JPH11149273A

JPH11149273A - 画像形成方法及び装置

Info

Publication number: JPH11149273A
Application number: JP31744597A
Authority: JP
Inventors: Akihiko Yamano; 明彦山野; Naohito Nakamura; 尚人中村; Hidetoshi Suzuki; 英俊鱸
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1997-11-18
Filing date: 1997-11-18
Publication date: 1999-06-02

Abstract

(57)【要約】【課題】マトリクス状に配線された複数の冷陰極型放
出素子を有する電子源の配線抵抗に依存する電圧降下に
よって生じる、各冷陰極型放出素子からの電子放出量の
ばらつきを補正することにより高品位の画像表示を行う
ことができる画像表示方法及び装置を提供する。【解決手段】複数の冷陰極型放出素子をマトリクス状
に配列し、同じ行に配列された前記冷陰極型放出素子の
一方を行方向配線に接続し、同じ列に配列された前記冷
陰極型放出素子の他方を列方向配線に接続している電子
源と、その電子源より放出される電子に応じて発光して
像を形成する発光体との間に中間電極を配置し、中間電
極駆動部１０７は、その中間電極に印加する電位を、走
査回路１０２による駆動される表示パネル１０１の行方
向配線の位置が列方向配線の信号の印加端より遠くなる
ほど高くするようにして、列方向配線の配線抵抗による
電圧降下による放出電子量の減少を補償する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の冷陰極型放
出素子を備える電子源を有する画像形成方法及び装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、電子放出素子として熱陰極素
子と冷陰極素子の２種類が知られている。このうち冷陰
極素子では、例えば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。

【０００３】表面伝導型放出素子としては、例えば、M.
I. Elinson, Radio E-ng. Electron Phys., 10, 1290,
(1965)や、後述する他の例が知られている。

【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(Elinson)等
によるＳｎＯ2薄膜を用いたものの他に、Ａｕ薄膜によ
るもの［G. Dittmer：“Thin Solid Films”, 9,317 (1
972)］や、Ｉｎ2Ｏ3／ＳｎＯ2薄膜によるもの［M. Hart
well 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。

【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、図２３に前述のM. Hartwellらによ
る素子の平面図を示す。同図において、３００１は基板
で、３００４はスパッタで形成された金属酸化物よりな
る導電性薄膜である。導電性薄膜３００４は図示のよう
にＨ字形の平面形状に形成されている。この導電性薄膜
３００４に、後述の通電フォーミングと呼ばれる通電処
理を施すことにより、電子放出部３００５が形成され
る。図中の間隔Ｌは、０．５〜１［ｍｍ］，幅Ｗは、
０．１［ｍｍ］に設定されている。尚、図示の便宜か
ら、電子放出部３００５は導電性薄膜３００４の中央に
矩形の形状で示したが、これは模式的なものであり、実
際の電子放出部の位置や形状を忠実に表現しているわけ
ではない。

【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。即ち、通電フォーミングとは、
通電により電子放出部を形成することであり、例えば前
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３０
０４を局所的に破壊もしくは変形もしくは変質せしめ、
電気的に高抵抗な状態の電子放出部３００５を形成する
ことである。尚、局所的に破壊もしくは変形もしくは変
質した導電性薄膜３００４の一部には亀裂が発生する。
この通電フォーミング後に導電性薄膜３００４に適宜の
電圧を印加した場合には、前記亀裂付近において電子放
出が行われる。

【０００７】上述の表面伝導型放出素子は、構造が単純
で製造も容易であることから、大面積にわたり多数の素
子を形成できる利点がある。そこで、例えば本出願人に
よる特開昭６４−３１３３２号公報において開示される
ように、多数の素子を配列して駆動するための方法が研
究されている。

【０００８】ＦＥ型の例としては、例えば、W. P. Dyke
& W. W. Dolan，“Field emission”, Advance in Ele
ctron Physics, 8, 89 (1956)や、或は、C. A. Spind
t，“Physical properties of thin-film field emissi
on cathodes with molybdeniumcones”, J. Appl. Phy
s., 47, 5248 (1976)などが知られている。

【０００９】このＦＥ型の素子構成の典型的な例とし
て、図２４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２４
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。

【００１０】また、ＭＩＭ型の例としては、例えば、C.
A. Mead，“Operation of tunnel-emission Devices,
J. Appl. Phys., 32,646 (1961)などが知られている。
このＭＩＭ型の素子構成の典型的な例を図２５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、３０２３は厚さ８
０〜３００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３０２３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。

【００１１】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
タを必要としない。従って、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の
加熱により動作するため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。

【００１２】例えば、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、例えば本出願人による特開昭６４−３１３
３２号公報において開示されるように、多数の素子を配
列して駆動するための方法が研究されている。

【００１３】また、表面伝導型放出素子の応用について
は、例えば、画像表示装置、画像記録装置などの画像形
成装置や、荷電ビーム源、等が研究されている。

【００１４】特に、画像表示装置への応用としては、例
えば本出願人によるＵＳＰ５，０６６，８８３や特開平
２−２５７５５１号公報や特開平４−２８１３７号公報
において開示されているように、表面伝導型放出素子と
電子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。例えば、近年普及してきた液晶表示装置と比較
しても、自発光型であるためバックライトを必要としな
い点や、視野角が広い点が優れていると言える。

【００１５】また、ＦＥ型素子を多数個並べて駆動する
方法は、例えば本出願人によるＵＳＰ４，９０４，８９
５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、例えば、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. Meyer:“Recent D
evelopment on Microtips Display at LETI”，Tech.Di
gest of 4th Int. Vacuum Microelectronics Conf., Na
gahama, pp. 6-9 (1991)]。

【００１６】また、ＭＩＭ型を多数個並べて画像表示装
置に応用した例は、例えば本出願人による特開平３−５
５７３８に開示されている。

【００１７】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
たマルチ電子源、ならびにこのマルチ電子源を応用した
画像表示装置について研究を行ってきた。

【００１８】本願発明者らは、例えば図２６に示す電気
的な配線方法によるマルチ電子源を試みてきた。即ち、
冷陰極素子を２次元的に多数個配列し、これらの素子を
図示のようにマトリクス状に配線したマルチ電子源であ
る。

【００１９】図中、４００１は冷陰極素子を模式的に示
し、４００２は行方向配線、４００３は列方向配線を示
している。行方向配線４００２及び列方向配線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。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、例えば画像表示装置用のマルチ電子源の場
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。

【００２０】冷陰極素子を単純マトリクス配線したマル
チ電子源においては、所望の電子を出力させるため、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４００５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電圧（Ｖe−Ｖs）
が印加され、また非選択行の冷陰極素子には電圧（Ｖe
−Ｖns）が印加される。これら電圧Ｖe，Ｖs，Ｖnsを適
宜の大きさの値にすれば、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が出力され
るはずである。また、駆動電圧Ｖeを印加する時間の長
さを変えれば、電子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。ここで、選択時の素子印加電圧
（Ｖe−Ｖs）を以下Ｖfと呼ぶ。さらに単純マトリクス
配線したマルチ電子源から電子を得る別の手法として、
列方向配線に駆動電圧Ｖeを印加するための電圧源を接
続するのではなく、所望の電子を出力するのに必要な電
流を供給するための電流源を接続して駆動する方法もあ
る。ここで、電子源に流れる電流を以下素子電流Ｉfと
呼び、放出される電子量を放出電流Ｉeと呼ぶ。

【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源はいろいろな応用可能性があり、
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。

【００２２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うに冷陰極素子を単純マトリクス配線したマルチ電子源
には、後述するような原因により輝度に非一様な分布が
生じてしまい、高品位な画像を得られないという問題が
あった。これは行方向及び列方向の配線抵抗を介して冷
陰極型電子放出素子に電流が流れ込む結果生じる、その
配線抵抗による電圧降下のために各素子電極毎に印加さ
れる電圧がそれぞれ異なるという現象が起きる。その結
果、各素子にかかる実効電圧に非一様な分布が生じ、輝
度にも非一様な分布が生じるという結果になっている。

【００２３】図２７は、この原因をより詳しく説明する
ための図で、行方向の各放出素子に印加される電圧を示
している。図２６のｍ×ｎの単純マトリクス回路には、
行方向、列方向のいずれも一方向から電圧を印加してい
る。また、行配線、列配線は、素子単位でそれぞれｒ
ｘ，ｒｙの抵抗成分を有するものとする。ここで、これ
ら冷陰極型電子放出素子は、行方向及び列方向に対して
等間隔に配置されているため、配線の幅や膜厚が製造上
ばらつかない限り、素子単位で、行方向、列方向でそれ
ぞれほぼ等しい配線抵抗値を持つ。また、冷陰極型電子
放出素子も、全てほぼ等しい抵抗値を有する。したがっ
て、図２７に示すように、電圧印加端に近い素子ほど大
きな電圧が印加され、電圧印加端から遠い素子ほど印加
電圧が小さくなる。そのため、駆動印加電圧に非一様な
分布を生じることになり、その結果、冷陰極型電子放出
素子から出力される電子放出量に対しても、非一様な分
布が生じることになる。

【００２４】本発明は上記従来例に鑑みてなされたもの
で、マトリクス状に配線された複数の冷陰極型放出素子
を有する電子源の配線抵抗に依存する電圧降下によって
生じる、各冷陰極型放出素子からの電子放出量のばらつ
きを補正することにより、高品位の画像形成を行うこと
ができる画像形成方法とその装置を提供することを目的
とする。

【００２５】本発明の目的は、マトリクス状に配線され
た複数の冷陰極型放出素子を有する電子源と像形成手段
との間に中間電極を設け、その中間電極に印加する電圧
を、電子源において駆動される走査ライン位置に応じて
制御することにより、列方向の配線抵抗による電圧降下
に起因する放出電子量の変動を補償して列方向の位置に
よらず放出電子量がほぼ一定になるようにして画像を形
成できる画像形成方法とその装置を提供することを目的
とする。

【００２６】また本発明の他の目的は、マトリクス状に
配線された複数の冷陰極型放出素子を有する電子源の列
方向の配線抵抗による電圧降下に起因する放出電子量の
変動を、電子源と像形成手段との間に印加する加速電圧
により補償して列方向の位置によらず放出電子量がほぼ
一定になるようにして画像を表示できる画像形成方法と
その装置を提供することを目的とする。

【００２７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の画像形成装置は以下のような構成を備える。
即ち、複数の冷陰極型放出素子をマトリクス状に配列
し、同じ行に配列された前記冷陰極型放出素子の一方を
行方向配線に接続し、同じ列に配列された前記冷陰極型
放出素子の他方を列方向配線に接続している電子源と、
前記電子源より放出される電子に応じて像を形成する像
形成手段と、前記像形成手段と前記電子源との間に配置
され、前記電子源より放出される電子量を制御するため
の中間電極と、前記電子源と前記発光体との間に電圧を
印加して前記電子源から放出された電子を前記発光体方
向に加速する電子加速手段と、画像信号に応じて前記列
方向配線を介して前記冷陰極型放出素子を駆動する駆動
手段と、前記駆動手段による駆動に応じて前記行方向配
線を順次駆動するライン走査手段と、前記ライン走査手
段による駆動される前記行方向配線の位置に応じて前記
中間電極に印加する電位を制御する中間電極駆動制御手
段とを有することを特徴とする。なお、この画像形成装
置をディスプレイ、即ち、画像表示装置として用いると
きは、例えば前記像形成手段として、電子に応じて発光
して像を形成する発光体を有するものを用いれば良い。

【００２８】上記目的を達成するために本発明の画像形
成装置は以下のような構成を備える。即ち、複数の冷陰
極型放出素子をマトリクス状に配列し、同じ行に配列さ
れた前記冷陰極型放出素子の一方を行方向配線に接続
し、同じ列に配列された前記冷陰極型放出素子の他方を
列方向配線に接続している電子源と、前記電子源より放
出される電子に応じて像を形成する像形成手段と、前記
電子源と前記像形成手段との間に加速電圧を印加して前
記電子源から放出された電子を前記発光体方向に加速す
る電子加速手段と、画像信号に応じて前記列方向配線を
介して前記冷陰極型放出素子を駆動する駆動手段と、前
記駆動手段による駆動に応じて前記行方向配線を順次駆
動するライン走査手段と、前記ライン走査手段による駆
動される前記行方向配線の位置に応じて前記加速電圧を
制御する加速電圧制御手段とを有することを特徴とする
上記目的を達成するために本発明の画像形成方法は以下
のような工程を備える。即ち、複数の冷陰極型放出素子
をマトリクス状に配列し、同じ行に配列された前記冷陰
極型放出素子の一方を行方向配線に接続し、同じ列に配
列された前記冷陰極型放出素子の他方を列方向配線に接
続している電子源を駆動し、前記電子源から放出される
電子により像形成手段を駆動して画像を形成する画像形
成方法であって、画像信号に応じて前記列方向配線を介
して前記冷陰極型放出素子を駆動する駆動工程と、前記
駆動工程による駆動に応じて前記行方向配線を順次駆動
するライン走査工程と、前記ライン走査工程で駆動され
る前記行方向配線の位置に応じて、前記像形成手段と前
記電子源との間に配置された中間電極に印加する電位を
制御する中間電極駆動制御工程とを有することを特徴と
する。

【００２９】上記目的を達成するために本発明の画像形
成方法は以下のような工程を備える。即ち、複数の冷陰
極型放出素子をマトリクス状に配列し、同じ行に配列さ
れた前記冷陰極型放出素子の一方を行方向配線に接続
し、同じ列に配列された前記冷陰極型放出素子の他方を
列方向配線に接続している電子源を駆動し、前記電子源
より放出される電子に応じて像形成手段に画像を形成す
る画像形成方法であって、前記電子源と前記像形成手段
との間に加速電圧を印加して前記電子源から放出された
電子を前記像形成手段方向に加速する電子加速工程と、
画像信号に応じて前記列方向配線を介して前記冷陰極型
放出素子を駆動する駆動工程と、前記駆動工程での駆動
に応じて前記行方向配線を順次駆動するライン走査工程
と、前記ライン走査工程で駆動される前記行方向配線の
位置に応じて前記加速電圧を制御する加速電圧制御工程
とを有することを特徴とする。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の好適な実施の形態を詳細に説明する。尚、本実施の形
態では、冷陰極型の電子放出素子として表面伝導型放出
素子を用いた例で説明する。

【００３１】＜実施の形態１＞図１は、本発明の実施の
形態１の画像表示装置の回路構成を示すブロック図であ
る。

【００３２】図１において、１０１は表示パネルで、Ｍ
行×Ｎ列に配線された（Ｍ×Ｎ）個の表面伝導型放出素
子を有し、これら表面伝導型放出素子のそれぞれは行配
線に接続された行端子Ｄx1〜ＤxM、列配線に接続された
列端子Ｄy1〜ＤyNを介して外部回路と接続されている。
また図示していないが、表示パネル１０１の表示面のフ
ェースプレート上の高圧端子も外部の加速用電圧電源１
０８に接続され、表面伝導型放出素子から放出された電
子をフェースプレート方向に加速するようになってい
る。前述の行端子Ｄx1〜ＤxMには、前述のパネル１０１
に設けられているマルチ電子源、即ち、Ｍ行×Ｎ列にマ
トリクス配線された表面伝導型放出素子を１行ずつ順次
駆動するための走査信号が印加される。一方、列端子Ｄ
y1〜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放出電子を、入力される画
像信号に応じて制御するための変調信号が印加される。

【００３３】次に、走査回路１０２について説明する。
この走査回路１０２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１０３
から入力する制御信号Ｔscanに基づき、走査するライン
の放出素子列の配線端子には直流電圧Ｖx1を、また走査
中でない放出素子列の列端子には直流電圧Ｖx2をそれぞ
れ印加する。これら各スイッチング素子は、例えばＦＥ
Ｔのようなスイッチング素子により容易に構成すること
ができる。尚、Ｖx1及びＶx2の出力電圧については後述
する。

【００３４】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画像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、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、本実施の形
態では後者の場合について説明する（尚、前者の画像信
号に対してはよ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の形態と同様に
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、Ｔsft及び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ここではＴsy
ncとした。

【００３５】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。この
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、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、デジタル画像データを１画素ずつ入力して保持す
る。こうしてシフトレジスタ１０４に保持された１ライ
ン分の画像データ（電子放出素子の１ライン（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に出力される。

【００３６】ラッチ回路１０５は、１ライン分の画像デ
ータを必要時間の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Ｉd1〜ＩdNを同時にラッチして記憶する。このラッチ
回路１０５に記憶された画像データは、Ｉd'1〜Ｉd'Nと
してパルス幅変調回路１０６に対して出力される。

【００３７】パルス幅変調回路１０６は、ラッチ回路１
０５より入力される画像データＩd'1〜Ｉd'Nに応じて一
定の波高値の電圧パルスを発生しており、ここでは入力
される輝度データ（多値データ）に対応したパルス幅の
信号を出力するパルス幅変調方式の回路を用いる。

【００３８】このパルス幅変調回路１０６より出力され
た電圧信号をＩd''1〜Ｉd''Nで示している。この電圧信
号Ｉd''1〜Ｉd''Nは、より具体的には、画像データの輝
度レベルが大きい程幅の広い電圧パルスを有しており、
例えば波高値として７．５［Ｖ］、最高輝度に対したと
きには６０［μｓｅｃ］幅のパルスを出力するものであ
る。上記電圧信号Ｉd''1〜Ｉd''Nは、表示パネル１０１
の列端子Ｄy1〜ＤyNに入力される。

【００３９】上記のような表示パネル１０１の各素子の
駆動と同時に、制御回路１０３に入力される同期信号Ｔ
syncに対応して、中間電極駆動部１０７が、その駆動さ
れる素子の列方向の位置に応じて中間電極の電位を上昇
させる。

【００４０】本実施の形態で用いた表面伝導型放出素子
の場合は、中間電極の電位Ｖｓに対して発光手段（叙述
のフェースプレートに設けられた蛍光体）に到達する電
子の量が図２のように変動することが知られている。即
ち、図２に示すように、中間電極の電位Ｖｓが２００Ｖ
から１０００Ｖの間では、その電位Ｖｓの上昇につれて
放出素子からの電子放出率が高くなることがわかる。

【００４１】このような中間電極に印加される電位Ｖｓ
を上昇させることによる電子放出率の増加特性を利用
し、表示パネル１０１の各素子を接続している配線の配
線抵抗により、各素子に印加される電圧が所望の電圧よ
りも降下することによる、各素子からの放出電子量の変
動を補正することが考えられる。

【００４２】図３は、本実施の形態の表面伝導型放出素
子における電圧対放出電流の特性を示すグラフ図であ
る。このようなグラフ図を参照して、配線抵抗による電
圧降下と放出電子量の減少量とを求め、その減少量を補
正するのに見合った電位Ｖｓを中間電極に印加してい
る。

【００４３】本実施の形態では、中間電極駆動部１０７
において、同期信号Ｔsyncに応じて出力電圧が変化する
ように出力電圧テーブルを予め作成してＲＯＭに記憶し
ておき、水平同期信号をカウントするなどして得られる
駆動される素子のライン番号を、そのＲＯＭのアドレス
信号として入力し、そこから読み出されるデータをＤ／
Ａコンバータ等でアナログ値に変換し、その電圧により
中間電極を駆動すれば良い。

【００４４】また本実施の形態における駆動電圧等の設
計パラメータは以下のようにして決定した。本実施の形
態に用いた表面伝導型放出素子は、図３に示すようにＶ
th＝８［Ｖ］を閾値電圧とする電子放出素子特性を有す
る。従って、画面上の不要な発光を防止するためには、
走査していない電子放出素子列に印加される電圧は、必
ず８［Ｖ］未満にする必要がある。ここで図１の走査回
路１０２においては、走査していない電子放出素子列の
行方向配線には、電圧Ｖx2の出力電圧が印加されるよう
にしているので、Ｖx2＜８［Ｖ］（式２）の関係を満たす必要がある。そこで、本実施の形態で
は、まず電圧Ｖx2を７．５［Ｖ］と定めた。従って、走
査中でないラインの電子放出素子にかかる電圧は最大で
も７．５［Ｖ］（＜８［Ｖ］）を越えることはない。

【００４５】また、加速電圧電源１０８を用いて蛍光体
に印加する加速電圧Ｖａを次のようにして定めた。すな
わち、所望の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、（Ｉemax×Ｖ
ａ）が前記投入パワーを満足するように加速電圧Ｖａの
大きさを定め、例えば、１０［ＫＶ］とした。

【００４６】以上のように、各パラメータを決定した。

【００４７】尚、本実施の形態では、入力する映像信号
として、データ処理がより容易であるディジタル映像信
号を用いたが、本発明は入力する信号はデジタル映像信
号に限定されることはなく、アナログ映像信号であって
も良い。

【００４８】また、本実施の形態では、シリアル／パラ
レル変換処理に、デジタル信号の処理が容易なシフトレ
ジスタ１０４を採用しているが、本発明はこれに限定さ
れるものではなく、例えば格納アドレスを制御すること
で格納アドレスを順次変えることにより、シフトレジス
タと等価な機能を持つランダムアクセスメモリを用いて
も良い。

【００４９】以上説明したように、本実施の形態１によ
れば、電圧分布によるＩeの非均一の問題を改善し、ほ
ぼ均一分布での駆動が可能になる。

【００５０】［電子源の構成］まず、本実施の形態に係
わる電子源と中間電極の構成例を図４に示す。

【００５１】図４（ａ）は平面図、図４（ｂ），（ｃ）
のそれぞれは図４（ａ）のＡ−Ａ’、ＢーＢ’断面図で
ある。図中、１１０１は基板、１１０２，１１０３は素
子電極、１１０４は電子放出部を含む導電性膜、１１０
５は電子放出部、１１０９は電子放出部１１０５の直上
部を覆う中間電極である。尚、図４は、基板１１０１上
に併設された素子電極１１０２，１１０３間に、電子放
出部１１０５を含む導電性膜１１０４を有する表面伝導
型電子放出素子と中間電極１１０９とが一体配置された
構成を有する電子源の例を示すものである。尚、この電
子源の製造方法については詳しく後述する。

【００５２】この例では、中間電極１１０９が電子放出
部１１０５のほぼ真上に位置しているが、これは放出さ
れた電子が蛍光体或いはその周辺より電子放出部１１０
５上に落下して衝突するのを防止するために、略真上に
設けられている。尚、電子放出部１１０５から放出され
る電子の放出方向は、最初は素子電極の正側の電位の影
響を受けてその方向に曲げられ、その後、蛍光体方向に
加速されて上昇する放物線を描く（後述する）ので、こ
のように電子放出部のほぼ真上に中間電極が位置してい
ても蛍光体への電子到達には問題が生じない。

【００５３】次に他の構成の中間電極を備えた表示パネ
ルの構成について説明する。

【００５４】図５は、本実施の形態の表示パネル１０１
の外観斜視図であり、その内部構造を示すために表示パ
ネル１０１の一部を切り欠いて示している。

【００５５】図中、８２はリアプレート、８３は側壁、
８７はフェースプレートであり、８２〜８７により表示
パネル１０１の内部を真空に維持するための気密容器を
形成している。この気密容器を組み立てるにあたって
は、各部材の接合部に十分な強度と気密性を保持させる
ため封着する必要があるが、例えばフリットガラスを接
合部に塗布し、大気中あるいは窒素雰囲気中で、４００
℃〜５００℃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。

【００５６】リアプレート８２には、基板７１が固定さ
れているが、この基板７１上には表面伝導型放出素子７
４がＮ×Ｍ個形成されている（ここでＮ，Ｍは２以上の
正の整数であり、目的とする表示画素数に応じて適宜設
定される。例えば、高品位テレビジョンの表示を目的と
した表示装置においては、Ｎ＝３０００，Ｍ＝１０００
以上の数を設定することが望ましい。本実施の形態にお
いては、Ｎ＝３０７２，Ｍ＝１０２４とした）。前記Ｎ
×Ｍ個の表面伝導型放出素子７４は、素子電極７５を介
してＭ本の行方向配線７２とＮ本の列方向配線７３によ
り単純マトリクス配線されている。前記７１〜７５によ
って構成される部分をマルチ電子源と呼ぶ。なお、マル
チ電子源の製造方法や構造については、後で詳しく述べ
る。

【００５７】本実施の形態においては、気密容器のリア
プレート８２にマルチ電子源の基板７１を固定する構成
としたが、マルチ電子源の基板７１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
マルチ電子源の基板７１自体を用いてもよい。

【００５８】また、フェースプレート８７の下面には、
蛍光膜８８が形成されている。本実施の形態の表示パネ
ル１０１はカラー表示用であるため、蛍光膜８８の部分
にはＣＲＴの分野で用いられる赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青
（Ｂ）の３原色の蛍光体が塗り分けられている。各色の
蛍光体は、ストライプ状に塗り分けられ、各色の蛍光体
のストライプの間には黒色の導電体が設けてある。この
黒色の導電体を設ける目的は、電子の照射位置に多少の
ずれがあっても表示色にずれが生じないようにするため
や、外光の反射を防止して表示コントラストの低下を防
ぐため、更には電子による蛍光膜のチャージアップを防
止するためなどである。黒色の導電体には、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８８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。

【００５９】また、蛍光膜８８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８９を設けて
ある。このメタルバック８９を設けた目的は、蛍光膜８
８が発する光の一部を鏡面反射して光利用率を向上させ
るため、負イオンの衝突から蛍光膜８８を保護するた
め、電子加速電圧を印加するための電極として作用させ
るため、蛍光膜８８を励起した電子の導電路として作用
させるためなどである。このメタルバック８９は、蛍光
膜８８をフェースプレート８７上に形成した後、蛍光膜
表面を平滑化処理し、その上にアルミニウムを真空蒸着
する方法により形成した。なお、蛍光膜８８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８９は用
いない。

【００６０】また、本実施の形態では用いなかったが、
加速電圧の印加用や蛍光膜の導電性向上を目的として、
フェースプレート８７と蛍光膜８８との間に、例えばＩ
ＴＯを材料とする透明電極を設けてもよい。

【００６１】また、Ｄx1〜ＤxMおよびＤy1〜ＤyN，Ｈｖ
及びＩｖは、当該表示パネル１０１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はマルチ電子源の行方向配線
７２と、Ｄy1〜ＤyNはマルチ電子源の列方向配線７３
と、Ｈｖはフェースプレートのメタルバック８９と、そ
して中間電極用端子Ｉｖは中間電極１１０９と、それぞ
れ電気的に接続されている。中間電極１１０９にはこの
中間電極用端子Ｉｖを介して前述の電位Ｖｓが印加され
る。この中間電極１１０９は、図６及び図７を参照して
後述するように、マルチ電子源の上方で前述の蛍光膜８
８との間に設けられ、各電子放出素子から放出される電
子を通過させるための開口部１１２１を有している。こ
れら開口部１１２１の位置は、前述の図４（ｂ）で説明
したように、各電子放出部から放出された電子を透過さ
せて蛍光膜８８に衝突させることができる位置であっ
て、かつ蛍光膜８８から落下する電子が電子放出部に衝
突しないような位置に設けられている。

【００６２】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［to
rr］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もしくは高周
波加熱により加熱し蒸着して形成した膜であり、該ゲッ
ター膜の吸着作用により気密容器内は１×１０マイナス
５乗ないしは１×１０マイナス７乗［torr］の真空度に
維持される。

【００６３】この図５の電子源の概略的な部分斜視図を
図６に示す。また、図６のＣ−Ｃ’断面図及びＤ−Ｄ’
断面図のそれぞれを図７（ａ），（ｂ）に示す。但し、
図５〜図７において、同じ符号で示したものは同等部材
を示している。

【００６４】図中、７３は行方向配線７２と層間絶縁層
（不図示）を介して印刷法などにより形成した膜厚５０
ミクロンの列方向配線である。電子放出素子７４は、図
４を用いて前述したように、併設された素子電極１１０
２，１００３間に、電子放出部１１０５を含む導電性膜
１１０４を有する表面伝導型放出素子であり、この電子
放出素子７４の多数個が図５及び図６に示すように、結
線７５により行方向配線７２及び列方向配線７３と電気
的に接続されている。

【００６５】また、１１０９は導電性を有する薄板（ア
ルミニウム等）からなる中間電極であり、行方向配線７
２上に絶縁層（不図示）を介して設置される。この中間
電極１１０９は各電子放出素子７４の直上部を覆い、且
つ各電子放出素子の電子放出部から放出される電子の起
動を遮らないように電子通過孔１１２１を中間電極１１
０９上に形成した。

【００６６】図７（ａ）は図６のＣ−Ｃ’断面図で、こ
の図より中間電極１１０９が行方向配線７２上に絶縁層
を介して設置されており、その中間電極１１０９に設け
られた開口部１１２１の行方向の位置がほぼ電子放出部
の真上に位置していることがわかる。また図７（ｂ）は
図６のＤ−Ｄ’断面図で、この図より中間電極１１０９
に設けられた開口部１１２１の列方向の位置が、電子放
出部の真上よりも右側の行方向配線側にずれて位置して
いることが分かる（右側の素子電極が正極であるた
め）。

【００６７】図８は前述した中間電極１１０９へ印加す
る電位を制御する中間電極駆動部１０７の構成を示すブ
ロック図である。

【００６８】図において、８０はカウンタで、制御回路
１０３から出力される水平同期信号Ｔscanを入力する毎
に＋１されて表示パネル１０１の駆動される走査ライン
（行）位置に対応する計数値を出力しており、垂直同期
信号が入力されるとその計数値を“０”にクリアしてい
る。８１は前述したように、表示パネル１０１の表示駆
動されるライン（行）に応じて中間電極１１０９に印加
する電位Ｖｓを決定するためのデータを記憶しているテ
ーブルで、カウンタ８０から駆動されるライン数が入力
されるとそのラインに応じた電圧値を出力する。具体的
には、前述の図２をもとに、駆動されるライン数（番
号）が増加するにつれてＶsの値が大きくなるようにテ
ーブルにデータを記憶している。８２はＤ／Ａ変換器
で、ＲＯＭテーブル８１から読み出されるデジタル電圧
値を入力し、アナログ信号に変換して表示パネル１０１
の端子Ｉｖに出力している。

【００６９】＜実施の形態２＞図９は本発明の実施の形
態２の画像表示装置の回路構成を示すブロック図で、前
述の図１と共通する部分は同じ番号で示し、その説明を
省略する。

【００７０】本実施の形態で用いた表面伝導型放出素子
の場合は、加速電圧の電位Ｖａに対して発光手段（叙述
のフェースプレート８７に設けられた蛍光膜８８）に到
達する電子の量が図１０のように変動する。

【００７１】このような加速電極に印加される電位Ｖａ
を上昇させることによる電子放出率の増加特性を利用
し、表示パネル１０１の各素子を接続している配線の配
線抵抗により、各素子に印加される電圧が所望の電圧よ
りも降下することによる、各素子からの放出電子量の変
動を補正する。このような制御を行っているのが、図９
に示す加速電圧印加回路１０７である。

【００７２】本実施の形態２では、加速電圧印加回路１
０９において、同期信号Ｔsyncに応じて出力電圧が変化
するように出力電圧テーブルを予め作成してＲＯＭに記
憶しておき、水平同期信号をカウントするなどして得ら
れる駆動される素子のライン番号を、そのＲＯＭのアド
レス信号として入力し、そこから読み出されるデータを
Ｄ／Ａコンバータ等でアナログ値に変換し、その電圧に
より加速電極を駆動すれば良い。

【００７３】また本実施の形態２における駆動電圧等の
設計パラメータは以下のようにして決定した。本実施の
形態２に用いた表面伝導型放出素子は、前述の図３に示
すようにＶth＝８［Ｖ］を閾値電圧とする電子放出素子
特性を有する。従って、画面上の不要な発光を防止する
ためには、走査していない電子放出素子列に印加される
電圧は、必ず８［Ｖ］未満にする必要がある。ここで図
９の走査回路１０２においては、走査していない電子放
出素子列の行方向配線には、電圧Ｖx2の出力電圧が印加
されるようにしているので、Ｖx3＜８［Ｖ］（式２）の関係を満たす必要がある。そこで、本実施の形態２で
は、まず電圧Ｖx3を７．５［Ｖ］と定めた。従って、走
査中でないラインの電子放出素子にかかる電圧は最大で
も７．５［Ｖ］（＜８［Ｖ］）を越えることはない。

【００７４】また、加速電圧印加回路１０９を用いて蛍
光体８８に印加する加速電圧Ｖａの最低値を次のように
して定めた。すなわち、所望の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、（Ｉemax×Ｖａ）が前記投入パワーを満足するよう
に加速電圧Ｖａの大きさを定め、例えば、１０［ＫＶ］
とした。

【００７５】図１１は加速電圧印加回路１０９の構成を
示すブロック図で、その構成は前述の図８の構成と略同
様である。

【００７６】図において、８３はカウンタで、制御回路
１０３から出力される水平同期信号Ｔscanを入力する毎
に＋１されて表示パネル１０１の駆動される走査ライン
（行）位置に対応する計数値を出力しており、垂直同期
信号が入力されるとその計数値を“０”にクリアしてい
る。８４は前述したように、表示パネル１０１の駆動さ
れるライン（行）に応じて加速電極に印加する電位Ｖａ
を決定するためのデータを記憶しているテーブルで、カ
ウンタ８３から表示駆動されるライン数が入力されると
そのラインに応じた加速電圧値を出力する。８５はＤ／
Ａ変換器で、ＲＯＭテーブル８４から読み出されるデジ
タル電圧値を入力し、アナログ信号に変換して表示パネ
ル１０１の端子Ｈｖに出力している。

【００７７】＜本実施の形態の表面伝導型放出素子の製
法及び用途説明＞図１２は、本実施の形態の表示パネル
１０００の外観斜視図であり、その内部構造を示すため
に表示パネル１０００の１部を切り欠いて示している。

【００７８】図中、１００５はリアプレート、１００６
は側壁、１００７はフェースプレートであり、１００５
〜１００７により表示パネルの内部を真空に維持するた
めの気密容器を形成している。気密容器を組み立てるに
あたっては、各部材の接合部に十分な強度と気密性を保
持させるため封着する必要があるが、例えばフリットガ
ラスを接合部に塗布し、大気中あるいは窒素雰囲気中
で、４００℃〜５００℃で１０分以上焼成することによ
り封着を達成した。気密容器内部を真空に排気する方法
については後述する。

【００７９】リアプレート１００５には、基板１００１
が固定されているが、この基板１００１上には表面伝導
型放出素子１００２がＮ×Ｍ個形成されている（ここで
Ｎ，Ｍは２以上の正の整数であり、目的とする表示画素
数に応じて適宜設定される。例えば、高品位テレビジョ
ンの表示を目的とした表示装置においては、Ｎ＝３００
０，Ｍ＝１０００以上の数を設定することが望ましい。
本実施の形態においては、Ｎ＝３０７２，Ｍ＝１０２４
とした）。前記Ｎ×Ｍ個の表面伝導型放出素子１００２
は、Ｍ本の行方向配線１００３とＮ本の列方向配線１０
０４により単純マトリクス配線されている。前記１００
１〜１００４によって構成される部分をマルチ電子源と
呼ぶ。なお、マルチ電子源の製造方法や構造について
は、後で詳しく述べる。

【００８０】本実施の形態においては、気密容器のリア
プレート１００５にマルチ電子源の基板１００１を固定
する構成としたが、マルチ電子源の基板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源の基板１００１自体を用いて
もよい。

【００８１】また、フェースプレート１００７の下面に
は、蛍光膜１００８が形成されている。本実施の形態の
表示パネル１０００はカラー表示用であるため、蛍光膜
１００８の部分にはＣＲＴの分野で用いられる赤
（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色の蛍光体が塗り分
けられている。各色の蛍光体は、たとえば図１３（Ａ）
に示すようにストライプ状に塗り分けられ、各色の蛍光
体のストライプの間には黒色の導電体１０１０が設けて
ある。この黒色の導電体１０１０を設ける目的は、電子
の照射位置に多少のずれがあっても表示色にずれが生じ
ないようにするためや、外光の反射を防止して表示コン
トラストの低下を防ぐため、更には電子による蛍光膜の
チャージアップを防止するためなどである。黒色の導電
体１０１０には、黒鉛を主成分として用いたが、上記の
目的に適するものであればこれ以外の材料を用いても良
い。

【００８２】また、３原色の蛍光体の塗り分け方は図１
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１３（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。

【００８３】また、蛍光膜１００８のリアプレート側の
面には、ＣＲＴの分野では公知のメタルバック１００９
を設けてある。このメタルバック１００９を設けた目的
は、蛍光膜１００８が発する光の一部を鏡面反射して光
利用率を向上させるため、負イオンの衝突から蛍光膜１
００８を保護するため、電子加速電圧を印加するための
電極として作用させるため、蛍光膜１００８を励起した
電子の導電路として作用させるためなどである。このメ
タルバック１００９は、蛍光膜１００８をフェースプレ
ート基板１００７上に形成した後、蛍光膜表面を平滑化
処理し、その上にアルミニウムを真空蒸着する方法によ
り形成した。なお、蛍光膜１００８に低電圧用の蛍光体
材料を用いた場合には、メタルバック１００９は用いな
い。

【００８４】また、本実施の形態では用いなかったが、
加速電圧の印加用や蛍光膜の導電性向上を目的として、
フェースプレート基板１００７と蛍光膜１００８との間
に、例えばＩＴＯを材料とする透明電極を設けてもよ
い。

【００８５】また、Ｄx1〜ＤxMおよびＤy1〜ＤyNおよび
Ｈｖは、当該表示パネル１０００と不図示の電気回路と
を電気的に接続するために設けた気密構造の電気接続用
端子である。Ｄx1〜ＤxMはマルチ電子源の行方向配線１
００３と、Ｄy1〜ＤyNはマルチ電子源の列方向配線１０
０４と、端子Ｈｖはフェースプレートのメタルバック１
００９とそれぞれ電気的に接続している。また前述の実
施の形態１におけるように中間電極１１０９を配置する
場合には、この中間電極１１０９と外部回路（不図示）
とを接続するための中間電極用端子Ｉｖが表示パネル１
０００の外部端子として設けられる。

【００８６】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［to
rr］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もしくは高周
波加熱により加熱し蒸着して形成した膜であり、該ゲッ
ター膜の吸着作用により気密容器内は１×１０マイナス
５乗ないしは１×１０マイナス７乗［torr］の真空度に
維持される。

【００８７】以上、本発明の実施の形態の表示パネル１
０００の基本構成と製法を説明した。

【００８８】次に、この実施の形態の表示パネル１００
０に用いたマルチ電子源の製造方法について説明する。
本実施の形態の画像表示装置に用いるマルチ電子源は、
表面伝導型放出素子を単純マトリクス配線した電子源で
あれば、表面伝導型放出素子の材料や形状あるいは製法
に制限はない。しかしながら、本願発明者らは、表面伝
導型放出素子の中では、電子放出部もしくはその周辺部
を微粒子膜から形成したものが電子放出特性に優れ、し
かも製造が容易に行えることを見出している。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
の形態の表示パネルにおいては、電子放出部もしくはそ
の周辺部を微粒子膜から形成した表面伝導型放出素子を
用いた。そこで、まず好適な表面伝導型放出素子につい
て基本的な構成と製法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源の構造
について述べる。

【００８９】（表面伝導型放出素子の好適な素子構成と
製法）電子放出部もしくはその周辺部を微粒子膜から形
成する表面伝導型放出素子の代表的な構成には、平面型
と垂直型の２種類があげられる。

【００９０】（平面型の表面伝導型放出素子）まず最初
に、平面型の表面伝導型放出素子の素子構成と製法につ
いて説明する。図１４に示すのは、平面型の表面伝導型
放出素子の構成を説明するための平面図（Ａ）および断
面図（Ｂ）である。図中、１１０１は基板、１１０２と
１１０３は素子電極、１１０４は導電性薄膜、１１０５
は通電フォーミング処理により形成した電子放出部、１
１１３は通電活性化処理により形成した薄膜である。

【００９１】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、例えばＳｉＯ2を材料とする絶縁層
を積層した基板などを用いることができる。

【００９２】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、Ｎ
ｉ，Ｃｒ，Ａｕ，Ｍｏ，Ｗ，Ｐｔ，Ｔｉ，Ｃｕ，Ｐｄ，
Ａｇ等をはじめとする金属、あるいはこれらの金属の合
金、あるいはＩｎ2Ｏ3−ＳｎＯ2をはじめとする金属酸
化物、ポリシリコンなどの半導体、などの中から適宜材
料を選択して用いればよい。電極を形成するには、たと
えば真空蒸着などの製膜技術とフォトリソグラフィ、エ
ッチングなどのパターニング技術を組み合わせて用いれ
ば容易に形成できるが、それ以外の方法（たとえば印刷
技術）を用いて形成してもさしつかえない。

【００９３】素子電極１１０２と１１０３の形状は、当
該電子放出素子の応用目的に合わせて適宜設計される。
一般的には、電極間隔Ｌは通常は数百オングストローム
から数百マイクロメータの範囲から適当な数値を選んで
設計されるが、なかでも表示装置に応用するために好ま
しいのは数マイクロメータより数十マイクロメータの範
囲である。また、素子電極の厚さｄについては、通常は
数百オングストロームから数マイクロメータの範囲から
適当な数値が選ばれる。

【００９４】また、導電性薄膜１１０４の部分には微粒
子膜を用いる。ここで述べた微粒子膜とは、構成要素と
して多数の微粒子を含んだ膜（島状の集合体も含む）の
ことをさす。微粒子膜を微視的に調べれば、通常は、個
々の微粒子が離間して配置された構造か、あるいは微粒
子が互いに隣接した構造か、あるいは微粒子が互いに重
なり合った構造が観測される。

【００９５】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、中でも好ましいのは１０オングストロ
ームから２００オングストロームの範囲のものである。
また、微粒子膜の膜厚は、以下に述べるような諸条件を
考慮して適宜設定される。即ち、素子電極１１０２或は
１１０３と電気的に良好に接続するのに必要な条件、後
述する通電フォーミングを良好に行うのに必要な条件、
微粒子膜自身の電気抵抗を後述する適宜の値にするため
に必要な条件、などである。具体的には、数オングスト
ロームから数千オングストロームの範囲のなかで設定す
るが、なかでも好ましいのは１０オングストロームから
５００オングストロームの間である。

【００９６】また、微粒子膜を形成するのに用いられう
る材料としては、たとえば、Ｐｄ，Ｐｔ，Ｒｕ，Ａｇ，
Ａｕ，Ｔｉ，Ｉｎ，Ｃｕ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｚｎ，Ｓｎ，Ｔ
ａ，Ｗ，Ｐｂなどをはじめとする金属や、ＰｄＯ，Ｓｎ
Ｏ2，Ｉｎ2Ｏ3，ＰｂＯ，Ｓｂ2Ｏ3などをはじめとする
酸化物や、ＨｆＢ2，ＺｒＢ2，ＬａＢ6，ＣｅＢ6，ＹＢ
4，ＧｄＢ4などをはじめとする硼化物や、ＴｉＣ，Ｚｒ
Ｃ，ＨｆＣ，ＴａＣ，ＳｉＣ，ＷＣなどをはじめとする
炭化物や、ＴｉＮ，ＺｒＮ，ＨｆＮ，などをはじめとす
る窒化物や、Ｓｉ，Ｇｅ，などをはじめとする半導体
や、カーボン、などがあげられ、これらの中から適宜選
択される。

【００９７】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／□］の範囲に含ま
れるよう設定した。

【００９８】なお、導電性薄膜１１０４と素子電極１１
０２および１１０３とは、電気的に良好に接続されるの
が望ましいため、互いの一部が重なりあうような構造を
とっている。その重なり方は、図１４の例においては、
下から、基板、素子電極、導電性薄膜の順序で積層した
が、場合によっては下から基板、導電性薄膜、素子電
極、の順序で積層してもさしつかえない。

【００９９】また、電子放出部１１０５は、導電性薄膜
１１０４の一部に形成された亀裂状の部分であり、電気
的には周囲の導電性薄膜よりも高抵抗な性質を有してい
る。この亀裂は、導電性薄膜１１０４に対して、後述す
る通電フォーミングの処理を行うことにより形成する。
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１４においては模式的に示した。

【０１００】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。

【０１０１】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１４
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。

【０１０２】以上、好ましい素子の基本構成を述べた
が、実施の形態においては以下のような素子を用いた。
すなわち、基板１１０１には青板ガラスを用い、素子電
極１１０２と１１０３にはＮｉ薄膜を用いた。素子電極
の厚さｄは１０００［オングストローム］、電極間隔Ｌ
は２［マイクロメータ］とした。

【０１０３】微粒子膜の主要材料としてＰｄもしくはＰ
ｄＯを用い、微粒子膜の厚さは約１００［オングストロ
ーム］、幅Ｗは１００［マイクロメータ］とした。

【０１０４】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１５（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１４と同一である。

【０１０５】（１）まず、図１５（ａ）に示すように、
基板１１０１上に素子電極１１０２および１１０３を形
成する。これら電極を形成するにあたっては、予め基板
１１０１を洗剤、純水、有機溶剤を用いて十分に洗浄
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１１０
３）を形成する。

【０１０６】（２）次に、同図（ｂ）に示すように、導
電性薄膜１１０４を形成する。この導電性薄膜１１０４
を形成するにあたっては、まず前記（ａ）の基板に有機
金属溶液を塗布して乾燥し、加熱焼成処理して微粒子膜
を成膜した後、フォトリソグラフィー・エッチングによ
り所定の形状にパターニングする。ここで、有機金属溶
液とは、導電性薄膜に用いる微粒子の材料を主要元素と
する有機金属化合物の溶液である（具体的には、本実施
の形態では主要元素としてＰｄを用いた。また、実施の
形態では塗布方法として、ディッピング法を用いたが、
それ以外のたとえばスピンナー法やスプレー法を用いて
もよい）。

【０１０７】また、微粒子膜で作られる導電性薄膜の成
膜方法としては、本実施の形態で用いた有機金属溶液の
塗布による方法以外の、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。

【０１０８】（３）次に、同図（ｃ）に示すように、フ
ォーミング用電源１１１０から素子電極１１０２と１１
０３の間に適宜の電圧を印加し、通電フォーミング処理
を行って、電子放出部１１０５を形成する。

【０１０９】この通電フォーミング処理とは、微粒子膜
で作られた導電性薄膜１１０４に通電を行って、その一
部を適宜に破壊、変形、もしくは変質せしめ、電子放出
を行うのに好適な構造に変化させる処理のことである。
微粒子膜で作られた導電性薄膜のうち電子放出を行うの
に好適な構造に変化した部分（即ち、電子放出部１１０
５）においては、薄膜に適当な亀裂が形成されている。
なお、電子放出部１１０５が形成される前と比較する
と、形成された後は素子電極１１０２と１１０３の間で
計測される電気抵抗は大幅に増加する。

【０１１０】通電方法をより詳しく説明するために、図
１６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、本実施の形態の場合には同図に示したようにパル
ス幅Ｔ１の三角波パルスをパルス間隔Ｔ２で連続的に印
加した。その際には、三角波パルスの波高値Ｖｐｆを、
順次昇圧した。また、電子放出部１１０５の形成状況を
モニタするためのモニタパルスＰｍを適宜の間隔で三角
波パルスの間に挿入し、その際に流れる電流を電流計１
１１１で計測した。

【０１１１】実施の形態においては、例えば１０のマイ
ナス５乗［torr］程度の真空雰囲気下において、例えば
パルス幅Ｔ１を１［ミリ秒］、パルス間隔Ｔ２を１０
［ミリ秒］とし、波高値Ｖｐｆを１パルスごとに０．１
［Ｖ］ずつ昇圧した。そして、三角波を５パルス印加す
るたびに１回の割りで、モニタパルスＰｍを挿入した。
フォーミング処理に悪影響を及ぼすことがないように、
モニタパルスの電圧Ｖｐｍは０．１［Ｖ］に設定した。
そして、素子電極１１０２と１１０３の間の電気抵抗が
１×１０の６乗［オーム］になった段階、すなわちモニ
タパルス印加時に電流計１１１１で計測される電流が１
×１０のマイナス７乗［Ａ］以下になった段階で、フォ
ーミング処理にかかわる通電を終了した。

【０１１２】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、例えば微粒子
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。

【０１１３】（４）次に、図１５（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。この通電活性化処理とは、
前記通電フォーミング処理により形成された電子放出部
１１０５に適宜の条件で通電を行って、その近傍に炭素
もしくは炭素化合物を堆積せしめる処理のことである。
（図においては、炭素もしくは炭素化合物よりなる堆積
物を部材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。

【０１１４】具体的には、１０のマイナス４乗ないし１
０のマイナス５乗［torr］の範囲内の真空雰囲気中で、
電圧パルスを定期的に印加することにより、真空雰囲気
中に存在する有機化合物を起源とする炭素もしくは炭素
化合物を堆積させる。堆積物１１１３は、単結晶グラフ
ァイト、多結晶グラファイト、非晶質カーボン、のいず
れかか、もしくはその混合物であり、膜厚は５００［オ
ングストローム］以下、より好ましくは３００［オング
ストローム］以下である。

【０１１５】通電方法をより詳しく説明するために、図
１７（ａ）に、活性化用電源１１１２から印加する適宜
の電圧波形の一例を示す。本実施の形態においては、一
定電圧の矩形波を定期的に印加して通電活性化処理を行
ったが、具体的には，矩形波の電圧Ｖａｃは１４
［Ｖ］，パルス幅Ｔ３は、１［ミリ秒］，パルス間隔Ｔ
４は１０［ミリ秒］とした。なお、上述の通電条件は、
本実施の形態の表面伝導型放出素子に関する好ましい条
件であり、表面伝導型放出素子の設計を変更した場合に
は、それに応じて条件を適宜変更するのが望ましい。

【０１１６】図１５（ｄ）に示す１１１４は、該表面伝
導型放出素子から放出される放出電流Ｉeを捕捉するた
めのアノード電極で、直流高電圧電源１１１５および電
流計１１１６が接続されている。（なお、基板１１０１
を、表示パネルの中に組み込んでから活性化処理を行う
場合には、表示パネルの蛍光面をアノード電極１１１４
として用いる）。活性化用電源１１１２から電圧を印加
する間、電流計１１１６で放出電流Ｉeを計測して通電
活性化処理の進行状況をモニタし、活性化用電源１１１
２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１７（ｂ）に示す。活性化電源１１
１２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。

【０１１７】なお、上述の通電条件は、本実施の形態の
表面伝導型放出素子に関する好ましい条件であり、表面
伝導型放出素子の設計を変更した場合には、それに応じ
て条件を適宜変更するのが望ましい。

【０１１８】以上のようにして、図１５（ｅ）に示す平
面型の表面伝導型放出素子を製造した。

【０１１９】（垂直型の表面伝導型放出素子）次に、電
子放出部もしくはその周辺を微粒子膜から形成した表面
伝導型放出素子のもうひとつの代表的な構成、すなわち
垂直型の表面伝導型放出素子の構成について説明する。

【０１２０】図１８は、本実施の形態の垂直型の基本構
成を説明するための模式的な断面図であり、図中の１２
０１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。

【０１２１】垂直型が先に説明した平面型と異なる点
は、素子電極のうちの片方（１２０２）が段差形成部材
１２０６上に設けられており、導電性薄膜１２０４が段
差形成部材１２０６の側面を被覆している点にある。し
たがって、前記図１４の平面型における素子電極間隔Ｌ
は、垂直型においては段差形成部材１２０６の段差高Ｌ
ｓとして設定される。なお、基板１２０１、素子電極１
２０２および１２０３、微粒子膜を用いた導電性薄膜１
２０４、については、前記平面型の説明中に列挙した材
料を同様に用いることが可能である。また、段差形成部
材１２０６には、たとえばＳｉＯ2 のような電気的に絶
縁性の材料を用いる。

【０１２２】次に、垂直型の表面伝導型放出素子の製法
について説明する。図１９（ａ）〜（ｆ）は、製造工程
を説明するための断面図で、各部材の表記は前記図１８
と同一である。

【０１２３】（１）まず、図１９（ａ）に示すように、
基板１２０１上に素子電極１２０３を形成する。

【０１２４】（２）次に、同図（ｂ）に示すように、段
差形成部材を形成するための絶縁層を積層する。絶縁層
は、たとえばＳｉＯ2 をスパッタ法で積層すればよい
が、たとえば真空蒸着法や印刷法などの他の成膜方法を
用いてもよい。

【０１２５】３）次に、同図（ｃ）に示すように、絶縁
層の上に素子電極１２０２を形成する。

【０１２６】４）次に、同図（ｄ）に示すように、絶縁
層の一部を、たとえばエッチング法を用いて除去し、素
子電極１２０３を露出させる。

【０１２７】５）次に、同図（ｅ）に示すように、微粒
子膜を用いた導電性薄膜１２０４を形成する。形成する
には、前記平面型の場合と同じく、たとえば塗布法など
の成膜技術を用いればよい。

【０１２８】６）次に、前記平面型の場合と同じく、通
電フォーミング処理を行い、電子放出部を形成する（図
１５（ｃ）を用いて説明した平面型の通電フォーミング
処理と同様の処理を行えばよい）。

【０１２９】（７）次に、前記平面型の場合と同じく、
通電活性化処理を行い、電子放出部近傍に炭素もしくは
炭素化合物を堆積させる（図１５（ｄ）を用いて説明し
た平面型の通電活性化処理と同様の処理を行えばよ
い）。

【０１３０】以上のようにして、図１９（ｆ）に示す垂
直型の表面伝導型放出素子を製造した。

【０１３１】（表示装置に用いた表面伝導型放出素子の
特性）以上、平面型と垂直型の表面伝導型放出素子につ
いて素子構成と製法を説明したが、次に表示装置に用い
た素子の特性について述べる。

【０１３２】図３に示した本実施の形態の表示装置に用
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
の典型的な例を基に説明を追加する。

【０１３３】本実施の形態の画像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。

【０１３４】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。

【０１３５】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。

【０１３６】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。

【０１３７】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Ｖth
以上の電圧を適宜印加し、非選択状態の素子には閾値電
圧Ｖth未満の電圧を印加する。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。

【０１３８】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。

【０１３９】（多数素子を単純マトリクス配線したマル
チ電子源の構造）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源の
構造について述べる。

【０１４０】図２０に示すのは、前記図１２の表示パネ
ル１０００に用いたマルチ電子源の平面図である。基板
１００１上には、前記図１４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１００３と
列方向配線電極１００４の交差する部分には、電極間に
絶縁層（不図示）が形成されており、電気的な絶縁が保
たれている。

【０１４１】図２１のＡ−Ａ’に沿った断面を図２２に
示す。

【０１４２】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。

【０１４３】図２２は、前記説明の表面伝導型放出素子
を電子源として用いたディスプレイパネルに、例えばテ
レビジョン放送をはじめとする種々の画像情報源より提
供される画像情報を表示できるように構成した多機能表
示装置の一例を示すための図である。図中、１０００は
前述した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Ｃ
ＰＵ、２１０７は画像生成回路、２１０８および２１０
９および２１１０は画像メモリインターフェース回路、
２１１１は画像入力インターフェース回路、２１１２お
よび２１１３はＴＶ信号受信回路、２１１４は入力部で
ある。

【０１４４】（なお、本表示装置は、例えばテレビジョ
ン信号のように映像情報と音声情報の両方を含む信号を
受信する場合には、当然映像の表示と同時に音声を再生
するものであるが、本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てゆく。

【０１４５】まず、ＴＶ信号受信回路２１１３は、例え
ば電波や空間光通信などのような無線伝送系を用いて伝
送されるＴＶ画像信号を受信するための回路である。受
信するＴＶ信号の方式は特に限られるものではなく、例
えば、ＮＴＳＣ方式、ＰＡＬ方式、ＳＥＣＡＭ方式など
の諸方式でもよい。また、これらよりさらに多数の走査
線よりなるＴＶ信号（例えばＭＵＳＥ方式をはじめとす
るいわゆる高品位ＴＶ）は、大面積化や大画素数化に適
した前記ディスプレイパネルの利点を生かすのに好適な
信号源である。ＴＶ信号受信回路２１１３で受信された
ＴＶ信号は、デコーダ２１０４に出力される。

【０１４６】また、ＴＶ信号受信回路２１１２は、例え
ば同軸ケーブルや光ファイバー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。

【０１４７】また、画像入力インターフェース回路２１
１１は、例えばＴＶカメラや画像読み取りスキャナなど
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。

【０１４８】また、画像メモリインターフェース回路２
１１０は、ビデオテープレコーダ（以下ＶＴＲと略す）
に記憶されている画像信号を取り込むための回路で、取
り込まれた画像信号はデコーダ２１０４に出力される。

【０１４９】また、画像メモリインターフェース回路２
１０９は、ビデオディスクに記憶されている画像信号を
取り込むための回路で、取り込まれた画像信号はデコー
ダ２１０４に出力される。

【０１５０】また、画像メモリインターフェース回路２
１０８は、いわゆる静止画ディスクのように、静止画像
データを記憶している装置から画像信号を取り込むため
の回路で、取り込まれた静止画像データはデコーダ２１
０４に出力される。

【０１５１】また、入出力インターフェース回路２１０
５は、本表示装置と、外部のコンピュータもしくはコン
ピュータネットワークもしくはプリンタなどの出力装置
とを接続するための回路である。画像データや文字デー
タ・図形情報の入出力を行うのはもちろんのこと、場合
によっては本表示装置の備えるＣＰＵ２１０６と外部と
の間で制御信号や数値データの入出力などを行うことも
可能である。

【０１５２】また、画像生成回路２１０７は、前記入出
力インターフェース回路２１０５を介して外部から入力
される画像データや文字・図形情報や、あるいはＣＰＵ
２１０６より出力される画像データや文字・図形情報に
基づき表示用画像データを生成するための回路である。
本回路の内部には、例えば画像データや文字・図形情報
を蓄積するための書き換え可能メモリや、文字コードに
対応する画像パターンが記憶されている読みだし専用メ
モリや、画像処理を行うためのプロセッサなどをはじめ
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２
１０４に出力されるが、場合によっては前記入出力イン
ターフェース回路２１０５を介して外部のコンピュータ
ネットワークやプリンタ入出力することも可能である。

【０１５３】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。

【０１５４】例えば、マルチプレクサ２１０３に制御信
号を出力し、ディスプレイパネルに表示する画像信号を
適宜選択したり組み合わせたりする。また、その際には
表示する画像信号に応じてディスプレイパネルコントロ
ーラ２１０２に対して制御信号を発生し、画面表示周波
数や走査方法（例えばインターレースかノンインターレ
ースか）や一画面の走査線の数など表示装置の動作を適
宜制御する。

【０１５５】また、前記画像生成回路２１０７に対して
画像データや文字・図形情報を直接出力したり、あるい
は前記入出力インターフェース回路２１０５を介して外
部のコンピュータやメモリをアクセスして画像データや
文字・図形情報を入力する。

【０１５６】なお、ＣＰＵ２１０６は、むろんこれ以外
の目的の作業にも関わるものであっても良い。例えば、
パーソナルコンピュータやワードプロセッサなどのよう
に、情報を生成したり処理する機能に直接関わっても良
い。

【０１５７】あるいは、前述したように入出力インター
フェース回路２１０５を介して外部のコンピュータネッ
トワークと接続し、例えば数値計算などの作業を外部機
器と協同して行っても良い。

【０１５８】また、入力部２１１４は、前記ＣＰＵ２１
０６に使用者が命令やプログラム、あるいはデータなど
を入力するためのものであり、例えばキーボードやマウ
スのほか、ジョイスティック，バーコードリーダー，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。

【０１５９】また、デコーダ２１０４は、前記２１０７
ないし２１１３より入力される種々の画像信号を３原色
信号、または輝度信号とＩ信号，Ｑ信号に逆変換するた
めの回路である。なお、同図中に点線で示すように、デ
コーダ２１０４は内部に画像メモリを備えるのが望まし
い。これは、例えばＭＵＳＥ方式をはじめとして、逆変
換するに際して画像メモリを必要とするようなテレビ信
号を扱うためである。また、画像メモリを備えることに
より、静止画の表示が容易になる、あるいは前記画像生
成回路２１０７およびＣＰＵ２１０６と協同して画像の
間引き，補間，拡大，縮小，合成をはじめとする画像処
理や編集が容易に行えるようになるという利点が生まれ
るからである。

【０１６０】また、マルチプレクサ２１０３は、前記Ｃ
ＰＵ２１０６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２１０４から入力される逆変換され
た画像信号のうちから所望の画像信号を選択して駆動回
路２１０１に出力する。その場合には、一画面表示時間
内で画像信号を切り替えて選択することにより、いわゆ
る多画面テレビのように、一画面を複数の領域に分けて
領域によって異なる画像を表示することも可能である。

【０１６１】また、ディスプレイパネルコントローラ２
１０２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。

【０１６２】まず、ディスプレイパネルの基本的な動作
にかかわるものとして、例えばディスプレイパネルの駆
動用電源（図示せず）の動作シーケンスを制御するため
の信号を駆動回路２１０１に対して出力する。また、デ
ィスプレイパネルの駆動方法に関わるものとして、例え
ば画面表示周波数や走査方法（例えばインターレースか
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。

【０１６３】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。

【０１６４】また、駆動回路２１０１は、ディスプレイ
パネル１０００に印加する駆動信号を発生するための回
路であり、前記マルチプレクサ２１０３から入力される
画像信号と、前記ディスプレイパネルコントローラ２１
０２より入力される制御信号に基づいて動作するもので
ある。

【０１６５】以上、各部の機能を説明したが、図２２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１
０００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２１
０４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１
０００に駆動信号を印加する。これにより、ディスプレ
イパネル１０００において画像が表示される。これらの
一連の動作は、ＣＰＵ２１０６により統括的に制御され
る。

【０１６６】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２１
０７およびＣＰＵ２１０６が関与することにより、単に
複数の画像情報の中から選択したものを表示するだけで
なく、表示する画像情報に対して、例えば拡大，縮小，
回転，移動，エッジ強調，間引き，補間，色変換，画像
の縦横比変換などをはじめとする画像処理や、合成，消
去，接続，入れ換え，はめ込みなどをはじめとする画像
編集を行う事も可能である。また、本実施例の説明では
特に触れなかったが、上記画像処理や画像編集と同様
に、音声情報に関しても処理や編集を行うための専用回
路を設けても良い。

【０１６７】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事が可能で、産
業用あるいは民生用として極めて応用範囲が広い。

【０１６８】なお、上記図２２は、表面伝導型放出素子
を電子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
のではない事は言うまでもない。例えば、図２２の構成
要素のうち使用目的上必要のない機能に関わる回路は省
いても差し支えない。またこれとは逆に、使用目的によ
ってはさらに構成要素を追加しても良い。例えば、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。また、本実
施の形態では、ディスプレイ装置に適用する例で説明し
たが本発明はこれに限定されるものでなく、画像信号に
応じて電子を放出して対応する画像を形成する装置であ
れば、どのような装置にも適用可能である。

【０１６９】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。

【０１７０】以上説明したように本実施の形態によれ
ば、配線抵抗に起因する電圧降下が発生したとしても、
その影響を補償するように電子放出量が制御されるの
で、放出される電子強度の変動を低減させて高品位の画
像を表示することができる。

【０１７１】またこれにより、表示画面全体にわたって
原画像信号に対して極めて忠実な輝度の画像を表示でき
る。

【０１７２】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、マ
トリクス状に配線された複数の冷陰極型放出素子を有す
る電子源の配線抵抗に依存する電圧降下によって生じ
る、各冷陰極型放出素子からの電子放出量のばらつきを
補正することにより、高品位の画像形成を行うことがで
きる。

【０１７３】また本発明によれば、マトリクス状に配線
された複数の冷陰極型放出素子を有する電子源と発光体
との間に中間電極を設け、その中間電極に印加する電圧
を、電子源において駆動される走査ライン位置に応じて
制御することにより、列方向の配線抵抗による電圧降下
に起因する放出電子量の変動を補償して列方向の位置に
よらず放出電子量がほぼ一定になるようにして画像を表
示できるという効果がある。

【０１７４】また本発明によれば、マトリクス状に配線
された複数の冷陰極型放出素子を有する電子源の列方向
の配線抵抗による電圧降下に起因する放出電子量の変動
を、電子源と発光体との間に印加する加速電圧により補
償して列方向の位置によらず放出電子量がほぼ一定にな
るようにして画像を表示できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１の画像表示装置の回路構
成を示すブロック図である。

【図２】本実施の形態の放出素子からの電子放出量と中
間電極への印加電圧との関係を示す図である。

【図３】本実施の形態で用いた表面伝導型放出素子の典
型的な特性を示すグラフ図である。

【図４】本実施の形態の表面伝導型放出素子と中間電極
との関係を説明する図である。

【図５】本実施の形態の表示パネルの外観斜視図であ
る。

【図６】本発明の実施の形態１の中間電極の他の構成を
示す図である。

【図７】図６のＣ−Ｃ’断面図（ａ）、及び図６のＤ−
Ｄ’断面図（ｂ）である。

【図８】本発明の実施の形態１の中間電極駆動部の構成
を示すブロック図である。

【図９】本発明の実施の形態２の画像表示装置の回路構
成を示すブロック図である。

【図１０】本実施の形態の放出素子からの電子放出量と
加速電圧との関係を示す図である。

【図１１】本発明の実施の形態２の加速電圧印加回路の
構成を示すブロック図である。

【図１２】本実施の形態の画像表示装置の表示パネルの
一部を切り欠いて示した斜視図である。

【図１３】本実施の形態の表示パネルのフェースプレー
トの蛍光体配列を例示した平面図である。

【図１４】本実施の形態で用いた平面型の表面伝導型放
出素子の平面図（Ａ），断面図（Ｂ）である。

【図１５】本実施の形態の平面型表面伝導型放出素子の
製造工程を示す断面図である。

【図１６】通電フォーミング処理の際の印加電圧波形を
示す図である。

【図１７】通電活性化処理の際の印加電圧波形（ａ），
放出電流Ｉeの変化（ｂ）を示す図である。

【図１８】本実施の形態で用いた垂直型の表面伝導型放
出素子の断面図である。

【図１９】垂直型の表面伝導型放出素子の製造工程を示
す断面図である。

【図２０】本実施の形態で用いたマルチ電子源の基板の
一部平面図である。

【図２１】本実施の形態で用いた図２０のマルチ電子源
の基板のＡ−Ａ’断面図である。

【図２２】本発明の実施の形態の画像表示装置を用いた
多機能画像表示装置のブロック図である。

【図２３】従来知られた表面伝導型放出素子の一例を示
す平面図である。

【図２４】従来知られたＦＥ素子の一例を示す断面図で
ある。

【図２５】従来知られたＭＩＭ型素子の一例を示す図で
ある。

【図２６】本実施の形態の電子放出素子の配線方法を説
明する図である。

【図２７】配線抵抗による電圧効果を説明する図であ
る。

【符号の説明】

１０１表示パネル１０２走査回路１０３制御回路１０４シフトレジスタ１０５ラッチ回路１０６パルス幅変調回路１０７中間電極駆動部１０８加速電圧電源１０９加速電圧印加回路１１０９中間電極１１２１開口部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の冷陰極型放出素子をマトリクス状
に配列し、同じ行に配列された前記冷陰極型放出素子の
一方を行方向配線に接続し、同じ列に配列された前記冷
陰極型放出素子の他方を列方向配線に接続している電子
源と、前記電子源より放出される電子に応じて像を形成する像
形成手段と、前記発光体と前記電子源との間に配置され、前記電子源
より放出される電子量を制御するための中間電極と、前記電子源と前記像形成手段との間に電圧を印加して前
記電子源から放出された電子を前記像形成手段方向に加
速する電子加速手段と、画像信号に応じて前記列方向配線を介して前記冷陰極型
放出素子を駆動する駆動手段と、前記駆動手段による駆動に応じて前記行方向配線を順次
駆動するライン走査手段と、前記ライン走査手段による駆動される前記行方向配線の
位置に応じて前記中間電極に印加する電位を制御する中
間電極駆動制御手段と、を有することを特徴とする画像
形成装置。
【請求項２】請求項１に記載の画像形成装置であっ
て、前記中間電極駆動制御手段は、前記ライン走査手段
による駆動される走査ライン位置が前記駆動手段により
駆動される列方向配線側より遠ざかるにつれて前記中間
電極に印加する電圧を上昇させることを特徴とする。
【請求項３】請求項１又は２に記載の画像形成装置で
あって、前記中間電極駆動制御手段は、前記ライン走査
手段による駆動される走査ライン位置を計数する計数手
段と、前記駆動手段により駆動される走査ライン位置に
応じた電圧値を記憶する記憶手段と、前記計数手段にお
ける計数値に応じて読み出される電圧値をもとに電圧信
号を発生する電圧発生手段とを有することを特徴とす
る。
【請求項４】複数の冷陰極型放出素子をマトリクス状
に配列し、同じ行に配列された前記冷陰極型放出素子の
一方を行方向配線に接続し、同じ列に配列された前記冷
陰極型放出素子の他方を列方向配線に接続している電子
源と、前記電子源より放出される電子に応じて像を形成する像
形成手段と、前記電子源と前記像形成手段との間に加速電圧を印加し
て前記電子源から放出された電子を前記像形成手段方向
に加速する電子加速手段と、画像信号に応じて前記列方向配線を介して前記冷陰極型
放出素子を駆動する駆動手段と、前記駆動手段による駆動に応じて前記行方向配線を順次
駆動するライン走査手段と、前記ライン走査手段による駆動される前記行方向配線の
位置に応じて前記加速電圧を制御する加速電圧制御手段
と、を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】請求項４に記載の画像形成装置であっ
て、前記加速電圧制御手段は、前記ライン走査手段によ
る駆動される走査ライン位置が前記駆動手段により駆動
される列方向配線側より遠ざかるにつれて前記加速電圧
を上昇させることを特徴とする。
【請求項６】請求項４又は５に記載の画像形成装置で
あって、前記加速電圧制御手段は、前記ライン走査手段
による駆動される走査ライン位置を計数する計数手段
と、前記駆動手段により駆動される走査ライン位置に応
じた電圧値を記憶する記憶手段と、前記計数手段におけ
る計数値に応じて読み出される電圧値をもとに加速電圧
を発生する電圧発生手段とを有することを特徴とする。
【請求項７】請求項１乃至６のいずれか１項に記載の
画像形成装置であって、前記冷陰極型放出素子は前記表
面伝導型放出素子であることを特徴とする。
【請求項８】複数の冷陰極型放出素子をマトリクス状
に配列し、同じ行に配列された前記冷陰極型放出素子の
一方を行方向配線に接続し、同じ列に配列された前記冷
陰極型放出素子の他方を列方向配線に接続している電子
源を駆動し、前記電子源から放出される電子により像形
成手段を駆動して画像を形成する画像形成方法であっ
て、画像信号に応じて前記列方向配線を介して前記冷陰極型
放出素子を駆動する駆動工程と、前記駆動工程による駆動に応じて前記行方向配線を順次
駆動するライン走査工程と、前記ライン走査工程で駆動される前記行方向配線の位置
に応じて、前記像形成手段と前記電子源との間に配置さ
れた中間電極に印加する電位を制御する中間電極駆動制
御工程と、を有することを特徴とする画像形成方法。
【請求項９】請求項８に記載の画像形成方法であっ
て、前記中間電極駆動制御工程では、前記ライン走査工
程で駆動される走査ライン位置が前記駆動工程で駆動さ
れる列方向配線側より遠ざかるにつれて前記中間電極に
印加する電圧を上昇させることを特徴とする。
【請求項１０】請求項８又は９に記載の画像形成方法
であって、前記中間電極駆動制御工程は、前記ライン走
査工程で駆動される走査ライン位置を計数する計数工程
と、前記駆動工程で駆動される走査ライン位置に応じた
電圧値を記憶する記憶工程と、前記計数工程における計
数値に応じて読み出される電圧値をもとに電圧信号を発
生する電圧発生工程とを有することを特徴とする。
【請求項１１】複数の冷陰極型放出素子をマトリクス
状に配列し、同じ行に配列された前記冷陰極型放出素子
の一方を行方向配線に接続し、同じ列に配列された前記
冷陰極型放出素子の他方を列方向配線に接続している電
子源を駆動し、前記電子源より放出される電子に応じて
像形成手段により画像を形成する画像形成方法であっ
て、前記電子源と前記像形成手段との間に加速電圧を印加し
て前記電子源から放出された電子を前記発光体方向に加
速する電子加速工程と、画像信号に応じて前記列方向配線を介して前記冷陰極型
放出素子を駆動する駆動工程と、前記駆動工程での駆動に応じて前記行方向配線を順次駆
動するライン走査工程と、前記ライン走査工程で駆動される前記行方向配線の位置
に応じて前記加速電圧を制御する加速電圧制御工程と、
を有することを特徴とする画像形成方法。
【請求項１２】請求項１１に記載の画像形成方法であ
って、前記加速電圧制御工程では、前記ライン走査工程
で駆動される走査ライン位置が前記駆動工程で駆動され
る列方向配線側より遠ざかるにつれて前記加速電圧を上
昇させることを特徴とする。
【請求項１３】請求項１１又は１２に記載の画像形成
方法であって、前記加速電圧制御工程は、前記ライン走
査工程で駆動される走査ライン位置を計数する計数工程
と、前記駆動工程で駆動される走査ライン位置に応じた
電圧値を記憶する記憶工程と、前記計数工程での計数値
に応じて読み出される電圧値をもとに加速電圧を発生す
る電圧発生工程とを有することを特徴とする。