schematic diagram of simple matrix wiring.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、2、40、50 基板 2 電子放出素子 3 行方向配線 4 列方向配線 5 リアプレート 6 側壁 7 フェースプレート 8 蛍光膜 9 メタルバック 10 黒色導電体 11 ストライプ状蛍光体 21、41、51 正極 22、42、52 負極 23、43、53 電子放出部 24 ターゲット(蛍光体) 25 電子ビーム照射位置 101 表示パネル 102 走査回路選択 103 制御回路 104 シフトレジスタ 105 ラッチ回路 106 パルス幅変換回路 107 輝度調整回路 108 駆動電圧印加手段 109 加速電圧印加手段 1, 2, 40, 50 Substrate 2 Electron-emitting device 3 Row direction wiring 4 Column direction wiring 5 Rear plate 6 Side wall 7 Face plate 8 Fluorescent film 9 Metal back 10 Black conductor 11 Striped fluorescent body 21, 41, 51 Positive electrode 22 , 42, 52 Negative electrode 23, 43, 53 Electron emission part 24 Target (phosphor) 25 Electron beam irradiation position 101 Display panel 102 Scanning circuit selection 103 Control circuit 104 Shift register 105 Latch circuit 106 Pulse width conversion circuit 107 Brightness adjusting circuit 108 Driving voltage applying means 109 Accelerating voltage applying means

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 複数の電子放出素子を行列状に配置した
マルチ電子ビーム源と、前記マルチ電子ビーム源の上部
にあり、電子を照射するターゲットと、を有する画像形
成装置の駆動回路において、 前記電子放出素子への印加電圧と、前記ターゲットへの
印加電圧を同時に調整する手段を有することを特徴とす
る駆動回路。
1. A drive circuit of an image forming apparatus, comprising: a multi-electron beam source having a plurality of electron-emitting devices arranged in a matrix; and a target located above the multi-electron beam source and irradiating electrons. A drive circuit having means for simultaneously adjusting the voltage applied to the electron-emitting device and the voltage applied to the target.
【請求項2】 前記マルチ電子ビーム源は、前記複数の
電子放出素子を複数のデータ配線と複数の走査配線でマ
トリックス配線している請求項1に記載の駆動回路。
2. The drive circuit according to claim 1, wherein the multi-electron beam source has a matrix wiring of the plurality of electron-emitting devices with a plurality of data wirings and a plurality of scanning wirings.
【請求項3】 前記ターゲットは、電子の照射によって
励起発光する蛍光体を有する請求項1または2に記載の
駆動回路。
3. The drive circuit according to claim 1, wherein the target has a phosphor that excites and emits light when irradiated with electrons.
【請求項4】 複数の電子放出素子を行列状に配置した
マルチ電子ビーム源と、前記マルチビーム源の上部にあ
り、電子を照射するターゲットと、請求項1〜3のいず
れかに記載の駆動回路を有することを特徴とする画像形
成装置。
4. The multi-electron beam source in which a plurality of electron-emitting devices are arranged in a matrix, a target located above the multi-beam source and for irradiating electrons, and the drive according to claim 1. An image forming apparatus having a circuit.
【請求項5】 複数の電子放出素子を行列状に配置した
マルチ電子ビーム源と、前記マルチ電子ビーム源の上部
にあり、電子を照射するターゲットと、を有する画像形
成装置の駆動方法において、 前記電子放出素子への印加電圧と、前記ターゲットの印
加電圧を同時に調整することを特徴とする駆動方法。
5. A method of driving an image forming apparatus, comprising: a multi-electron beam source having a plurality of electron-emitting devices arranged in a matrix; and a target located above the multi-electron beam source and irradiating electrons. A driving method characterized in that the voltage applied to the electron-emitting device and the voltage applied to the target are simultaneously adjusted.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006284935A (en) * 2005-03-31 2006-10-19 Toshiba Corp Video display device and video display method

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