JPH11338413A

JPH11338413A - 電子発生装置およびその駆動方法

Info

Publication number: JPH11338413A
Application number: JP14469798A
Authority: JP
Inventors: Makiko Mori; 真起子森
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1998-05-26
Filing date: 1998-05-26
Publication date: 1999-12-10

Abstract

(57)【要約】【課題】素子特性のばらつきに加えて、駆動回路のば
らつきをも補正することにより、電子線放出量を均一に
し、ひいては、例えば画像表示装置を作成した場合等に
おいて発光輝度を均一にさせる。【解決手段】ＬＵＴａ１０９〜ＬＵＴｃ１１１には、
マトリクス状に配置された各電子放出素子が目標電子放
出量の電子を放出させるためのデータが格納されてい
る。行単位に駆動するとき、その行を構成する各電子放
出素子を駆動する際の電流を演算回路１１２で演算し、
その結果に基づいて電流駆動回路１０８が電流を流す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の電子放出素
子をマトリクス状に並べた電子発生装置、或いはそれを
用いた構成した画像形成装置及びそれらの駆動方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、電子放出素子として熱陰極素
子と冷陰極素子の２種類が知られている。このうち冷陰
極素子では、たとえば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、たとえば、
Ｍ．Ｉ．Ｅｌｉｎｓｏｎ，ＲａｄｉｏＥ−ｎｇ．Ｅｌ
ｅｃｔｒｏｎＰｈｙｓ．，１０，１２９０，（１９６
５）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、前記エリンソン等によるＳｎ
Ｏ2 薄膜を用いたものの他に、Ａｕ薄膜によるもの
［Ｇ．Ｄｉｔｔｍｅｒ：”ＴｈｉｎＳｏｌｉｄＦｉ
ｌｍｓ”，９，３１７（１９７２）］や、Ｉｎ2 Ｏ3 ／
ＳｎＯ2 薄膜によるもの［Ｍ．Ｈａｒｔｗｅｌｌａｎ
ｄＣ．Ｇ．Ｆｏｎｓｔａｄ：”ＩＥＥＥＴｒａｎ
ｓ．ＥＤＣｏｎｆ．”，５１９（１９７５）］や、カ
ーボン薄膜によるもの［荒木久他：真空、第２６巻、
第１号、２２（１９８３）］等が報告されている。

【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．Ｈａｒｔｗｅｌ
ｌらによる素子の平面図を示す。同図において、３００
１は基板で、３００４はスパッタで形成された金属酸化
物よりなる導電性薄膜である。導電性薄膜３００４は図
示のようにＨ字形の平面形状に形成されている。該導電
性薄膜３００４に後述の通電フォーミングと呼ばれる通
電処理を施すことにより、電子放出部３００５が形成さ
れる。図中の間隔Ｌは、０．５〜１［ｍｍ］，Ｗは、
０．１［ｍｍ］で設定されている。尚、図示の便宜か
ら、電子放出部３００５は導電性薄膜３００４の中央に
矩形の形状で示したが、これは模式的なものであり、実
際の電子放出部の位置や形状を忠実に表現しているわけ
ではない。

【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、通電により電子放出部を形成するものであ
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３００
５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３
００４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】また、ＦＥ型の例は、たとえば、Ｗ．Ｐ．
Ｄｙｋｅ＆Ｗ．Ｗ．Ｄｏｌａｎ，”Ｆｉｅ−ｌｄｅｍ
ｉｓｓｉｏｎ”，ＡｄｖａｎｃｅｉｎＥｌｅｃｔｒ
ｏｎＰｈｙｓｉｃｓ，８，８９（１９５６）や、あるい
は、Ｃ．Ａ．Ｓｐｉｎｄｔ，”Ｐｈｙｓｉｃａｌｐｒ
ｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｈｉｎ−ｆｉｌｍｆｉｅ
ｌｄｅｍｉｓｓｉｏｎｃａｔｈｏｄｅｓｗｉｔｈ
ｍｏｌｙｂｄｅｎｉｕｍｃｏｎｅｓ”，Ｊ．Ａｐｐ
ｌ．Ｐｈｙｓ．，４７，５２４８（１９７６）などが知
られている。

【０００８】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。

【０００９】また、ＦＥ型の他の素子構成として、図２
４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、たとえば、
Ｃ．Ａ．Ｍｅａｄ，”Ｏｐｅｒａｔｉｏｎｏｆｔｕｎ
ｎｅｌ−ｅｍｉｓｓｉｏｎＤｅｖｉｃｅｓ，Ｊ．Ａｐ
ｐｌ．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。

【００１２】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。

【００１３】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。

【００１４】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。

【００１５】特に、画像表示装置への応用としては、た
とえば本出願人によるＵＳＰ５，０６６，８８３号や特
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。

【００１６】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、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：”ＲｅｃｅｎｔＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｎ
ＭｉｃｒｏｔｉｐｓＤｉｓｐｌａｙａｔＬＥＴ
Ｉ”，Ｔｅｃｈ．Ｄｉｇｅｓｔｏｆ４ｔｈＩｎ
ｔ．ＶａｃｕｕｍＭｉｃｒｏｅｌｅ−ｃｔｒｏｎｉ
ｃｓＣｏｎｆ．，Ｎａｇａｈａｍａ，ｐｐ．６〜９
（１９９１）］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。

【００１７】

【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。

【００１８】発明者らは、たとえば図２６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。

【００１９】図中、４００１は冷陰極素子を模式的に示
したもの、４００２は行方向配線、４００３は列方向配
線である。行方向配線４００２および列方向配線４００
３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。

【００２０】なお、図示の便宜上、６ｘ６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。

【００２１】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。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。

【００２２】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。

【００２３】しかしながら、実際に電圧源をマルチ電子
ビーム源に接続し前記の電圧印加方法で駆動した場合に
は、配線抵抗で電圧降下が発生するために各冷陰極素子
に実効的に印加される電圧がばらつくという問題が発生
していた。各素子に印加される電圧がばらつく原因とし
て、まず第一に、単純マトリクス配線では各冷陰極素子
ごとに配線長が異なる（すなわち、配線抵抗の大きさが
素子ごとに異なる）ことが挙げられる。第二に、行方向
配線の各部分の配線抵抗４００４で発生する電圧降下の
大きさが一様でないことが挙げられる。これは、選択す
る行の行方向配線から当該行に接続された各冷陰極素子
に電流が分岐して流れるため、配線抵抗４００４の各々
に流れる電流の大きさが一様でないために起きるもので
ある。第三に、駆動するパターン（画像表示装置の場合
には表示する画像パターン）によって配線抵抗で生じる
電圧降下の大きさが変化することが挙げられる。これ
は、駆動するパターンによって、配線抵抗に流れる電流
が変化するために起きるものである。

【００２４】以上のような原因により、各冷陰極素子に
印加される電圧にばらつきが発生すると、各冷陰極素子
から出力される電子ビーム強度が所望の値からはずれる
ことになり、応用上不都合であった。たとえば、画像表
示装置に応用した場合には、表示画像の輝度が不均一に
なったり、表示画像パターンによって輝度が変動したり
した。また、電圧のばらつきは単純マトリクスの規模が
大きくなるほど顕著になる傾向があるため、画像表示装
置の場合には画素数を制限する要因ともなった。

【００２５】このような点に鑑みて鋭意研究した結果、
本発明者らは上記の電圧印加方法とは異なる駆動方法を
すでに試みている。すなわち、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を駆動する際、列方向配
線には駆動電圧Ｖｅを印加するための電圧源を接続する
のではなく、所望の電子ビーム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であ
る。この方法は、冷陰極素子に流れる電流（以下、素子
電流Ｉｆと記す）と放出される電子ビーム（以下、放出
電流Ｉｅと記す）との間の強い相関関係に着目した結果
考案された方法であり、素子電流Ｉｆの大きさを制御す
ることにより放出電流Ｉｅの大きさを制御するものであ
る。つまり、冷陰極素子の（素子電流Ｉｆ）対（放出電
流Ｉｅ）特性を参照して、所望の放出電流Ｉｅを得るた
めに必要な素子電流Ｉｆの大きさを決定し、列方向配線
に接続した電流源からこれを供給するのである。この方
法によれば、前述の電圧源を接続して駆動する方法と比
較して、配線抵抗で電圧降下が発生したとしてもその影
響を受けにくいため、出力される電子ビーム強度のばら
つきや変動を低減するのに大きな効果が認められた。

【００２６】しかしながら、電流源を接続して駆動する
方法には全く問題がないわけではなく、以下に述べるよ
うな問題が発生していた。

【００２７】（１）各冷陰極素子の（素子電流Ｉｆ）対
（放出電流Ｉｅ）特性のばらつき冷陰極素子を複数構成する場合、特に、画像表示装置に
応用する場合にはマルチ電子源の素子の数が数万個から
数百万個になり、それらすべての冷陰極素子の電流放出
特性を全く同じになるように作成することは大変難し
い。よって、それぞれの素子に同じ電流を流すことがで
きるとしても、放出電子線量がばらついてしまう。ひい
ては、画像表示装置を作成した場合の発光輝度にばらつ
きがでることになる。

【００２８】（２）選択素子以外に流れる電流のばらつ
き図１１のようなｍ×ｎ個の単純マトリクス配線したマル
チ電子源の行番号Ｍ、列番号Ｎの素子（以下、これを素
子（Ｍ，Ｎ）と呼ぶ）のみから電子線を放出させるとす
る。この場合、行方向配線Ｍに選択電圧Ｖｓを与え、列
方向配線Ｎに素子電流Ｉｆを流す。そして、行方向配線
Ｍ以外の行方向配線１〜ｍ（ただし、Ｍを除く）には、
非選択電圧Ｖｎｓを与える。また、列方向配線Ｎ以外の
列方向配線１〜ｎ（ただし、Ｎを除く）には、電流を流
さない。

【００２９】この時、マルチ電子源上のｍ×ｎ個の素子
は、Ａ：選択状態の素子素子（Ｍ，Ｎ）１個この状態の素子には、行方向配線からの選択電圧−Ｖｓ
と、列方向配線からの流入電流により、素子（Ｍ，Ｎ）
の特性によって規定される駆動電圧が印加されている。

【００３０】Ｂ：半選択状態の素子素子（Ｍ，Ｎ）以外の、素子（Ｍ，Ｎ）と同じ行あるい
は列の素子ｍ＋ｎ−２個素子（Ｍ，Ｎ）以外の、素子（Ｍ，Ｎ）と同じ行の素子
には、行方向配線からの選択電圧−Ｖｓが印加され、素
子（Ｍ，Ｎ）以外の、素子（Ｍ，Ｎ）と同じ列の素子に
は、列方向配線から素子（Ｍ，Ｎ）を駆動するために流
入する電流により、素子（Ｍ，Ｎ）の特性によって規定
される駆動電圧が印加されている。

【００３１】Ｃ：非選択状態の素子素子（Ｍ，Ｎ）とは、行も列も異なる素子（ｍ×ｎ−ｍ
−ｎ＋１）個この状態の素子には、電圧は印加されていない。の３種
類に分類できる。

【００３２】それぞれの素子の素子電流は、素子印加電
圧に対して非線形に変化する（詳細はあとで述べる）の
で、Ａ：選択状態の素子に輝度信号を表す素子電流が入
り、Ｂ：半選択状態の素子と、Ｃ：非選択状態の素子に
は全く電流が入らないはずである。しかし、実際には
Ｂ：半選択状態の素子に、電子放出のしきい値以下の印
加電圧しか印加されていないのにもかかわらず、ある程
度もれ電流が流れてしまう。特に、マルチ電子源の素子
の数が数万個（たとえばｍ＝１００，ｎ＝１００）以上
になると、Ｂ：半選択状態の素子は約２００個以上にな
り、輝度信号を表す電流の一部がこのＢ：半選択状態の
素子に流れてしまう。このため、Ａ：選択状態の素子を
流れる電流値が小さくなり、電子線放出量が減少する。
なお、このＡ：選択状態の素子以外に流れる電流を無効
素子電流と呼ぶ。また、この無効素子電流は、配線ごと
に異なる可能性があるので、複数の電子源に同じ大きさ
の輝度信号を送っても電子線放出量が均一にならないこ
とがある。

【００３３】（３）定電流駆動回路のばらつき図１１のようなｍ×ｎ個の単純マトリクス配線されたマ
ルチ電子源に列方向配線から駆動電流を与える場合、画
素の点灯時間を稼いで明るい表示を得るために、同じ行
になるｎ個の素子は１行の走査時間（１Ｈ）中に同時に
駆動される１行同時駆動を採用すると、定電流回路はｎ
個必要となる。特に、画像表示装置に応用する場合には
列方向配線の数、すなわち定電流回路の数は、数百〜数
千になり、それらすべての回路の入出力特性（指令値に
対する出力値）を全く同じになるようにすることは大変
難しい。よって、それぞれの定電流回路に同じ指令値を
与えたとしても、実際に素子に流れる電流がばらついて
しまう。ひいては、画像表示装置を作成した場合の発光
輝度にばらつきがでることになる。

【００３４】本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてな
されたもので、素子特性のばらつきに加えて、駆動回路
のばらつきをも補正することにより、電子線放出量を均
一にし、ひいては、例えば画像表示装置を作成した場合
等において発光輝度を均一にさせることを可能ならしめ
る電子発生装置、画像形成装置及びそれらの駆動方法を
提供しようとするものである。

【００３５】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するた
め、例えば本発明の電子発生装置は以下の構成を備え
る。すなわち、電子放出素子と、該電子放出素子を駆動
する電流駆動回路とを有する電子発生装置であって、前
記電流駆動回路に関する補正情報を記憶する記憶手段
と、該補正情報に基づいて、前記電流駆動回路の制御量
を演算し、前記電流駆動回路側に出力する演算手段とを
有する。

【００３６】また、本発明の好適な実施態様に従えば、
電子発生装置は以下の構成を備える。すなわち、複数の
行配線、列配線と、各配線に接続されマトリクス状に配
置された複数の電子放出素子を有し、行単位に電子放出
を行わせる電子発生装置であって、前記マトリクス状に
配置された電子放出素子に関する補正情報を記憶する記
憶手段と、該記憶手段に記憶された補正情報に基づい
て、行単位に、当該行を構成する各電子放出素子に駆動
電流を流すべき電流値を演算する演算手段と、該演算手
段によって得られた前記行中の各電子放出素子に前記算
出された値の電流が流れるよう制御する制御手段とを備
える。

【００３７】この構成によれば、各冷陰極素子の電子放
出特性のばらつきと同時に、駆動回路の入出力特性のば
らつきをも補正することができるので、総合的に各素子
からの電子放出電流を均一にする事ができる。

【００３８】さらに、本発明の画像表示装置を使用する
ことにより、選択した素子に最適な電流が流れるので、
素子の電子線放出量にばらつきがなく、明るさにむらの
ない画像表示装置が得られる。

【００３９】

【発明の実施の形態】以下に説明する第１〜第５の実施
形態はいずれも画像表示装置への適用例である。つま
り、表面伝導型放出素子で構成するマルチ電子源を画像
表示装置（ディスプレイ）のマルチ電子源として使用す
る。そして、画像表示装置の各画素と、表面伝導型放出
素子が１対１対応しており、この画素には、赤（Ｒ）の
画素、青（Ｂ）の画素、緑（Ｇ）の画素がある。そのた
め、表面伝導型放出素子にも、赤の画素に対応する表面
伝導型放出素子、青の画素に対応する表面伝導型放出素
子、緑の画素に対応する表面伝導型放出素子がある。表
面伝導型放出素子に選択電流を流せば、それに対応する
画素が光を発することになる。よって、画像処理して複
数の表面伝導型放出素子を選択すれば、ＣＲＴ型画像表
示装置のように電子を偏向させることなく、画像表示が
できる。マルチ電子源上の複数の表面伝導型放出素子を
選択するときは、各素子に接続している列方向配線ある
いは行方向配線に電流を流す。

【００４０】また、第１〜第５の実施形態では、１つの
表面伝導型放出素子がＲＧＢのうちの１画素に対応する
カラー画像表示装置について説明するが、本発明の電子
発生装置の技術思想に基づく装置なら、どのような装置
に適用してもよい。例えば、モノクロ画像装置として用
いてもいいし、光プリンタの画像形成用の光源として用
いてもよい。また、ポジ型レジストやネガ型レジストの
露光装置として用いてもよい。さらに、マルチ電子源を
構成する冷陰極素子には、表面伝導型放出素子だけでな
く、図１９のような非線形なＶ−Ｉ特性を持つ素子な
ら、一般の低インピーダンスの素子にも適用することが
できる。

【００４１】また、補正の演算をシリアル信号に直して
から行うが、この演算をパラレル信号で行ってもよい。
第１〜第５の実施形態では、列方向配線に電流駆動回路
を配置し、列方向配線に決定された電流を流すようにし
たが、勿論、行方向配線に電流駆動回路をおくことにし
てもよい。

【００４２】［第１の実施形態］以下、実施形態におけ
るマルチ電子源を用いた画像表示装置の駆動方法および
補正テーブルの取得方法について、図面を参照して具体
的に説明する。

【００４３】図１は、本実施形態に関わる画像表示装置
の駆動方法について説明するためのブロック図である。
同図において、１０１は表面伝導型放出素子を用いた画
像表示パネルで、端子Ｄｘ１からＤｘｍおよびＤｙ１か
らＤｙｎを介して外部の電気回路と接続されている。ま
た画像表示パネル１０１上の高圧端子Ｄａは外部の高圧
電源Ｖａ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からＤｘｍ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列の行列状マトリッ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からＤｙｎには前記走査信号
により選択された一行の表面伝導型放出素子の各素子の
出力電子ビームを制御する為の変調信号が印加される。

【００４４】次に、走査回路１０２について説明する。
同回路は、内部にｍ個のスイッチング素子を備えるもの
で、各スイッチング素子は、選択電圧Ｖｓと非選択電圧
Ｖｎｓのいずれか一方を選択し、表示パネル１０１の端
子Ｄｘ１〜Ｄｘｍと電気的に接続するものである。この
とき、選択電圧Ｖｓを、図示せぬ直流電圧源Ｖｘの出力
電圧とし、非選択電圧Ｖｎｓを０［Ｖ］（グランドレベ
ル）とする。各スイッチング素子は、タイミング信号発
生回路１０４（後述）が出力する制御信号Ｔｓｃａｎに
基づいて動作するものだが、実際にはたとえばＦＥＴの
ようなスイッチング素子を組み合わせる事により容易に
構成する事が可能である。

【００４５】尚、前記直流電圧源Ｖｘは、本実施形態の
場合には図１９で例示した表面伝導型放出素子の特性
（電子放出しきい値電圧が８［Ｖ］）に基づき、走査さ
れていない素子に印加される駆動電圧が電子放出しきい
値電圧以下となるよう、例えば７［Ｖ］の一定電圧を出
力するよう設定されている。

【００４６】次に、画像信号の流れについて説明する。
入力されたコンポジット画像信号をデコーダ１０３で３
原色（ＲＧＢ）の輝度信号及び水平、垂直同期信号（Ｈ
ＳＹＮＣ，ＶＳＹＮＣ）に分離する。タイミング信号発
生回路１０４ではＨＳＹＮＣ，ＶＳＹＮＣ信号に同期し
た各種タイミング信号を発生させる。ＲＧＢ輝度信号は
Ｓ／Ｈ回路１０５において適当なタイミングでサンプリ
ングされ保持される。保持された信号はシリアルパラレ
ル（Ｓ／Ｐ）変換回路１０６で画像形成パネルの各蛍光
体のならびに対応した順番に並んだパラレル信号に変換
される。

【００４７】続いてパルス幅変調回路１０７で画像信号
強度に対応したパルス幅を持つパルスが生成される。１
０８は電流駆動回路で、内部にシフトレジスタを持ち、
演算回路１１２から順次入力される各列方向配線に対応
した設定電流値をシフトすることにより、全ての列の列
方向配線の設定電流値を保持する。そして、タイミング
信号発生回路１０４から出力されるタイミング信号によ
り、パルス幅変調回路１０７から出力されたパルスの期
間だけ、対応する列の設定電流を、表示パネルの端子Ｄ
ｙ１ないしＤｙｎを通じて表示パネル１０１内の表面伝
導型放出素子に印加する。

【００４８】ＬＵＴａ１０９〜ＬＵＴｃ１１１は、画像
表示にあわせて高速で内容を読み出すことのできるＲＡ
ＭやＲＯＭなどの半導体メモリである。ＬＵＴａ１０９
には、電流駆動回路１０８に関わる補正情報が、ＬＵＴ
ｂ１１１０，ＬＵＴｃ１１１にマトリクス配線された表
面伝導型放出素子に関わる補正情報が補正テーブルの形
で格納されている。演算回路１１２は、ＬＵＴａ１０９
〜ＬＵＴｃ１１１に格納されたデータを用いて、全ての
表面伝導型放出素子からの電子放出電流が入力される目
標Ｉｅ値になるように素子に流す電流値を計算し、電流
駆動回路１０８に入力する。

【００４９】演算回路１１２の処理の詳細については後
述する。

【００５０】ＬＵＴａ１０９〜ＬＵＴｃ１１１はタイミ
ング信号発生回路１０４が発するアドレス信号によりア
クセスされ、駆動を行う素子の番号に対応した補正情報
を発生する。端子Ｄｙ１〜Ｄｙｎに電流パルス信号が供
給されたパネルでは、走査回路１０２が選択した行に接
続された表面伝導型放出素子のみが供給されたパルス幅
に応じた期間だけ電子を放出し、蛍光体が発行する。即
ち１水平走査（１Ｈ）期間中、選択された行上の全素子
が画像輝度信号に合わせて発光する。走査回路１０２が
選択する行を１からｍまで順次操作することで２次元画
像が形成される。

【００５１】以上が、画像形成時の動作の概要である
が、次に、補正テーブルの作成方法について説明する。

【００５２】図２は、電流駆動回路１０８に関わる補正
情報を取得するときのブロック図である。同図において
１０３〜１０８については図１で説明したものと同一の
ものである。電流駆動回路１０８の出力である電流パル
ス信号は、電流検出回路１１３を通して、既知の抵抗値
を持つ負荷抵抗Ｒｆ１〜Ｒｆｎに供給される電流検出回
路１１３はｎチャンネルの電流検出器を内蔵し、個々の
電流検出器は、負荷抵抗Ｒｆ１〜Ｒｆｎに比べて十分小
さい抵抗値を持つ電流検出抵抗とアンプ、タイミング信
号発生回路１０４から発するタイミングｙ信号によって
サンプリングするためのサンプル／ホールド回路を備
え、電流検出抵抗の両端に生ずる電位差によって、流れ
る電流を検出する。負荷抵抗Ｒｆ１〜Ｒｆｎの抵抗値
は、選択された表面伝導型放出素子の抵抗値に近い値
（数＋ｋΩ）が望ましい。

【００５３】補正情報の取得手順は、電流駆動回路１０
８に、実際の画像表示の際に表面伝導型放出素子に流れ
る電流値とほぼ同等の設定電流値を与え、デコーダ１０
３には、電流駆動回路１０８の全てのチャネルに同時も
しくは順次、特定のパルス幅の電流パルス信号が出力さ
れるような画像信号を与える。そして、その電流パルス
信号と同期して電流検出回路１１３で電流駆動回路１０
８の各チャンネルから流れる電流を計測する。

【００５４】１つの設定電流値について計測し、電流駆
動回路１０８の設定電流値に対する出力電流値の特性
を、チャンネルごとに、原点を通る直線で近似してもよ
いが、設定電流値を０［ｍＡ］としたときにもある程度
の電流が流れてしまうことが考えられるので、複数の設
定電流値について同様に計測し、設定電流値＝ａ×出力電流値＋ｂ …（１）と近似する方がよい。ここで、ａ，ｂはチャンネル毎に
異なる補正情報である。

【００５５】そして、ＬＵＴａ１０９に、上記補正情報
ａ，ｂを格納する。したがって、ＬＵＴａ１０９は、タ
イミング信号発生回路１０４が発生するアドレス信号に
より、対応するチャンネル用の補正情報ａ，ｂを出力す
る。

【００５６】同図では、電流検出回路１１３に内蔵され
た電流検出器をｎチャンネルと、負荷抵抗をｎ個準備し
たが、電流検出器と負荷抵抗をｎよりも少ない数とし
て、計測する電流駆動回路１０８のチャンネルを順次切
り替えることにより、全てのチャンネルについて計測す
るようにしてもよい。

【００５７】図３は、マトリクス配線された表面伝導型
放出素子に関わる補正情報のうち、列方向配線の無効素
子電流に関わる補正情報を取得するときのブロック図で
ある。同図において１０１および１０３〜１０７につい
ては図１で説明したものと同一のものである。パルス幅
変調回路１０７の出力であるパルス信号は、電圧ドライ
バ１１４により増幅され、全ての列で等しい設定電圧値
をもった電圧パルス信号となる。そして、電流検出回路
１１３および表示パネル１０１の端子Ｄｙ１〜Ｄｙｎを
通じて表示パネル１０１内の表面伝導型放出素子に印加
される。一方、表示パネル１０１の行方向配線の端子Ｄ
ｘ１〜Ｄｘｍは非選択電圧Ｖｎｓであるところのグラン
ドレベルに電気的に接続される。

【００５８】この状態で、電圧ドライバ１１４に、実際
の画像表示の際に列方向配線に発生する電位とほぼ等し
い電圧を設定電圧値として与え、デコーダ１０３には、
電圧ドライバ１１４の全てのチャンネルに同時もしくは
順次、特定のパルス幅の電圧パルス信号が出力されるよ
うな画像信号を与える。そして、その電圧パルス信号と
同期して電流検出回路１１３で電圧ドライバ１１４の各
チャンネルから流れる電流を計測する。

【００５９】このとき、電圧ドライバ１１４から電圧が
印加されている列にある全ての表面伝導型放出素子は、
半選択状態にあり、ｍ個の素子による無効素子電流が流
れる。実際の画像表示のときには、走査回路１０２によ
って、１つの行にのみ選択電圧Ｖｓが印加されているの
で、ｍ−１個の素子による無効素子電流が流れることに
なる。ここで、画像表示装置に応用する場合を考える
と、ｍは１００よりも大きく、ｍ個の素子による無効素
子電流は、ｍ−１個の素子による無効素子電流とほぼ等
しいということができる。

【００６０】したがって、この方法で取得した無効素子
電流を、列毎に異なる定数としてＬＵＴｂ１１０に格納
する。ＬＵＴｂ１１０は、タイミング信号発生回路１０
４が発生するアドレス信号により、対応する列の無効素
子電流を出力する。

【００６１】また、無効素子電流は印加電圧に対して線
形であるといえるので、アドミッタンスとしてＬＵＴｂ
１１０に記憶してもよいし、複数の設定電圧値において
無効素子電流を測定し、その線形近似した係数をＬＵＴ
ｂ１１０に格納してもよい。

【００６２】同図では、表示パネル１０１の行方向配線
の端子Ｄｘ１〜Ｄｘｍを直接グランドレベルに接続して
いるが、走査回路１０２を用いてスイッチングすること
により、全ての端子Ｄｘ１〜Ｄｘｍを非選択電圧Ｖｎｓ
に電気的に接続してもよい。

【００６３】図４は、マトリクス配線された表面伝導型
放出素子に関わる補正情報のうち、素子電流Ｉｆに対す
る放出電流Ｉｅ特性（電子放出効率）のばらつきに関わ
る補正情報を取得するときのブロック図である。同図に
おいて１０１〜１０８については図１で説明したものと
同一のものであり、１１３と１１４については図３で説
明したものｔ同一のものである。ただし、画像表示パネ
ル１０１上の高圧端子Ｄａは、Ｉｅモニタ回路１１５を
介して外部の高圧電源Ｖａに接続されている。

【００６４】高圧端子Ｄａは、画像表示パネル１０１に
ついて１つなので、Ｉｅモニタ回路で素子毎のＩｅを計
測しようとした場合、同時に点灯させる素子は１つでな
ければならない。したがって、デコーダ１０３には、同
時に１つの列方向配線上の素子だけに特定のパルス幅の
電圧パルス信号が印加されるような画像信号を与える。
そして、その電圧パルス信号と同期して電流検出回路１
１３で電圧ドライバ１１４の各チャネルから流れる電流
を計測するとともに、Ｉｅモニタ回路１１５で選択され
た素子から放出された放出電流を計測する。

【００６５】このようにして計測された電流と、図３を
用いて説明しようとしたように計測された無効素子電流
を用いて、各素子の電流放出効率ηは、 η＝Ｉｅ／Ｉｆ …（２）Ｉｆ＝Ｉｄ−Ｉｌｅａｋ …（３）で表される。ここで、Ｉｆは選択された素子を流れる電
流、Ｉｄは電流検出回路１１３で検出された、選択され
た素子がある列方向配線に流れ込む電流、Ｉｌｅａｋは
選択された素子がある列方向配線の無効素子電流であ
る。

【００６６】こうして計算された電子放出効率情報を、
素子毎に異なる定数としてＬＵＴｃ１１１に格納する。
ＬＵＴｃ１１１は、タイミング信号発生回路１０４が発
するアドレス信号により、対応する素子の電子放出効率
情報を出力する。

【００６７】続いて、上記手法で取得した補正情報を用
いて、演算回路１１２が電流駆動回路１０８に与える設
定電流値を求める方法について、図５を参照しながら説
明する。

【００６８】まず、ステップＳ５０１で、目標放出電流
Ｉｅの値を取得する。これは、画像表示パネル１０１の
全面で均一な輝度を得るために設定する。全ての素子で
同一の目標値である。この値は、あらかじめ設定されて
いてメモリに格納されていてもよいし、マイクロコンピ
ュータやホストコンピュータから与えられるようにして
もよい。

【００６９】次に、ステップＳ５０２で、選択された素
子に流す電流を求める。これは、目標放出電流Ｉｅを、
ＬＵＴｃ１１１から出力される、その素子の電流放出効
率で除算することで求められる。

【００７０】ステップＳ５０３では、選択された素子が
属する列方向配線に流す電流を求める。これは、ステッ
プＳ５０２で求められた、選択された素子に流す電流
に、ＬＵＴｂ１１０から出力される、その素子が属する
列方向配線の無効電流を加えることで求められる。

【００７１】こうして求められた電流値を実際に列方向
配線に流せば、全ての素子に所望の電流が流れ、均一な
放出電流が得られるので、ステップＳ５０４では、電流
駆動回路１０８のチャンネル毎の入出力特性を補正し
て、電流駆動回路１０８に設定する電流値を求める。す
なわち、ステップＳ５０３で求められた、列方向配線に
流す電流値を出力するような設定電流値を、ＬＵＴａ１
０９から出力される、前述の式１の係数である補正情報
ａ，ｂを用いて式１に代入することで求められる。

【００７２】最後に、ステップＳ５０５で、電流駆動回
路１０８に、ステップＳ５０４で求められた設定電流値
を設定することで処理を終了する。

【００７３】以上を式で表わすと、素子（Ｍ，Ｎ）を駆
動するときに電流駆動回路１０８に設定する電流値Ｉｓ
(M,N)は、Ｉｓ(M,N)＝ａ(N)×（Ｉｅ／η(M,N)＋Ｉｌｅａｋ(N)）＋ｂ(N) …（４）である。ここで、Ｉｅは目標放出電流、ηは選択した素
子に流れる電流に対する、その素子から放出される電子
放出電流の割合（電子放出効率）、Ｉｌｅａｋは選択し
た素子が属する列方向配線の無効素子電流、ａ，ｂは、
選択した素子を駆動する電流駆動回路１０８のチャンネ
ルの入出力特性を表す１次式の係数であり、式１の関係
がある。

【００７４】ソフトウェア的に実現する方法を上記に述
べたが、演算回路１１２は、電気回路で実現してもよ
く、そのときのブロック図を図６に示す。同図に示され
るように、処理を簡単にするために、ＬＵＴｃ１１１に
は１／ηが格納され、２つの積算器と２つの加算器で構
成される。

【００７５】演算回路１１２は、この処理を１Ｈ期間中
に、次に１Ｈ期間に駆動される行方向配線に接続された
ｎ個の素子に対して行う。

【００７６】式４では、無効素子電流を一定のものとし
て加算したが、印加電圧に対して線形な性質を持ち、同
一の列方向配線上にある異なる素子を駆動する場合に、
電子放出効率ばらつきや、印加電圧に対する素子電流の
ばらつきなどから等しい放出電流を得ようとしても、印
加電圧が異なる。画像表示パネル１０１を構成する素子
数が少なければ選択された素子に流れる電流に対して無
効素子電流の印加電圧変動による変化が十分小さいので
無視できるが、素子数が多くなると、無効素子電流の変
化分が無視できなくなってくる。そこで、印加電圧に対
する無効素子電流を線形近似した係数をＬＵＴｂ１１０
に格納し、ＬＵＴｃ１１１には電子放出効率ηととも
に、印加電圧と選択素子に流れた電流との関係を表す近
似式の係数を格納することで、選択素子に流す電流（Ｉ
ｅ／η）からその時の列方向配線への印加電圧Ｖｆを逆
算し（式５）、その印加電圧のときの無効素子電流を求
めて（式６）、式４に代入する。

【００７７】Ｖｆ(M,N)＝ａ１(M,N)×（Ｉｅ／η(M,N)）＋ｂ１(M,N) …（５）Ｉｌｅａｋ(N)＝ａ２(N)×Ｖｆ＋ｂ２(N) …（６）ここで、ａ１，ｂ１は、素子固有の、印加電圧と流れる
電流との関係を表す近似式の係数であり、ａ２，ｂ２
は、列方向配線毎の、印加電圧と無効素子電流との関係
を表す近似式の係数である。

【００７８】本実施形態では、式１に示した電流駆動回
路１０８の入出力特性、式５に示した印加電圧と流れる
電流との関係、式６に示した印加電圧と流れる無効素子
電流との関係をいずれ１次式で近似したが、必要に応じ
て高次式やその他の関数で近似して構わない。

【００７９】また、階調表現の方法として、パルス幅変
調方式を説明したが、振幅変調方式を用いてもよく、そ
の場合は、画像信号に応じて演算回路１１２に与えられ
る目標放出電流Ｉｅが変化することになる。

【００８０】＜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。

【００８１】図１１は、実施形態に用いた表示パネルの
斜視図であり、内部構造を示すためにパネルの一部を切
り欠いて示している。

【００８２】図中、１００５はリアプレート、１００６
は側壁、１００７はフェースプレートであり、１００５
〜１００７により表示パネルの内部を真空に維持するた
めの気密容器を形成している。気密容器を組み立てるに
あたっては、各部材の接合部に十分な強度と気密性を保
持させるため封着する必要があるが、たとえばフリット
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。

【００８３】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ＮｘＭ個形成されている。（Ｎ，Ｍは２以上の正の整
数であり、目的とする表示画素数に応じて適宜設定され
る。たとえば、高品位テレビジョンの表示を目的とした
表示装置においては、Ｎ＝３０００，Ｍ＝１０００以上
の数を設定することが望ましい。本実施形態において
は、Ｎ＝３０７２，Ｍ＝１０２４とした。）前記ＮｘＭ
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。

【００８４】本実施形態においては、気密容器のリアプ
レート１００５にマルチ電子ビーム源の基板１００１を
固定する構成としたが、マルチ電子ビーム源の基板１０
０１が十分な強度を有するものである場合には、気密容
器のリアプレートとしてマルチ電子ビーム源の基板１０
０１自体を用いてもよい。

【００８５】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。本実施形態はカ
ラー表示装置であるため、蛍光膜１００８の部分にはＣ
ＲＴ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１
２（Ａ）に示すようにストライプ状に塗り分けられ、蛍
光体のストライプの間には黒色の導電体１０１０が設け
てある。黒色の導電体１０１０を設ける目的は、電子ビ
ームの照射位置に多少のずれがあっても表示色にずれが
生じないようにする事や、外光の反射を防止して表示コ
ントラストの低下を防ぐ事、電子ビームによる蛍光膜の
チャージアップを防止する事などである。黒色の導電体
１０１０には、黒鉛を主成分として用いたが、上記の目
的に適するものであればこれ以外の材料を用いても良
い。

【００８６】また、３原色の蛍光体の塗り分け方は前記
図１２（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１２（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。

【００８７】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。

【００８８】また、蛍光膜１００８のリアプレート側の
面には、ＣＲＴの分野では公知のメタルバック１００９
を設けてある。メタルバック１００９を設けた目的は、
蛍光膜１００８が発する光の一部を鏡面反射して光利用
率を向上させる事や、負イオンの衝突から蛍光膜１００
８を保護する事や、電子ビーム加速電圧を印加するため
の電極として作用させる事や、蛍光膜１００８を励起し
た電子の導電路として作用させる事などである。メタル
バック１００９は、蛍光膜１００８をフェースプレート
基板１００７上に形成した後、蛍光膜表面を平滑化処理
し、その上にＡｌを真空蒸着する方法により形成した。
なお、蛍光膜１００８に低電圧用の蛍光体材料を用いた
場合には、メタルバック１００９は用いない。

【００８９】また、本実施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、たとえばＩＴＯを材料とする透明電極を設けてもよ
い。

【００９０】また、Ｄx1〜ＤxmおよびＤy1〜Ｄyn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１０
０３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１
００９と電気的に接続している。

【００９１】また、気密容器内部を真空に排気するに
は、気密容器を組み立てた後、不図示の排気管と真空ポ
ンプとを接続し、気密容器内を１０のマイナス７乗［Ｔ
ｏｒｒ］程度の真空度まで排気する。その後、排気管を
封止するが、気密容器内の真空度を維持するために、封
止の直前あるいは封止後に気密容器内の所定の位置にゲ
ッター膜（不図示）を形成する。ゲッター膜とは、たと
えばＢａを主成分とするゲッター材料をヒーターもしく
は高周波加熱により加熱し蒸着して形成した膜であり、
該ゲッター膜の吸着作用により気密容器内は１ｘ１０マ
イナス５乗ないしは１ｘ１０マイナス７乗［Ｔｏｒｒ］
の真空度に維持される。

【００９２】以上、本発明実施形態の表示パネルの基本
構成と製法を説明した。

【００９３】次に、前記実施形態の表示パネルに用いた
マルチ電子ビーム源の製造方法について説明する。本発
明の画像表示装置に用いるマルチ電子ビーム源は、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
ＭＩＭ型などの冷陰極素子を用いることができる。

【００９４】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ビーム源の構造について述べる。

【００９５】＜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。

【００９６】＜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１３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。

【００９７】基板１１０１としては、たとえば、石英ガ
ラスや青板ガラスをはじめとする各種ガラス基板や、ア
ルミナをはじめとする各種セラミクス基板、あるいは上
述の各種基板上にたとえばＳｉＯ2 を材料とする絶縁層
を積層した基板、などを用いることができる。

【００９８】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Ｉｎ2 Ｏ3 −ＳｎＯ2 をはじめとする金属
酸化物、ポリシリコンなどの半導体、などの中から適宜
材料を選択して用いればよい。電極を形成するには、た
とえば真空蒸着などの製膜技術とフォトリソグラフィ
ー、エッチングなどのパターニング技術を組み合わせて
用いれば容易に形成できるが、それ以外の方法（たとえ
ば印刷技術）を用いて形成してもさしつかえない。

【００９９】素子電極１１０２と１１０３の形状は、当
該電子放出素子の応用目的に合わせて適宜設計される。
一般的には、電極間隔Ｌは通常は数百オングストローム
から数百マイクロメーターの範囲から適当な数値を選ん
で設計されるが、なかでも表示装置に応用するために好
ましいのは数マイクロメーターより数十マイクロメータ
ーの範囲である。また、素子電極の厚さｄについては、
通常は数百オングストロームから数マイクロメーターの
範囲から適当な数値が選ばれる。

【０１００】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。

【０１０１】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。

【０１０２】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。

【０１０３】また、微粒子膜を形成するのに用いられう
る材料としては、たとえば、Ｐｄ，Ｐｔ，Ｒｕ，Ａｇ，
Ａｕ，Ｔｉ，Ｉｎ，Ｃｕ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｚｎ，Ｓｎ，Ｔ
ａ，Ｗ，Ｐｂ，などをはじめとする金属や、ＰｄＯ，Ｓ
ｎＯ2 ，Ｉｎ2 Ｏ3 ，ＰｂＯ，Ｓｂ2 Ｏ3 ，などをはじ
めとする酸化物や、ＨｆＢ2 ，ＺｒＢ2 ，ＬａＢ6 ，Ｃ
ｅＢ6 ，ＹＢ4 ，ＧｄＢ4 ，などをはじめとする硼化物
や、ＴｉＣ，ＺｒＣ，ＨｆＣ，ＴａＣ，ＳｉＣ，ＷＣ，
などをはじめとする炭化物や、ＴｉＮ，ＺｒＮ，Ｈｆ
Ｎ，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。

【０１０４】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。

【０１０５】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１０２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。

【０１０６】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１３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。

【０１０７】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。

【０１０８】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。

【０１０９】以上、好ましい素子の基本構成を述べた
が、実施形態においては以下のような素子を用いた。

【０１１０】すなわち、基板１１０１には青板ガラスを
用い、素子電極１１０２と１１０３にはＮｉ薄膜を用い
た。素子電極の厚さｄは１０００［オングストロー
ム］、電極間隔Ｌは２［マイクロメーター］とした。

【０１１１】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。

【０１１２】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１４（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、各部材の表記は図１３と同一である。

【０１１３】１）まず、図１４（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。

【０１１４】形成するにあたっては、あらかじめ基板１
１０１を洗剤、純水、有機溶剤を用いて十分に洗浄後、
素子電極の材料を堆積させる。（堆積する方法として
は、たとえば、蒸着法やスパッタ法などの真空成膜技術
を用ればよい。）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、同図（ａ）に示した一対の素子電極（１１０２と１
１０３）を形成する。

【０１１５】２）次に、同図（ｂ）に示すように、導電
性薄膜１１０４を形成する。

【０１１６】形成するにあたっては、まず同図（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、本実施形態では主要元素としてＰｄを用いた。ま
た、実施形態では塗布方法として、ディッピング法を用
いたが、それ以外のたとえばスピンナー法やスプレー法
を用いてもよい。）また、微粒子膜で作られる導電性薄膜の成膜方法として
は、本実施形態で用いた有機金属溶液の塗布による方法
以外の、たとえば真空蒸着法やスパッタ法、あるいは化
学的気相堆積法などを用いる場合もある。

【０１１７】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。

【０１１８】通電フォーミング処理とは、微粒子膜で作
られた導電性薄膜１１０４に通電を行って、その一部を
適宜に破壊、変形、もしくは変質せしめ、電子放出を行
うのに好適な構造に変化させる処理のことである。微粒
子膜で作られた導電性薄膜のうち電子放出を行うのに好
適な構造に変化した部分（すなわち電子放出部１１０
５）においては、薄膜に適当な亀裂が形成されている。
なお、電子放出部１１０５が形成される前と比較する
と、形成された後は素子電極１１０２と１１０３の間で
計測される電気抵抗は大幅に増加する。

【０１１９】通電方法をより詳しく説明するために、図
１５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
１１１１で計測した。

【０１２０】実施形態においては、たとえば１０のマイ
ナス５乗［ｔｏｒｒ］程度の真空雰囲気下において、た
とえばパルス幅Ｔ１を１［ミリ秒］、パルス間隔Ｔ２を
１０［ミリ秒］とし、波高値Ｖｐｆを１パルスごとに
０．１［Ｖ］ずつ昇圧した。そして、三角波を５パルス
印加するたびに１回の割りで、モニターパルスＰｍを挿
入した。フォーミング処理に悪影響を及ぼすことがない
ように、モニターパルスの電圧Ｖｐｍは０．１［Ｖ］に
設定した。そして、素子電極１１０２と１１０３の間の
電気抵抗が１ｘ１０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１ｘ１０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。

【０１２１】なお、上記の方法は、本実施形態の表面伝
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。

【０１２２】４）次に、図１４（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。

【０１２３】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。

【０１２４】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。

【０１２５】通電方法をより詳しく説明するために、図
１６（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。本実施形態においては、一定
電圧の矩形波を定期的に印加して通電活性化処理を行っ
たが、具体的には，矩形波の電圧Ｖａｃは１４［Ｖ］，
パルス幅Ｔ３は１［ミリ秒］，パルス間隔Ｔ４は１０
［ミリ秒］とした。なお、上述の通電条件は、本実施形
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。

【０１２６】図１４（ｄ）に示す１１１４は該表面伝導
型放出素子から放出される放出電流Ｉｅを捕捉するため
のアノード電極で、直流高電圧電源１１１５および電流
計１１１６が接続されている。（なお、基板１１０１
を、表示パネルの中に組み込んでから活性化処理を行う
場合には、表示パネルの蛍光面をアノード電極１１１４
として用いる。）活性化用電源１１１２から電圧を印加
する間、電流計１１１６で放出電流Ｉｅを計測して通電
活性化処理の進行状況をモニターし、活性化用電源１１
１２の動作を制御する。電流計１１１６で計測された放
出電流Ｉｅの一例を図１６（ｂ）に示すが、活性化電源
１１１２からパルス電圧を印加しはじめると、時間の経
過とともに放出電流Ｉｅは増加するが、やがて飽和して
ほとんど増加しなくなる。このように、放出電流Ｉｅが
ほぼ飽和した時点で活性化用電源１１１２からの電圧印
加を停止し、通電活性化処理を終了する。

【０１２７】なお、上述の通電条件は、本実施形態の表
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。

【０１２８】以上のようにして、図１４（ｅ）に示す平
面型の表面伝導型放出素子を製造した。

【０１２９】＜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。

【０１３０】図１７は、垂直型の基本構成を説明するた
めの模式的な断面図であり、図中の１２０１は基板、１
２０２と１２０３は素子電極、１２０６は段差形成部
材、１２０４は微粒子膜を用いた導電性薄膜、１２０５
は通電フォーミング処理により形成した電子放出部、１
２１３は通電活性化処理により形成した薄膜である。

【０１３１】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、図１３の平面型における素子電極間隔Ｌは、
垂直型においては段差形成部材１２０６の段差高Ｌｓと
して設定される。なお、基板１２０１、素子電極１２０
２および１２０３、微粒子膜を用いた導電性薄膜１２０
４、については、前記平面型の説明中に列挙した材料を
同様に用いることが可能である。また、段差形成部材１
２０６には、たとえばＳｉＯ2 のような電気的に絶縁性
の材料を用いる。

【０１３２】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１８（ａ）〜（ｆ）は、製造工程
を説明するための断面図で、各部材の表記は図１７と同
一である。

【０１３３】１）まず、図１８（ａ）に示すように、基
板１２０１上に素子電極１２０３を形成する。

【０１３４】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。

【０１３５】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。

【０１３６】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。

【０１３７】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。

【０１３８】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１４（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。）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１４（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。）以上のようにして、図１８（ｆ）に示す垂直型の表面伝
導型放出素子を製造した。

【０１３９】＜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。

【０１４０】図１９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。

【０１４１】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。

【０１４２】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。

【０１４３】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。

【０１４４】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。

【０１４５】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。

【０１４６】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。

【０１４７】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。

【０１４８】＜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。

【０１４９】図２０に示すのは、図１１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、図１３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１
００４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。

【０１５０】図２０のＡ−Ａ’に沿った断面を、図２１
に示す。

【０１５１】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。

【０１５２】図２２は、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多機能表示
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、２１０
３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、２１
０７は画像生成回路、２１０８および２１０９および２
１１０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２１１
３はＴＶ信号受信回路、２１１４は入力部である。

【０１５３】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。

【０１５４】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、
たとえば、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（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。

【０１５５】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。

【０１５６】また、画像入力インターフェース回路２１
１１は、たとえば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。

【０１５７】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。

【０１５８】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。

【０１５９】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。

【０１６０】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。

【０１６１】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
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入出力することも可能であ
る。

【０１６２】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。

【０１６３】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。

【０１６４】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。

【０１６５】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。たとえ
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。

【０１６６】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、たとえば数値計算などの作業を外部
機器と協同して行っても良い。

【０１６７】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、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。

【０１６８】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、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。

【０１６９】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。

【０１７０】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。

【０１７１】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、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。

【０１７２】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。

【０１７３】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。

【０１７４】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２
１００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２
１００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、ＣＰＵ２１０６により統括的に制御され
る。

【０１７５】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、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、本実施形態の
説明では特に触れなかったが、上記画像処理や画像編集
と同様に、音声情報に関しても処理や編集を行うための
専用回路を設けても良い。

【０１７６】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。

【０１７７】なお、図２２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
ものではない事は言うまでもない。たとえば、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。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。

【０１７８】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。

【０１７９】［第２の実施形態］次に、本発明の第２の
実施形態について図７を用いて説明する。

【０１８０】本実施形態における表面伝導型放出素子お
よびパネルの構成、さらに、同図における１０１〜１０
８は、第１の実施形態で示したものと同様のものであ
る。第１の実施形態と異なる点は、補正テーブルを格納
しているＬＵＴが１つであり、演算回路が存在しないと
ころである。ＬＵＴ１１６には、前述のように図２〜図
４で説明した手順によって取得した補正情報を合成し、
規定の目標放出電流Ｉｅ値を得られるような設定電流値
が格納されている。その設定電流値は、前述のように、
式４（および式５、式６）に目標放出電流Ｉｅを代入す
ることで求められ、タイミング信号発生回路１０４から
のアドレス信号によってアクセスされ、対応する画素の
補正情報が出力されるようなアドレスに格納する。

【０１８１】従って、素子を特定する信号がタイミング
信号発生回路１０４から発せられることにより、その素
子の属する列方向配線に流す電流がＬＵＴ１１６から出
力されるので、演算回路は不要となり、電流駆動回路１
０８は、ＬＵＴ１１６の出力電流値を設定電流値として
素子を駆動することにより、全素子均一な放出電流値が
えられ、さらに簡単な構成で、表示にむらのない、画像
表示装置が実現できる。

【０１８２】この場合、ＬＵＴ１１６に格納される補正
情報は、ある１つの目標放出電流Ｉｅに対して作成され
るが、いくつかの目標放出電流Ｉｅに対して補正情報を
格納し、どの目標放出電流Ｉｅを用いるかをＬＵＴ１１
６にコントロール信号（アドレス信号）として入力する
ことにより、切り替えてもよい。そのようにすれば、輝
度調整や、色温度調整に応用することができる。

【０１８３】［第３の実施形態］次に、本発明の第３の
実施形態について図８を用いて説明する。

【０１８４】本実施形態の特徴は、図４を用いて説明し
た、素子の電子放出効率の測定する際の駆動方式にあ
る。

【０１８５】第１の実施形態では、電圧ドライバ１１４
を用いて、全ての素子に等しい電圧を与えたときの、選
択された素子がある列方向配線に流れ込む電流Ｉｄと、
選択された素子から放出された電流を計測したが、本実
施形態では、電圧ドライバ１１４と電流検出回路１１３
の代わりに、ＬＵＴａ１０９とＬＵＴｂ１１０を用い
て、演算回路で各素子の電子放出効率以外の補正処理を
行い、選択された素子に流れる電流Ｉｆを一定とした。
従って、列方向配線に流れ込む電流を計測することな
く、放出電流のみをＩｅモニタ回路１１５を用いて計測
することにより、それぞれの素子の電子放出効率を用い
ることができる。

【０１８６】演算回路１１２の処理は、特にＬＵＴｃ１
１１を使わないようにしてもよいが、ＬＵＴｃ１１１に
格納されている値を、影響のないような値にしておけ
ば、演算回路１１２の処理はそのままでよい。

【０１８７】［第４の実施形態］次に、本発明の第４の
実施形態について図９を用いて説明する。

【０１８８】同図は、図１で説明した、画像表示の場合
と、図３および図４を用いて説明した、無効素子電流お
よび電子放出効率を測定する場合とを総合的に実現した
ブロック図である。全ての部品は既に説明されている
が、本実施形態の特徴は、電流駆動回路１０８に最高電
圧値Ｖｍａｘを設定する端子が用意され、設定電流値の
いかんに関わらず、画像表示パネル１０１の端子Ｄｙ１
からＤｙｎに印加される電圧がＶｍａｘを越えないよう
にするところにある。

【０１８９】この構成により、電圧ドライバ１１４を用
いて行っていた無効素子電流の計測が、演算回路１１２
に与える目標Ｉｅ値に実力よりも大きな値を設定し、最
高電圧値Ｖｍａｘに設定電圧値を与えることにより、電
流駆動回路１０８を用いて実現できる。

【０１９０】また、図２を用いて説明した、電流駆動回
路１０８の入出力特性を計測する際にも、画像表示パネ
ルに変えて負荷抵抗Ｒｆ１〜Ｒｆｎを接続するだけで実
現できる。その場合には、電流駆動回路１０８に設定さ
れる電流値が全てのチャンネルについて等しくなるよう
な値をＬＵＴａ１０９〜ＬＵＴｃ１１１に格納するか、
演算回路１１２の処理を変更する必要がある。

【０１９１】［第５の実施形態］次に、本発明の第５の
実施形態について図１０を用いて説明する。

【０１９２】本実施形態における表面伝導型放出素子お
よびパネルの構成、さらに、同図における１０１〜１０
８は、第１の実施形態で示したものと同様のものであ
る。第１の実施形態と異なる点は、補正テーブルを格納
しているＬＵＴが画像表示パネルに関する補正情報を格
納したＬＵＴｄ１１７と駆動回路に関する補正情報を格
納したＬＵＴｅ１１８の２つであり、演算回路が存在し
ないところである。

【０１９３】ＬＵＴｄ１１７には、前述のように図３〜
図４で説明した手順によって取得した画像表示パネルに
関する補正情報を合成し、規定の目標放出電流Ｉｅ値を
得るために列方向配線に流す電流値Ｉｄが格納されてい
る。それは、Ｉｄ(M,N)＝Ｉｅ／η(M,N)＋Ｉｌｅａｋ(N) …（７）である。ここで、Ｉｅは目標放出電流、ηは選択した素
子に流れる電流に対する、その素子から放出される電子
放出電流の割合（電子放出効率）、Ｉｌｅａｋは選択し
た素子が属する列方向配線の無効素子電流である。

【０１９４】ＬＵＴｅ１１８には、前述のように図２で
説明した手順によって取得した駆動回路に関する補正情
報を、目的の電流値を列方向配線に流すために、駆動回
路に設定すべき電流値が格納されている。その関係は、
前述の式１で表される。

【０１９５】ＬＵＴｄ１１７は、素子を特定するＭ，Ｎ
をアドレス信号としてタイミング信号発生回路１０４か
ら受け、その素子に対応した、列方向配線に流す電流値
を例えば８ｂｉｔのデジタルデータとして出力する。

【０１９６】ＬＵＴｅ１１８は、列方向配線を特定する
Ｎおよび、ＬＵＴｄ１１７から出力された電流値を表す
デジタルデータをアドレス信号として受け、その電流値
を列方向配線に流すために必要な設定電流値を、例えば
８ｂｉｔのデジタルデータとして出力する。ＬＵＴｅ１
１８は、ＬＵＴｄ１１７から出力される全ての電流値
（８ｂｉｔデジタルデータならば２５６種類）に対応し
て設定電流値を格納している。

【０１９７】これにより、全素子で均一な放出電流値が
得られ、表示にむらのない、画像表示装置が実現でき
る。また、駆動回路に関する補正情報と、画像表示パネ
ルに関する補正情報とを別々のＬＵＴに格納すること
で、駆動回路の交換をした場合にも、新たにＬＵＴを作
成することなく、均一な駆動が可能となる。また、回路
の簡略化が図れる。

【０１９８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
素子特性のばらつきに加えて、駆動回路のばらつきをも
補正することにより、電子線放出量を均一にし、ひいて
は、例えば画像表示装置を作成した場合等において発光
輝度を均一にさせることが可能になる。

【０１９９】

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態に関わるブロック図である。

【図２】駆動回路の補正情報を取得するためのブロック
図である。

【図３】無効素子電流を取得するためのブロック図であ
る。

【図４】電子放出効率を取得するためのブロック図であ
る。

【図５】演算処理の内容を説明するフローチャートであ
る。

【図６】演算回路の一例例を示すブロック図である。

【図７】第２の実施形態に関わるブロック図である。

【図８】第３の実施形態に関わる電子放出効率を取得す
るためのブロック図である。

【図９】第４の実施形態に関わるブロック図である。

【図１０】第５の実施形態に関わるブロック図である。

【図１１】本発明の実施形態である画像表示装置の、表
示パネルの一部を切り欠いて示した斜視図である。

【図１２】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１３】実施形態で用いた平面型の表面伝導型放出素
子の平面及び断面図である。

【図１４】平面型の表面伝導型放出素子の製造工程を示
す断面図である。

【図１５】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１６】通電活性化処理の際の印加電圧波形と放電電
流Ｉｅの変化を示す図である。

【図１７】実施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１８】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１９】実施形態で用いた表面伝導型放出素子の典型
的な特性を示す図である。

【図２０】実施形態で用いたマルチ電子ビーム源の基板
の平面図である。

【図２１】実施形態で用いたマルチ電子ビーム源の基板
の一部断面図である。

【図２２】本発明の実施形態である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】表面伝導型放出素子の一例を示す図である。

【図２４】ＦＥ型素子の一例を示す図である。

【図２５】ＭＩＭ型素子の一例を示す図である。

【図２６】電子放出素子の配線方法を説明する図であ
る。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電子放出素子と、該電子放出素子を駆動
する電流駆動回路とを有する電子発生装置であって、前記電流駆動回路に関する補正情報を記憶する記憶手段
と、該補正情報に基づいて、前記電流駆動回路の制御量を演
算し、前記電流駆動回路側に出力する演算手段とを有す
ることを特徴とする電子発生装置。
【請求項２】電子放出素子と、該電子放出素子を駆動
する電流駆動回路とを有する電子発生装置であって、前記電流駆動回路に関する補正情報に基づいて演算した
前記電流駆動回路の制御量を記憶する記憶手段を有する
ことを特徴とする電子発生装置。
【請求項３】前記電子放出素子を複数個備えることを
特徴とする請求項第１項又は第２項に記載の電子発生装
置。
【請求項４】前記電子放出素子は行列状に配置されて
いることを特徴とする請求項第３項に記載の電子発生装
置。
【請求項５】前記制御量は、前記電流駆動回路に関す
る補正情報及び電子放出素子に関する補正情報に基づい
て演算することを特徴とする請求項第１項又は第２項に
記載の電子発生装置。
【請求項６】前記電子放出素子は冷陰極素子であるこ
とを特徴とする請求項第１項乃至第５項のいずれか１つ
に記載の電子発生装置。
【請求項７】電子放出素子と、該電子放出素子を駆動
する電流駆動回路とを有する電子発生装置の駆動方法で
あって、記憶されている前記電流駆動回路に関する補正情報に基
づいて、前記電流駆動回路の制御量を演算する演算工程
と、該制御量によって前記電流駆動回路を制御する工程とを
有することを特徴とする電子発生装置の駆動方法。
【請求項８】電子放出素子と、該電子放出素子を駆動
する電流駆動回路とを有する電子発生装置の駆動方法で
あって、前記電流駆動回路に関する補正情報に基づいて演算され
た前記電流駆動回路の制御量によって前記電流駆動回路
を制御する工程とを有することを特徴とする電子発生装
置の駆動方法。
【請求項９】前記制御量は、前記制御工程に先だって
記憶されていることを特徴とする請求項第８項に記載の
電子発生装置の駆動方法。
【請求項１０】前記電子放出素子を複数個備えること
を特徴とする請求項第７項又は第８項に記載の電子発生
装置の駆動方法。
【請求項１１】前記電子放出素子は行列状に配置され
ていることを特徴とする請求項第１０項に記載の電子発
生装置の駆動方法。
【請求項１２】前記制御量は、前記電流駆動回路に関
する補正情報及び電子放出素子に関する補正情報に基づ
いて演算することを特徴とする請求項第７項又は第８項
に記載の電子発生装置の駆動方法。
【請求項１３】前記電子放出素子は冷陰極素子である
ことを特徴とする請求項第７項乃至第１２項のいずれか
１つに記載の電子発生装置の駆動方法。
【請求項１４】複数の行配線、列配線と、各配線に接
続されたマトリックス状に配置された複数の電子放出素
子を有し、行単位に電子放出を行なわせる電子発生装置
であって、前記マトリックス状に配置された複数の電子放出素子及
び電流駆動回路に関する補正情報を記憶する記憶手段
と、該記憶手段に記憶された補正情報に基づいて、行単位に
当該行を構成する各電子放出素子に対する電流駆動回路
の設定電流値を演算する演算手段と、該演算手段によって得られた設定電流値に対応して各々
の列配線に電流を出力する電流駆動回路とを備えること
を特徴とする電子発生装置。
【請求項１５】前記記憶手段には、各列毎に電流駆動回路の設定電流値に対する出力電流値
を計測・取得し、当該各列事の設定電流値対出力電流値
に対応する情報を格納することを特徴とする請求項第１
４項に記載の電子発生装置。
【請求項１６】前記記憶手段には、各行を非駆動状態にしたまま、列方向に所定電圧を印加
することで各列における非駆動状態の電子放出素子群に
ついての電流値を取得し、各列における非駆動状態の電
子放出素子群についての電流値に対応する情報を格納す
ることを特徴とする請求項第１４項に記載の電子発生装
置。
【請求項１７】前記記憶手段には、１つひとつの電子放出素子について電子を放出させ、そ
のときの当該電子放出素子に流れる電流と電子放出電流
を計測・取得し、その比から各々の電子放出素子事につ
いての電子放出効率を示す情報を格納することを特徴と
する請求項第１４項に記載の電子発生装置。
【請求項１８】電子放出効率を示す情報は、ある行の電子放出素子群を駆動状態にし、その中の１つ
の電子放出素子について順次電子を放出させ、そのとき
の当該電子放出素子に流れる電流と電子放出電流を計測
・取得し、その比から各々の電子放出素子毎についての
電子放出効率を示す情報を格納することを特徴とする請
求項第１７項に記載の電子発生装置。
【請求項１９】複数の行配線、列配線と、各配線に接
続されたマトリクス状に配置された複数の電子放出素子
を有し、行単位に電子放出素子を行なわせる電子発生装
置であって、前記マトリクス状に配置された複数の電子放出素子及び
電流駆動回路に関する補正情報に基づいて、行単位に当
該行を構成する各電子放出素子に対する電流駆動回路の
設定電流値を予め演算子記憶する記憶手段と、該記憶手段に記憶された補正情報に基づた設定電流値に
対応して各々の列配線に電流を出力する電流駆動回路と
を備えることを特徴とする電子発生装置。
【請求項２０】前記電子放出素子は冷陰極素子である
ことを特徴とする請求項第１４項乃至第１９項のいずれ
か１つに記載の電子発生装置。
【請求項２１】前記冷陰極素子は表面伝導型電子放出
素子であることを特徴とする請求項第２０項に記載の電
子発生装置。