JP2000251688A - 電子源及び電子発生装置の特性調整方法及び製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電子源を構成する各電子放出素子の電子放出
特性のばらつきを調整し、かつその特性を長く安定して
保つ。 【解決手段】 通常の駆動電圧がＶ２である複数の電子
放出素子を有する電子源における各電子放出素子の特性
を調整するために、各電子放出素子の特性を測定し、そ
の測定結果に基づいて調整が必要な電子放出素子に電圧
Ｖ１を印加する際、その電圧Ｖ１を、電子放出を伴う電
圧範囲における電流Ｉと電圧Ｖとの関係をＩ＝ｆ（Ｖ）
なる関数で表現し、ｆ'(Ｖ）を電圧Ｖにおけるｆ（Ｖ）
の微係数とする時、 【数１】 を満たす範囲の電圧Ｖ１に設定し、かつ電圧Ｖ１を、調
整が必要な電子放出素子ごとに測定結果に基づいて設定
される時間だけ印加する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、電子放出素子を多
数個備える電子源及びその電子源を備えた電子発生装置
の、特性調整方法及び製造方法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、例えば電界放出型素子（以下ＦＥ型と記
す）や、金属／絶縁層／金属型放出素子（以下ＭＩＭ型
と記す）や、表面伝導型放出素子などが知られている。

【０００３】ＦＥ型の例としては、例えば、Ｗ．Ｐ．Ｄ
ｙｋｅ ＆ Ｗ．Ｗ．Ｄｏｌａｎ，”Ｆｉｅｌｄ ｅｍ
ｉｓｓｉｏｎ”，Ａｄｖａｎｃｅ ｉｎ Ｅｌｅｃｔｒ
ｏｎＰｈｙｓｉｃｓ，８，８９（１９５６）や、あるい
は、Ｃ．Ａ．Ｓｐｉｎｄｔ，”Ｐｈｙｓｉｃａｌ ｐｒ
ｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｔｈｉｎ−ｆｉｌｍ ｆｉｅ
ｌｄ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｃａｔｈｏｄｅｓ ｗｉｔｈ
ｍｏｌｙｂｄｅｎｉｕｍ ｃｏｎｅｓ”，Ｊ．Ａｐｐ
ｌ．Ｐｈｙｓ．，４７，５２４８（１９７６）などが知
られている。

【０００４】また、ＭＩＭ型の例としては、例えば、
Ｃ．Ａ．Ｍｅａｄ，”Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｕ
ｎｎｅｌ−ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｄｅｖｉｃｅｓ，Ｊ．Ａ
ｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，３２，６４６（１９６１）などが
知られている。

【０００５】また、表面伝導型放出素子としては、例え
ば、Ｍ．Ｉ．Ｅｌｉｎｓｏｎ，Ｒａｄｉｏ Ｅｎｇ．Ｅ
ｌｅｃｔｒｏｎ Ｐｈｙｓ．，１０，１２９０，（１９
６５）や、後述する他の例が知られている。

【０００６】表面伝導型放出素子は、基板上に形成され
た小面積の薄膜に、膜面に平行に電流を流すことにより
電子放出が生ずる現象を利用するものである。この表面
伝導型放出素子としては、前記エリンソン等によるＳｎ
Ｏ₂ 薄膜を用いたものの他に、Ａｕ薄膜によるもの
［Ｇ．Ｄｉｔｔｍｅｒ：”Ｔｈｉｎ Ｓｏｌｉｄ Ｆｉ
ｌｍｓ”，９，３１７（１９７２）］や、Ｉｎ₂ Ｏ₃ ／
ＳｎＯ₂ 薄膜によるもの［Ｍ．Ｈａｒｔｗｅｌｌ ａｎ
ｄ Ｃ．Ｇ．Ｆｏｎｓｔａｄ：”ＩＥＥＥ Ｔｒａｎ
ｓ．ＥＤ Ｃｏｎｆ．”，５１９（１９７５）］や、カ
−ボン薄膜によるもの［荒木久 他：真空、第２６巻、
第１号、２２（１９８３）］等が報告されている。

【０００７】これらの表面伝導型放出素子の素子構成の
典型的な例として、図３４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−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。なお、図示の便宜か
ら、電子放出部３００５は導電性薄膜３００４の中央に
矩形の形状で示したが、これは模式的なものであり、実
際の電子放出部の位置や形状を忠実に表現しているわけ
ではない。

【０００８】Ｍ．Ｈａｒｔｗｅｌｌらによる素子をはじ
めとして上述の表面伝導型放出素子においては、電子放
出を行う前に導電性薄膜３００４に通電フォ−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−
ミングとは、前記導電性薄膜３００４の両端に一定の直
流電圧、もしくは、例えば１Ｖ／分程度の非常にゆっく
りとしたレ−トで昇圧する直流電圧を印加して通電し、
導電性薄膜３００４を局所的に破壊もしくは変形もしく
は変質せしめ、電気的に高抵抗な状態の電子放出部３０
０５を形成することである。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。前記通電フォ−ミング後に導電性
薄膜３００４に適宜の電圧を印加した場合には、前記亀
裂付近において電子放出が行われる。

【０００９】このように、表面伝導型放出素子の電子放
出部を形成する際には、導電性薄膜に電流を流して該薄
膜を局所的に破壊もしくは変形もしくは変質させて亀裂
を形成する処理（通電フォ−ミング処理）を行う。この
後さらに通電活性化処理を行うことにより電子放出特性
を大幅に改善することが可能である。

【００１０】すなわち、通電活性化処理とは通電フォ−
ミング処理により形成された電子放出部に適宜の条件で
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。例えば、適宜の分圧の有
機物が存在し、全圧が１０^-2ないし１０^-3［Ｐａ］程度
の真空雰囲気中において、電圧パルスを定期的に印加す
ることにより、電子放出部の近傍に単結晶グラファイ
ト、多結晶グラファイト、非晶質カ−ボンのいずれか、
もしくはその混合物を５００［Å］以下の膜厚で堆積さ
せる。但し、この条件はほんの一例であって、表面伝導
型放出素子の材質や形状により適宜変更されるべきであ
るのは言うまでもない。

【００１１】このような処理を行うことにより、通電フ
ォ−ミング直後と比較して、同じ印加電圧における放出
電流を典型的には１００倍以上増加させることが可能で
ある。なお、通電活性化終了後には、真空雰囲気中の有
機物の分圧を低減させるのが望ましい。これを安定化工
程と呼ぶ。

【００１２】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−ム源等が研究されている。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Ｕ
ＳＰ５，０６６，８８３や特開平２−２５７５５１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螢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螢
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。

【００１４】本出願人らは、上記従来技術に記載したも
のをはじめとして、様々な材料、製法、構造の表面伝導
型放出素子の製作を試みてきた。さらに、多数の表面伝
導型放出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。

【００１５】本出願人らは、例えば図３５に示す電気的
な配線方法によるマルチ電子源の製作を試みてきた。す
なわち、表面伝導型放出素子を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。図中、４００１は表面伝導型放
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。上述のような配線方法
を、単純マトリクス配線と呼ぶ。

【００１６】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。

【００１７】表面伝導型放出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行の表面伝導型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４０
０３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、選択する行の表面伝導型放
出素子には、Ｖｅ−Ｖｓの電圧が印加され、また非選択
行の表面伝導型放出素子にはＶｅ−Ｖｎｓの電圧が印加
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放出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、表面伝導型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−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。

【００１８】したがって、表面伝導型放出素子を単純マ
トリクス配線したマルチ電子ビ−ム源にはいろいろな用
途が考えられており、例えば画像情報に応じた電圧信号
を適宜印加すれば、画像表示装置用の電子源として応用
できるものと期待される。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】本発明者らは表面伝導
型放出素子の特性を改善するための研究を鋭意行った結
果、製造工程において通常の駆動に先立ち、予備駆動処
理を行うことで経時的な変化が低減すること、及びこの
予備駆動処理を応用すれば各表面伝導型放出素子の電子
放出特性のばらつきを調整が出来ることを見い出した。

【００２０】本発明は、上記の素子の経時的な変化が低
減する予備駆動処理を応用して、電子放出素子を多数個
備えた電子源を構成する各電子放出素子の電子放出特性
のばらつきを調整し、かつその特性を長く安定して保て
るような、電子源及び電子発生装置の特性調整方法及び
製造方法並びに電子発生装置の特性調整装置を提供する
ことを目的とする。

【００２１】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め本発明では、通常の駆動電圧がＶ２である複数の電子
放出素子を有する電子源における各電子放出素子の特性
を調整するために、各電子放出素子の特性を測定し、そ
の測定結果に基づいて調整が必要な電子放出素子に電圧
Ｖ１を印加するのであるが、その電圧Ｖ１を、電子放出
を伴う電圧範囲における電流Ｉと電圧Ｖとの関係をＩ＝
ｆ（Ｖ）なる関数で表現し、ｆ'(Ｖ）を電圧Ｖにおける
ｆ（Ｖ）の微係数とする時、

【００２２】

【数５】 を満たす電圧Ｖ１とし、かつ調整が必要な電子放出素子
ごとに測定結果に基づいて設定される時間だけ電圧Ｖ１
を印加するようにしている。

【００２３】

【発明の実施の形態】本発明の好ましい実施の形態に係
る電子発生装置の特性調整方法は以下のような工程を備
える。即ち、基板上に複数の表面伝導型放出素子が配設
されたマルチ電子源と、前記マルチ電子源に駆動電圧を
出力する駆動手段とを有する電子発生装置の特性調整方
法であって、前記複数の表面伝導型放出素子の全てに予
備電圧（Ｖｐｒｅ）を印加する測定工程と、印加後の素
子を予備駆動電圧より低い通常駆動電圧（Ｖｄｒｖ）で
駆動した時の電子放出特性に基づいて前記複数の表面伝
導型放出素子の特性の基準値を求める工程と、前記複数
の表面伝導型放出素子の電子放出特性が前記基準値に応
じた値となるように前記複数の表面伝導型放出素子の
内、該当する素子に予備電圧（Ｖｐｒｅ）を更に印加す
る工程とを有し、前記予備駆動電圧は前記駆動電圧より
も大きいことを特徴とする。

【００２４】または、基板上に複数の表面伝導型放出素
子が配設されたマルチ電子源と、前記マルチ電子源に駆
動電圧を出力する駆動手段とを有する電子発生装置の特
性調整方法であって、前記複数の表面伝導型放出素子の
全てに予備電圧（Ｖｐｒｅ）を印加する測定工程と、印
加後の素子を予備駆動電圧より低い通常駆動電圧（Ｖｄ
ｒｖ）で駆動した時の電子放出特性に基づいて前記複数
の表面伝導型放出素子の電子放出効率の基準値を求める
工程と、前記複数の表面伝導型放出素子の電子放出効率
が前記基準値に応じた値となるように前記複数の表面伝
導型放出素子の内、該当する素子に特性シフト電圧（Ｖ
ｓｈｉｆｔ）を印加する工程とを有することを特徴とす
る。

【００２５】さらに、特性シフト電圧（Ｖｓｈｉｆｔ）
印加後の素子を予備駆動電圧より低い前記通常駆動電圧
（Ｖｄｒｖ）で駆動した時の電子放出特性に基づいて前
記複数の表面伝導型放出素子の電子放出特性の基準値を
求める工程と、該当する素子に予備電圧（Ｖｐｒｅ）を
更に印加する工程とを有し、前記予備駆動電圧は前記駆
動電圧よりも大きいことを特徴とする。

【００２６】または、前記複数の表面伝導型放出素子の
電子放出特性が前記基準値に応じた値となるように前記
複数の表面伝導型放出素子の内、前記複数の表面伝導型
放出素子の電子放出効率が前記基準値に応じた値となる
ように前記複数の表面伝導型放出素子の内、該当する素
子に予備電圧（Ｖｐｒｅ）を印加する工程とを有し、前
記特性シフト電圧は前記予備駆動電圧よりも大きく、前
記予備駆動電圧は前記駆動電圧よりも大きいことを特徴
とする。

【００２７】

【作用】上記の構成によれば、複数の電子放出素子が配
設された電子発生装置において、それぞれの電子放出素
子の電子放出特性がばらつきを生じるという問題点を解
決することができ、またその素子特性を安定して保つこ
とが可能になる。

【００２８】即ち、この構成によれば、マルチ電子源を
構成する電子放出素子の経時的な電子放出変化低減のた
め全ての素子に予備駆動電圧印加を行った後に、予備駆
動電圧より低い通常駆動電圧における素子特性を評価
し、結果に基づいて、予備駆動電圧をさらに印加し続け
る。全ての素子に予備駆動電圧印加を行った後に、特定
の素子に予備駆動電圧と同じかそれより電圧の高い特性
調整用電圧を印加する。その後、動作電圧を通常駆動電
圧に下げることにより、この通常駆動電圧において、各
電子放出素子の電子放出特性を一定に揃えかつ、経時的
な変化が無く安定に駆動することが可能になる。

【００２９】

【実施例】以下、実施例に基づき本発明をさらに詳しく
説明する。 ［実施例１］上述のように、本出願人らは表面伝導型放
出素子の特性を改善するための研究を鋭意行った結果、
製造工程において通常の駆動に先立ち、予備駆動処理を
行うことで経時的な変化が低減することが出来ることを
見い出した。

【００３０】この予備駆動について説明する。すでに述
べたように、表面伝導型放出素子の電子放出部を形成す
る際には、通電フォーミング処理後、通電活性化処理に
より電子放出部の近傍に炭素もしくは炭素化合物を堆積
せしめている。さらに通電活性化終了後には、安定化工
程を行うことが好ましい。この工程は、真空容器内の有
機物質を排気する工程である。真空容器を排気する真空
排気装置は、装置から発生するオイル等の有機物質が素
子の特性に影響を与えないように、オイルを使用しない
ものを用いるのが好ましい。具体的には、磁気浮上型タ
ーボ分子ポンプ、クライオポンプ、ソープションポン
プ、イオンポンプ等の真空排気装置を挙げることが出来
る。真空容器内の有機成分の分圧は、上記の炭素及び炭
素化合物がほぼ新たに堆積しない分圧で１×１０^-6［Ｐ
ａ］以下が好ましく、さらには１×１０^-8［Ｐａ］以下
が特に好ましい。さらに真空容器内を排気するときに
は、真空容器全体を加熱して、真空容器内壁や、電子放
出素子に吸着した有機物質分子を排気しやすくするのが
好ましい。安定化工程により得られるこのような真空雰
囲気中の有機物の分圧を低減した雰囲気で、通常の駆動
に先立って施される通電処理が予備駆動処理である。

【００３１】表面伝導型放出素子において駆動中の電子
放出部近傍の電界強度は極めて高い。このため同一の駆
動電圧で長期間駆動すると、放出電子量が徐々に低下す
るという問題があった。高い電界強度に起因する電子放
出部近傍の経時的な変化が、放出電子量の低下となって
現れているものと思われる。

【００３２】この点について説明する。Ｆｏｗｌｅｒと
Ｎｏｒｄｈｅｉｍらによれば、ＦＥ型の電子放出素子か
ら放出される電流Ｉと、カソード−ゲート間に印加され
る電圧Ｖとの関係は

【００３３】

【数６】 で表される。上記式中、Ａ並びにＢは、電子放出部近傍
の材料並びに放出面積に依存する定数であり、βは電子
放出部近傍の形状に依存するパラメータであり、電圧Ｖ
にβを乗じた値が電界強度となる。ここで、ＦＥ型の電
子放出素子を例に取って説明するのは、表面伝導型の電
子放出素子においても同式を一対の電極間に印加した電
圧Ｖに対して、電子電流または放出電流Ｉと置き換える
だけで同様に表現されることを見出したためである。

【００３４】図２９のグラフにプロットされた電気特性
を直線（図２９中の破線）で近似すると、印加電圧Ｖを
近似直線の傾きＳで除した値に負符号を付けた値−Ｖ／
Ｓが、カソード２３とゲート２４間に形成される電界の
強度に比例することが分かる。

【００３５】更に、上記関係をもう少し一般化して表現
すると、放出電流Ｉと電圧Ｖとの関係を

【００３６】

【数７】 なる関数で表現し、ｆ’（Ｖ） を電圧Ｖにおけるｆ
（Ｖ）の微係数とする時、電圧Ｖにおける電界強度は
（式３）より、

【００３７】

【数８】 と表され、ｆ（Ｖ）／｛Ｖ・ｆ’（Ｖ）−２ｆ（Ｖ）｝
に比例することがわかる。

【００３８】ＦＥ型電子放出素子における上記電界強度
の代表的な値は、およそ１０⁷ Ｖ／ｃｍのオーダーと非
常に高い値である。この点もまた、表面伝導型電子放出
素子の一対の電極間に適用される。

【００３９】このように大きな電界強度のもとで、通常
の方法によって長期間駆動を継続していくと、強電界下
における構成部材の変化が不定期に発生し、放出電流値
が不安定になる。

【００４０】また、上記変化が不可逆的に起こると、放
出電流の低下を伴うことが多く、画像表示装置において
は輝度の低下となって現れる。

【００４１】上述の駆動中の電流の不安定性は、通常の
駆動に先立ち行われる駆動方法である予備駆動を行うこ
とで低減することが出来る。

【００４２】本発明の予備駆動は、例えば以下のような
手順にて実施する。先ず、予備駆動を適用する電子放出
素子の、少なくとも二組の異なる駆動電圧における印加
電圧と放出電流、並びに、それぞれの印加電圧における
放出電流の微係数を求める。例えば、図３０に示すよう
に、Ｖ１の印加電圧に対応する放出電流値Ｉ１と、Ｖ１
をｄＶ１だけ微小変化させた時の放出電流の変化量ｄＩ
１から、放出電流の微係数Ｉ’１をＩ’１＝ｄＩ１／ｄ
Ｖ１より求め、同様に、Ｖ２に対応する放出電流値Ｉ２
と、微係数Ｉ’２を求める。

【００４３】次に、各印加電圧Ｖ１、Ｖ２に対応する
（式５）中のｆ（Ｖ）をＩ１、Ｉ２とし、ｆ’（Ｖ）を
Ｉ’１、Ｉ’２として、（式５）から求まる値を比較す
る。この時例えば、

【００４４】

【数９】 という関係が得られた場合、Ｖ１を予備駆動電圧（以
下、Ｖｐｒｅと表記する）として採用し、Ｖ２を通常の
駆動電圧（以下、Ｖｄｒｖと表記する）として採用す
る。逆に、

【００４５】

【数１０】 という関係が得られた場合、Ｖ２を予備駆動電圧（以
下、Ｖｐｒｅと表記する）として採用し、Ｖ１を通常の
駆動電圧（以下、Ｖｄｒｖと表記する）として採用す
る。

【００４６】以上予備駆動は、駆動時における電界強度
が安定するまでの時間行うことが望ましいが、予備駆動
時の電界強度の相対的な変化率が５％以内に収まるまで
予備駆動を継続すれば、引き続き駆動を行っても電界強
度の変動率は５％程度以内に収まり、予備駆動の効果が
十分実現されることがわかった。従って、（式５）よ
り、ｆ（Ｖ１）／｛Ｖ・ｆ’（Ｖ１）−２ｆ（Ｖ１）｝
の値の変化率が５％以内になるまでの時間予備駆動を実
施すればよい。

【００４７】上記予備駆動時には、予備駆動時における
電界強度の変化率をモニターしながら、電圧の印加を行
うとよい。予備駆動電圧にはパルス電圧を好適に用いる
ことができ、例えばパルス休止時間（パルス電圧が印加
されてから、次のパルス電圧が印加されるまでの間）に
電界強度の変化率を算出しながら電圧の印加を行い、上
記変化率が５％以内になったところで電圧の印加を停止
すればよい。

【００４８】予備駆動時の電界強度の変化率を見るため
には、例えば以下の方法を用いることができる。予備駆
動時に、予備駆動電圧Ｖ１とＶ１と微少電圧ｄＶ１異な
る電圧Ｖ１２を連続して印加し、それぞれの電圧を印加
した時に流れる電流Ｉ１、Ｉ１２、およびＩ１、Ｉ１２
の差ｄＩ１を求める。ここで、ｆ’（Ｖ１）＝ｄＩ１／
ｄＶ１であり、また、（式４）よりｆ（Ｖ１）＝Ｉ１で
あるから、上記ｆ（Ｖ１）／｛Ｖ・ｆ’（Ｖ１）−２ｆ
（Ｖ１）｝は

【００４９】

【数１１】 となり、Ｅｐｒｅの値の変化率を見ればよいことにな
る。

【００５０】予備駆動における電圧波形としては、図３
１（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すような電圧波形を用い
ることができる。図３１（ａ）は予備駆動電圧Ｖ１をＴ
１時間印加した直後に電圧Ｖ１２までＴ１２時間かけて
電圧が変化する電圧波形である。図３１（ｂ）は、予備
駆動電圧Ｖ１をＴ１時間印加した直後に電圧Ｖ１２をＴ
１２時間印加する電圧波形である。また、図３１（ｃ）
は、予備駆動電圧Ｖ１をＴ１時間印加した後にＶ１２の
電圧をＴ１２時間印加する電圧波形である。各印加電圧
Ｖ１、Ｖ１２における電流値より、上記Ｅｐｒｅの値の
変化率を求め、変化率が５％以内になるまで予備駆動を
実施すればよい。

【００５１】さらに、安定化工程を施した（式６）に該
当する電子放出素子においては、素子電流Ｉｆ、放出電
流Ｉｅは素子電圧Ｖｆに対してＭＩ特性を有し、素子電
圧Ｖｆに対して素子電流Ｉｆおよび放出電流Ｉｅが一義
的に決まる特性を有する。またこの時のＩｆ−Ｖｆ特
性、Ｉｅ−Ｖｆ特性は、安定化工程後に印加された最大
電圧Ｖｍａｘに依存する。

【００５２】この電子放出素子のＩ−Ｖ特性について、
図３２（ａ），（ｂ）を用いて説明する。図３２（ａ）
はＩｆとＶｆの関係を示した図であり、図３２（ｂ）は
ＩｅとＶｆとの関係を示した図である。

【００５３】図３２（ａ），（ｂ）において、 実線で示
されるのは、 最大電圧Ｖｍａｘ＝Ｖｍａｘ１で駆動した
素子のＩ−Ｖ特性である。この素子をＶｍａｘｌより以
下の素子電圧で駆動する時には、この実線で示されるＩ
−Ｖ特性と同じＩ−Ｖ特性を有する。しかし、Ｖｍａｘ
ｌ以上の電圧Ｖｍａｘ２で駆動すると、 素子は図中破線
で示されるように異なるＩ−Ｖ特性を示すようになり、
この素子をＶｍａｘ２以下の素子電圧で駆動する時に
は、 この破線で示されるＩ−Ｖ特性と同じＩ−Ｖ特性を
有するようになる。これは、 電子放出素子に印加される
最大電圧Ｖｍａｘによって、 電子放出部の形状や電子放
出面積等が変化するためと考えられる。

【００５４】予備駆動工程において素子電圧Ｖ１なる電
圧で素子を予備駆動することにより、 電子放出素子は図
３３に示すようにＶｍａｘ＝Ｖ１なる電圧によって一義
的に決められるｌｆ−Ｖｆ特性およびＩｅ−Ｖｆ特性を
有するようになる。

【００５５】次に、 予備駆動終了時の素子電圧Ｖｆ１に
おける素子電流をＩｆ１とし、 予備駆動により決められ
たＩｆ−Ｖｆ特性より、Ｉｆ２≦０．７ＩｆｌとなるＶ
ｆ２を選択し駆動電圧とする（図３３中のＶｆ２）。こ
れは、Ｉｆ２≦０．７Ｉｆ１となる駆動電圧とすること
により、放出電流の低下を長時間抑制することができる
からである。

【００５６】素子電圧Ｖｆ１で予備駆動を行った素子
に、 上述のようにＩｆ２≦０．７Ｉｆｌとなる駆動電圧
Ｖｆ２を印加しても、 電子放出部の形状や放出面積の変
化はほとんど生じないと考えられるため、 駆動時におい
ては、 予備駆動時とほぼ同じ放出面積を有しながら、 予
備駆動時よりも低い素子電流Ｉｆで駆動することにな
る。そのため、 駆動時に電子放出部に流れる素子電流の
電流密度を下げることができ、電子放出部の熱的な劣化
を抑え、長時間安定に電子放出させることができるもの
と考えられる。

【００５７】上記予備駆動は、予備駆動後に予備駆動電
圧よりも低い電圧で駆動する際に、電子放出素子のＩｆ
−Ｖｆ特性およびＩｅ−Ｖｆ特性が変化しないために必
要な時間行えばよく、パルス幅が数μｓｅｃ〜数十ｍｓ
ｅｃ、好ましくは１０μｓｅｃ〜１０ｍｓｅｃのパルス
電圧を数パルス〜数十パルス以上印加することにより、
行うことができる。

【００５８】なお、Ｖ１＞Ｖ２なる電圧において、 （式
７）のような関係がある場合は、 予備駆動電圧Ｖｐｒｅ
に対して通常の駆動電圧Ｖｄｒｖが高い電圧となり、Ｖ
ｐｒｅの電圧にて変化させた電子放出部 (電子放出部Ａ
と呼ぶ) に対しては、Ｖｄｒｖの電圧を印加した時点で
更に高い電界強度がかかることになる。しかし、 この時
点での電子放出量を左右する主たる電子放出源は異なる
別の電子放出部 (電子放出部Ｂと呼ぶ) となっており、
全放出電流に占める電子放出部Ａの寄与は小さい。この
ような関係であっても、 やはり予備駆動は有効であり、
予めＶｐｒｅの電圧を印加することで、電子放出部Ａの
大幅な変動要因を予め減少させ、その後のＶｄｒｖの駆
動電圧における破壊的な変動を未然に防ぐことが出来
る。

【００５９】以上のように説明した予備駆動方法は、Ｆ
Ｅ型電子放出素子や表面伝導型電子放出素子以外の電子
放出素子、例えばＭＩＭ型の電子放出素子に対しても有
効である。

【００６０】多数の電子放出素子を単純マトリクス配線
したマルチ電子源を製造する際においても、駆動に先立
って、マルチ電子源を構成する全ての素子に対し予備駆
動処理を行うことで安定した電子放出特性を有するマル
チ電子源を実現することができる。

【００６１】次に予備駆動を施した素子に、さらに予備
駆動電圧Ｖｐｒｅを印加することで実現した電子放出特
性の特性調整方法について説明する。本発明者らは、予
め通電フォーミング処理並びに通電活性化処理を施した
表面伝導型放出素子を、真空雰囲気中の有機物の分圧を
低減した雰囲気で予備駆動を行い、引き続いて特性調整
を行った。

【００６２】図１は、本実施例においてマルチ電子源を
構成する表面伝導型放出素子の一つに注目し、これに印
加した駆動信号の電圧波形を示すグラフで、横軸に時間
を、縦軸には表面伝導型放出素子に印加した電圧（以
下、素子電圧Ｖｆと記す）を示している。

【００６３】ここで駆動信号は、同図（ａ）に示すよう
に連続した矩形電圧パルスを用い、電圧パルスの印加期
間を第一期間〜第三期間の３つに分け、各期間内におい
てはパルスを１０〜１００パルスずつ印加した。素子に
よって、印加するパルス波高値は違うが、パルス数は同
じである。図１（ａ）の電圧パルスの波形の一部を、同
図（ｂ）に拡大して示す。

【００６４】具体的な駆動条件としては、駆動信号のパ
ルス幅をＴ１＝１［ｍｓｅｃ］、パルス周期をＴ２＝１
０［ｍｓｅｃ］とした。尚、表面伝導型放出素子に実効
的に印加される電圧パルスの立ち上がり時間Ｔｒ及び立
ち下がり時間Ｔｆが１００［ｎｓ］以下となるように、
駆動信号源から表面伝導型放出素子までの配線路のイン
ピーダンスを十分に低減して測定した。

【００６５】ここで素子電圧Ｖｆは、第一期間ではＶｆ
＝Ｖｐｒｅとし、第二期間Ｖｆ＝Ｖｄｒｖとし、第三期
間ではＶｆ＝Ｖｐｒｅとした。これら素子電圧Ｖｐｒ
ｅ、Ｖｄｒｖは共に、表面伝導型放出素子の電子放出閾
値電圧よりも大きい電圧であって、かつ、Ｖｄｒｖ＜Ｖ
ｐｒｅの条件を満足するように設定した。但し、表面伝
導型放出素子の形状や材料により電子放出しきい値電圧
も異なるので、測定対象となる表面伝導型放出素子に合
わせて適宜設定した。

【００６６】図１（ａ）において第一期間〜第三期間を
説明する。 （第一期間〜予備駆動期間）第一期間は、予備駆動期間
である。予備駆動期間は、素子に予備駆動電圧（Ｖｐｒ
ｅ）パルスを印加する第一（ａ）期間と、Ｖｐｒｅ電圧
印加後、Ｖｐｒｅパルスにｄｖ＝−０．２［Ｖ］変化さ
せたパルス波高値で同じパルス幅のパルスを合成した階
段パルスを印加し、Ｖｐｒｅ電圧付近において、素子の
電界強度値Ｆを測定するための第一（ｂ）期間からなっ
ている。前述のように、各期間内においてはパルスを１
０〜１００パルス程度ずつ印加している。より具体的に
は、素子に予備駆動電圧（Ｖｐｒｅ）パルスを印加する
第一（ａ）期間は、Ｖｐｒｅパルス印加によって、電圧
パルス印加する毎に変化していく素子の電界強度値の変
化量が５％程度以下に落ち着くまでのパルス数を測定
し、これに基づいて全素子同じパルス数だけ印加した。
また素子特性を測定するための階段波形パルスは１〜１
０発程度印加した。

【００６７】（第二期間〜通常駆動電圧における特性評
価期間）第ニ期間は、予備駆動電圧印加後、駆動電圧を
通常駆動電圧値（Ｖｄｒｖ）に下げた際の素子特性を評
価する期間である。素子に通常駆動電圧（Ｖｄｒｖ）パ
ルスを印加し、Ｖｄｒｖ電圧印加時の電子放出電流Ｉｅ
を、またＶｄｒｖパルスにｄｖ＝−０．２［Ｖ］変化さ
せたパルス高のパルスを合成した階段パルスを印加し、
電圧値Ｖｄｒｖ近傍での素子の電界強度値Ｆを測定して
いる。素子特性を測定するための階段波形パルスは１〜
１０発程度印加した。

【００６８】（第三期間〜特性調整電圧印加期間）第三
期間は、電子放出特性の特性調整方法のために、第一期
間で印加したものと同じ電圧波高値のＶｐｒｅパルス電
圧を再印加する。この時、印加すべき電圧パルス数は、
特性調整の目標値と、実際の特性の差に応じて決定し
た。従って、特性調整を行う必要が無い素子に対しては
第三期間は適用されない。全ての素子に対して同様なプ
ロセスを施すことで、マルチ電子源に対しての特性調整
プロセスが完了する。

【００６９】図２（ａ）、（ｂ）及び図３は、図１で示
した一連の駆動信号を印加した際の表面伝導型放出素子
の電気的特性変化を示すグラフ図である。Ｖｐｒｅ電圧
印加時の電子放出電流（Ｉｅ）の変化を示したのが図３
であり、一般的に予備駆動電圧パルスを印加すると駆動
開始時には、電子放出電流が多く流れ、パルス電圧の印
加と共に、放出電流が減少する。これは素子に予備駆動
電圧（Ｖｐｒｅ）パルスを印加することによって、先
ず、素子の電界強度値の変化量が徐々に収束し、電界強
度値が一定になる。さらにこの電界強度値を維持した状
態で駆動を続けると（式３）において、定数Ａに相当す
る放出面積が減少し、徐々に放出電流が減少すると考え
られている。

【００７０】前述の図１に示す第一期間においては、駆
動パルスに応答して表面伝導型放出素子からは、放出電
流（Ｉｅ）が放出される。即ち、駆動パルスの立ち上が
り期間Ｔｒの間は、印加電圧ＶｆがＶｔｈ１（図２）を
超えると放出電流Ｉｅは急激に増加する。そして、第一
期間（ａ）のＶｐｒｅパルス印加の最後においては、Ｖ
ｆ＝Ｖｐｒｅの期間、即ちパルス幅Ｔ１の期間には、放
出電流Ｉｅは安定し、ほぼＩｅ１の大きさを保つ。

【００７１】予備駆動パルス印加による（素子電圧Ｖ
ｆ）対（放出電流Ｉｅ）特性についての図２（ａ）によ
り説明する。第一期間に規定の予備駆動パルス数（図３
において、パルス数Ｐｎｕｍ＃１）が印加され、素子が
放出電流Ｉｅ１を放出したとする。

【００７２】次に第二期間において、Ｖｄｒｖパルスを
印加すると、素子の放出電流特性は特性カーブＩｅｓ
（１）に上を安定的に遷移し、Ｖｄｒｖ印加時は、Ｉｅ
４の放出電流を放出する（図１（ａ）第二期間に相
当）。

【００７３】次に、第三期間において、特性調整用にＶ
ｆ＝Ｖｐｒｅのパルスが再印加すると、Ｉｅはパルス印
加と共に図３に示すように変化し、第一期間においてパ
ルス数Ｐｎｕｍ＃１を印加後の特性変化曲線から、さら
に変化する。合計でパルス数Ｐｎｕｍ＃２を印加後は、
Ｉｅ２の放出電流を放出する。この結果、素子電圧−放
出電流特性カーブは図２（ａ）において、Ｉｅｃ（１）
から特性カーブＩｅｃ（２）に示すものになる。この結
果、再び、Ｖｆ＝Ｖｐｒｅ以下のパルスが印加される
と、放出電流Ｉｅは、特性カーブＩｅｃ（２）に沿って
変化する。放出電流Ｉｅは、通常駆動電圧Ｖｄｒｖにお
いてＩｅ４からＩｅ３にまで減少し、第一期間よりも小
さなものとなる。

【００７４】同様に、（素子電圧Ｖｆ）対（素子電流Ｉ
ｆ）特性に関しても同図（ｂ）に示すように、第一期間
においては特性カーブＩｆｃ（１）に沿って動作する
が、第三期間においては、特性カーブＩｆｃ（２）に沿
うようになる。

【００７５】図４は、マルチ電子源を用いた表示パネル
３０１を構成する各表面伝導型放出素子に特性調整用の
波形信号を加えて個々の表面伝導型放出素子の電子放出
特性を変えるための駆動回路の構成を示すブロック図で
ある。図４において、３０１は表示パネルである。本実
施例において、表示パネル３０１には複数の表面伝導型
放出素子がマトリックス状に配線されており、既にフォ
ーミング処理及び活性化処理が完了し、安定化工程にあ
るものとする。表示パネル３０１には複数の表面伝導型
放出素子をマトリクス状に配設した基板と、その基板上
に離れて設けられ、表面伝導型放出素子から放出される
電子により発光する蛍光体を有するフェースプレート等
を真空容器中に配設している。さらに行方向配線端子Ｄ
ｘ１〜Ｄｘｍ及び列方向配線端子Ｄｙ１〜Ｄｙｎを介し
て外部の電気回路と接続されている。

【００７６】３０２は、表示パネル３０１の蛍光体に高
電圧源３１１からの高電圧を印加するための端子であ
る。３０３，３０４はスイッチマトリクスで、それぞれ
行方向配線及び列方向配線を選択してパルス電圧を印加
するための電子放出素子を選択している。３０６，３０
７はパルス発生器で、パルス波形信号Ｐｘ，Ｐｙを発生
させている。３０８はパルス波高値設定回路で、パルス
設定信号Ｌｐｘ，Ｌｐｙを出力することにより、パルス
発生器３０６，３０７のそれぞれより出力されるパルス
信号の波高値を決定している。３０９は制御回路で、特
性調整フロー全体を制御し、パルス波高値設定回路３０
８に波高値を設定するためのデータＴｖを出力してい
る。尚、３０９ａはＣＰＵで、制御回路３０９の動作を
制御している図８及び図９のフローチャート）。３０９
ｂ，３０９ｃは、各素子の特性調整のための各素子の特
性を記憶するためのメモリである。具体的には、メモリ
３０９ｂは通常駆動電圧Ｖｄｒｖ印加時に各素子から放
出される電子放出量Ｉｅを格納し、メモリ３０９ｃは通
常駆動電圧Ｖｄｒｖ印加時と予備駆動電圧印加時の各素
子の電界強度値（Ｆ）を格納している。３０９ｄは、詳
細は後述するが、素子の特性調整を行うために参照する
ルックアップテーブル（ＬＵＴ）である。

【００７７】３１０はスイッチマトリクス制御回路で、
スイッチ切換え信号Ｔｘ，Ｔｙを出力してスイッチマト
リクス３０２，３０３のスイッチの選択を制御すること
により、パルス電圧を印加する電子放出素子を選択して
いる。

【００７８】次に、プロセスで必要となるデータ取得に
ついて説明する。本実施例では素子特性を取得するため
に各素子からの放出電流Ｉｅを測定しているが、この方
法について述べる。例えば、予備駆動電圧Ｖｐｒｅ印加
時に流れるＩｅを測定する場合を説明する。制御回路３
０９からのスイッチマトリクス制御信号Ｔｓｗにより、
スイッチマトリクス制御回路３１０がスイッチマトリク
ス３０３及び３０４が所定の行方向配線または列方向配
線を選択し、所望の表面伝導型放出素子が駆動できるよ
うに切換え接続される。

【００７９】一方、制御回路３０９はパルス波高値設定
回路３０８に、印加電圧パルス高、パルス数幅に対応し
た波高値データＴｖ、パルス数データＰｎｕｍを出力す
る。これによりパルス波高値設定回路３０８から波高値
データＬｐｘ及びＬｐｙが、パルス発生器３０６，３０
７のそれぞれに出力される。この波高値データＬｐｘ及
びＬｐｙに基づいて、パルス発生器３０６及び３０７の
それぞれは駆動パルスＰｘ及びＰｙを出力し、この駆動
パルスＰｘ及びＰｙがスイッチマトリクス３及び４によ
り選択された素子に印加される。ここで、この駆動パル
スＰｘ及びＰｙは、表面伝導型放出素子に、予備駆動電
圧（波高値）Ｖｐｒｅの１／２の振幅で、かつ互いに異
なる極性のパルスとなるように設定されている。また同
時に、高圧電源３１１により表示パネル３０１の蛍光体
に所定の電圧を印加する。

【００８０】表面伝導型放出素子素子の電子放出特性
は、ある電圧（しきい値電圧と呼ぶ、図２（ａ）中のＶ
ｔｈ１等）以上の素子電圧を印加すると急激に放出電流
Ｉｅが増加し、一方しきい値電圧以下では放出電流Ｉｅ
がほとんど検出されない。つまり、放出電流Ｉｅに対す
る明確なしきい値電圧Ｖｔｈを持った非線形素子であ
る。よって、駆動パルスＰｘ及びＰｙの振幅値がＶｐｒ
ｅの１／２でかつ互いに異なる極性のパルスとなる場
合、スイッチマトリクス３及び４により選択された素子
からのみ電子放出がなされる。そしてこの駆動パルスＰ
ｘ，Ｐｙで表面伝導型放出素子が駆動されている時の放
出電流Ｉｅを電流検出器３０５により測定する。全素子
数分のＩｅデータは、制御回路３０９のＩｅ格納メモリ
３０９ｂに記憶される。また予備駆動前後の各素子の電
界強度パラメータＦも測定され、Ｆ格納メモリ３０９ｃ
に記憶される。

【００８１】さらに、これらの計測データを基にして、
マルチ電子源を構成する個々の表面伝導型放出素子の電
子放出特性を変えるプロセスフローを図８及び図９のフ
ローチャートを用いて説明する。この回路の動作は、表
示パネル３０１の各表面伝導型放出素子に予備駆動電圧
を印加後、通常駆動電圧Ｖｄｒｖにおける電子放出特性
を測定する段階（図８のフロー図）と、検出した放出電
流に応じて、特性調整パルス波形信号を印加する段階
（図９のフロー図）からなる。

【００８２】図８は、表示パネル３０１の各表面伝導型
放出素子に予備駆動電圧Ｖｐｒｅを印加後、通常駆動電
圧における電子放出特性を測定し、結果をメモリに格納
するフローである。ステップＳ１〜Ｓ４が図１のタイミ
ング図の“第一期間”に、ステップＳ５〜Ｓ８が“第二
期間”に対応する。

【００８３】まずステップＳ１で、スイッチマトリクス
制御信号Ｔｓｗを出力して、スイッチマトリクス制御回
路３１０によりスイッチマトリクス３０３，３０４を切
り換えて表示パネル３０１から表面伝導型放出素子を一
つ選択する。次にステップＳ２で、選択された素子に印
加するパルス信号の波高値データＴｖ、パルス数Ｐｎｕ
ｍをパルス波高値設定回路３０８に出力する。測定用パ
ルスの波高値は、予備駆動電圧値Ｖｐｒｅ＝１６Ｖ、パ
ルス数Ｐｎｕｍは１０である。そしてステップＳ３で、
パルス発生器３０６，３０７よりスイッチマトリクス３
０３，３０４を介して、ステップＳ１で選択されている
表面伝導型放出素子に、予備駆動電圧値Ｖｐｒｅパルス
信号を印加する（図１（ａ）第一（ａ）期間に相当）。
次にステップＳ４で、Ｖｐｒｅ電圧における電界強度を
計測するために、Ｖｐｒｅ＝１６［Ｖ］とＶｐｒｅ電圧
よりｄｖ＝−０．２［Ｖ］低い電圧１５．８［Ｖ」のパ
ルス電圧からなる階段状のパルス電圧を印加し、各電圧
における電子放出電流Ｉｅを測定する（図１（ａ）第一
（ｂ）に相当）。さらに前述の（式３）及び（式５）に
従って、Ｖｐｒｅ電圧近傍での素子の電界強度値を算出
し、メモリ３０９ｃにある素子のＦｍａｘ値として記憶
する。

【００８４】ステップＳ５では、予備駆動電圧Ｖｐｒｅ
印加を行った素子を通常駆動電圧Ｖｄｒｖに下げて駆動
した時の素子特性評価を行うために、選択された素子に
印加するパルス信号の波高値データＴｖとして通常駆動
電圧値Ｖｄｒｖ＝１４．５［Ｖ］を設定する。そしてス
テップＳ６で、ステップＳ１で選択されている表面伝導
型放出素子に、通常駆動電圧値Ｖｄｒｖパルス電圧を印
加する。この際、Ｖｄｒｖ電圧における電界強度を計測
するために、Ｖｄｒｖ＝１４．５［Ｖ］とＶｄｒｖ電圧
よりｄｖ＝−０．２［Ｖ］低い電圧１４．３［Ｖ］のパ
ルス電圧からなる階段状のパルス電圧を印加している。
ステップＳ７で各電圧における電子放出電流Ｉｅを測定
する。さらに前述の（式３）及び（式５）に従って、Ｖ
ｄｒｖ電圧近傍での素子の電界強度値Ｆｄｒｖを算出
し、メモリ３０９ｃに選択した素子のＦｄｒｖ値として
記憶する。また、特性調整のためにＶｄｒｖ電圧におけ
る電子放出量Ｉｅをメモリ３０９ｂに格納する。

【００８５】ステップＳ８では、表示パネル３０１の全
ての表面伝導型放出素子に対して測定を行ったかどうか
を調べ、そうでないときはステップＳ９に進み、次の表
面伝導型放出素子を選択するスイッチマトリクス制御信
号Ｔｓｗを出力してステップＳ１に進む。

【００８６】一方、ステップＳ８で全ての表面伝導型放
出素子に対する測定処理が終了しているときは、表示パ
ネル３０１の全ての表面伝導型放出素子に対し、通常駆
動電圧Ｖｄｖにおける放出電流Ｉｅを比較し、基準目標
Ｉｅ値を設定する。引き続いて詳細は図５及び図６を用
いて後述するが、各素子の特性調整を行う特性シフト電
圧値を決定し印加する。

【００８７】予備駆動を行った素子をどのように特性調
整するかについて、予備駆動を施した後に測定された素
子の放出電流の測定例を図５を参照して模式的に説明す
る。図５は、本実施例の表示パネル３０１のマルチ電子
源を作成する際、予備駆動を行った後、放出特性の異な
る２個の表面伝導型放出素子の、駆動電圧（駆動パルス
の波高値）Ｖｆに対する放出電流特性の一例を示した図
である。

【００８８】同図において、ある表面伝導型放出素子の
電子放出特性が動作曲線（ａ）で示され、別のある表面
伝導型放出素子の電子放出特性が動作曲線（ｂ）で示さ
れている。従って、通常駆動駆動電圧Ｖｄｒｖ印加時の
放出電流は、（ａ）で示す特性を有する電子放出素子で
はＩｅ１、（ｂ）で示す特性を有する電子放出素子では
Ｉｅ２（Ｉｅ１＞Ｉｅ２）となる。一方、前述の図２に
示したように、本実施例の表面伝導型放出素子は、予備
駆動電圧を印加し続けることで、特性調整することが可
能である。

【００８９】図６は、詳細は後述するが、図５に示すよ
うな電圧＝Ｖｐｒｅで予備駆動を施した素子に、さらに
特性調整用に波高値Ｖｐｒｅのパルス電圧をさらに印加
した後に、Ｖｐｒｅよりも小さい一定の波高値の通常駆
動信号Ｖｄｒｖで駆動した場合の電子放出量の特性を示
している。これにより、個々の表面伝導型放出素子に異
なるパルス数の予備駆動電圧パルスを印加することによ
り、電子放出特性を揃えることができる。

【００９０】即ち、図５において、放出特性曲線（ａ）
を示す放出素子と特性曲線（ｂ）を示す放出素子の特性
を揃えるためには、特性曲線（ａ）を示す放出素子に図
６に示した特性を参照して特性シフト信号を印加して、
駆動電圧Ｖｄｒｖの時の放出電流ＩｅがＩｅ１からＩｅ
２になるように変えてやればよい。

【００９１】言い換えれば、複数の電子放出素子の電子
放出特性の均一化を達成するためには、（Ｖｆ−Ｉｅ）
特性カーブが最も右側にある素子の特性を目標（基準）
にして、他の素子の特性カーブを右側にシフトさせて、
その目標と一致させれば良い。その際、各電子放出素子
に印加する特性シフト信号の大きさは、その目標との差
の大小に応じて決定される。目標との差（例えば、図５
におけるＩｅ１とＩｅ２との差）が大きい素子、即ち、
特性カーブが左側にある素子ほど、シフトさせる量を大
きくしなければならない。

【００９２】ところで、ある初期特性を持つ電子放出素
子に対してどのくらいの大きさの特性シフト用電圧を印
加すればどのくらい特性カーブが右方向にシフトするか
を知るには、図１（ａ）〜図２（ｂ）で説明した実験を
予め多数行っておけば良い。そこで、いろいろな初期特
性の電子放出素子を選んで、波高値Ｖｐｒｅでパルス数
の異なる印加を行って実験を行い、様々なデータを蓄積
しておいた。なお、図４の装置においては、これらのデ
ータは制御回路９に予めルックアップテーブル（ＬＵ
Ｔ）として蓄積されている（図４中、３０９ｄ）。

【００９３】図６は、上記ルックアップテーブルの中か
ら、図５中に（ａ）で示された初期特性と同じ初期特性
を持つ電子放出素子のデータをピックアップしてグラフ
化して示したもので、前駆動電圧Ｖｐｒｅ印加後、駆動
電圧をＶｄｒｖに下げたときの放出電流値がＩｅ１であ
る素子に、さらにＶｐｒｅパルスを印加した後、Ｖｄｒ
ｖと等しい大きさの駆動電圧を印加して観測される放出
電流が印加パルス数に対してどう変化するかをまとめた
ものである。このグラフの横軸は特性調整Ｖｐｒｅパル
ス印加数を表わし、縦軸はＶｄｒｖ電圧印加時の放出電
流Ｉｅを表す。グラフにおいてパルス数＝０は予備駆動
Ｖｐｒｅパルスが１０発のみが印加された場合には、Ｖ
ｄｒｖ印加時に素子にはＩｅ１の電流が流れることを示
している。

【００９４】したがって、図５中の（ａ）の素子に印加
するべき特性シフト用電圧の大きさを決定するには、図
６のグラフにおいてＩｅがＩｅ２と等しい点の調整パル
ス数を読み取れば良い（図６グラフ中、調整パルス数＝
Ｐｕｌｓｅ＃１）。

【００９５】ここで再び図９を参照し、ステップを説明
する。図９は、通常駆動電圧であるＶｄｒｖ電圧におい
て検出した放出電流に応じて特性調整のためのパルス波
形信号を印加する段階フローである。

【００９６】ステップＳ１３〜Ｓ１５が図１のタイミン
グ図の“第三期間”に対応する。図９のステップＳ１０
においては、図４の装置の制御回路３０９は、以下の手
順で特性シフト用電圧を決定する。

【００９７】まず、目標（基準）とすべき電子放出素子
を選択する。すなわち、Ｉｅ格納メモリ３０９ｂの内容
を参照し、全電子放出素子の中で（Ｖｆ−Ｉｅ）特性カ
ーブが最も右側にある素子を選択する。この選択した電
子放出素子を、これ以降、基準素子と呼ぶことにする。
また本実施例においては、基準素子にＶｄｒｖを印加し
た際、観測されるＩｅ値が目標Ｉｅ値となる。その後全
ての素子に関して、特性調整が必要か判断し、必要な場
合は特性調整用の電圧Ｖｐｒｅを印加する。

【００９８】ステップＳ１１において、表示パネル３０
１から表面伝導型放出素子を一つ選択する。次にステッ
プＳ１２で、Ｉｅ格納メモリ３０９ｂからステップＳ１
１で選択された素子番号に対応したＩｅデータを読み出
す。次にステップＳ１３で目標Ｉｅ値と比較し、特性調
整パルス印加が必要かを判断する。印加が必要でない場
合は、ステップＳ１６に進む。印加が必要と判断された
場合、ステップＳ１４にしたがって、前記制御回路３０
９は、予め蓄積されているルックアップテーブル（ＬＵ
Ｔ）３０９ｄの中から、当該素子と初期特性が最も近似
した素子のデータを読み出す。そして、当該データの中
から、その素子の特性を基準素子の特性に等化させるた
めの特性調整パルス印加数を選び出す（上述の図６の説
明参照）。次にステップＳ１５に従ってＶｐｒｅパルス
信号を所定数印加する（図１（ａ）第三期間に相当）。

【００９９】ステップＳ１６では、最大電圧としてＶｐ
ｒｅの電圧が印加され予備駆動と特性調整の済んだ素子
を、通常駆動電圧Ｖｄｒｖで駆動時に経時的な変化が低
減することを検証するステップである。前述した予備駆
動の説明により、最大電圧としてＶｐｒｅ電圧における
素子の電界強度値Ｆｍａｘと通常駆動電圧Ｖｄｒｖ電圧
における素子の電界強度値Ｆｄｒｖを比較することで予
備駆動処理の効果が検証できる。即ち、 １）Ｆｍａｘ＞Ｆｄｒｖならば、通常駆動電圧において
経時的な変化は問題ない。 ２）Ｆｍａｘ＜Ｆｄｒｖならば、通常駆動電圧において
経時的な変化が発現する可能性がある。 ２）の場合は、エラー処理ステップＳ１７を実施する。
エラー処理ステップとしてはエラーの起こった素子の場
所を制御回路３０９に記憶しておく。

【０１００】ステップＳ１８では、表示パネル３０１の
全ての表面伝導型放出素子に対して特性調整を行ったか
どうかを調べ、そうでないときはステップＳ１９に進
み、次の表面伝導型放出素子を選択するスイッチマトリ
クス制御信号Ｔｓｗを出力してステップＳ１１に進む。

【０１０１】その結果、図６に示したように、放出特性
曲線（ａ）で示された表面伝導型放出素子は、特性曲線
（ｃ）で示すように変更され、駆動電圧Ｖｄｒｖが印加
されたときの放出電流がＩｅ２となり、表示パネル３０
１の全ての表面伝導型放出素子の電子放出特性を一様に
揃えることができる。

【０１０２】なお、Ｓ１７のエラー処理ステップに関し
て補足しておく。全ての素子に対する特性調整が終了後
に、エラー処理ステップＳ１７でエラーと判断された素
子の数を判断し、以下の処理を行う。 １）エラー処理数が非常に少ない場合（全素子数の０．
００１％以下） 実際のマルチ電子源を例えば表示装置として利用する場
合、全素子数の０．００１％程度の欠陥があっても実用
上は障害にならない。従って、エラー処理ステップＳ１
７でエラーと判断された素子を通常駆動電圧Ｖｄｒｖで
駆動した場合に、経時的な変化により、素子の放出電流
が減少し、欠陥のようになったとしても実用上問題が無
く、通常駆動電圧Ｖｄｒｖで動作させる。 ２）エラー処理数が少ない場合（全素子数の０．００１
％以上、０．１％以下） エラー処理ステップＳ１７でエラーと判断された素子を
通常駆動電圧Ｖｄｒｖで駆動した場合に、経時的な変化
により素子の放出電流が減少し、表示装置においては点
欠陥となって実用上問題が生じる可能性がある。この場
合は、通常駆動電圧Ｖｄｒｖを下げて駆動することで通
常駆動電圧Ｖｄｒｖにおける電界強度を低減させ、安定
した動作が可能となる。例えば、Ｖｄｒｖを１４．５
［Ｖ］から１４［Ｖ］に下げた場合、電界強度Ｆ＝β・
Ｖｄｒｖが大きく変動しない範囲では、βは一定と考え
られるので、電界強度はＶｄｒｖを１４．５［Ｖ］から
１４［Ｖ］に下げた分だけ低減できる。

【０１０３】そこで、エラー処理ステップＳ１７でエラ
ーと判断された素子に関して、Ｖｄｒｖにおける電界強
度値ＦｄｒｖとＶｐｒｅにおける電界強度Ｆｍａｘを比
較し、Ｆｍａｘ＞Ｆｄｒｖとなるように、Ｖｄｒｖを下
げて駆動する。これにより、経時的な素子特性変動を生
じる素子数を減らし、実際のマルチ電子源を例えば表示
装置として利用する場合、問題とならないようにするこ
とが可能になる。この際、通常駆動電圧Ｖｄｒｖを大き
く下げると、前述のフローで想定していた通常駆動電圧
と動作電圧の差によって、揃えた素子特性に多少バラツ
キが生じる可能性があった。この場合は、通常駆動電圧
Ｖｄｒｖをもう一度設定して、図８のステップＳ６から
フローをやり直してもよい。

【０１０４】［実施例２］次に本発明の第２の実施例に
ついて説明する。図１０は、表示パネル９０１の各表面
伝導型放出素子の電子放出特性を一様に揃えるための装
置構成を示すブロック図で、前述の図４の構成と共通す
る部分は、説明を省略する。

【０１０５】この実施例２の構成によれば、駆動電圧Ｖ
ｆに対する放出電流Ｉｅの素子電流Ｉｆと強い相関があ
ることに着目して、表示パネル１の個々の表面伝導型放
出素子よりの電子放出電流Ｉｅを揃えるために、素子電
流Ｉｆを揃えるようにしたもので、個々の表面伝導型放
出素子の素子電流Ｉｆを測定する電流検出器９０５を設
けている点が図４の構成と異なる点である。

【０１０６】図１１は、予備駆動を行った後、素子電流
特性の異なる２つの表面伝導型放出素子の駆動電圧（駆
動パルスの波高値）Ｖｆを変えたときの素子電流特性の
一例を示した図である。

【０１０７】また図１３は、図１１に示すような電圧＝
Ｖｐｒｅで予備駆動を施した素子に、さらに特性調整用
にＶｐｒｅパルス電圧を所定数印加した時に、Ｖｐｒｅ
よりも小さい一定の波高値の通常駆動信号Ｖｄｒｖで駆
動した場合の素子電流特性を示している。これにより、
個々の表面伝導型放出素子に波高値Ｖｐｒｅでパルス数
の異なるをパルス印加をすることにより、素子電流特性
を揃えることができる。

【０１０８】図１０の回路の動作については、予め測定
する項目が、前述の実施例１では放出電流Ｉｅであった
のに対し、この実施例２では素子電流Ｉｆとなっている
点のみが異なるだけで、全く同様の動作で特性調整信号
を印加する前の素子電流の測定が行える。

【０１０９】次に、所定の素子電流（ここではＩｆ２）
に揃うように図１１の素子電流特性曲線（ａ）を示す放
出素子に、図１２の特性曲線を参照して、特性調整信号
（調整パルス数＝Ｐｕｌｓｅ＃１）を印加する。その結
果、図１３に示したように、それまで素子電流特性曲線
（ａ）を示していた表面伝導型放出素子が特性曲線
（ｃ）を示すようになり、特性曲線（ｂ）を示していた
表面伝導型放出素子と駆動電圧Ｖｄｒｖにおいて同じ素
子電流Ｉｆ２を得ることができる。以上の操作を表示パ
ネル９０１の全表面伝導型放出素子に対して行うことに
より、表示パネル９０１全体の表面伝導型放出素子の素
子電流を揃えることができる。

【０１１０】以上のようにして特性シフト信号を印加し
てその特性を揃えた表示パネル９０１を、通常駆動電圧
Ｖｄｒｖにより駆動すると、全ての表面伝導型放出素子
の放出電流Ｉｅが実施例１とほぼ同程度に均一な表示パ
ネル９０１を得ることができる。

【０１１１】尚、この実施例２の場合の動作も、前述の
実施例１のフローチャート（図８及び図９）において、
放出電流Ｉｅの検出を素子電流Ｉｆの検出に置き換えて
特性調整信号のパルス数を決定することにより、前述の
実施例１と同様にして行うことができるので、その説明
を省略する。

【０１１２】［実施例３］次に本発明の実施例３につい
て以下に説明する。本実施例３においては、電子放出素
子の使用に先立って各電子放出素子に対応する蛍光体の
発光輝度を測定し、輝度にばらつきがあった場合には均
一になるようう補正する。図１４は、本発明の実施例３
に係る、表示パネル１３０１の個々の表面伝導型放出素
子の電子放出特性を変える装置構成を示したブロック図
であり、前述の図４及び図１０と同様の機能を有するも
のには説明を省略する。

【０１１３】この装置は、個々の放出素子に対応する蛍
光体での発光輝度を揃えるための装置であり、図４にお
ける放出電流Ｉｅを測定する電流検出器３０５の代わり
に蛍光体での発光輝度を測定するための輝度測定器１３
０５及び輝度データに相当する放出電流Ｉｅまたは素子
電流Ｉｆに変換する輝度信号抽出回路１３１２が設けて
ある点が図４と異なっている。

【０１１４】次に、この様な装置を用いて個々の放出素
子に対応した蛍光体での波高点の輝度を揃える方法につ
いて説明する。蛍光体での発光輝度は、放出電流Ｉｅに
比例していると考えられることから、測定された発光輝
度のバラツキに応じて電子放出特性を変えればよい。即
ち、輝度測定器１３０５により測定された輝度データを
輝度信号抽出回路１３１２により放出素子での放出電流
Ｉｅまたは素子電流Ｉｆに相当する値Ｂに変換して制御
回路１３０９に出力する。続いて、前述の実施例１及び
２で説明した方法と同様に、所定の駆動電圧Ｖｆでの放
出電流Ｉｅまたは素子電流Ｉｆを変える。この場合、蛍
光体の部分的な発光特性のばらつきも含めて輝度のばら
つきが補正される点が、前述の実施例１及び２と異な
る。蛍光体での発光輝度は、放出電流Ｉｅに比例してい
ると考えられるので、電界強度値の評価も実施例１，２
と同様に、（式３）及び（式５）を用いて相対的な電界
強度比較も行うことができる。以上の操作を全放出素子
について行うことにより表示パネル１３０１の全ての表
面伝導型放出素子について輝度を揃えることができる。

【０１１５】尚、この実施例３における制御回路１３０
９の処理は前述の実施例１の処理（図８及び図９のフロ
ーチャート）と同様にしてできるため、その説明を省略
する。

【０１１６】［実施例４］次に本発明の実施例４につい
て以下に説明する。本実施例においては、予備駆動電圧
Ｖｐｒｅ印加後、通常駆動電圧Ｖｄｒｖ印加時に、素子
の電子放出特性のばらつきを小さくするのでなく、通常
駆動電圧Ｖｄｒｖ印加時に素子電流Ｉｆ及び電子放出電
流Ｉｅを揃える点が実施例１〜３と異なっている。つま
り通常駆動電圧Ｖｄｒｖ付近での、各素子の電子放出効
率η＝Ｉｅ／Ｉｆと、素子電流Ｉｆを同時に揃えるよう
に特性調整行っている。実施例２において、素子電流Ｉ
ｆと放出電流Ｉｅは強い相関があるといったが、完全に
１：１対応する訳ではない。本実施例は、通常駆動電圧
Ｖｄｒｖ印加時に素子電流Ｉｆ及び電子放出電流Ｉｅを
揃え、マルチ電子源を構成する各素子を一定電圧または
電流で駆動した時に、どちらでも均一な電子放出特性が
得られるため、マルチ電子源を定電圧源または定電流源
のどちらでも駆動する場合に好適な素子特性調整法の実
施例である。

【０１１７】図１５は、表示パネル１４０１の各表面伝
導型放出素子の電子放出特性を一様に揃えるための装置
構成を示すブロック図で、前述の図４の構成とほぼ似て
いる。よって共通する部分は、説明を省略する。図４と
の違いは、素子の一つを選択し電圧を印加した時に、対
応する素子から放出される電子放出電流Ｉｅを計測する
ための電流検出器１４０５と、素子電流を計測する素子
電流検出器１４１２を具備している点である。

【０１１８】さらに通常駆動電圧Ｖｄｒｖで駆動時に、
各素子から放出されるＩｅとＩｆのばらつきを抑えるた
め、各素子の素子電流Ｉｆと電子放出効率η＝Ｉｅ／Ｉ
ｆを測定しメモリ１４０９ｂメモリ１４０９ｄに格納し
ている。

【０１１９】本実施例では通常駆動電圧Ｖｄｒｖで駆動
時に、各素子から放出されるＩｅとＩｆを両方揃えるた
め、以下の５つ期間を経て行う。 １）（第一期間〜予備駆動期間） ２）（第二期間〜通常駆動電圧における特性測定期間） ３）（第三期間〜特性シフト電圧印加期間：η調整） ４）（第四期間〜特性シフト電圧印加後、通常駆動電圧
における特性測定期間） ５）（第五期間〜特性調整電圧印加期間：Ｉｆ一定化）

【０１２０】図１６は、本実施においてマルチ電子源を
構成する表面伝導型放出素子の一つに注目し、これに印
加した駆動信号の電圧波形を示すグラフ図で、横軸に時
間を、縦軸には表面伝導型放出素子に印加した電圧（以
下、素子電圧Ｖｆと記す）を示している。これを用い
て、各期間を説明する。

【０１２１】（第一期間〜予備駆動期間）第一期間は、
予備駆動期間である。予備駆動期間は、素子に予備駆動
電圧（Ｖｐｒｅ）パルスを印加する第一（ａ）期間と、
Ｖｐｒｅ電圧印加後、Ｖｐｒｅパルスにｄｖ＝−０．２
［Ｖ］変化させたパルス波高値で同じパルス幅のパルス
を合成した階段パルスを印加し、Ｖｐｒｅ電圧付近にお
いて、素子の電子放出特性を決定する電界強度Ｆを測定
するための第一（ｂ）期間からなっている。

【０１２２】（第二期間〜通常駆動電圧における特性測
定期間）第ニ期間は、予備駆動電圧印加後、駆動電圧を
通常の動作電圧である通常駆動Ｖｄｒｖに下げた際の素
子特性を評価する期間である。素子に通常駆動電圧（Ｖ
ｄｒｖ）パルスを印加しＶｄｒｖ電圧印加時の素子電流
Ｉｆ及び電子放出電流Ｉｅと共に、Ｖｄｒｖパルスにｄ
ｖ＝−０．２［Ｖ］変化させたパルス高のパルスを合成
した階段パルスを印加し電圧値Ｖｄｒｖ近傍での素子の
電界強度Ｆを評価している。素子特性を測定するための
階段波形パルスは１〜１０発程度印加した。

【０１２３】（第三期間〜特性シフト電圧印加期間：η
調整）第三期間は、電子放出特性の特性調整方法の第一
ステップとして、電子放出特性のメモリ機能を用いて予
備駆動電圧Ｖｐｒｅより大きなＶｓｈｉｆｔを印加し、
素子の電子放出特性をシフトさせ電子放出効率の均一化
と共に、Ｖｓｈｉｆｔ電圧付近での素子特性評価を行
う。即ち特性シフト電圧印加期間は、素子に特性シフト
パルス電圧（Ｖｓｈｉｆｔ）パルスを印加する第三
（ａ）期間と、Ｖｓｈｉｆｔ電圧印加後、Ｖｓｈｉｆｔ
パルスにｄｖ＝−０．２［Ｖ］変化させたパルス高のパ
ルスを合成した階段パルスを印加し、Ｖｓｈｉｆｔ電圧
付近において、素子の電子放出特性を決定する電界強度
Ｆを測定するための、第三（ｂ）期間からなっている。
また、次のＩｆ調整期間において各素子に印加すべき電
圧値はＶｓｈｉｆｔ電圧値であるため、これをＶｓｈｉ
ｆｔ格納メモリ１４０９ｅに格納する。従って、効率調
整を行う必要が無い素子に対しては第三期間〜第四期間
は適用されず、Ｖｓｈｉｆｔ格納メモリ１４０９ｅには
Ｖｐｒｅ電圧が格納される。

【０１２４】（第四期間〜特性シフト電圧印加後、通常
駆動電圧における特性測定期間）第四期間は、特性シフ
ト電圧印加後、駆動電圧を通常の動作電圧である通常駆
動Ｖｄｒｖに下げた際の素子特性を評価する期間であ
る。第二期間と同様に、素子に通常駆動電圧（Ｖｄｒ
ｖ）パルスを印加しＶｄｒｖ電圧印加時の素子電流Ｉｆ
及び電子放出電流Ｉｅと共に、Ｖｄｒｖパルスにｄｖ＝
−０．２［Ｖ］変化させたパルス高のパルスを合成した
階段パルスを印加し電圧値Ｖｄｒｖ近傍での素子の電界
強度Ｆを評価している。素子特性を測定するための階段
波形パルスは１〜１０発程度印加した。

【０１２５】（第五期間〜特性調整電圧印加期間：Ｉｆ
一定化）第五期間はＶｄｒｖにおける素子電流の特性調
整方法のために、第三期間で印加したものと同じ電圧波
高値のパルス電圧を再印加する。

【０１２６】マルチ電子源を構成する個々の表面伝導型
放出素子の電子放出特性を調整するプロセスフローを図
１７〜１９のフローチャートを用いて説明する。図１５
の回路の動作は、表示パネル１４０１の全表面伝導型放
出素子に予備駆動電圧Ｖｐｒｅを印加後、通常駆動電圧
Ｖｄｒｖにおける電子放出特性を測定する段階（図１７
のフロー図）と、観測された各素子のηに応じて特性調
整のためのパルス波形信号を印加し、その後、通常駆動
電圧Ｖｄｒｖにおける電子放出特性を測定する段階（図
１８のフロー図）と観測された各素子のＩｆに応じて特
性調整のためのパルス波形信号を印加段階（図１９のフ
ロー図）からなる。

【０１２７】まずステップＳ１で、スイッチマトリクス
制御信号Ｔｓｗを出力して、スイッチマトリクス制御回
路１４１０によりスイッチマトリクス１４０３，１４０
４を切り換えて表示パネル１４０１から表面伝導型放出
素子を一つ選択する。次にステップＳ２で、選択された
素子に印加するパルス信号の波高値データＴｖ、パルス
数Ｐｎｕｍをパルス波高値設定回路１４０８に出力す
る。測定用パルスの波高値は、予備駆動電圧値Ｖｐｒｅ
＝１６［Ｖ］、パルス数Ｐｎｕｍは１０である。そして
ステップＳ３で、パルス発生器１４０６，１４０７より
スイッチマトリクス１４０３，１４０４を介して、ステ
ップＳ１で選択されている表面伝導型放出素子に、予備
駆動電圧値Ｖｐｒｅパルス信号を印加する。次にステッ
プＳ４で、Ｖｐｒｅ電圧における電界強度を計測するた
めに、Ｖｐｒｅ＝１６［Ｖ］とＶｐｒｅ電圧よりｄｖ＝
−０．２［Ｖ］低い電圧１５．８［Ｖ］のパルス電圧か
らなる階段状のパルス電圧を印加し、各電圧における素
子電流Ｉｆを測定する。さらに前述の（式３）及び（式
５）に従って、Ｖｐｒｅ電圧近傍での素子の電界強度値
Ｆｍａｘを算出し、メモリ１４０９ｃにある素子のＦｍ
ａｘ値として記憶する。

【０１２８】ステップＳ５では、予備駆動電圧を行った
素子を通常駆動電圧Ｖｄｒｖに下げて駆動した時の素子
特性評価を行うために、選択された素子に印加するパル
ス信号の波高値データＴｖとして通常駆動電圧値Ｖｄｒ
ｖ＝１４．５［Ｖ］を設定する。そしてステップＳ６
で、ステップＳ１で選択されている表面伝導型放出素子
に、通常駆動電圧値Ｖｄｒｖパルス電圧を印加する。こ
の際、Ｖｄｒｖ電圧における電界強度を計測するため
に、Ｖｄｒｖ＝１４．５［Ｖ］とＶｄｒｖ電圧よりｄｖ
＝−０．２［Ｖ］低い電圧１４．３［Ｖ］パルス電圧か
らなる階段状のパルス電圧を印加している。ステップＳ
７で各電圧における素子電流Ｉｆを測定する。さらに前
述の（式３）及び（式５）に従って、Ｖｄｒｖ電圧近傍
での素子の電界強度値Ｆｄｒｖとして算出し、メモリ１
４０９ｃに選択した素子のＦｄｒｖ値として記憶する。
また、特性調整のためにＶｄｒｖ電圧における電子放出
効率η＝電子放出量Ｉｅ／素子電流Ｉｆをメモリ１４０
９ｂに、素子電流値Ｉｆをメモリ１４０９ｄに格納す
る。

【０１２９】ステップＳ８では、表示パネル１４０１の
全ての表面伝導型放出素子に対して測定を行ったかどう
かを調べ、そうでないときはステップＳ９に進み、次の
表面伝導型放出素子を選択するスイッチマトリクス制御
信号Ｔｓｗを出力してステップＳ１に進む。

【０１３０】一方、ステップＳ８で全ての表面伝導型放
出素子に対する測定処理が終了しているときは、表示パ
ネル１４０１の全ての表面伝導型放出素子に対し、通常
駆動電圧Ｖｄｖにおける電子放出効率ηを比較し、基準
目標η値を設定する。詳細は図２０〜２４を用いて後述
するが、各素子の電子放出効率ηの特性調整を行う特性
シフト電圧値Ｖｓｈｉｆｔを決定し、印加する。

【０１３１】予備駆動を行った素子をどのように特性調
整するか、予備駆動を施した後に測定された素子の素子
電流Ｉｆと放出電流Ｉｅの測定例を図１８を参照して模
式的に説明する。

【０１３２】図２０及び図２１は、本実施例の表示パネ
ル１４０１のマルチ電子源を作成する際、予備駆動を行
った後、放出特性の異なる表面伝導型放出素子の、駆動
電圧（駆動パルスの波高値）Ｖｆに対する素子電流Ｉｆ
特性と放出電流Ｉｅ特性の一例を２素子分、示した図で
ある。

【０１３３】同図において、図２０の（１），（２）は
特性シフト電圧Ｖｓｈｉｆｔ印加前の２つの素子の素子
電流Ｉｆ特性と放出電流Ｉｅ特性であり、同図（３），
（４）は一方の素子に特性シフト電圧Ｖｓｈｉｆｔ印加
後の効率ηの調整された２つの素子の素子電流Ｉｆ特性
と放出電流Ｉｅ特性である。図２１の（１），（２）は
一方の素子に、さらに特性調整電圧を印加し、Ｉｆとη
の両方が調整された２つの素子の素子電流Ｉｆ特性と放
出電流Ｉｅ特性である。２つの表面伝導型放出素子の素
子電流特性や電子放出特性が動作曲線（ａ）で示され、
別のある表面伝導型放出素子の電子放出特性が動作曲線
（ｂ）で示されている。図２０（１）より２つの素子は
素子電流特性が違っていることが分かる。また同図
（１），（２）において、通常駆動電圧Ｖｄｒｖを印加
時に（ａ）特性を示す素子に流れる素子電流Ｉｄｒｖと
すると、２つの素子をＩｄｒｖで定電流駆動しても、
（ａ）特性の素子の放出電流Ｉｅ１と素子（ｂ）からの
放出電流Ｉｅ２に差が出る。即ち、２つの素子で電子放
出効率ηがη１＝Ｉｅ１／Ｉｄｒｖ＞η２＝Ｉｅ２／Ｉ
ｄｒｖの関係にあることになる。

【０１３４】図２０（３），（４）は（ｂ）特性の素子
に予備駆動電圧Ｖｐｒｅを超える特性シフト電圧Ｖｓｈ
ｉｆｔを印加後の素子特性を示したものである。この
時、（ｂ）特性の素子は（ｃ）特性にシフトする。これ
により、通常駆動電流であるＩｄｒｖにおいて、素子の
放出電流はＩｅ１に揃うことが分かる。即ち特性シフト
電圧を印加する事で（ｂ）特性の素子の電子放出効率を
シフトさせる事ができ、効率の均一化する事が可能にな
ったわけである。

【０１３５】図２２及び２３は特性シフト電圧の前後で
の２つの素子の効率ηの電圧依存性を示している。図２
２において、図中（ａ），（ｂ）で示される電子放出効
率の異なる２つの素子を考える（図２０及び２１の
（ａ），（ｂ）と対応）このうち、図中（ｂ）で現さ
れ、ηの低い素子に特性シフト電圧を印加すると図２３
の（ｃ）に示されるように特性がシフトしηが向上す
る。即ち、図２４において、η特性曲線（ａ）を示す素
子とη特性曲線（ｂ）を示す素子の特性を揃えるために
は、η特性曲線（ｂ）を示す素子に特性シフト信号を印
加して、効率がη２からη１になるように変えてやれば
よい。

【０１３６】言い換えれば、複数の電子放出素子の電子
放出効率の均一化を達成するためには、ηが最も大きな
素子の特性を目標（基準）にして、その目標と一致させ
れば良い。その際、各電子放出素子に印加する特性シフ
ト信号の大きさは、制御回路９に予め効率調整ルックア
ップテーブル（ＬＵＴ）として蓄積されている（図４
中、１４０９ｆ）。

【０１３７】図２４は、上記ルックアップテーブルの中
から、図２２中に（ｂ）で示された初期特性と同じ初期
特性を持つ電子放出素子のデータをピックアップしてグ
ラフ化して示したもので、前駆動電圧Ｖｐｒｅ印加後、
駆動電圧をＶｄｒｖに下げたときの電子放出効率値がη
２である素子に、さらにＶｐｒｅを超えるＶｓｈｉｆｔ
を印加した後、Ｖｄｒｖと等しい大きさの駆動電圧を印
加して観測される放出電流がＶｓｈｉｆｔ電圧に対して
どう変化するかをまとめたものである。

【０１３８】このグラフの横軸は特性シフト電圧Ｖｓｈ
ｉｆｔの大きさを表わし、縦軸はＶｄｒｖ電圧印加時の
電子放出効率ηを表す。グラフにおいてＶｓｈｉｆｔ＝
０［Ｖ］は予備駆動Ｖｐｒｅのみが印加された場合に
は、Ｖｄｒｖ印加時に素子のηがη２であることを示し
ている。

【０１３９】したがって、図２２中の（ｂ）の素子に印
加すべき特性シフト用電圧の大きさを決定するには、図
２４のグラフにおいてηがη１と等しい点のＶｓｈｉｆ
ｔを読み取れば良い（図２４グラフ中、Ｖｓｈｉｆｔ値
＝Ｖｓｈｉｆｔ＃１）。

【０１４０】ここで再び図１８を参照し、特性調整ステ
ップを説明する。図１８は、通常駆動電圧であるＶｄｒ
ｖにおいて測定した電子放出効率に応じて特性調整のた
めのパルス波形信号を印加する段階フローである。

【０１４１】図１８のステップＳ１０において、図１５
の制御回路１４０９は、各素子のηから最も大きなηを
決め基準ηとして設定する。その後全ての素子に関し
て、特性調整が必要か判断し、必要な場合は特性シフト
電圧Ｖｓｈｉｆｔを印加する。

【０１４２】ステップＳ１１において、表示パネル１４
０１から表面伝導型放出素子を一つ選択する。次にステ
ップＳ１２で、η格納メモリ１４０９ｂからステップＳ
１１で選択された素子番号に対応したηデータを読み出
す。次にステップＳ１３で目標η値と比較し、特性シフ
ト電圧Ｖｓｈｉｆｔの印加が必要かを判断する。印加が
必要でない場合は、ステップＳ２１に進む。印加が必要
と判断された場合、ステップＳ１４にしたがって、前記
制御回路１４０９は、予め蓄積されている効率調整ルッ
クアップテーブル（ＬＵＴ）１４０９ｆの中から、当該
素子と初期特性が最も近似した素子のデータを読み出
す。そして、当該データの中から、その素子の特性を基
準素子の特性に等化させるための特性シフト電圧Ｖｓｈ
ｉｆｔを選び出す（上述の図２４の説明参照）。同時
に、ステップＳ１５において特性シフト電圧（Ｖｓｈｉ
ｆｔ）波高値をＶｓｈｉｆｔメモリ１４０９ｅに格納す
る。

【０１４３】次にステップＳ１６に従って特性シフト電
圧（Ｖｓｈｉｆｔ）パルス信号を印加する。次にステッ
プＳ１７で、Ｖｓｈｉｆｔ電圧における電界強度を計測
するために、ＶｓｈｉｆｔとＶｓｈｉｆｔ電圧よりｄｖ
＝−０．２［Ｖ］低いパルス電圧からなる階段状のパル
ス電圧を印加し、各電圧における素子電流Ｉｆを測定す
る。さらに前述の（式３）及び（式５）に従って、Ｖｓ
ｈｉｆｔ電圧近傍での素子の電界強度値Ｆを算出し、メ
モリ１４０９ｃの対応するアドレスに選択した素子のＦ
ｍａｘ値としてステップＳ４で格納した電界強度値を更
新する。

【０１４４】ステップＳ１８〜２０では、ステップＳ５
〜７と同様に、予備駆動電圧を行った素子を通常駆動電
圧Ｖｄｒｖに下げて駆動した時の素子特性評価を行うた
めに、選択された素子に印加するパルス信号の波高値デ
ータＴｖとして通常駆動電圧値Ｖｄｒｖ＝１４．５
［Ｖ］を設定する。そしてステップＳ１８で、ステップ
Ｓ１１で選択されている表面伝導型放出素子に、通常駆
動電圧値Ｖｄｒｖパルス電圧を印加する。この際、Ｖｄ
ｒｖ電圧における電界強度を計測するために、Ｖｄｒｖ
＝１４．５［Ｖ］とＶｄｒｖ電圧よりｄｖ＝−０．２
［Ｖ］低い電圧１４．３［Ｖ］のパルス電圧からなる階
段状のパルス電圧を印加している。ステップＳ２０では
Ｖｄｒｖ電圧における素子電流Ｉｆを測定する。さらに
前述の（式３）及び（式５）に従って、Ｖｄｒｖ電圧近
傍での素子の電界強度値Ｆｄｒｖとして算出し、メモリ
１４０９ｃに選択した素子のＦｄｒｖ値として記憶す
る。素子電流値Ｉｆをメモリ１４０９ｄに更新して、格
納する。

【０１４５】ステップＳ２１では、表示パネル１４０１
の全ての表面伝導型放出素子に対して特性調整を行った
かどうかを調べ、そうでないときはステップＳ２２に進
み、次の表面伝導型放出素子を選択するスイッチマトリ
クス制御信号Ｔｓｗを出力してステップＳ１１に進む。
この時点でＶｄｒｖにおける各素子の電子放出効率ηが
均一化される。

【０１４６】図１９のステップＳ２３〜３６はＶｄｒｖ
における各素子のＩｆを均一化している。このフローは
図９のステップＳ１０〜１９とほぼ同じであるので、違
っている点のみ説明する。このステップにおいては、予
備駆動または特性シフト電圧印加を印加し続け、（式
３）において、Ａに相当する放出面積が減少し、徐々に
放出電流が減少する原理を適応したものであり、このス
テップＳにおいては電子放出効率ηの変化は小さく、図
１８のステップで調整したηが保たれることを用いてい
る。

【０１４７】図２１（１），（２）は図１９のステップ
を経た前後の素子特性の変化を示している。（ａ）特性
の素子は（ｄ）特性にシフトする。これにより、通常駆
動電圧Ｖｄｒｖにおいて、（ａ）特性と（ｂ）特性の素
子の放出電流はＩｅ３に、素子電流はＩｆ３に揃った。

【０１４８】［実施例５］次に本発明の実施例５につい
て以下に説明する。図２５は実施例の、マルチ電子源を
用いた表示パネル２３０１を構成する各表面伝導型放出
素子に特性調整用の波形信号を加えて個々の表面伝導型
放出素子の電子放出特性を変えるための駆動回路の構成
を示すブロック図である。

【０１４９】本実施例においては、予備駆動、特性調整
用の電圧シフトパルス印加を実施例１〜４において行っ
たように一つずつ素子を選択し行うのでなく、ライン単
位に行って特性調整を高速に行う点がこれまでの実施例
と異なっている。

【０１５０】また、この装置は個々の放出素子に対応す
る蛍光体での発光輝度を揃えるための装置であり、実施
例３と同様に、蛍光体での発光輝度を測定するための輝
度測定器２３１４及び輝度データに相当する放出電流Ｉ
ｅまたは素子電流Ｉｆに変換する輝度信号抽出回路２３
１３が設けられている。

【０１５１】２３０１は表示パネルである。本実施例に
おいて、表示パネル２３０１には複数の表面伝導型放出
素子がマトリックス状に配線されており、既にフォーミ
ング処理及び活性化処理が完了し、安定化工程にあるも
のとする。表示パネル２３０１では複数の表面伝導型放
出素子をマトリクス状に配設した基板と、その基板上に
離れて設けられ、表面伝導型放出素子から放出される電
子により発光する蛍光体を有するフェースプレート等を
真空容器中に配設している。さらに行方向配線端子Ｄｘ
１〜Ｄｘｍ及び列方向配線端子Ｄｙ１〜Ｄｙｎを介して
外部の電気回路と接続されている。

【０１５２】２３０９は、表示パネル２３０１の蛍光体
に高電圧源２３１０からの高電圧を印加するための端子
である。２３０２は駆動ラインを選択するライン選択回
路で、タイミング発生回路２３０５の指示に従って行方
向配線を選択し、その選択した行方向配線に電源２３０
３の電圧を印加している。なお、選択されないラインの
電位はＧＮＤレベルに設定される。電源２３０３は制御
回路２３０６からの指令値によって、電子源の行方向配
線に印加する電圧を発生している。

【０１５３】一方２３０７はバッファアンプ回路で、タ
イミング発生回路１０５からの制御クロックＨｓｃａｎ
信号に同期したタイミングで、表面伝導型放出素子基板
１０１の列方向配線の端子Ｄｙ１〜Ｄｙｎを駆動する。
バッファアンプの入力値、即ち端子Ｄｙ１〜Ｄｙｎを駆
動する電圧振幅値は電圧設定回路１０８で決定される。

【０１５４】電圧設定回路２３０８は、ｎ個のＤ／Ａコ
ンバータとラッチ回路で構成した。ｎ個のＤ／Ａコンバ
ータに対応したデジタル設定出力値２３１１は外部か
ら、独立に設定される。具体的には、制御回路２３０６
が予備駆動、特性調整等のステップに応じて、各素子に
対応した電圧データをデジタル設定出力値２３１１とし
て設定する。各Ｄ／Ａコンバータには独立な電圧量が設
定され、ラッチＣＬＫ２３１２により全出力が同期して
更新される。 また２３０９ａはＣＰＵで、制御回路２
３０９の動作を制御している（後述の図２４及び図２５
のフローチャート）。２３０９ｂ，２３０９ｃは、各素
子の特性調整のための各素子の特性を記憶するためのメ
モリである。具体的には、２３０９ｂは通常駆動電圧Ｖ
ｄｒｖ印加時に各素子から放出される輝度量Ｂを格納
し、２３０９ｃは測定した輝度量から特性調整ＬＵＴ２
３０６ｄを参照して、特性調整用電圧パルス印加数をも
とめ、結果を格納しておくメモリである。

【０１５５】また２３１４は、２次元ＣＣＤ等で実現さ
れる輝度測定装置２３１４で、順次各素子からの輝度情
報を測定し、輝度信号抽出回路２３１３で蛍光体の色ご
との感度補正等を行っている。輝度信号抽出回路によ
り、素子の放出電流Ｉｅまたは素子電流Ｉｆ特性に相当
する輝度信号に変換されているので、階段状のパルス電
圧を印加することで、電界強度値の評価も実施例１，２
と同様に、（式３）及び（式５）を用いて相対的な電界
強度比較も行うことができる。

【０１５６】以下に本実施例のプロセスフローについて
図２６及び２７を用いて説明する。図２５の制御回路２
３０６が、プロセス開始の指令を受信すると、制御回路
２３０６は行単位で通電処理を行うために、タイミング
発生回路２３０５、電源２３０４を制御する。図２６の
ステップＳ１からＳ７が全素子に対する予備駆動電圧印
加と通常駆動電圧における素子特性の評価ステップであ
る。図２７のステップＳ８からＳ１４が通常駆動電圧に
おける素子特性の評価に基づいた特性調整ステップであ
る。

【０１５７】まず、全素子に予備駆動電圧Ｖｐｒｅを印
加するため、ステップＳ１で、行方向配線端子Ｄｘ１〜
Ｄｘｍに順次印加すべきＶｐｒｅ電圧−１６［Ｖ］を電
源２３０３に設定する。ステップＳ２で列方向配線端子
Ｄｙ１〜Ｄｙｎを駆動する電位を決定する電圧設定回路
２３０８をＧＮＤに設定する。ステップＳ３でライン選
択回路２３０２を順次切り替えることで、行方向配線端
子Ｄｘ１〜Ｄｘｍ単位で１ラインずつ予備駆動電圧Ｖｐ
ｒｅをパルス状に印加した（パルス幅１ミリ秒、パルス
高１６［Ｖ］）。印加したパルス数は、Ｖｐｒｅパルス
印加によって、電圧パルス印加する毎に変化していく素
子の電界強度値の変化量が５％程度以下に落ち着くまで
のパルス数を予め測定し、これに基づいて全素子同じパ
ルス数（１０パルス）だけ印加した。

【０１５８】なお、本実施例ではＶｐｒｅ電圧付近での
各素子の電界強度の個別測定をしなかった。この理由は
後述する。ステップＳ４〜ステップＳ７では、各素子を
通常駆動電圧であるＶｄｒｖで駆動したときの各素子か
らの輝度信号を測定し、メモリ２３０６ｂに格納した。
本実施例においては、Ｖｄｒｖ電圧を１２．５［Ｖ］と
Ｖｐｒｅ電圧に対して非常に小さくして駆動を行った。
これによりＶｄｒｖとＶｐｒｅにおいて、電界強度を測
定しなくても、ＶｄｒｖとＶｐｒｅに大きな電圧差を設
定しているので、前述した予備駆動の説明により、最大
電圧としてＶｐｒｅまたはＶｓｈｉｆｔの電圧における
素子の電界強度値Ｆｐｒｅと通常駆動電圧Ｖｄｒｖ電圧
における素子の電界強度値Ｆｄｒｖを比較しなくても、
全ての素子でＦｐｒｅ＞Ｆｄｒｖが成立し、通常駆動電
圧Ｖｄｒｖにおいて経時的な変化は問題なかったからで
ある。

【０１５９】図２７のステップＳ８からＳ１４が通常駆
動電圧における素子特性の評価に基づいた特性調整ステ
ップである。ステップＳ８において、メモリ２３０６ｂ
に格納された各素子からの輝度信号データを読み出し、
特性調整ＬＵＴ２３０６ｄを参照して、各素子に印加す
べきＶｐｒｅ電圧パルス数を決定し、メモリ２３０６ｃ
に格納した。、特性調整ＬＵＴ２３０６ｄは図６に示す
ようなもので、例えば、ある素子に対して印加すべきＶ
ｐｒｅ電圧パルス数が１０発と参照された場合、メモリ
２３０６ｃには、１０発の値を格納した。また特性シフ
トする必要の無い素子には０を格納した。

【０１６０】ステップＳ８〜ステップＳ１２で、Ｖｐｒ
ｅ電圧をライン単位で印加した。この時、各素子ごとに
印加されるパルス数が異なるため、ライン選択回路２３
０２側と、バッファアンプ２３０７側からＶｐｒｅ電圧
を半分づつ印加し、選択的に素子特性矯正を行った。

【０１６１】図２８に、Ｄｘ１ライン上の素子を特性シ
フト駆動時、表示パネル２３０１の各端子に印加される
駆動電圧波形を示す。前述のように、各素子は波高値Ｖ
ｐｒｅ＝１６［Ｖ］、パルス幅１［ｍｓ］の特性シフト
パルスで駆動される。図２８（ａ）は、予備駆動を行っ
ている端子Ｄｘ１への駆動波形を示し、これは電源２３
０３によって駆動される（駆動電圧−８［Ｖ］）。図２
８（ｂ）と図２８（ｃ）は、表示パネル２３０１の列方
向端子の駆動波形を示している。図２８（ｂ）は、端子
Ｄｙ１の駆動波形を、図２８（ｃ）は端子Ｄｙｎの駆動
波形を示している。

【０１６２】このように、印加することで端子Ｄｘ１と
端子Ｄｙ１の交点の素子にはＶｐｒｅ電圧が２発、Ｄｘ
１と端子Ｄｙｎの交点の素子にはＶｐｒｅ電圧が１０発
印加され特性調整される。以上の操作を行うことによ
り、短時間で表示パネル２３０１の全ての表面伝導型放
出素子について輝度を揃えることができる。

【０１６３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、複
数の表面伝導型放出素子が配設されたマルチ電子源にお
いて、それぞれの表面伝導型放出素子の電子放出特性が
ばらつきを生じるという問題点を解決することができ、
またその素子特性を安定して保つことが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施例に係る表面伝導型放出
素子の特性調整信号の一例を示す図である。

【図２】 表面伝導型放出素子の駆動電圧に対する放出
電流の特性の違いを説明する図である。

【図３】 予備駆動信号の印加パルス数を変えたときの
電子放出電流の特性図である。

【図４】 本発明の第１の実施例に係る特性調整信号を
マルチ電子源に印加する装置の概略構成図である。

【図５】 マルチ電子源を作成する工程中で発生する異
なる電子放出特性を有する２つの放出素子に駆動電圧を
変えたときの放出電流の特性図である。

【図６】 特性調整信号の印加パルス数を変えたときの
電子放出電流の特性図である。

【図７】 特性調整信号を印加した後、所定の駆動電圧
で駆動したときの放出素子の放出電流特性を説明する図
である。

【図８】 図４の装置における電子源の各表面伝導型放
出素子の特性調整フローチャート（１）である。

【図９】 図８のフロー（１）に続く特性調整フローチ
ャート（２）である。

【図１０】 本発明の第２の実施例に係る特性調整信号
をマルチ電子源に印加する装置の概略構成図である。

【図１１】 マルチ電子源を作成する工程中で発生する
異なる電子放出特性を放出素子の駆動電圧を変えたとき
の素子電流の特性図である。

【図１２】 特性調整信号の印加パルス数を変えたとき
の素子電流の特性図である。

【図１３】 特性調整信号を印加した後、所定の駆動電
圧で駆動したときの放出素子の素子電流特性を説明する
図である。

【図１４】 本発明の第３の実施例に係る特性調整信号
をマルチ電子源に印加する装置の概略構成図である。

【図１５】 本発明の第４の実施例に係る特性調整信号
をマルチ電子源に印加する装置の概略構成図である。

【図１６】 本発明の第４の実施例に係る表面伝導型放
出素子の特性調整信号の一例を示す図である。

【図１７】 図１５の装置における電子源の各表面伝導
型放出素子の特性調整フローチャート（１）である。

【図１８】 図１７のフロー（１）に続く特性調整フロ
ーチャート（２）である。

【図１９】 図１８のフロー（２）に続く特性調整フロ
ーチャート（３）である。

【図２０】 特性調整信号を印加した前後、所定の駆動
電圧で駆動したときの素子の素子電流特性と電子放出特
性を説明する図である。

【図２１】 さらなる特性調整信号を印加した前後、所
定の駆動電圧で駆動したときの素子の素子電流特性と電
子放出特性を説明する図である。

【図２２】 マルチ電子源を作成する工程中で発生する
異なる電子放出特性を有する２つの放出素子の駆動電圧
を変えたときの放出電流効率の特性図である。

【図２３】 特性調整信号を印加した後、所定の駆動電
圧で駆動したときの放出素子の放出電流効率を説明する
図である。

【図２４】 特性調整信号の波高値を変えたときの電子
放出効率の特性図である。

【図２５】 本発明の第５の実施例に係る特性調整信号
をマルチ電子源に印加する装置の概略構成図である。

【図２６】 実施例５の電子源の各表面伝導型放出素子
の特性調整フローチャート（１）である。

【図２７】 図２６のフロー（１）に続く特性調整フロ
ーチャート（２）である。

【図２８】 実施例５における表示パネルの各端子に印
加する駆動電圧波形を示す図である。

【図２９】 本発明の適用が可能な電子放出素子の電気
特性の一例を示すグラフである。

【図３０】 図２９の目盛りを変更して表した電気特性
図である。

【図３１】 本発明の実施例に係る予備駆動に使用され
る電圧波形を示す図である。

【図３２】 本発明の実施例に係る電子放出素子につい
ての、放出電流Ｉｅ及び素子電流Ｉｆと素子電圧Ｖｆの
関係の一例を示すグラフである。

【図３３】 本発明の実施例に係る電子放出素子につい
ての、放出電流Ｉｅ及び素子電流Ｉｆと素子電圧Ｖｆの
関係の一例を示すグラフである。

【図３４】 表面伝導型放出素子の概略平面図である。

【図３５】 単純マトリクス配置の電子源の概略図であ
る。

【符号の説明】

３０１：表示パネル、３０２：高圧端子、３０３，３０
４：スイッチマトリクス回路、３０５：電流検出器、３
０６，３０７：パルス発生器、３０８：パルス波高値設
定回路、３０９：制御回路、３０９ａ：ＣＰＵ、３０９
ｂ，３０９ｃ：メモリ、３１０：スイッチマトリクス制
御回路、３１１：高圧電源。

Claims (33)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の電子放出素子に電圧Ｖ２を与えて
   前記電子放出素子を駆動する電子源、の特性調整方法で
   あって、 前記複数の電子放出素子の特性を測定する測定工程と、 前記電子放出素子に、電子放出を伴う電圧範囲における
   電流Ｉと電圧Ｖとの関係をＩ＝ｆ（Ｖ）なる関数で表現
   し、ｆ'(Ｖ）を電圧Ｖにおけるｆ（Ｖ）の微係数とする
   時、 【数１】 を満たす電圧Ｖ１を印加する電圧印加工程とを有してお
   り、該電圧印加工程においては、前記測定結果に基づい
   て前記電圧Ｖ１を印加する時間を設定することを特徴と
   する電子源の特性調整方法。
2. 【請求項２】 前記電圧Ｖ１及びＶ２が、パルス電圧で
   ある請求項１に記載の電子源の特性調整方法。
3. 【請求項３】 前記電圧印加工程においては、測定され
   た各電子放出素子の特性に基づいて前記複数の電子放出
   素子の特性の基準値を求め、前記複数の電子放出素子が
   該基準値に応じた値となるように前記複数の電子放出素
   子の内の該当する素子のそれぞれに設定した時間、前記
   電圧Ｖ１を印加することを特徴とする請求項１または２
   に記載の電子源の特性調整方法。
4. 【請求項４】 前記電子放出素子は、一対の電極間に与
   えられる電位差により電子を放出するものであり、前記
   測定工程よりも前に、前記一対の電極間に堆積物を堆積
   させる工程を有しており、前記測定工程は、前記堆積物
   のさらなる体積を抑制する雰囲気で行うことを特徴とす
   る請求項１〜３のいずれかに記載の電子源の特性調整方
   法。
5. 【請求項５】 前記電圧Ｖ１が電圧Ｖ２より大きいこと
   を特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の電子源の
   特性調整方法。
6. 【請求項６】 前記電圧Ｖ１は、前記電圧印加工程の後
   に、前記電子放出素子を駆動すべく前記電圧Ｖ２を印加
   した時に前記電子放出素子に流れる電流をＩｆ２、前記
   電圧印加工程において前記電子放出素子に前記電圧Ｖ１
   を印加した時に前記電子放出素子に流れる電流をＩｆｌ
   としたとき、Ｉｆ２≦０．７Ｉｆ１となる電圧である請
   求項５に記載の電子源の特性調整方法。
7. 【請求項７】 前記複数の電子放出素子の全部に、予め
   前記電圧Ｖ１を、前記（式１) の左辺の値の変化率が５
   ％以下になるまでの時間、印加することを特徴とする請
   求項１〜６のいずれかに記載の電子源の特性調整方法。
8. 【請求項８】 前記複数の電子放出素子の全部に、予
   め、電圧Ｖ１より小さく、かつ 【数２】 を満たす電圧Ｖ３を前記（式２) の左辺の値の変化率が
   ５％以下になるまでの時間、印加することを特徴とする
   請求項１〜７のいずれかに記載の電子源の特性調整方
   法。
9. 【請求項９】 前記電圧Ｖ３は、前記電圧Ｖ１印加工程
   の後に、前記電子放出素子を駆動すべく前記電圧Ｖ２を
   印加した時に前記電子放出素子に流れる電流をＩｆ２、
   前記電圧Ｖ３印加工程において前記電子放出素子に前記
   電圧Ｖ３を印加した時に前記電子放出素子に流れる電流
   をＩｆ３としたとき、Ｉｆ２≦０．７Ｉｆ３となる電圧
   である請求項８に記載の電子源の特性調整方法。
10. 【請求項１０】 前記測定工程は、各電子放出素子に前
    記の各電圧を印加する毎に、当該電子放出素子より放出
    される放出電流を測定することを特徴とする請求項１〜
    ９のいずれかに記載の電子源の特性調整方法。
11. 【請求項１１】 前記測定工程では、各電子放出素子に
    前記電圧印加工程毎に、当該電子放出素子の素子電流を
    測定することを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記
    載の電子源の特性調整方法。
12. 【請求項１２】 前記測定工程では、各電子放出素子に
    前記電圧印加工程毎に、当該電子放出素子より放出され
    る電子により発光される蛍光体の発光輝度を測定し、そ
    の測定した輝度を該電子放出素子の放出電流または素子
    電流に相当する値に変換することを特徴とする請求項１
    〜９のいずれかに記載の電子源の特性調整方法。
13. 【請求項１３】 前記測定工程では、各電子放出素子に
    前記電圧印加工程毎に、当該電子放出素子から放出され
    る電子放出効率を測定することを特徴とする請求項１〜
    ９のいずれかに記載の電子源の特性調整方法。
14. 【請求項１４】 前記電圧印加工程後、前記複数の電子
    放出素子の特性を電圧Ｖ２で再度測定する再測定工程
    と、再測定の結果に基づいて前記複数の電子放出素子の
    駆動電圧であるＶ２を変更する工程とをさらに具備する
    ことを特徴とする請求項１〜１３のいずれかに記載の電
    子源の特性調整方法。
15. 【請求項１５】 前記電子源が、基板上に複数の電子放
    出素子用電極及び導電膜を形成する工程と、前記電極を
    介して前記導電膜に通電することにより前記複数の電子
    放出素子の電子放出部を形成する工程とを経て作製され
    たものであることを特徴とする請求項１〜１４のいずれ
    かに記載の電子源の特性調整方法。
16. 【請求項１６】 基板上に複数の電子放出素子がマトリ
    クス状に配列された電子源と、該電子源に駆動電圧を出
    力する駆動手段とを有する電子発生装置の特性調整方法
    であって、該電子源の特性調整を請求項１〜１５のいず
    れかに記載の方法を用いて行うことを特徴とする電子発
    生装置の特性調整方法。
17. 【請求項１７】 複数の電子放出素子に電圧Ｖ２を与え
    て前記電子放出素子を駆動する電子源、の製造方法であ
    って、 前記複数の電子放出素子の特性を測定する測定工程と、 前記電子放出素子に、電子放出を伴う電圧範囲における
    電流Ｉと電圧Ｖとの関係をＩ＝ｆ（Ｖ）なる関数で表現
    し、ｆ'(Ｖ）を電圧Ｖにおけるｆ（Ｖ）の微係数とする
    時、 【数３】 を満たす電圧Ｖ１を印加する電圧印加工程とを有してお
    り、該電圧印加工程においては、前記測定結果に基づい
    て前記電圧Ｖ１を印加する時間を設定することを特徴と
    する電子源の製造方法。
18. 【請求項１８】 前記電圧Ｖ１及びＶ２が、パルス電圧
    である請求項１７に記載の電子源の製造方法。
19. 【請求項１９】 前記電圧印加工程においては、測定さ
    れた各電子放出素子の特性に基づいて前記複数の電子放
    出素子の特性の基準値を求め、前記複数の電子放出素子
    が該基準値に応じた値となるように前記複数の電子放出
    素子の内の該当する素子のそれぞれに設定した時間、前
    記電圧Ｖ１を印加することを特徴とする請求項１７また
    は１８に記載の電子源の製造方法。
20. 【請求項２０】 前記電子放出素子は、一対の電極間に
    与えられる電位差により電子を放出するものであり、前
    記測定工程よりも前に、前記一対の電極間に堆積物を堆
    積させる工程を有しており、前記測定工程は、前記堆積
    物のさらなる体積を抑制する雰囲気で行うことを特徴と
    する請求項１７〜１９のいずれかに記載の電子源の製造
    方法。
21. 【請求項２１】 前記電圧Ｖ１が電圧Ｖ２より大きいこ
    とを特徴とする請求項１７〜２０のいずれかに記載の電
    子源の製造方法。
22. 【請求項２２】 前記電圧印加工程において印加される
    電圧Ｖ１は、前記電圧印加工程の後に、前記電子放出素
    子を駆動すべく前記電圧Ｖ２を印加した時に前記電子放
    出素子に流れる電流をＩｆ２、前記電圧印加工程におい
    て前記電子放出素子に前記電圧Ｖ１を印加した時に前記
    電子放出素子に流れる電流をＩｆｌとしたとき、Ｉｆ２
    ≦０．７Ｉｆ１となる電圧である請求項２１に記載の電
    子源の製造方法。
23. 【請求項２３】 前記複数の電子放出素子の全部に、予
    め前記電圧Ｖ１を、前記（式１) の左辺の値の変化率が
    ５％以下になるまでの時間、印加することを特徴とする
    請求項１７〜２２のいずれかに記載の電子源の製造方
    法。
24. 【請求項２４】 前記複数の電子放出素子の全部に、予
    め、電圧Ｖ１より小さく、かつ 【数４】 を満たす電圧Ｖ３を前記（式２) の左辺の値の変化率が
    ５％以下になるまでの時間、印加することを特徴とする
    請求項１７〜２３のいずれかに記載の電子源の製造方
    法。
25. 【請求項２５】 前記電圧Ｖ３は、前記電圧Ｖ１印加工
    程の後に、前記電子放出素子を駆動すべく前記電圧Ｖ２
    を印加した時に前記電子放出素子に流れる電流をＩｆ
    ２、前記電圧Ｖ３印加工程において前記電子放出素子に
    前記電圧Ｖ３を印加した時に前記電子放出素子に流れる
    電流をＩｆ３としたとき、Ｉｆ２≦０．７Ｉｆ３となる
    電圧である請求項２４に記載の電子源の製造方法。
26. 【請求項２６】 前記測定工程は、各電子放出素子に前
    記電圧印加工程毎に、当該電子放出素子より放出される
    放出電流を測定することを特徴とする請求項１７〜２５
    のいずれかに記載の電子源の製造方法。
27. 【請求項２７】 前記測定工程では、各電子放出素子に
    前記電圧印加工程毎に、当該電子放出素子の素子電流を
    測定することを特徴とする請求項１７〜２５のいずれか
    に記載の電子源の製造方法。
28. 【請求項２８】 前記測定工程では、各電子放出素子に
    前記電圧印加工程毎に、当該電子放出素子より放出され
    る電子により発光される蛍光体の発光輝度を測定し、そ
    の測定した輝度を該電子放出素子の放出電流または素子
    電流に相当する値に変換することを特徴とする請求項１
    ７〜２５のいずれかに記載の電子源の製造方法。
29. 【請求項２９】 前記測定工程では、各電子放出素子に
    前記電圧印加工程毎に、当該電子放出素子から放出され
    る電子放出効率を測定することを特徴とする請求項１７
    〜２５のいずれかに記載の電子源の製造方法。
30. 【請求項３０】 前記電圧印加工程後、前記複数の電子
    放出素子の特性を電圧Ｖ２で再度測定する再測定工程
    と、再測定の結果に基づいて前記複数の電子放出素子の
    駆動電圧であるＶ２を変更する工程とをさらに具備する
    ことを特徴とする請求項１７〜２９のいずれかに記載の
    電子源の製造方法。
31. 【請求項３１】 前記電子源が、基板上に複数の電子放
    出素子用電極及び導電膜を形成する工程と、前記電極を
    介して前記導電膜に通電することにより前記複数の電子
    放出素子の電子放出部を形成する工程とを経て作製され
    たものであることを特徴とする請求項１７〜３０のいず
    れかに記載の電子源の製造方法。
32. 【請求項３２】 基板上に複数の電子放出素子がマトリ
    クス状に配列された電子源と、該電子源に駆動電圧を出
    力する駆動手段とを有する電子発生装置の特性調整方法
    であって、該電子源を請求項１７〜３１のいずれかに記
    載の方法を用いて製造することを特徴とする電子発生装
    置の製造方法。
33. 【請求項３３】 基板上に複数の電子放出素子を配設し
    てなる電子源の各素子の電子放出特性を調整する特性調
    整装置であって、 前記電子源を構成する電子放出素子の少なくとも１つず
    つを順次選択する選択手段と、 前記選択手段により選択された素子に印加すべき電圧パ
    ルスの波高値及び印加パルス数を設定する波高値設定手
    段と、 前記波高値設定手段の設定に基づいて電圧パルスＶを選
    択された素子に印加するパルス発生手段と、 前記電子放出素子からの電子放出を伴う電圧範囲におけ
    る電流Ｉと電圧Ｖとの関係をＩ＝ｆ（Ｖ）なる関数で表
    現し、ｆ'(Ｖ）を電圧Ｖにおけるｆ（Ｖ）の微係数とす
    る時、ｆ（Ｖ）／｛Ｖ・ｆ'(Ｖ）− ２ｆ（Ｖ）｝を測
    定する回路と、 測定結果を格納するメモリと、 該メモリの出力に基づいて前記波高値設定手段の電圧パ
    ルスの印加パルス数を再設定する制御手段とを具備する
    ことを特徴とする特性調整装置。