JPH0997579A - 画像形成装置および電子放出素子の駆動方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電子放出素子を多数配列して形成した電子源
の場合、その製造工程において、電子放出素子自身の欠
陥や不良が発生することがある。 【解決手段】 表面伝導型電子放出素子に複数の電子放
出部5をもたせ、電子放出部5はそれぞれ共通の素子電極
2と3に接続する。このような構造の電子放出素子を、V/
I変換回路7により変調信号に応じて電流駆動する。複数
の電子放出部5の一部に素子欠陥が生じたとしても、V/I
変換回路7により、素子電流Ifが所定値になるように駆
動電圧Vfが上昇するので、欠陥がない場合と同等の電流
Ifおよびほぼ同等の放出電流Ieを得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は画像形成装置および
電子放出素子の駆動方法に関し、例えば、冷陰極電子源
の駆動方法と、その冷陰極電子源を二次元に配設した画
像形成装置に関するものである。

【０００２】

【従来技術】電子放出素子として熱陰極素子と冷陰極素
子の二種類がある。このうち冷陰極素子には、例えば、
電界放出型素子（以下「FE型」と記す）、金属/絶縁層/
金属型放出素子（以下「MIM型」と記す）や表面伝導型
電子放出素子などがある。

【０００３】FE型の例としては、例えば、W.P.Dyke &
W.W.Dolan, "Field emission", Advance in Electron P
hysics, 8, 89(1956)や、あるいは、C.A.Spindt, "Phys
icalproperties of thin-film field emission cathode
s with molybdenium cones",J.Appl.Phys., 47, 5248(1
976)などがある。

【０００４】また、MIM型の例としては、例えば、C.A.M
ead, "Operation of Tunnel-emission Devices", J.App
l.Phys., 32, 646(1961)などがある。

【０００５】また、表面伝導型電子放出素子としては、
例えば、M.I.Elinson, Radio Eng.Electron Phys., 10,
1290(1965)や、後述する他の例がある。

【０００６】表面伝導型電子放出素子は、基板上に形成
された小面積の薄膜に、膜面に平行に電流を流すことに
より、電子放出が生じる現象を利用したものである。こ
の表面伝導型電子放出素子としては、前記Elinsonなど
によるSnO2薄膜を用いたものの他に、Au薄膜によるもの
[G.Dittmer: "Thin Solid Films", 9, 317(1972)]、In2
O3/SnO2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(198
3)]などが報告されている。

【０００７】これらの表面伝導型電子放出素子の素子構
成の典型的な例として、図1に前述のHartwellなどによ
る素子の平面図を示す。同図において、3001は基板、30
04はスパッタで形成された金属酸化物からなる導電性薄
膜である。導電性薄膜3004は、図に示すように、H字形
の平面形状に形成されている。この導電性薄膜3004に後
述する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。図中の距離Lは
0.5〜1mm、Wは0.1mmに設定されている。なお、図示の便
宜から、電子放出部3005を導電性薄膜3004の中央に矩形
の形状で示したが、これは模式的なものであり、実際の
電子放出部の位置や形状を忠実に表現しているわけでは
ない。

【０００８】Hartwellなどによる素子をはじめとして、
上述の表面伝導型電子放出素子においては、電子放出を
行う前に導電性薄膜3004に通電フォーミングと呼ばれる
通電処理を施すことにより電子放出部3005を形成するの
が一般的である。すなわち、通電フォーミングとは、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/分程度の非常に緩いレートで昇圧する直流電圧を
印加して通電し、導電性薄膜3004を局所的に破壊もしく
は変形もしくは変質せしめ、電気的に高抵抗な状態の電
子放出部3005を形成することである。なお、局所的に破
壊もしくは変形もしくは変質した導電性薄膜3004の一部
には、亀裂が発生する。この通電フォーミング後に、導
電性薄膜3004に適宜の電圧を印加した場合には、前記の
亀裂付近において電子放出が行われる。

【０００９】上述の表面伝導型電子放出素子は、構造が
単純で製造も容易であることから、大面積に亘り多数の
素子を形成できる利点がある。そこで、例えば本出願人
による特開昭64-31332号公報に開示されたように、多数
の素子を配列して駆動するための方法が研究されてい
る。

【００１０】また、表面伝導型電子放出素子の応用につ
いては、例えば、画像表示装置、画像記録装置などの画
像形成装置や、荷電ビーム源などが研究されている。と
くに画像表示装置への応用としては、例えば本出願人に
よるUSP 5,066,883や特開平2-257551号公報に開示され
たように、表示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。表面伝導型電子放出素子と蛍光体と
を組み合わせて用いた画像表示装置は、従来の他の方式
の画像表示装置よりも優れた特性が期待されている。例
えば、近年普及し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いえる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】発明者らは、上記従来
例に記載したものをはじめとして、様々な材料、製法、
構造の表面伝導型電子放出素子を試みてきた。さらに、
多数の表面伝導型電子放出素子を配列したマルチ電子ビ
ーム源、並びに、このマルチ電子ビーム源を応用した画
像表示装置についての研究を行ってきた。

【００１２】発明者らは、例えば、図2に示す電子的な
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、表面伝導型電子放出素子を二次元的に多数個配列
し、これらの素子を図に示すようにマトリクス上に配線
したマルチ電子ビーム源である。

【００１３】図中、4001は表面伝導型電子放出素子を模
式的に示したもの、4002は行方向配線、4003は列方向配
線である。行方向配線4002および列方向配線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。この
ような配線方法を「単純マトリクス配線」と呼ぶ。な
お、図示の便宜上、6×6のマトリクスを示したが、勿
論、マトリクスの規模はこれに限るわけではなく、例え
ば画像表示装置用のマルチ電子ビーム源の場合には、所
望の画像表示を行うのに足りる素子を配列し配線するも
のである。

【００１４】表面伝導型電子放出素子を単純マトリクス
配線したマルチ電子ビーム源においては、所望の電子ビ
ームを出力させるため、行方向配線4002および列方向配
線4003に適宜の電気信号を印加する。例えば、マトリク
スの中の任意の一行の表面伝導型電子放出素子を駆動す
るには、選択する行の行方向配線4002には選択電圧Vsを
印加し、同時に、非選択の行の行方向配線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400
3に電子ビームを出力するための駆動電圧Veを印加す
る。

【００１５】この方法によれば、配線抵抗4004および40
05による電圧降下を無視すると、選択する行の表面伝導
型電子放出素子には、電圧Ve-Vsが印加され、また非選
択行の表面伝導型電子放出素子には電圧Ve-Vnsが印加さ
れる。Ve,Vs,Vnsを適宜の大きさの電圧にすれば、選択
する行の表面伝導型電子放出素子だけから所望の強度の
電子ビームが出力されるはずであり、また列方向配線40
03のそれぞれに、異なる駆動電圧Veを印加すれば、選択
する行の素子のそれぞれから異なる強度の電子ビームが
出力されるはずである。また、表面伝導型電子放出素子
の応答速度は高速であるため、駆動電圧Veを印加する時
間の長さを変えれば、電子ビームが出力される時間の長
さも変えることができるはずである。

【００１６】従って、表面伝導型電子放出素子を単純マ
トリクス配線したマルチ電子ビーム源は、色々な応用の
可能性があり、例えば画像情報に応じた電気信号を適宜
印加すれば、画像表示装置用の電子源として好適に用い
ることができる。しかしながら、表面電動型放出素子を
単純マトリクス配線したマルチ電子ビーム源を用いた画
像形成装置において、以下に説明するような問題があ
る。

【００１７】すなわち、表示装置をはじめとする各種の
画像形成装置においては、大画面化や高精細化が期待さ
れるのは必然的要求であるが、電子放出素子を多数配列
して形成した電子源の場合、その製造工程において、電
子放出素子自身の欠陥や不良が発生することがある。

【００１８】本発明は、上述の問題を解決するためのも
のであり、電子放出素子を二次元に配列して形成した電
子ビーム発生源において、電子放出素子自身の欠陥や不
良に対処し、電子ビーム源および画像形成装置の製造歩
留りを向上することができる画像形成装置および電子放
出素子の駆動方法を提供することを目的とする。

【００１９】また、本発明は、電子放出素子自身の欠陥
・不良に対処して、画像を表示した際の画素欠陥・輝度
むらといった画質劣化の極めて少ない、高品位な画像を
形成することができる画像形成装置および電子放出素子
の駆動方法を提供することを他の目的とする。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記の目的を
達成する一手段として、以下の構成を備える。

【００２１】本発明にかかる画像形成装置は、少なくと
も二つの電子放出領域が形成された電子放出素子を、基
板上に二次元に配列し、行方向配線と列方向配線により
各素子をマトリクス状に結線した電子ビーム発生源と、
前記電子ビーム発生源より発生される電子ビームの照射
によって発光する蛍光体と、入力される画像信号に応じ
た電流を前記電子放出素子へ供給することにより、前記
蛍光体に照射する前記電子ビームを変調する変調手段と
を有することを特徴とする。

【００２２】また、本発明にかかる電子放出素子の駆動
方法は、少なくとも二つの電子放出領域が形成された電
子放出素子へ、入力される信号に応じた電流を供給する
ことにより、前記入力信号に応じた電子放出量を得るこ
とを特徴とする。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明にかかる一実施形態
の画像形成装置を図面を参照して詳細に説明する。

【００２４】

【第1実施形態】図3は本発明にかかる一実施形態の表面
伝導型電子放出素子とその駆動方法を説明するための図
である。

【００２５】同図において、1は基板、2と3はそれぞれ
素子電極、4は導電性薄膜、5は通電フォーミング処理に
より形成した電子放出部、6は通電活性化処理により形
成した薄膜である。なお、これら各部の詳細は後述す
る。また、7は電圧電流変換回路（V/I変換回路）で、入
力される変調信号の電圧振幅に応じた電流を出力するも
のである。

【００２６】図3に示すように、本実施形態の表面伝導
型電子放出素子は、複数の電子放出部5をもち、電子放
出部5はそれぞれ共通の素子電極2と3に接続されてい
る。なお、図3には電子放出部5が五個ある例を示した
が、二個以上であればいくつでもよい。

【００２７】このような素子構造にすることにより、表
面伝導型電子放出素子の作成工程中で複数の電子放出部
5の一部に素子欠陥が生じたとしても、残る電子放出部5
からの電子放出により、著しい電子放出量の低下を避け
ることができる。また、複数の電子放出部5それぞれの
特性、つまり所定の印加電圧Vfで駆動した場合の素子電
流Ifおよび放出電流Ieはほぼ同等であり、素子全体の素
子電流ΣIfおよび放出電流ΣIeは、図3の例において
は、一つの電子放出部5の素子電流Ifおよび放出電流Ie
の約五倍になる。

【００２８】図4は電子放出部5の一部に欠陥が生じた様
子を示す図で、五つある電子放出部5の一つに符号Aで示
す欠陥部分が生じた様子を示している。なお、他の四つ
の電子放出部5は正常に形成されている。

【００２９】また、図5Aから5Cは表面伝導型電子放出素
子を駆動するときの印加電圧Vf，素子電流If，放出電流
Ieの関係例を示す図で、図5Aは電子放出部5のすべてに
欠陥がない素子の場合を、図5Bは図4に示す電子放出部5
の一つで欠陥が発生した素子を電圧駆動した場合を、図
5Cは図4に示す電子放出部5の一つに欠陥が発生した素子
をV/I変換回路7により電流駆動した場合を、それぞれ示
している。

【００３０】図5Aに示す欠陥がない場合に比べて、電子
放出部5が五個から四個に減少している図5Bにおいて
は、電流IfとIeが4/5に減少する。一方、電流駆動する
場合（図5C）は、V/I変換回路7により電流Ifが所定値に
なるように電圧Vfが上昇するので、欠陥がない場合と同
等の電流Ifおよびほぼ同等の電流Ieを得ることができ
る。なお、電流Ieが若干小さくなるのは、導電性薄膜4
などの抵抗成分により生じる電圧降下の影響である。こ
れは、後述するように、本実施形態の表面伝導型電子放
出素子においては、電流Ifと電流Ieの間に強い相関があ
る上、電圧Vfと電流Ieの関係に比べて、電流Ifと電流Ie
の関係はリニアリティが良好であるという特性から説明
される。

【００３１】なお、欠陥部の数だけ素子全体としての抵
抗が上昇するが、V/I変換回路7は、この抵抗上昇に応じ
て電圧Vfを上昇させるように作用する。つまり、欠陥が
ない場合は、五つの電子放出部5に電流Ifを供給する
が、図4に示すように電子放出部5の一つに欠陥がある場
合は、四つの電子放出部5に電流Ifを供給することにな
り、その分、電圧Vfが上昇されることになる。

【００３２】図6Aと6BはV/I変換回路7の詳細な構成例を
示す図である。

【００３３】図6Aは演算増幅器を用いる例で、10は変調
信号源、11は演算増幅器、12は表面伝導型電子放出素
子、13は電流Ifの値を検出するための抵抗器である。つ
まり、この回路は、変調信号の電圧振幅に応じて、抵抗
器13により検出される電圧V13を制御するものであり、
電圧V13は電流Ifに比例するので、結果的に、変調信号
の電圧振幅に応じて電流Ifを制御することになる。な
お、抵抗器13の値により、V/I変換係数を適宜設定する
ことができる。

【００３４】一方、図6Bはカレントミラーを用いる例
で、15と16はトランジスタ、18は抵抗器である。つま
り、変調信号の電圧振幅に応じて抵抗器18に流れる電流
に等しい電流Ifが、表面伝導型電子放出素子12に供給さ
れる。

【００３５】このように、本実施形態の表面伝導型電子
放出素子およびその駆動方法によれば、電子放出部の一
部に欠陥が生じても電子放出量が低下するのを抑えるこ
とができる。この欠陥は、電子源を作製する工程におい
て発生するほか、電子源が作製された後、静電気などに
より発生することも考えられる。このような場合でも、
本実施形態の表面伝導型電子放出素子およびその駆動方
法によれば、欠陥が生じた素子の電子放出量の低下を抑
制して、輝度むらによる画質の劣化などを抑えることが
できる。

【００３６】［表示パネルの構成と製造法］次に、本発
明を適用する画像形成装置の表示パネルの構成と製造法
について、具体的な例を示して説明する。

【００３７】図7は本実施形態に用いる表示パネルの斜
視図で、その内部構造を示すためにパネルの一部を切欠
いて示してある。

【００３８】図中、1005はリアプレート、1006は側壁、
1007はフェースプレートであり、これらにより表示パネ
ルの内部を略真空に維持するための気密容器を形成して
いる。気密容器を組立てるに当っては、各部材の接合部
に充分な強度と気密性を保持するため封着する必要があ
る。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において400℃から500℃で10分以
上の焼成を行うことにより封着する。なお、気密容器内
部を略真空に排気する方法については後述する。

【００３９】リアプレート1005には、基板1001が固定さ
れているが、その基板1001上には表面伝導型電子放出素
子1002がN×M個形成されている。なお、NとMは、ともに
2以上の正の整数であり、目的とする表示画素数に応じ
て適宜設定される。例えば、高品位テレビジョンを表示
することを目的とする装置においては、N=3,000, M=1,0
00以上の数を設定することが望ましいが、本実施形態に
おいては、例えばN=3,072, M=1,024とする。N×M個の表
面伝導型電子放出素子は、二つの群に分割され、各群は
それぞれM/2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。ここで、行方向
と列方向とは略直交する方向であることは言うまでもな
い。

【００４０】なお、符号1001〜1004で示す各部によって
構成される部分をマルチ電子ビーム源と呼ぶが、その製
造方法や構造については後で詳しく説明する。また、本
実施形態においては、気密容器のリアプレート1005にマ
ルチ電子ビーム源の基板1001を固定する構成としたが、
基板1001が充分な強度を有すれば、基板1001自体を気密
容器のリアプレートとして用いてもよい。

【００４１】フェースプレート1007の下面には、蛍光膜
1008が形成される。本実施形態はカラー画像を形成する
装置であるため、蛍光膜1008は、CRTの分野で用いられ
る赤緑青の三原色の蛍光体で塗り分ける。各色の蛍光体
92は、例えば、図8A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導電体91が設
けてある。黒色導電体91を設ける目的は、電子ビームの
照射位置に多少のずれがあっても、表示色にずれが生じ
ないようにすること、外光の反射を防止して表示コント
ラストの低下を防ぐこと、電子ビームによる蛍光膜1008
の帯電を防止することなどである。黒色導電体91は黒鉛
を主成分として用いるが、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よい。

【００４２】三原色の蛍光体92の塗り分け方は、図8Aに
示すストライプ状の配列に限られるものではなく、例え
ば、図8B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91は必ずしも必要としない。蛍
光体92の塗布方法には、モノクロームの場合は沈殿法や
印刷法を用いるが、カラーの場合はスラリー法を用い
る。ただし、カラーの場合に印刷法を用いても、勿論、
同等の塗布膜が得られる。

【００４３】また、蛍光膜1008のリアプレート1005側の
面には、CRTの分野で公知のメタルバック1009を設けて
ある。メタルバック1009を設ける目的は、蛍光膜1008が
発する光の一部を鏡面反射して光利用率を向上させるこ
と、負イオンの衝突から蛍光膜1008を保護すること、電
子ビーム加速電圧を印加するための電極として作用させ
ること、蛍光膜1008を励起した電子の導電路として作用
させることなどである。メタルバック1009は、蛍光膜10
08をフェースプレート1007上に形成した後、蛍光膜1008
の表面を平滑化処理（通常フィルミングと呼ばれる）
し、その上にAl（アルミ）を例えば真空蒸着する方法に
より形成する。なお、蛍光膜1008に低電圧用の蛍光体材
料を用いる場合は、メタルバック1009を用いない。ま
た、本実施形態では用いないが、加速電圧の印加用や、
蛍光膜1008の導電性向上を目的として、フェースプレー
ト1007と蛍光膜1008との間に、例えばITOを材料とする
透明電極を設けてもよい。

【００４４】Dx1〜Dxm，Dy1〜DynおよびHvは、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
1007のメタルバック1009と電気的に接続している。

【００４５】気密容器内部を真空に排気するには、気密
容器を組立てた後、不図示の排気管と真空ポンプとを気
密容器に接続し、容器内を10^(-7)Torr程度の真空度ま
で排気する（a^bはaのb乗を表す）。その後、排気管を
封止するが、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位置にゲッタ膜
（不図示）を形成する。ゲッタ膜とは、例えばBaを主成
分とするゲッタ材料をヒータもしくは高周波加熱により
加熱して蒸着した膜で、ゲッタ膜の吸着作用により容器
内は10^(-5)から10^(-7)Torrの真空度に維持される。な
お、気密容器の組立て、つまりフェースプレート1007、
側壁1006、リアプレート1005の接合部を封着する際は、
各色の蛍光体92と電子放出素子とを対応させなければな
らないので、充分に位置合わせを行う必要がある。

【００４６】［表面伝導型電子放出素子の好適な素子構
成と製法］以上、本実施形態の表示パネルの基本構成と
製造方法を説明したが、次に、本実施形態の表示パネル
に用いるマルチ電子ビーム源の製造方法について説明す
る。

【００４７】本実施形態の画像形成装置に用いる電子ビ
ーム源は、表面伝導型電子放出素子を単純マトリクス配
線した電子源であれば、表面伝導型電子放出素子の材料
や形状あるいは製法に制限はない。しかしながら、発明
者らは、表面伝導型電子放出素子の中では、電子放出部
もしくはその周辺部を微粒子膜から形成したものが、電
子放出特性に優れ、しかも製造が容易に行えることを見
いだしている。従って、電子放出部もしくはその周辺部
を微粒子膜から形成した表面伝導型電子放出素子は、高
輝度で大画面の画像形成装置のマルチ電子ビーム源に用
いるには、最も好適であると言える。そこで、まず好適
な表面伝導型電子放出素子について、基本的な構成と製
法およびその特性を説明した後、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説明
する。

【００４８】なお、電子放出部もしくはその周辺部を微
粒子膜から形成する表面伝導型電子放出素子の代表的な
構成には、平面型と垂直型の二種類があるので、これら
を順に説明する。

【００４９】［平面型の表面伝導型電子放出素子］ま
ず、平面型の表面伝導型電子放出素子の素子構成と製法
について説明する。図9Aは平面型の表面伝導型電子放出
素子の構成を説明する平面図、図9Bはその断面図であ
る。

【００５０】同図において、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。

【００５１】基板1101としては、例えば石英ガラスや青
板ガラスをはじめとする各種ガラス基板や、アルミナを
はじめとする各種セラミクス基板、あるいは、上述の各
種基板上に例えばSiO2を材料とする絶縁層を積層した基
板などを用いる。

【００５２】基板1101上に基板面と平行に互いに対向し
て設けられた素子電極1102と1103は、導電性を有する材
料によって形成する。例えば、Ni, Cr, Au, Mo, W, Pt,
Ti,Cu, Pd, Agなどをはじめとする金属や、これら金属
の合金、あるいは、In2O3-SnO2をはじめとする金属酸化
物や、ポリシリコンなどの半導体などから適宜材料を選
択して用いる。素子電極1102と1103は、例えば真空蒸着
などの成膜技術とフォトリソグラフィ・エッチングなど
のパターンニング技術を組合わせれば容易に形成できる
が、それ以外の方法、例えば印刷技術を用いて形成して
も差し支えない。素子電極1102と1103の形状は、その電
子放出素子の応用目的に合わせて適宜設計する。電極間
隔Lは、通常、数百Åから数百μmの範囲から適当な数値
を選んで設計するが、画像形成装置に応用するために好
ましいのは数μmから数十μmの範囲である。また、素子
電極1102と1103の厚さdは、通常、数百Åから数μmの範
囲から適当な数値を選ぶ。

【００５３】導電性薄膜1104には微粒子膜を用いる。こ
こで述べる微粒子膜とは、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）を指す。微粒子膜を
微視的に調べれば、通常、個々の微粒子が離間して配置
された構造、微粒子が互いに隣接した構造、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。微粒子
膜に用いる微粒子の粒径は、数Åから数千Åの範囲に含
まれるものであるが、好ましいのは10Åから200Å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1102あるいは1103と電気的に良好に接続するの
に必要な条件、後述する通電フォーミングを良好に行う
のに必要な条件、微粒子膜自身の電気抵抗を後述する適
宜の値にするために必要な条件などである。具体的に
は、数Åから数千Åの範囲で設定するが、好ましいのは
10Åから500Åの範囲である。微粒子膜を形成するのに
用いる材料は、例えば、Pd, Pt, Ru, Ag, Au, Ti, In,
Cu, Cr, Fe, Zn, Sn, Ta, W,Pbなどをはじめとする金
属、PdO, SnO2, In2O3, PbO, Sb2O3などをはじめとする
酸化物、HfB2, ZrB2, LaB6, CeB6YB4, GdB4などをはじ
めとする炭化物、Ti

【００５４】N, ZrN, HfNなどをはじめとする窒化物、S
i, Geなどをはじめとする半導体、カーボンなどがあげ
られ、これらの中から適宜選択する。

【００５５】以上述べたように、導電性薄膜1104を微粒
子膜で形成するが、そのシート抵抗値は10^3から10^7Ω
/cm^2の範囲に含まれるよう設定する。なお、導電性薄
膜1104と素子電極1102と1103とは、電気的に良好に接続
されるのが望ましいので、互いにその一部が重なり合う
ような構造をとっている。なお、図9Bには、下から基板
1101、素子電極1102と1103、導電性薄膜1104の順で積層
する例を示したが、場合によっては、下から基板1101、
導電性薄膜1104、素子電極1102と1103の順で積層しても
差し支えない。

【００５６】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、電気的には周囲の導電性
薄膜1104よりも高抵抗な性質を有している。亀裂は、導
電性薄膜1104に後述する通電フォーミング処理を行うこ
とにより形成する。亀裂内には、数Åから数百Å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1105の位置や形状を、精密かつ正確に図示するのは困
難であり、図9Aと9Bには模式的に示している。

【００５７】薄膜1113は、炭素もしくは炭素化合物から
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
カーボンの何れか、もしくはその混合物で、膜厚は500
Å以下にするが、300Å以下に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、精密かつ正
確に図示するのは困難であり、図9Aと9Bには模式的に示
している。また、図9Aと9Bは薄膜1113の一部を除去した
状態を示している。

【００５８】以上、好ましい素子の基本構造を説明した
が、実施形態においては、基板1101に青板ガラスを、素
子電極1102と1103にNi薄膜を用い、素子電極1102と1103
の厚さdは約1000Å、電極間隔Lは約2μmとし、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100Å、幅Wは約100μmにした素子を用いる。

【００５９】次に、好適な平面型の表面伝導型電子放出
素子の製造方法について説明する。図10Aから10Eは表面
伝導型電子放出素子の製造工程を説明するための断面図
である。

【００６０】工程1: 基板1101上に素子電極1102と1103
を形成する（図10A）。具体的には、基板1101を洗剤、
純水、有機溶剤を用いて予め充分に洗浄し、電極材料を
堆積させる。なお、この堆積には例えば蒸着法やスパッ
タ法などの真空成膜技術を用いる。そして、堆積した電
極材料を、フォトリソグラフィ・エッチング技術を用い
てパターニングし、一対の素子電極1102と1103を形成す
る。

【００６１】工程2: 導電性薄膜1104を形成する（図10
B）。具体的には、素子電極1102と1103を形成した基板1
101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・エッチ
ングにより所定の形状にパターニングして、導電性薄膜
1104を形成する。ここで、有機金属溶剤とは、導電性薄
膜に用いる微粒子材料を主要元素とする有機金属化合物
の溶液で、本実施形態では主要元素としてPdを用いた。
また、塗布方法として、ディッピング法を用いるが、そ
れ以外の、例えばスピンナ法やスプレイ法を用いてもよ
い。また、微粒子膜からなる導電性薄膜の成膜方法とし
ては、本実施形態で用いた有機金属溶液を塗布する方法
以外にも、例えば真空蒸着法やスパッタ法など、あるい
は化学的気相堆積法(CVD)などを用いることができる。

【００６２】工程3: 素子電極1102と1103の間に、フォ
ーミング用電源1110から適宜の電圧を印加して、通電フ
ォーミング処理を行い、電子放出部1105を形成する（図
10C）。ここで、通電フォーミング処理とは、微粒子膜
からなる導電性薄膜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
膜からなる導電性薄膜1104のうち電子放出を行うのに好
適な構造に変化した部分、つまり電子放出部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を形成する前と比較して、形成後は素子電極
1102と1103の間の電気抵抗が大幅に増加する。

【００６３】図11は通電フォーミング処理における通電
方法を詳しく説明するための図で、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
膜からなる導電性薄膜1104をフォーミングする場合、パ
ルス状の電圧波形を印加するのが好ましく、本実施形態
の場合は、図11に示すように、パルス幅T1の三角波パル
スを繰返間隔T2で連続的に印加する。その際、三角波パ
ルスの波高値Vpfを順次昇圧する。

【００６４】なお、本実施形態においては、例えば10^
(-5)Torr程度の真空雰囲気下で、例えばパルス幅T1を約
1ms、繰返間隔T2を約10msにし、波高値Vpfを一パルスご
とに約0.1Vずつ昇圧した。そして、三角波を五パルス印
加する度に一回の割合で、フォーミング処理に悪影響を
及ぼすことがないように波高値Vpmが約0.1Vのモニタパ
ルスPmを挿入して、その際に流れる電流を電流計1111で
計測することにより、電子放出部1105の形成状況をモニ
タする。そして、素子電極1102と1103の間の電気抵抗が
1MΩ以上になった段階、すなわちモニタパルスPmを印加
したときに電流計1111で計測される電流が0.1μA以下に
なった段階で、フォーミング処理にかかる通電を終了す
る。なお、この方法は、本実施形態の表面伝導型電子放
出素子に関して好ましく、微粒子膜の材料や膜厚、ある
いは、素子電極間隔Lなど、表面伝導型電子放出素子の
設計を変更した場合には、それに応じて通電条件を適宜
変更するのが望ましい。

【００６５】工程4: 素子電極1102と1103の間に活性化
用電源1112から適宜の電圧を印加して、通電活性化処理
を行い、電子放出特性を改善する（図10D）。ここで、
通電活性化処理とは、通電フォーミング処理により形成
された電子放出部1105に適宜の条件で通電を行い、その
近傍に炭素もしくは炭素化合物を堆積させる処理のこと
である。図10Dは、炭素もしくは炭素化合物からなる堆
積物を、部材1113として模式的に示している。なお、通
電活性化処理を行う前と比較して、処理後は同じ印加電
圧における放出電流を、典型的な場合に百倍以上に増加
させることができる。

【００６６】より具体的には、10^(-4)から10^(-5)Torr
の範囲の真空雰囲気中で、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
晶質カーボンの何れかか、もしくはその混合物で、その
膜厚は500Å以下、より好ましくは300Å以下にする。次
に、通電方法をより詳しく説明する。

【００６７】図12Aは通電活性化用処理時に印加する適
宜の電圧波形の一例を示す図である。本実施形態におい
ては、一定電圧の矩形波を周期的に印加して通電活性化
処理を行うが、具体的には、矩形波の電圧Vacを約14V、
パルス幅T3を約1ms、パルス間隔T4を約10msにする。こ
の通電条件は、本実施形態の表面伝導型電子放出素子に
関する好ましい条件であり、表面伝導型電子放出素子の
設計を変更した場合は、それに応じて通電条件を適宜変
更するのが望ましい。

【００６８】図10Dに示す1114は、表面伝導型電子放出
素子から放出される放出電流Ieを捕捉するためのアノー
ド電極で、直流高電圧電源1115および電流計1116を接続
する。なお、基板1101を、表示パネル中に組込んでから
通電活性化処理を行う場合は、表示パネルの蛍光面をア
ノード電極1114として用いる。

【００６９】活性化用電源1112から電圧を印加する間、
電流計1116で放出電流Ieを計測して、通電活性化処理の
進行状況をモニタし、活性化用電源1112の動作を制御す
る。図12Bは電流計1116で計測した放出電流Ieの一例を
示す図で、活性化電源1112からパルス電圧を印加し始め
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。

【００７０】以上のようにして、図10Eに一例を示す平
面型の表面伝導型電子放出素子を製造する。

【００７１】［垂直型の表面伝導型電子放出素子］次
に、電子放出部もしくはその周辺を微粒子膜から形成し
た表面伝導型電子放出素子のもうひとつの代表的な構
成、すなわち垂直型の表面伝導型電子放出素子の構成に
ついて説明する。

【００７２】図13は垂直型の表面伝導型電子放出素子の
基本構成を説明するための模式的な断面図で、1201は基
板、1202と1203は素子電極、1206は段差形成部材、1204
は微粒子膜を用いた導電性薄膜、1205は通電フォーミン
グ処理により形成した電子放出部、1213は通電活性化処
理により形成した薄膜である。

【００７３】先に説明した平面型と垂直型とが異なる点
は、素子電極の一方(1202)が段差形成部材1206上に設け
られていて、導電性薄膜1204が段差形成部材1206の側面
を被覆している点にある。従って、図9Aと9Bに示した平
面型における素子電極間隔Lは、垂直型においては段差
形成部材1206の段差高Lsとして設定される。なお、基板
1201、素子電極1202と1203、微粒子膜を用いた導電性薄
膜1204については、前記平面型の説明中に列挙した材料
を同様に用いることができる。また、段差形成部材1206
には、例えばSiO2のような電気的な絶縁性材料を用い
る。

【００７４】次に、垂直型の表面伝導型電子放出素子の
製法について説明する。図14Aから14Fは垂直型の表面伝
導電子放出素子の製造工程を説明する断面図である。

【００７５】工程1: 基板1201上に素子電極1203を形成
する（図14A）。

【００７６】工程2: 段差形成部材（以下「絶縁層」と
呼ぶ場合がある）1206を積層する（図14B）。絶縁層120
6は、例えばSiO2をスパッタ法で積層すればよいが、例
えば真空蒸着法や印刷法などの他の成膜方法を用いても
よい。

【００７７】工程3: 絶縁層1206の上に素子電極1202を
形成する（図14C）。

【００７８】工程4: 絶縁層1206の一部を例えばエッチ
ング法を用いて除去し、素子電極1203を露出させる（図
14D）。

【００７９】工程5: 微粒子膜を用いた導電性薄膜1204
を形成する（図14E）。前記平面型の場合と同じく、例
えば塗布法などの成膜技術を用いる。

【００８０】工程6: 前記平面型の場合と同様の通電フ
ォーミング処理を行い、電子放出部1205を形成する（図
14F）

【００８１】工程7: 前記平面型の場合と同様の通電活
性化処理を行い、電子放出部1205近傍に炭素もしくは炭
素化合物を堆積させる（図14F）

【００８２】以上のようにして、図14Fに一例を示す垂
直型の表面伝導型電子放出素子を製造する。

【００８３】［表面伝導型電子放出素子の特性］次に、
装置に用いる素子の特性について説明する。図15は画像
形成装置に用いる素子のIe（放出電流）対Vf（素子電
圧）特性およびIf（素子電流）対Vf（素子電圧）特性の
典型的な例を示す図である。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
難である上、これらの特性は素子の大きさや形状などの
設計パラメタを変更することにより変化するものである
ため、これらの特性を示す二本のカーブは任意単位で図
示する。装置に用いた素子は、放出電流Ieに関して次の
三つの特性を有している。

【００８４】第一に、ある電圧Vth（これを「閾値電
圧」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、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をもった非線形
素子である。

【００８５】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Ieの大き
さを制御できる。

【００８６】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。

【００８７】また、図16は素子電流Ifと放出電流Ieとの
関係例を示す図で、電流Ifと電流Ieとの間には強い相関
がある。

【００８８】以上のような特性を有するため、表面伝導
型電子放出素子を画像形成装置に好適に用いることがで
きる。例えば、画面の画素に対応して多数の素子を設け
た装置において、第一の特性を利用すれば、画面を順次
走査して画像を形成することが可能である。すなわち、
駆動中の素子には所望する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（非駆動）状態の素
子には閾値電圧Vth未満の電圧を印加する。このように
して、駆動する素子を順次切替えることにより、画面を
順次走査して画像を形成することができる。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ので、階調表示を行うこと
が可能である。

【００８９】［マルチ電子ビーム源の構造］次に、上述
した表面伝導型電子放出素子を、基板上に配列して、単
純マトリクス配線したマルチ電子ビーム源の構造につい
て説明する。図17Aは図5に示した表示パネルに用いたマ
ルチ電子ビーム源の部分平面図、図17Bは図17AのA-A'矢
視断面図である。基板上に、図9Aと9Bに示したものと同
様な表面伝導型電子放出素子を配列し、図7に示したよ
うにこれらの素子は行方向配線1003と列方向配線1004に
より単純マトリクス状に結線する。行方向配線1003と列
方向配線1004の交差する部分には、絶縁層（不図示）を
形成して、配線間の電気的な絶縁を保つ。

【００９０】なお、このような構造のマルチ電子ビーム
源は、予め基板上に行方向配線1003、列方向配線1004、
電極間絶縁層（不図示）および表面伝導型電子放出素子
の素子電極1102と1103と導電性薄膜1104を形成した後、
行方向配線1003および列方向配線1004を介して、各素子
に電圧を印加して通電フォーミング処理および通電活性
化処理を行うことにより製造する。

【００９１】［画像表示装置の構成］次に、表面伝導型
電子放出素子を用いた電子源を備えた画像表示装置の構
成について説明する。

【００９２】図18は画像表示装置の構成例を示すブロッ
ク図である。

【００９３】図18において、図7に示した表示パネル101
は、端子Dx1〜Dxm，Dy1〜Dynを介して外部回路に接続さ
れている。また、フェースプレート上の高圧端子Hvも外
部の高圧電源に接続され、放出電子を加速するようにな
っている。このうち、端子Dx1〜Dxmには、前述したパネ
ル内に設けられた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電子放出素子群を一行ずつ順次
駆動して行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各
素子から出力される電子ビームを制御するための変調信
号が入力される。

【００９４】走査回路102は、内部にM個のスイッチング
素子を備え、各スイッチング素子は制御回路103で生成
される制御信号Tscanに基づき、走査中の素子列の端子
には直流電源Vx1を、また、非走査の素子列の端子には
直流電源Vx2を接続する。各スイッチング素子は、例え
ばFETのような素子により容易に構成することができ
る。なお、Vx1およびVx2の出力電圧については後述す
る。

【００９５】制御回路103は、外部より入力されるディ
ジタル映像信号5000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もつ。
外部より入力される映像信号5000は、例えば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
形態においては後者の信号の場合を説明する。なお、前
者の信号の場合は、既知の同期信号分離回路を設けて、
画像データと同期信号を分離すれば、後者の信号と同等
に扱うことができる。

【００９６】つまり、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Tsft，Tmr
yおよびTmodの各制御信号を発生する。なお、同期信号
には、一般に、垂直同期信号と水平同期信号とが含まれ
るが、説明を容易にするためTsyncとする。

【００９７】一方、外部から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、制御回
路103から入力される制御信号（シフトクロック）Tsft
に基づいて、時系列的にシリアルな画像データが、画像
の1ラインを単位としてシリアルからパラレルに変換さ
れる。パラレル変換された画像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、Id1〜
Idnの並列信号としてラッチ回路105へ出力される。

【００９８】ラッチ回路105は、画像1ライン分のデータ
を所定時間記憶するためのもので、制御回路103から送
られてくる制御信号Tmryに従って、Id1〜Idnを同時に記
憶する。記憶されたデータは、I'd1〜I'dnとして電圧変
調回路106へ出力される。

【００９９】電圧変調回路106は、入力されたデータI'd
1〜I'dnに応じて振幅変調した電圧信号をI"d1〜I"dnと
して出力する。具体的には、画像データの輝度レベルが
大きいほど振幅の大きな電圧を出力するもので、例え
ば、最大輝度に対して2[V]、最低輝度に対して0[V]の電
圧を出力するものである。この出力信号I"d1〜I"dnは、
V/I変換回路107へ入力される。

【０１００】V/I変換回路107は、前述したように、入力
される電圧信号の振幅に応じて、表面伝導型電子放出素
子に供給する電流を制御する回路で、その出力信号は表
示パネル101の端子Dy1〜Dynに供給される。図19はV/I変
換回路107の構成例を示すブロック図で、入力信号I"d1
〜I"dnそれぞれに対応して図6Aや6Bに示したようなV/I
変換器301を備えている。ここで、図6Aに示す抵抗器13
または図6Bに示す抵抗器18の抵抗値や、その他の設計パ
ラメータは次のように決定する。

【０１０１】つまり、本実施形態の表面伝導型電子放出
素子は、図15に示したように、Vthを閾値電圧とする電
子放出特性を有している。従って、表示画面の不要な発
光を防ぐためには、非走査の素子列に加える電圧をVth
未満にする必要がある。このために、走査回路102は、
非走査の素子列のX方向配線に電圧源Vx2の電圧を加える
ので、電圧Vx2は次式を満たす値にする。 Vx2 < Vth …(1)

【０１０２】従って、非走査の素子列は、図15から明ら
かなように、電圧Vx2においては高抵抗状態にあるの
で、V/I変換回路107の出力電流Ioutはほぼ零である。つ
まり、出力電流Ioutはすべて走査中の素子に流れると見
なすことができる。

【０１０３】一方、走査中の素子からは、画像データに
応じて適宜電子ビームが放出されるようにする必要があ
るが、図16に示したIf-Ie特性を利用して、素子電流If
を適宜変調することにより放出電流Ieを制御する。従っ
て、電圧源Vx1の電圧はVthより充分に高い値とする。

【０１０４】また、蛍光体に加える加速電圧Vaは、所望
する最大輝度を得るのに必要な蛍光体への投入パワー
を、蛍光体の発光効率より算出し、Ie(max)×Vaが算出
された投入パワーを満足するように設定する。

【０１０５】また、本実施形態においては、図16に示し
たIf-Ie特性を利用して、画像データに応じて素子電流I
fを変調することにより、放出電流Ieを制御し階調表示
を行う。

【０１０６】以上説明したように、本実施形態の表面伝
導型電子放出素子およびその駆動方法によれば、表面伝
導型電子放出素子を多数個配列して形成した電子源にお
いて、製造中および製造後に、素子の複数ある電子放出
部の一部に欠陥が発生しても、その素子は継続して電子
を放出することができるので、表面伝導型電子放出素子
自身の欠陥や不良による歩留りの低下を抑えることがで
きる。

【０１０７】さらに、本実施形態の表面伝導型電子放出
素子およびその駆動方法によれば、欠陥が生じた素子の
電子放出量の低下を抑制して、輝度むらによる画質の劣
化などを抑えることができるので、電子源および画像形
成装置の製造歩留りを向上することができる。

【０１０８】

【第2実施形態】以下、本発明にかかる第2実施形態の画
像形成装置を説明する。なお、第2実施形態において、
第1実施形態と略同様の構成については、同一符号を付
して、その詳細説明を省略する。

【０１０９】図20は第2実施形態の画像表示装置の構成
例を示すブロック図である。

【０１１０】図20において、パルス幅変調回路206は、
制御回路103から入力される画像の1ライン単位での変調
要求を意味するタイミング信号Tmodによって制御され、
ラッチ回路105にラッチされたデータに応じたパルス幅
の信号を発生するものである。パルス幅変調回路206か
ら出力された電圧パルス信号は、V/I変換回路107で電流
パルス信号に変換され、表示パネル101へ供給される。

【０１１１】このように、本実施形態においては、画像
データに応じたパルス幅に素子電流Ifを変調することに
より、放出電流Ieのパルス幅を制御し階調表示を行う。

【０１１２】

【他の実施形態】前述した各実施形態においては、デー
タ処理が容易なディジタル映像信号5000を画像表示装置
に入力する例を説明したが、本発明はこれに限らず、ア
ナログ映像信号を入力してもよい。例えば、A/D変換器
を用いて、入力されたアナログ映像信号をディジタル映
像信号に変換した後、図6に示した回路へ入力すればよ
い。

【０１１３】また、前述した各実施形態においては、シ
リアル/パラレル変換処理に、ディジタル信号の処理が
容易なシフトレジスタ104を用いた例を説明したが、本
発明はこれに限らず、例えば、格納アドレスを制御する
ことにより、シフトレジスタと等価な機能を得ることが
できるRAMなどを用いてもよい。

【０１１４】また、上述した画像表示装置は、テレビジ
ョン，計算機，画像メモリ，通信ネットワークなどの多
種の画像信号源と直接あるいは間接的に接続する表示装
置として広く用いることが可能であり、とくに大面積の
画像を表示する大画面の表示装置として好適である。ま
た、人間が直視する用途に限らず、例えば、所謂光プリ
ンタのように画像を記録する装置の光源としても応用す
ることができる。

【０１１５】また、上述した画像表示装置においては、
冷陰極電子源の中でも、その構造・製法の容易さから表
示装置に最適である表面伝導型電子放出素子を用いる例
を説明したが、その他の冷陰極電子源を用いることもで
きる。

【０１１６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
電子放出素子を二次元に配列して形成した電子ビーム発
生源において、電子放出素子の一部の欠陥や、電子放出
素子自身に不良があっても、画素欠陥のない電子ビーム
源および画像形成装置を提供して、ひいては製造歩留り
を向上することができる。また、その画像形成装置およ
び電子放出素子の駆動方法を提供することができる。

【０１１７】また、電子放出素子の一部欠陥や、電子放
出素子自身に不良があったとしても、画像を表示した際
の輝度むらなどの画質劣化が少ない、高品位な画像を形
成する画像形成装置および電子放出素子の駆動方法を提
供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】表面伝導型電子放出素子の素子構成の典型的な
例を示す平面図、

【図２】電子的な配線方法によるマルチ電子ビーム源の
一例を示す図、

【図３】本発明にかかる一実施形態の表面伝導型電子放
出素子とその駆動方法を説明するための図、

【図４】電子放出部の一部に欠陥が生じた様子を示す
図、

【図５Ａ】表面伝導型電子放出素子を駆動するときの印
加電圧Vf，素子電流If，放出電流Ieの関係例を示す図、

【図５Ｂ】表面伝導型電子放出素子を駆動するときの印
加電圧Vf，素子電流If，放出電流Ieの関係例を示す図、

【図５Ｃ】表面伝導型電子放出素子を駆動するときの印
加電圧Vf，素子電流If，放出電流Ieの関係例を示す図、

【図６Ａ】図3に示すV/I変換回路の詳細な構成例を示す
図、

【図６Ｂ】図3に示すV/I変換回路の詳細な構成例を示す
図、

【図７】本実施例に用いる表示パネルの斜視図、

【図８Ａ】蛍光膜の一例を示す図、

【図８Ｂ】蛍光膜の一例を示す図、

【図９Ａ】平面型の表面伝導型電子放出素子の構成を説
明する平面図、

【図９Ｂ】図9Aに示す素子の断面図、

【図１０Ａ】図9Aに示す素子の製造工程を説明するため
の断面図、

【図１０Ｂ】図9Aに示す素子の製造工程を説明するため
の断面図、

【図１０Ｃ】図9Aに示す素子の製造工程を説明するため
の断面図、

【図１０Ｄ】図9Aに示す素子の製造工程を説明するため
の断面図、

【図１０Ｅ】図9Aに示す素子の製造工程を説明するため
の断面図、

【図１１】通電フォーミング処理における通電方法を詳
しく説明するための図、

【図１２Ａ】通電活性化用処理時に印加する適宜の電圧
波形の一例を示す図、

【図１２Ｂ】通電活性化処理の進行状況を示す図、

【図１３】垂直型の表面伝導型電子放出素子の基本構成
を説明するための模式的な断面図、

【図１４Ａ】図12に示す素子の製造工程を説明する断面
図、

【図１４Ｂ】図12に示す素子の製造工程を説明する断面
図、

【図１４Ｃ】図12に示す素子の製造工程を説明する断面
図、

【図１４Ｄ】図12に示す素子の製造工程を説明する断面
図、

【図１４Ｅ】図12に示す素子の製造工程を説明する断面
図、

【図１４Ｆ】図12に示す素子の製造工程を説明する断面
図、

【図１５】表面伝導型電子放出素子の放出電流Ieおよび
素子電流Ifと素子電圧Vfの関係の典型的な例を示す図、

【図１６】素子電流Ifと放出電流Ieとの関係例を示す
図、

【図１７Ａ】図7に示す表示パネルに用いるマルチ電子
ビーム源の部分平面図、

【図１７Ｂ】図17AのA-A'矢視断面図、

【図１８】画像表示装置の構成例を示すブロック図、

【図１９】図18に示すV/I変換回路の構成例を示すブロ
ック図、

【図２０】本発明にかかる第2実施形態の画像表示装置
の構成例を示すブロック図である。

【符号の説明】

1 基板 2,3 素子電極 4 導電性薄膜 5 通電フォーミング処理により形成した電子放出
部 6 通電活性化処理により形成した薄膜 1005 リアプレート 1006 側壁 1007 フェースプレート 1101 基板 1102,1103 素子電極 1104 導電性薄膜 1105 通電フォーミング処理により形成した電子放出
部 1113 通電活性化処理により形成した薄膜 1202,1203 素子電極 1206 段差形成部材 1204 微粒子膜を用いた導電性薄膜 1205 通電フォーミング処理により形成した電子放出
部 1213 通電活性化処理により形成した薄膜

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも二つの電子放出領域が形成さ
   れた電子放出素子を、基板上に二次元に配列し、行方向
   配線と列方向配線により各素子をマトリクス状に結線し
   た電子ビーム発生源と、 前記電子ビーム発生源より発生される電子ビームの照射
   によって発光する蛍光体と、 入力される画像信号に応じた電流を前記電子放出素子へ
   供給することにより、前記蛍光体に照射する前記電子ビ
   ームを変調する変調手段とを有することを特徴とする画
   像形成装置。
2. 【請求項２】 前記電子放出素子それぞれに形成された
   前記電子放出領域は、互いに電気的に並列接続されてい
   ることを特徴とする請求項1に記載された画像形成装
   置。
3. 【請求項３】 前記変調手段は、前記入力画像信号に応
   じた電流値の電流を、前記電子放出素子へ供給すること
   を特徴とする請求項1に記載された画像形成装置。
4. 【請求項４】 前記変調手段は、前記入力画像信号に応
   じたパルス幅で、かつ所定電流値の電流を、前記電子放
   出素子へ供給することを特徴とする請求項1に記載され
   た画像形成装置。
5. 【請求項５】 前記電子放出素子は表面伝導型の電子放
   出素子であることを特徴とする請求項1に記載された画
   像形成装置。
6. 【請求項６】 少なくとも二つの電子放出領域が形成さ
   れた電子放出素子へ、入力される信号に応じた電流を供
   給することにより、前記入力信号に応じた電子放出量を
   得ることを特徴とする電子放出素子の駆動方法。
7. 【請求項７】 前記電子放出素子に形成された前記電子
   放出領域は、互いに電気的に並列接続されていることを
   特徴とする請求項6に記載された電子放出素子の駆動方
   法。
8. 【請求項８】 前記入力信号に応じた電流値の電流を、
   前記電子放出素子へ供給することを特徴とする請求項6
   に記載された電子放出素子の駆動方法。
9. 【請求項９】 前記入力信号に応じたパルス幅で、かつ
   所定電流値の電流を、前記電子放出素子へ供給すること
   を特徴とする請求項6に記載された電子放出素子の駆動
   方法。
10. 【請求項１０】 前記電子放出素子は表面伝導型の電子
    放出素子であることを特徴とする請求項6に記載された
    電子放出素子の駆動方法。