JPH02257553A

JPH02257553A - 画像形成装置の駆動方法

Info

Publication number: JPH02257553A
Application number: JP7660789A
Authority: JP
Inventors: Hidetoshi Suzuki; 英俊鱸; Tetsuya Kaneko; 哲也金子; Haruto Ono; 治人小野; Ichiro Nomura; 一郎野村; Kiyoshi Takimoto; 瀧本　清; Takeo Tsukamoto; 健夫塚本; Yoshimi Uda; 宇田　芳巳
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1989-03-30
Filing date: 1989-03-30
Publication date: 1990-10-18
Anticipated expiration: 2013-05-28
Also published as: JP2759483B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、多数の電子放出素子と、前記多数の電子放出
素子から放出される電子ビーム群を変調するためのグリ
ッド電極とを備えた画像形成装置の駆動方法に関する。

［従来の技術］従来、簡単な構造で電子の放出が得られる素子として、
例えば、エム　アイ　エリンソン（Ｍ、　Ｉ。

Ｅｌｉｎｓｏｎ）等によって発表された冷陰極素子が知
られている。［ラジオ　エンジニアリング　エレクトロ
ンフィジ４−）　ス（Ｒａｄ（ｏ　Ｅｎｇ、　ＥＩｅｃ
ｔｒａｒ＋。

Ｐｈ２ｓ、）第１Ｏ巻、１２９０〜１２９Ｂ頁、１９６
５年］この種の電子放出素子としては、前記エリンンン
等により開発されたＳｎ０？（Ｓｂ）薄膜を用いたもの
、Ａｕ薄膜によるもの［ジー・ディトマー“スインソリ
ド　７４　）ＩしＪＡス゛’　（Ｇ、　Ｄｉｔｔｍｅｒ
：“Ｔｈ１ｎＳｏｌｉｄ　Ｆｉｌｍｓ　”　）　、　９
巻、３１７頁、　　（１９７２年月、ＩＴＯ９膜による
もの［エム　ハートウェル　アンド　シー　ジー　フォ
ンスタッド“アイ　イーイー　イー　トランス”イー　
デイ−コンク（Ｍ、　Ｈａｒｔｗｅｌｌ　ａｎｄ　Ｃ，
Ｇ、　　Ｆｏｎｓｔａｄ：　　ＩＥＥＥＴｒａｎｓ、　
ＥＤ　Ｃｏｎｆ、　”　）　５１９頁、　　（１９７５
年）］、カーボン薄膜によるもの［荒木久他：“真空”
。

＠２８巻、第１　号、　２２３Ｉ　、　（１９８３年）
］ナトカ報告されている。

また、上記以外にも、薄膜熱カソードやＭＩＸ形放出素
子等の有望な電子放出素子が数多く報告されている。

これらは、成膜技術やフォトリソグラフィー技術の急速
な進歩とあいまって、基板上に多数の素子を形成するこ
とが可能となりつつあり、マルチ電子ビーム源として、
蛍光表示管、平板型ＣＲＴ　。

電子ビー、ム描画装置等の各種画像形成装置への応用が
期待されるところである。

［発明が解決しようとする課題］ところで、これらの素子を画像形成装置に応用する場合
、一般には、Ｘ板上に多数の素子を配列形成し、各素子
間を薄膜もしくは厚膜の電極で電気的に配線し、マルチ
電子ビーム源として用いるが、配線抵抗で生じる電圧降
下のために、各素子毎に印加される電圧がばらついてし
まうという現象が起きる。その結果、各放出素子から放
出される電子ビームの電流量にばらつきが生じ、形成さ
れる画像に輝度（濃度）むらが起きるという問題が発生
していた。

第１１図及び第１２図は、この問題をより詳しく説明す
るための図で、両図とも（ａ）は電子放出素子と配線抵
抗及び電源を含む等価回路図であり、（ｂ）は各電子放
出素子の正極と負極の電位を示す図、また（Ｃ）は各素
子の正負極間に印加される電圧を示す図である。第１１
図（ａ）は、並列接続されたＮ個の電子放出素子ＤＩ　
−ＤＨと電源ＶＥとを接続した回路を示すもので、電源
の正極と素子Ｄ１の正極を、また電源の負極と素子ＯＮ
の負極を接続したものである。また、各素子を並列に結
ぶ共通配線は、図に示すように隣接する素子間でｒの抵
抗値を有するものとする。（画像形成装置では、電子ビ
ームのターゲットとなる画素は、通常等ピツチで配列さ
れている。従って、電子放出素子も空間的に等間隔をも
って配列されており、これらを結ぶ配線は幅や膜厚が製
造上ばらつかない限り、素子間で等しい抵抗値を有する
。）また、全ての電子放出素子Ｄ１〜ＤＨは、はぼ等しい抵
抗値Ｒｄを各々有するものとする。

前記第１１図（ａ）の回路図に於て、各素子の正極及び
負極の電位を示したのが第１１図（ｂ）である。

図の横軸は、ＤＩ−ＯＮの素子番号を示し、縦軸は電位
を示す、・印は各素子の正極電位、■印は負極電位を表
わしており、電位分布の傾向を見易くするため１便宜的
に拳印（ｌ印）を実線で結んでいる。

本図から明らかなように、配線抵抗ｒによる電圧降下は
、−様に起こるわけではなく、正極側の場合は、素子Ｄ
Ｉに近い程急峻であり、逆に負極側では、素子Ｄ１１に
近い程急峻になっている。これは、正極側では口１に近
い程、配線抵抗ｒを流れる電流が大きく、また負極側で
はＤＮに近い程、大きな電流が流れるためである。

これから、各素子の正負極間に印加される電圧をプロッ
トしたのが第１１図（Ｃ）である０図の横軸は、Ｉｌｌ
〜ＤＮの素子番号、縦軸は印加電圧を各々示し、第１１
図（ｂ）と同様傾向を見易くするために便宜的に０を実
線で結んでいる。

本図から明らかなように、第１１図（ａ）のような回路
の場合には、両端の素子（ＤＩ及びＯＮ）に近い程大き
な電圧が印加され、中央部付近の素子では印加電圧が小
さくなる。

従って、各電子放出素子から放出される電子ビームは、
両端の素子程ビーム電流が大きくなり、画像形成装置に
応用した場合、極めて不都合である、（例えば、両端に
近い部分の画像は濃度が濃く、中央部付近の濃度は淡く
なってしまう。）一方、第１２図に示すのは、並列接続された素子列の片
側（本図では゛素子ＤＩ側）に電源の正負極を接続した
場合である。この様な回路の場合には。

同図（ｂ）に示すように、正極側、負極側ともＤｌに近
い程配線抵抗ｒによる電圧降下が大きくなる。

従って、各素子に印加される電圧は、同図（Ｃ）に示す
ように、Ｄ、に近い程大きなものとなり１画像形成装置
として応用するには極めて不都合である。

以上、二つの例で示したような素子毎の印加電圧のばら
つきの程度は、並列接続される素子の総数Ｎや、素子抵
抗Ｒｄと配線抵抗ｒの比（＝　Ｒｄ／ｒ）、あるいは電
源の接続位置により異なるが、一般にはＮが大きい程、
　Ｒｄ／ｒが小さい程、ばらつきは顕著となり、また荊
記第１１図よりも第１２図の接続方法のほうが、素子に
印加される電圧のばらつきが大きい。例えば、第１１図
の接続法で素子抵抗Ｒｄ＝１にΩ、ｒ＝１０ｍΩの場合
、Ｎ＝１００テあれば印加電圧の最も大きな素子と最も
小さな素子を比較すると、Ｖｓａｘ　：　Ｖｍｉｎ＝　
１０２：１００程度であるが、Ｎ　＝　１０００であれ
ば、Ｖｓａｘ　：　Ｖｓｉｎ＝　４７２：１００　とば
らつきの割合は大きくなる。

また、Ｎ　＝　１０００．　Ｒｄ＝　ｌ　ｋΩ、ｒ＝１
ｍΩの配線抵抗の場合には、Ｖｓａｘ　：　Ｖｍｉｎ＝
　１２７：１００程度であるが、配線抵抗をｒ　＝　１
０ｍΩとすると、ｖ＠ａＸ：Ｖｓｉｎ＝　４７２：１０
０程度というようにばらつきの程度は大きくなる。

以上説明したように、特性の等しい電子放出素子を複数
個並列に接続した場合には、配線抵抗により生ずる電圧
降下のため、各素子に実効的に印加される電圧は、素子
毎にばらついてしまい、電子ビームの放出量が不均一と
なり、画像形成装置として応用する場合に不都合であっ
た。

特に、画素数の多い（Ｎの大きい）大容量表示装置を実
現しようとする場合には、上記ばらつきの割合は顕著と
なり、画像の濃度むらが大きな問題となっていた。

［課題を解決するための手段及び作用１以上の問題点解
決のため本発明は、各電子放出素子から放出される電子
ビームの通過と遮断を制御するための変調グリッドを設
け、各変調グリッド毎に、印加する電圧パルスのパルス
幅を変えることにより、どの素子からも等しい量の電子
がターゲットに照射されるようにしたものである。

すなわち、電子放出素子が前記第１１図のような配線の
場合には、両端よりも中央のグリッドのパルス幅を長く
し、また、前記第１２図のような配線の場合には、素子
の給電側から遠いグリッド程パルス幅を長くするもので
ある。

［実施例］以下、本発明を実施例にて説明する。

第１図〜第７図は、本発明の一実施例を表わすものであ
る。

以下、本実施例での装置の動作を、順を追って説明する
。

第１図は表示パネルの構造を示しており、図中ＶＣはガ
ラス製の真空容器で、その一部であるＦＰは、表示面側
のフェースプレートを示している。

フェースプレートＦＰの内面には、例えばＩＴＯを材料
とする透明電極が形成され、さらにその内側には、赤、
緑、青の蛍光体がモザイク状に塗り分けられ、ＣＲＴの
分野では公知のメタルバック処理が施されている。（透
明電極、蛍光体、メタルバックは図示せず。）また、前
記透明電極は、加速電圧を印加するために、端子ＥＶを
通じて真空容器外と電気的に接続されている。

また、Ｓは前記真空容器ＶＣの底面に固定されたガラス
基板で、その上面には、電子放出素子がＮ個×β列にわ
たり配列形成されている。該電子放出素子群は、列毎に
電気的に並列接続されており、各列の正極側配線（負極
側配線）は、端子Ｄｐ、　−Ｄ、ｊ　　（端子Ｄ１〜Ｄ
−１）によって真空容器外と電気的に接続されている。

すなわち本装置では、第１１図（ａ）の接続法による素
子列が４列にわたり、基板Ｓ上に形成されている。（１
列あたりの素子数はＮ　ｍである。）また、基板Ｓとフェースプレー）ＦＰの中間には、スト
ライプ状のグリッド電極ＧＲが設けられている。グリッ
ド電極ＧＲは、前記素子列と直交してＮ本設けられてお
り、各電極には電子ビームを透過するための空孔Ｇｈが
設けられている。空孔Ｇｈは、第１図の例のように各電
子放出素子に対応して１個づつ設けてもよいし、あるい
は微小な孔をメツシュ状に多数設けてもよい、各グリッ
ド電極は、端子Ｇ１〜ＧＮによって真空容器外と電気的
に接続されている。

本パネルでは、交情の電子放出素子列と８個のグリッド
電極列により、　ＸＹマトリクスが構成されている。電
子放出列を一列づつ順次駆動（走査）するのと同期して
グリッド電極列に画像１９４７分の変調信号を同時に印
加することにより、各電子ビームの蛍光体への照射を制
御し１画像を１ラインづつ表示していくものである。

第２図に示すのは、前記第１図の表示パネルを駆動する
ための電気回路をブロック図で示したもので、ｌは第１
図で示した表示パネル、２は素子列駆動回路、３は変調
グリッド駆動回路、４は高電圧電源である０表示パネル
ｌの電極端子ＥＶは、高電圧電源４から、例えば１０Ｋ
Ｖ程度の加速電圧を供給される。また、電子放出素子列
の負極側配線端子（０，１〜ロー１）はグランドレベル
（ＯＶ）に接地され、正極側の配線端子（Ｄｐ＋〜Ｄｐ
ｌ）は素子列駆動回路ブロック２と接続されている。ま
たグリッド電極は、端子Ｇｌ　−ＧＮを通じて変調グリ
ッド駆動回路３と接続されている。

素子列駆動回路２及び変調グリッド駆動回路３からは、
第３図の駆動タイムチャートに示すタイミングで信号電
圧が出力される。第３図中（ａ）〜（ｄ）は、素子列駆
動回路２からパネルｌのＤＩ）ＩｎＤｐ２．Ｄｐ３＋及
びＤｐ７端子に印加される信号を示すが、図から分かる
通り、ｎｏｔ　＋　ＤＰ２　＋　０１１３・・・（Ｄ、
４”’ＤＩｌ（ｊ−１）は図中路）　Ｄｐｒ　（７）順
に、順次振幅ＶＥＶの駆動パルスが印加される。これと
同期して変調グリッド駆動回路３からは、端子Ｇｌ−Ｇ
Ｎに対し第３図（ｅ）、（ｆ）に示すタイミングで変調
信号（ＶＧ　（ＯＮ）又はＶＧ（ＯＦＦ））＞（印加す
Ｊ’Ｌ　６　、　各端子ニ対して、Ｖｅ　（ＯＮ）レベ
ルが印加されるかＶｅ　（ＯＦＦ）レベルが印加される
かは、表示画像のパターンにより決まるものである。た
だし、ここで注意すべきは、端子毎にＶＧ（ＯＮ）を印
加するパルス幅が異なることである。（同図では、図面
を簡明にするためＧ＋　（パルス幅はＰＬ（１））とＧ
Ｎ／２　（パルス幅はＰＬ（Ｎ／２））の２つの例のみ
示しである。）これをより詳しく説明するために、各グ
リッド電極に印加する電圧のパルス幅を第４図に示す。

図に於て、横軸は各グリッド電極を、縦軸は印加する電
圧のパルス幅を示す０図から明らかなように１本装置で
は、印加パルスの幅は中央のグリッド（ＧＮ／２）が最
も大きく、両端ＣＧ＋及びＧＭ）に近づく程小さくなっ
ている。この最大値をＰＬ（Ｎ／２）、最小値をＰＬ（
１）とする０本装置では、このようにＶＧ（ＯＮ）電位
を印加するパルス幅をグリッドごとに変えることにより
、画面の全面にわたり輝度（濃度）むらのない良好な表
示が得られる。それは。

以下に説明するような原理による。

すなわち、本装置で用いられる電子放出素子の印加電圧
マＳ出力電流特性例を第５図に示すが、従来問題点の項
で述べたように（第１１図（ｃ）参照）、並列接続され
た素子に於ては、素子毎に印加電圧にばらつきが生じる
ので、出力ビーム電流も素子毎に異なった値となってし
まう０例えば第１１図（Ｃ）に於て、印加電圧の最大値
をＶ■ａｘ、最小値をＶａｉｎとすると、第５図の特性
から出力ビーム電流は、素子によってＥＢ＠　ｉ　ｎ以
上ＥＢｓａｘ以下のいずれかの値をとることになる。　
　。

しかし、第６図に示すように、素子の出力ビーム電流が
異なっても、変調グリッドに印加する電圧のパルス幅を
適当な長さとすることにより、蛍光面に到達するｌパル
ス当たりの電子の量を等しくすることが可能である。す
なわち、最も出力ビーム電流の大きな素子に対しては、
グリッド印加電圧のパルス幅をＰＬ（１）とし、最も出
力ビーム電流の小さな素子に対しては幅がＰＬ（Ｎ／２
）のパルスの電圧を印加すれば、蛍光面に到達する１パ
ルス当たりの電子の量を等しくすることができる。

第６図では、ＥＢｓａｘ　とＥＢｓｉｎの２例のみ説明
したが、全ての素子について、蛍光面に到達する電子の
量を等しくするようなパルス幅を示すと、前記の第４図
のようになる。

第４図に示したような異なる幅のパルスを各グリッドに
印加するためには、変調グリッド駆動回路として、例え
ば第７図に示すような回路を用いればよい。

第７図に於て、５はシリアル・パラレル変換器、６はイ
ンバータ、７及び８はスイッチングトランジスタ、９．
１０．１１は各々パルス発生器である。シリアル・パラ
レル変換器５は、外部からシリアルに送られてくる画像
データを１ライン分（Ｎ個）蓄積し、所定のタイミング
でＰＩ　−ＰＭから並列に出力する。　ＰＩ〜ＰＮから
は１表示画像のデータによって各々個別にＨレベル（高
いレベル）もしくはＬレベル（低いレベル）が出力され
るが、Ｈレベルが出力された場合には、接続されたパル
ス発生器から前記第４図で説明した長さのパルスが出力
される。パルスが出力されている間、トランジスタ７が
゛オン、トランジスタ８がオフとなり、グリッド電極の
端子に、ｖｃ　（ＯＮ）の波高値をもつ電圧パルスが出
力される。また、シリアル・パラレル変換器５の出力が
Ｌレベルであった場合には、パルス発生器からパルスは
出力されないため、トランジスタ７はオフ、トランジス
タ８はオンとなり、グリッド電極の端子にはＶｃ（ＯＦ
Ｆ）の−定電位が印加される。

尚、上記回路中に用いられるパルス発生器としては、例
えば、ワンショットマルチバイブレータのようなもので
よく、その場合には、適当なＲＣを選ぶことにより、各
発生器のパルス幅を設定することができる。

また、ワンショットマルチバイブレータ以外でも、発振
器、カウンタ、コンパレータといったデジタル回路を組
み合わせれば、所定のパルス幅を出力するパルス発生器
を容易に構成することが可能である。

以上本発明を適用した画像形成装置の実施例を説明した
が、グリッド電極に印加する電圧のパルス幅は前記第４
図に示した例に限定されるものではない０例えば、第８
図に示すように、両端（Ｇ＋及びＧＮ）に近いグリッド
電極は、前記第４図と同様個別に異なるパルス幅で駆動
し、中央部（ＧＮ／２）付近のグリッド電極は、数本に
わたり、同一のパルス幅を用いてもよい、これは、中央
部が周辺部に比べて輝度（ｅ度）むらの割合が小さい場
合に適する方法である。また応用、用途により、輝度の
均一性がそれ程厳密に要求されない場合には、例えば第
９図に示すように、複数のグリッドに対して同一のパル
ス幅で駆動してもよい、前記第８図あるいは第９図の方
法は、前記第４図の例と比較して、使用するパルス幅の
種類が減らせるため、パルス発生器の数を減少できるメ
リットがある。

また、以上の実施例では、電子放出素子の配線方法が、
従来例で説明した第１１図の場合についての方法である
が、電子放出素子の配線方法が異なる場合には１本発明
のグリッド印加電圧も異なることはいうまでもない０例
えば、従来例第１２図のような配線方法が行われた場合
には、第１θ図に示すようにＯＮに近い程、パルス幅を
長くするのが適する。

［発明の効果］以上説明したように、本発明では、グリッドに印加する
電圧のパルス幅を、電子放出素子から放出される電子ビ
ーム電流のばらつきに応じて、異なった長さとすること
により、蛍光面に到達するｌパルス当たりの電子の量を
素子によらず均一にすることが可能である。これにより
、従来問題となっていた画像の輝度（濃度）むらを解消
でき。

薄形で大面積の大容量表示装置の実用性ス克を大幅に向
上することができた。

本発明の適用は、実施例で示したような平板型表示装置
以外に、電子放出素子を多数個並列接続した電子源部を
有する画像形成装置の殆どに適用が可能で、例えば電子
ビーム描画装置や画像記録装置の分野にも極めて有効な
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を適用した画像形成装置の表示パネル
部分の斜視図、第２図は本発明を適用した画像形成装置
の駆動回路のブロック図、第３図は本発明を適用した画
像形成装置の駆動タイムチャート、第４図は本発明を適
用した画像形成装置のグリッド電極駆動電圧のパルス幅
を示す図、第５図は実施例で用いた電子放出素子の特性
を示す図、第６図は本発明における変調グリッドの動作
特性を示す図、第７図は変調グリッド駆動回路を示す図
、第８図、第９図、第１０図は他の例としてのグリッド
電極の駆動電圧のパルス幅を示す図である。第１１図、第１２図は、本発明の等価回路図及びその構
成要素の電位・電圧を示す図である。ｌ・・・表示パネル　　　２・・・素子列駆動回路３・
・・変調グリッド駆動回路４・・・高電圧電源５・・・シリアル・パラレル変換器６・・・インバータ７．８・・・スイッチングトランジスタ９、１０．１１
・・・パルス発生器

Claims

【特許請求の範囲】

（１）複数の電子放出素子を電気的に並列接続したマル
チ電子ビーム源と、前記電子放出素子から放出される電
子ビームの通過と遮断を行なう複数の変調グリッド電極
と、該電子ビームの照射により画像を形成するためのタ
ーゲットとを具備した画像形成装置の変調グリッド電極
各々に印加する電圧パルスのパルス幅が前記複数の電子
放出素子に印加される電圧のばらつきに応じて、異なる
長さとなることを特徴とする画像形成装置の駆動方法。
（２）前記並列接続された電子放出素子列の一端から正
電圧、他端から負電圧を印加し得る給電手段及び前記電
圧パルスの調整手段を有した請求項１記載の画像形成装
置の変調グリッド電極に印加される電圧のパルス幅が、
両端の素子に対して中央付近の素子の方が長くなること
を特徴とする画像形成装置の駆動方法。
（３）前記並列接続された電子放出素子列の一端に正電
圧と負電圧を印加し得る給電手段及び前記電圧パルスの
調整手段を有した請求項１記載の画像形成装置の変調グ
リッド電極に印加される電圧のパルス幅が、係る一端に
近い素子に対して遠い素子の方が長くなることを特徴と
する画像形成装置の駆動方法。