JPH08212943A

JPH08212943A - 画像形成装置および電子ビーム発生源

Info

Publication number: JPH08212943A
Application number: JP1497695A
Authority: JP
Inventors: Eiji Yamaguchi; 英司山口; Hidetoshi Suzuki; 英俊鱸
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1995-02-01
Filing date: 1995-02-01
Publication date: 1996-08-20

Abstract

(57)【要約】【目的】ホワイトバランスが容易にとれる電子ビーム
源と、それを用いて色再現性のよい画像表示を行う画像
形成装置を提供する。【構成】電子放出部3の幅Wが異なる三つの表面伝導型
電子放出素子を用意し、標準幅W22の電子放出部3をもつ
素子をホワイトバランスをとる際の基準になる緑の蛍光
体に対応させる。そして、例えば、青の蛍光体に対応す
る電子放出素子に幅W23(<W22)の素子を対応させること
により、放出電流Ieを減少して、その発光輝度曲線をホ
ワイトバランスをとる際の基準特性曲線に一致させる。
また、赤の蛍光体に対応する電子放出素子に幅W21(>W2
2)の素子を対応させることにより、放出電流Ieを増加さ
せて、その発光輝度曲線を基準特性曲線に一致させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は画像形成装置および電子
ビーム発生源に関し、例えば、複数の冷陰極電子源を二
次元に配設した電子ビーム発生源を用いた画像形成装置
に関するものである。

【０００２】

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

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

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

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

【０００６】表面伝導型電子放出素子は、基板上に形成
された小面積の薄膜に、膜面に平行に電流を流すことに
より、電子放出が生じる現象を利用したものである。こ
の表面伝導型電子放出素子としては、前記Elinsonなど
によるSnO2薄膜を用いたものの他に、Au薄膜によるもの
[G.Dittmer: "Thin Solid Films", 9, 317(1972)]、In2
O3/SnO2薄膜によるもの[M.Hartwell and C.G.Fonstad:
"IEEE Trans. ED Conf.", 519(1975)]やカーボン薄膜
によるもの[荒木久他: 真空、第26巻、第1号、22(198
3)]などが報告されている。

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

【０００８】Hartwellなどによる素子をはじめとして、
上述の表面伝導型電子放出素子においては、電子放出を
行う前に導電性薄膜3004に通電フォーミングと呼ばれる
通電処理を施すことにより電子放出部3005を形成するの
が一般的である。すなわち、通電フォーミングとは、導
電性薄膜3004の両端に一定の直流電圧、もしくは、例え
ば1V/分程度の非常に緩いレートで昇圧する直流電圧を
印加して通電し、導電性薄膜3004を局所的に破壊もしく
は変形もしくは変質せしめ、電気的に高抵抗な状態の電
子放出部3005を形成することである。なお、局所的に破
壊もしくは変形もしくは変質した導電性薄膜3004の一部
には、亀裂が発生する。この通電フォーミング後に、導
電性薄膜3004に適宜の電圧を印加した場合には、前記の
亀裂付近において電子放出が行われる。

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

【００１０】また、表面伝導型電子放出素子の応用につ
いては、例えば、画像表示装置、画像記録装置などの画
像形成装置や、荷電ビーム源などが研究されている。と
くに画像表示装置への応用としては、例えば本出願人に
よるUSP 5,066,883や特開平2-257551号公報に開示され
たように、表示伝導型放出素子と電子ビームの照射によ
り発光する蛍光体とを組み合わせて用いた画像表示装置
が研究されている。表面伝導型電子放出素子と蛍光体と
を組み合わせて用いた画像表示装置は、従来の他の方式
の画像表示装置よりも優れた特性が期待されている。例
えば、近年普及した液晶表示装置と比較しても、自発光
型であるためバックライトを必要としない点や、視野角
が広い点が優れているといえる。

【００１１】

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

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

【００１３】図中、4001は表面伝導型電子放出素子を模
式的に示したもの、4002は行方向配線、4003は列方向配
線である。行方向配線4002および列方向配線4003は、実
際には有限の電気抵抗を有するものであるが、図におい
ては配線抵抗4004および4005として示されている。この
ような配線方法を「単純マトリクス配線」と呼ぶ。な
お、図示の便宜上、6×6のマトリクスを示したが、勿
論、マトリクスの規模はこれに限るわけではなく、例え
ば画像表示装置用のマルチ電子ビーム源の場合には、所
望の画像表示を行うのに足りる素子を配列し配線するも
のである。

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

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

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

【００１７】すなわち、前述の赤、緑、青の三原色の蛍
光体の発光特性が、後述するように、それぞれ異なるた
めに、各色の蛍光体に所定の強度で電子ビームを入射さ
せた場合、ホワイトバランスが取れないという問題点が
ある。

【００１８】図3Aは蛍光体の典型的な発光特性を示す図
で、同図に示すように、蛍光体の発光特性は発光色の違
いによって、その特性曲線は同一ではなく、また非線形
特性をもつ。この蛍光体の発光特性は、単位時間の当り
に、ある単位面積の蛍光体面に到達した電荷の総量に依
存して規定される。勿論、蛍光体の種類により、その非
線形性の度合も異なる。

【００１９】ところで、この蛍光体の非線形性について
は、従来よりCRTなどで導入されているガンマ補正回路
を、各色ごとに導入することにより、ほぼ線型な特性を
得ることができる。しかし、その特性曲線の傾きは、図
3Bに示すように、各色ごとに異なるものになる。この傾
きの違いが、ホワイトバランスがとれる強度比と異なる
場合には、色再現性が劣ることになる。

【００２０】本発明は、上述の問題を解決するためのも
のであり、ホワイトバランスが容易にとれる電子ビーム
発生源と、それを用いて色再現性のよい画像表示を行う
ことができる画像形成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】および

【作用】本発明は、前記の目的を達成する一手段とし
て、以下の構成を備える。

【００２２】本発明にかかる画像形成装置は、少なくと
も、基板上に複数の表面伝導型電子放出素子を二次元に
配列し、行方向配線と列方向配線により各素子をマトリ
クス状に結線した電子ビーム発生源と、前記電子ビーム
発生源より発生された電子ビームの照射によって発光す
る三色の蛍光体と、入力された画像信号に基づいて前記
蛍光体に照射する前記電子ビームを変調する変調手段と
を備え、前記電子ビーム発生源に配列する前記表面伝導
型電子放出素子の電子放出特性を前記蛍光体の色毎の発
光特性に応じて変えたことを特徴とする。

【００２３】また、本発明にかかる電子ビーム発生源
は、少なくとも、異なる電子放出特性を有する表面伝導
型電子放出素子群を基板上に二次元に配列し、行方向配
線と列方向配線により各素子をマトリクス状に結線した
ことを特徴とする。

【００２４】

【実施例】本発明にかかわる画像形成装置は、基本的
に、薄型の真空容器内に、基板上に多数の冷陰極素子を
配列したマルチ電子ビーム源と、電子ビームの照射によ
り画像を形成する画像形成部材とを対向して備えてい
る。冷陰極素子は、例えばフォトリソグラフィ・エッチ
ングのような製造技術を用いれば、基板上に精密に位置
決めして形成できるため、微小な間隔で多数個を配列す
ることが可能である。しかも、従来からCRTなどで用い
られてきた熱陰極と比較すると、陰極自身や周辺部を比
較的低温状態で駆動できるため、より微細な配列ピッチ
のマルチ電子ビーム源を容易に実現することができる。

【００２５】本発明は、上述した冷陰極素子をマルチ電
子ビーム源として用いた画像形成装置に関するものであ
る。

【００２６】また、冷陰極素子の中でもとりわけ好まし
いのは、表面伝導型電子放出素子である。すなわち、前
記MIM型素子は絶縁層や上部電極の厚さを精密に制御す
る必要があり、またFE型素子は針状の電子放出部の先端
形状を精密に制御する必要がある。そのため、これらの
素子は製造コストが高くなり、製造プロセス上の制限か
ら大面積のものを作成するのに難がある。これに対し
て、表面伝導型電子放出素子は、構造が単純で製造が簡
単であり、大面積のものも容易に作成できる。近年、と
くに大画面で安価な表示装置が求められている状況にお
いては、とりわけ好適な冷陰極素子であるといえる。

【００２７】また、本願発明者は、表面伝導型電子放出
素子の中では、電子放出部もしくはその周辺部を微粒子
膜から形成したものが特性上、あるいは大画面化する上
で好ましいことを見い出している。そこで、以下に述べ
る本発明の実施例では、微粒子膜を用いて形成した表面
伝導型電子放出素子をマルチ電子ビーム源として用いた
画像表示装置を、本発明の画像形成装置の好ましい例と
して説明する。

【００２８】以下、本実施例に関わる素子の基本的な構
成と製造方法およびその特徴、さらに発明者らが鋭意検
討した結果見い出した本発明の原理となる特性について
概説する。本実施例に関わる表面伝導型電子放出素子の
構成および製法の特徴として、次のようなものがあげら
れる。

【００２９】(1)フォーミングと呼ばれる通電処理前の
電子放出部形成用薄膜は、微粒子分散体を分散し形成さ
れた微粒子からなる薄膜、あるいは、有機金属などを加
熱焼成し形成された微粒子からなる薄膜など、基本的
に、微粒子により構成される (2)フォーミングと呼ばれる通電処理後の電子放出部を
含む薄膜は、電子放出部およびその電子放出部を含む薄
膜とも、基本的に、微粒子により構成される次に、本実施例にかかる表面伝導型電子放出素子の基本
的な構成について説明する。図4Aおよび4Bはそれぞれ、
本実施例にかかる基本的な表面伝導型電子放出素子の構
成を示す平面図および断面図である。同図において、1
は絶縁性基板、5と6は素子電極、4は電子放出部を含む
薄膜、3は電子放出部である。

【００３０】絶縁性基板1には、石英ガラス、Naなどの
不純物含有量を減少したガラス、青板ガラス、青板ガラ
スにスパッタ法などにより形成したSiO2を積層したガラ
ス基板など、および、アルミナなどのセラミックスなど
を利用することができる。対向する素子電極5と6の材料
には、導電性を有するものであればどのようなものであ
っても構わないが、例えば、Ni, Cr, Au, Mo, W, Pt, T
i, Al, Cu, Pdなどの金属あるいは合金、Pd, Ag, Au, R
uO2, Pd-Agなどの金属、金属酸化物とガラスなどから構
成される印刷導体、In2O3-SnO2などの透明導電体および
ポリシリコンなどの半導体材料などがあげられる。

【００３１】また、素子電極5と6の間隔L1は数百Åから
数百μmの範囲であり、具体的には、素子電極5と6の製
法の基本になるフォトリソグラフィ技術、すなわち露光
機の性能とエッチング方法など、および、素子電極間に
印加する電圧と電子放出し得る電界強度などにより設定
されるが、好ましくは数μmから数十μmである。素子電
極5と6の長さW1および膜厚dは、電極の抵抗値、前述し
たX,Y方向配線との結線、多数配置された電子源の配置
上の問題より適宜設計され、通常、長さW1は数μmから
数百μm、膜厚dは好ましくは数百Åから数百μmであ
る。

【００３２】絶縁性基板1上に設けられた対向する素子
電極5と6の間および素子電極5と6の上に設置された電子
放出部3を含む薄膜4は、図1Bに示される場合だけでな
く、素子電極5,6上には形成しない場合もある。すなわ
ち、絶縁性基板1上に電子放出部形成用薄膜、対向する
素子電極5と6の順に積層形成した場合である。また、対
向する素子電極5と6の間すべてが、製法によっては電子
放出部3として機能する場合もある。この電子放出部3を
含む薄膜4の膜厚は、数Åから数千Å、好ましくは数十
Åから数百Åであり、素子電極5と6へのステップカバレ
ージ、電子放出部3と素子電極5,6の間の抵抗値および電
子放出部3の導電性微粒子の粒径、後述する通電処理条
件などによって、適宜設定される。その抵抗値は10^3か
ら10^7Ω/cm^2のシート抵抗値を示す（a^bはaのb乗を表
す)。

【００３３】電子放出部3を含む薄膜4を構成する材料の
具体例をあげるならば、Pd, Ru, Ag, Au, Ti, In, Cu,
Cr, Fe, Zn, Sn, Ta, W, Pbなどの金属、PdO, SnO2, In
2O3,PbO, Sb2O3などの酸化物、HfB2, ZrB2, LaB6, CeB
6, YB4, GdB4などの硼化物、TiC, ZrC, HfC, TaC, SiC,
WCなどの炭化物、TiN, ZrN, HfNなどの窒化物、Si,Ge
などの半導体、カーボン、AgMg, NiCu, Pb, Snなどであ
り、微粒子膜からなる。なお、ここで述べる微粒子膜と
は、複数の微粒子が集合した膜であり、その微細構造と
して微粒子が個々に分散配置した状態のみならず、微粒
子が互いに隣接あるいは重なり合った状態（島状も含
む）の膜を意味する。

【００３４】電子放出部3は、数Åから数千Å、好まし
くは10Åから200Åの粒径の導電性微粒子多数個からな
り、電子放出部3を含む薄膜4の膜厚および後述する通電
処理（フォーミング）条件などの製法などに依存してお
り、適宜設定される。電子放出部3を構成する材料は、
電子放出部3を含む薄膜4を構成する材料の元素の一部あ
るいはすべてと同様の物である。

【００３５】電子放出部3を有する電子放出素子の製造
方法としては様々な方法が考えられるが、図5Aから5Cは
その一例を示す図である。同図において、2は電子放出
部形成用薄膜で、例えば微粒子膜があげられる。以下、
図4Aと4Bおよび図5Aから5Cに基づいて、製造方法を順を
追って説明する。

【００３６】工程1: 絶縁性基板1を洗剤、純水および有
機溶剤により充分に洗浄した後、真空蒸着法、スパッタ
法などにより素子電極材料を堆積し、フォトリソグラフ
ィ技術によりその絶縁性基板1の面上に素子電極5と6を
形成する（図5A）。

【００３７】工程2: 絶縁性基板1上に形成した素子電極
5と6の間、および、素子電極5と6を形成した絶縁性基板
1上に、有機金属溶液を塗布して放置することにより、
有機金属薄膜を形成する。なお、有機金属溶液とは、前
述したPd, Ru, Ag, Au, Ti,In, Cu, Cr, Fe, Zn, Sn, T
a, W, Pbなどの金属を元素とする有機化合物の溶液であ
る。この後、有機金属薄膜を加熱焼成処理し、リフトオ
フ、エッチングなどによりパターニングし、電子放出部
形成用薄膜2を形成する（図5B）。なお、ここでは、有
機金属溶液を塗布する方法を説明したが、これに限るも
のでなく、真空蒸着法、スパッタ法、化学的気相堆積法
(CVD)、分散塗布法、ディッピング法、スピンナ法など
によって形成することもできる。

【００３８】工程3: 続いて、フォーミングと呼ばれる
通電処理、つまり、素子電極5と6の間に、電圧を不図示
の電源によりパルス状あるいは高速の昇圧レートで印加
することにより行うと、電子放出部形成用薄膜2の所定
部位に構造が変化した電子放出部3が形成される（図5
C）。言い換えれば、この通電処理により、電子放出部
形成用薄膜2を局所的に破壊、変形もしくは変質せし
め、構造が変化した部位を電子放出部3と呼ぶ。なお、
先に説明したように、電子放出部3は導電性微粒子で構
成されていることを本出願人らは観察している。図6は
フォーミング処理の電圧波形を示す図で、T1およびT2は
電圧波形のパルス幅および間隔で、T1を1μsから10ms、
T2を10μsから100msに、三角波の波高値（フォーミング
時のピーク電圧）を4Vから10V程度にし、フォーミング
処理は実質的な真空下で数十秒間程度に適宜設定する。

【００３９】以上の電子放出部3の形成においては、素
子の電極間に三角波パルスを印加してフォーミング処理
を行う例を説明したが、素子の電極間に印加する波形は
三角波に限定されることはなく、矩形波など他の波形を
用いることもでき、その波高値およびパルス幅・パルス
間隔などについても上述の値に限ることない。つまり、
電子放出部3が良好に形成される波形や値を選択し設定
すればよい。

【００４０】次に、上述したような素子構成と製造方法
によって作成された電子放出素子の基本特性について説
明する。

【００４１】図7は図4Aと4Bに示した構成を有する素子
の電子放出特性を測定するための測定評価装置の概略構
成図で、31は素子に素子電圧Vfを印加するための電源、
30は素子電極5と6の間の電子放出部3を含む薄膜4を流れ
る素子電流Ifを測定するための電流計、34は素子の電子
放出部3より放出された放出電流Ieを捕捉するためのア
ノード電極、33はアノード電極34に電圧を印加するため
の高圧電源、32は素子の電子放出部3より放出された放
出電流Ieを測定するための電流計である。

【００４２】電子放出素子の素子電流If、放出電流Ieの
測定に当っては、素子電極5と6に電源31と電流計30とを
接続し、電子放出素子の上方に高圧電源33と電流計32と
を接続したアノード電極34を配置する。また、電子放出
素子およびアノード電極34は真空装置235内に設置さ
れ、その真空装置235には不図示の排気ポンプおよび真
空計などの真空装置に必要な機器が備えられていて、所
望の真空下で本素子の測定評価を行えるようになってい
る。なお、アノード電極34の電圧を1kVから10kV、アノ
ード電極34と電子放出素子との距離Hを3mmから8mmの範
囲に設定して測定を行う。

【００４３】図8は図7に示した測定評価装置により測定
された放出電流Ieおよび素子電流Ifと素子電圧Vfの関係
の典型的な例を示す図である。なお、IfとIeの大きさは
著しく異なる（放出電流Ieは素子電流Ifのおよそ1/2,00
0程度である）ので、図8にはそれらを任意単位で示す。
図8から明らかなように、本実施例の電子放出素子は放
出電流Ieに対する三つの特性を有する。

【００４４】まず、第一に、本電子放出素子はある電圧
Vth（「閾値電圧」と呼ぶ）以上の素子電圧Vfを印加す
ると、急激に放出電流Ieが増加し、一方、閾値電圧Vth
以下では放出電流Ieがほとんど検出されない。すなわ
ち、放出電流Ieに対する明確な閾値電圧Vthをもった非
線形素子である。

【００４５】第二に、放出電流Ieが素子電圧Vfに依存す
るため、放出電流Ieは素子電圧Vfで制御できる。

【００４６】第三に、アノード電極34に捕捉される放出
電荷は、素子電圧Vfを印加する時間に依存する。すなわ
ち、アノード電極34に捕捉される電荷量は、素子電圧Vf
を印加する時間により制御できる。以上のような特性を
有するため、本電子放出素子は、多方面への応用が期待
できる。

【００４７】また、図8に示す素子電流Ifの特性は、素
子電圧Vfに対して負の特性、つまり電圧制御型負性抵抗
（「VCNR特性」と呼ぶ）特性を示す場合もある。なお、
この場合も、本電子放出素子は上述した三つの特性上の
特徴を有する。

【００４８】本電子放出素子の製造方法は、以上説明し
た基本的な製造方法に限ることなく、基本的な素子構成
の基本的な製造方法のうち一部を変更してもよい。

【００４９】

【第1実施例】次に、本発明の第1実施例にかかる電子源
および画像形成装置について説明する。

【００５０】前述した本発明にかかる表面伝導型電子放
出素子の基本的特性の三つの特徴よれば、表面伝導型電
子放出素子からの放出電子は、閾値電圧Vth以上では、
対向する素子電極間に印加するパルス状電圧の波高値と
幅に制御される。一方、閾値電圧Vth以下では放出され
ない。この特性によれば、多数の電子放出素子を配置し
た場合においても、個々の素子に上記パルス状電圧を適
宜印加すれば、任意の表面伝導型電子放出素子を選択
し、その電子放出量が制御できることになる。以下、こ
の原理に基づき構成した電子源基板の構成について説明
する。

【００５１】図9は電子ビーム源基板の構成例を示す図
で、71は絶縁性基板、72はX方向配線、73はY方向配線、
74は表面伝導型電子放出素子、75は結線である。

【００５２】同図において、絶縁性基板71は前述したガ
ラス基板などであり、その大きさおよびその厚さは、絶
縁性基板71に設置される表面伝導型電子放出素子74の個
数および個々の素子の設計上の形状、さらには電子源の
使用時にその容器の一部を構成する場合には、その容器
を真空に保持するための条件などに依存して適宜設定さ
れる。

【００５３】X方向配線72は、Dx1, Dx2, …, Dxmのm本
の配線からなり、絶縁性基板1上に、真空蒸着法、印刷
法、スパッタ法などにより形成して所望のパターンにし
た導電性金属などからなり、多数の表面伝導型電子放出
素子74にほぼ均等な電圧が供給されるように、材料、膜
厚、配線幅が設定される。Y方向配線73は、Dy1, Dy2,
…, Dynのn本の配線からなり、X方向配線72と同様に、
真空蒸着法、印刷法、スパッタ法などにより形成して所
望のパターンにした導電性金属などからなり、多数の表
面伝導型電子放出素子74にできるだけ均等な電圧が供給
されるように、材料、膜厚、配線幅などが設定される。
なお、mとnはともに正の整数である。

【００５４】これらm本のX方向配線72とn本のY方向配線
73間には、不図示の層間絶縁層が設置され、電気的に分
離されてマトリクス配線を構成する。配線を電気的に分
離するための層間絶縁層は、真空蒸着法、印刷法、スパ
ッタ法などで形成したSiO2などであり、X方向配線72を
形成した絶縁性基板71の全面あるいは一部に所望の形状
で形成され、とくにX方向配線72とY方向配線73の交差部
の電位差に耐え得るように、膜厚、材料、製法が適宜設
定される。また、X方向配線72とY方向配線73の交差部に
のみ設置する場合もあり、このときは、結線75とX方向
配線72あるいはY方向配線73の電気的接続は、コンタク
トホールを介さずに、直接行うことができる。また、X
方向配線72とY方向配線73は、それぞれ外部端子へ引き
出されている。

【００５５】以上では、m本のX方向配線62の上にn本のY
方向配線73を、層間絶縁層を介して設置する例を説明し
たが、n本のY方向配線73の上にm本のX方向配線72を、層
間絶縁層を介して設置する場合もある。さらに、表面伝
導型電子放出素子74の対向する電極と、m本のX方向配線
72とn本のY方向配線73とは、真空蒸着法、印刷法、スパ
ッタ法などで形成された導電性金属などからなる結線55
によって、電気的に接続されている。

【００５６】また、m本のX方向配線72、n本のY方向配線
73、結線5および対向する素子電極の導電性金属は、そ
の構成元素の一部あるいは全部が同一であっても、また
それぞれ異なっていてもよく、Ni, Cr, Au, Mo, W, Pt,
Ti, Ai, Cu, Pdなどの金属あるいは合金およびPd, Ag,
Au, RuO2, Pd-Agなどの金属あるいは金属酸化物とガラ
ス等から構成される印刷導体、In2O3-SnO2などの透明導
体およびポリシリコンなどの半導体導体材料などより適
宜選択される。また、表面伝導型電子放出素子74は、絶
縁性基板71上、あるいは、不図示の層間絶縁層上のどち
らに形成してもよい。また、X方向配線72には、X方向に
配列する表面伝導型電子放出素子74の行を任意に走査す
るための走査信号を印加する走査信号発生手段（不図
示）が電気的に接続されている。一方、Y方向配線73に
は、Y方向に配列する表面伝導型電子放出素子74の列の
各列を任意に変調するための変調信号を印加する変調信
号発生手段（不図示）が電気的に接続されている。さら
に、表面伝導型電子放出素子74の各素子に印加される駆
動電圧は、その素子に印加される走査信号と変調信号の
差電圧として供給されるものである。

【００５７】次に、以上のようにして作成した電子源を
用いて表示などを行う画像形成装置について説明する。

【００５８】図10は画像形成装置の基本構成図で、100
は上述のようにして電子放出素子を作成した電子源、81
は電子源100を固定するリアプレート、86はガラス基板8
3の内面に蛍光膜84とメタルバック85などが形成された
フェースプレートである。また、82は支持枠で、リアプ
レート81およびフェースプレート86をフリットガラスな
どで封着して、外囲器88を形成する。外囲器88は、上述
したように、フェースプレート86、支持枠82、リアプレ
ート81で構成するが、リアプレート81は主に基板100の
強度を補う目的で設けられているため、基板100自体で
充分な強度をもつ場合は、リアプレート81は不要であ
り、基板100に支持枠82を直接封着して、フェースプレ
ート86、支持枠82、基板100によって外囲器88を構成し
てもよい。

【００５９】図11Aと11Bは蛍光膜84の一例で、蛍光体92
と、蛍光体92の配列方法によりブラックストライプある
いはブラックマトリクスなどと呼ばれる黒色導伝材91と
で構成される。ブラックストライプまたはブラックマト
リクスが設けられる目的は、カラー表示の場合に必要に
なる三原色蛍光体の各蛍光体92の間の塗り分け部を黒く
することにより、混色などを目立たなくすることと、蛍
光膜84における外光反射によりコントラストの低下を抑
制することである。ブラックストライプまたはブラック
マトリクスの材料としては、通常よく用いられているの
は黒鉛を主成分とする材料であるが、これに限るもので
はなく、導電性があり光の透過および反射が少ない材料
であればよい。

【００６０】ガラス基板83に蛍光体92を塗布する方法に
は、沈殿法や印刷法が用いられる。また、蛍光膜84の内
面側には通常メタルバック85が設けられる。メタルバッ
ク85の目的は、蛍光体の発光のうち内面側への光をフェ
ースプレート86側へ鏡面反射することにより輝度を向上
すること、電子ビーム加速電圧を印加するための電極と
して作用すること、外囲器88内で発生した負イオンの衝
突によるダメージからの蛍光体92を保護することなどで
ある。メタルバック85は、作成した蛍光膜84の内面側表
面に平滑化処理（通常「フィルミング」と呼ばれる）を
行った後、Al（アルミ）を真空蒸着などで堆積すること
で作成する。フェースプレート86には、さらに蛍光膜84
の導伝性を高めるため、蛍光膜84の外面側に透明電極
（不図示）が設けてもよい。

【００６１】前述した封着を行う際には、各色の蛍光体
92と電子放出素子とを対応させる必要があるため、充分
な位置合わせを行う必要がある。外囲器88内を不図示の
排気管を通じて10^(-6)Torr程度の真空度に減圧した
後、外囲器88の封止を行う。なお、容器外端子Dx1からD
xmとDy1からDynを通じて素子電極5と6の間に電圧を印加
して、上述したフォーミング処理を行い、電子放出部3
を形成して電子放出素子を作成する。また、封止後の外
囲器88の真空度を維持するために、ゲッタ処理を行う場
合もある。これは、外囲器88の封止を行う直前あるいは
封止後に、抵抗加熱あるいは高周波加熱などの加熱法に
より、外囲器88内の所定位置に配置されたゲッタ（不図
示）を加熱し、蒸着膜を形成する処理である。ゲッタは
通常Baなどが主成分であり、その蒸着膜の吸着作用によ
り、例えば10^(-5)から10^(-7)Torrの真空度を維持する
ものである。

【００６２】以上のようにして製造した本実施例の画像
表示装置は、各電子放出素子には容器外端子Dx1からDxm
とDy1からDynを通じて電圧を印加することにより電子放
出させ、高圧端子Hvを通じてメタルバック85あるいは透
明電極（不図示）に数kV以上の高圧を印加して電子ビー
ムを加速し、蛍光膜84に衝突させて励起・発光させるこ
とで、画像を表示するものである。

【００６３】以上の構成は、表示などに用いるのに好適
な画像形成装置を作製する上で必要な概略構成であり、
例えば各部材の材料など、詳細な部分は上述の内容に限
られるものではなく、画像形成装置の用途に適するよう
適宜選択する。また、本発明の思想によれば、その用途
は、表示に用いる画像形成装置に限られるものではな
く、感光ドラムと発光ダイオードなどで構成される光プ
リンタの発光ダイオードの代替発光源として、上述した
画像形成装置を用いることもできる。その際、上述した
m本の行方向配線とn本の列方向配線を適宜選択すること
で、ライン状発光源だけでなく、二次元状の発光源とし
ても応用することができる。

【００６４】次に、本実施例の画像形成装置のホワイト
バランスのとり方について説明する。

【００６５】既に説明したように、図10に示した蛍光膜
84の赤緑青各色の蛍光体それぞれに対応して電子放出素
子が配置されているため、電子放出素子の放出特性が均
一であるとすれば、照射電流Jeに対する各色毎の発光輝
度は図3Bに示したような特性になる。図12に実線で示す
RGBの特性曲線は図3Bにおける特性曲線と同一のもので
ある。同図において、破線で示す特性曲線R'とB'は電子
放出素子からの照射電流密度Jeが同一の場合、赤緑青の
蛍光体の発光による混色の結果として、緑の発光輝度を
基準にしてホワイトバランスのとれる赤および緑の発光
輝度を求めてプロットしたものである。従って、用いる
蛍光体の発光特性よっては、同図に示すようなホワイト
バランスのとれる赤の基準発光輝度曲線R'と実際の発光
輝度曲線Rとにずれを生じてしまうことになる。青の基
準発光輝度曲線B'と実際の発光輝度曲線Bに関しても同
様である。そこで、電子放出素子の放出特性を変えて、
上記のずれに相当する分の照射電流密度Jeを補正するこ
とができる。

【００６６】図13は電子放出特性を変える具体的方法を
説明する図で、素子の基本構成は図4Aと4Bに同じであ
る。図13に示す三つの素子は、(a)(b)(c)の順に電子放
出部3の幅W（素子電流Ifに直交する方向の長さ)が狭く
なっている。同図(b)の素子の電子放出部3の幅Wは標準
の長さで、図12におけるホワイトバランスをとる際の基
準になる緑の蛍光体の発光輝度特性曲線Gに対応する。
すなわち、電子放出部3の素子電流Ifに平行する方向の
長さが一定であれば、幅Wに比例して電子放出部3の面積
（電子放出面積）が増加することになり、図8に示した
素子電圧Vfに対する放出電流Ieの特性が電子放出部3に
おいて均一であるとすると、幅Wに比例して放出電流Ie
が増大することになる。従って、図14に示すように、図
13の電子放出部3の幅W21,W22,W23に対応した電子放出電
流特性曲線(a)(b)(c)が得られることになる。

【００６７】従って、各色の蛍光体が図12のような特性
を示す場合、青の蛍光体に対応する電子放出素子に図13
(c)の素子を対応させることにより、放出電流Ieを減少
して、発光輝度曲線Bを基準特性曲線B'に一致させるこ
とができる。同様に、赤の蛍光体に対応する電子放出素
子に図13(a)の素子を対応させることにより、放出電流I
eを増加させて、発光輝度曲線Rを基準特性曲線R'に一致
させることができる。

【００６８】本発明者らは、上述の素子として、素子電
極間隔L1が約10μm、電子放出部幅W21が約300μm, W22
が約200μm, W23が約100μmのものを作成し、その特性
を測定した。その結果、図14に示すような特性、つま
り、それぞれの電子放出部3の幅Wに対応した所望の電子
放出量が得られることを確認した。

【００６９】このように、蛍光体の発光輝度特性に応じ
て、電子放出素子の電子放出部3の幅Wを変えることによ
り、放出電流特性を変えることができ、ホワイトバラン
スを容易にとることができる。

【００７０】前述のようにして作成した画像形成装置で
表示動作を行うための電気回路の構成を以下に説明す
る。

【００７１】図15はNTSC方式のテレビ信号に基きテレビ
ジョン表示を行うための駆動回路の概略構成を示すブロ
ック図である。

【００７２】同図において、101は本実施例の画像形成
装置からなる表示パネル、102は走査回路、103は制御回
路、104はシフトレジスタ、105はラインメモリ、106は
同期信号分離回路、107は変調信号発生器、VxおよびVa
は直流電圧源である。以下、各部の機能を説明する。

【００７３】表示パネル101は、端子Dx1からDxmおよび
端子Dy1からDynと、高圧端子Hvとを介して外部の電気回
路と接続されている。このうち、端子Dx1からDxmには、
表示パネル101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列にマトリクス配線された表面伝導型
電子放出素子群を一行（N素子）ずつ順次駆動するため
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各素子が出力する
電子ビームを制御するための変調信号が印加される。ま
た、高圧端子Hvには、直流電圧源Vaより例えば10kVの直
流電圧が供給されるが、これは表面伝導型電子放出素子
から出力された電子ビームに、蛍光体を励起するのに充
分なエネルギを付与するための加速電圧である。

【００７４】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
（図にはS1からSmで模式的に示す）、各スイッチング素
子は直流電圧源Vxの出力電圧もしくは0V（グランドレベ
ル）の何れか一方を選択し、表示パネル101の端子Dx1か
らDxmと電気的に接続するものである。S1からSmの各ス
イッチング素子は、制御回路103が出力する制御信号Tsc
anに基づいて動作するものであるが、実際には例えばFE
Tのようなスイッチング素子を組み合わせることによ
り、走査回路102は容易に構成することが可能である。
なお、本実施例の場合、前記直流電圧源Vxは表面伝導型
電子放出素子の特性に基づき約7Vの一定電圧を出力する
ように設定している。また、制御回路103は、外部より
入力される画像信号に基づいて適切な表示が行われるよ
うに、各部の動作を整合させる働きをもつものである。
そして、次に説明する同期信号分離回路106より送られ
てくる同期信号Tsyncに基づいて、各部に対してTscanお
よびTsftおよびTmryの各制御信号を発生する。なお、各
制御信号のタイミングに関しては、後に詳しく説明す
る。

【００７５】同期信号分離回路106は、外部から入力さ
れるNTSC方式のテレビ信号から、同期信号成分と輝度信
号成分とを分離するための回路で、周波数分離（フィル
タ）回路を用いれば容易に構成できるものである。同期
信号分離回路106により分離された同期信号は、垂直同
期信号と水平同期信号よりなるが、ここでは説明の便宜
上、Tsync信号として図示する。一方、テレビ信号から
分離された画像の輝度信号成分（便宜上、DATA信号と表
す）は、シフトレジスタ104に順に入力される。ここ
で、シフトレジスタ104は、画像の一ライン毎にシリア
ル-パラレル変換を実行するためのもので、制御回路103
より送られてくる制御信号Tsftに基づいて動作する。す
なわち、制御信号Tsftはシフトレジスタ104のシフトク
ロックである。

【００７６】シリアル-パラレル変換された一ライン
分、つまり電子放出素子N素子分の駆動データに相当す
る画像データは、Id1からIdnのN個の並列信号として、
シフトレジスタ104から出力される。ラインメモリ105
は、一ライン分の画像データを所定時間だけ記憶するた
めの記憶装置で、制御回路103より送られる制御信号Tmr
yに従って適宜Id1からIdnの内容を記憶する。記憶され
た内容はI'd1からI'dnとして出力され、変調信号発生器
107へ入力される。変調信号発生器107は、画像データI'
d1からI'dnそれぞれに応じて、電子放出素子それぞれを
適切に駆動変調するための信号源で、その出力信号は端
子Dy1からDynを通じて表示パネル101内の電子放出素子
に印加される。

【００７７】前述したように、本電子放出素子は放出電
流Ieに対して三つの基本特性を有している。このため、
例えば図16Aに示すような電子放出閾値（例えば8V）以
下の電圧を印加しても電子放出は生じないが、図16Bに
示すような電子放出閾値以上の電圧を印加する場合は、
パルス幅Pwもしくはパルスの波高値Vmを変化させること
により、出力電子ビームを制御することが可能である。
従って、変調信号発生器107は、入力されたデータに応
じて適宜パルス幅Pwを変調した一定電圧のパルスを発生
するパルス幅変調方式のもの、もしくは、入力されるデ
ータに応じて適宜その波高値Vmを変調した一定の幅の電
圧パルスを発生する電圧変調方式のもを用いることが可
能である。つまり、人間の視覚が捉える明るさ（輝度）
は、発光を時間積分した結果であるからである。

【００７８】以上、NTSC方式のテレビ信号に基きテレビ
ジョン表示を行うための駆動回路の各部の機能について
説明したが、全体の動作説明に入る前に、表示パネル10
1の動作についてより詳しく説明する。なお、便宜上、
表示パネルの画素数を6×6、すなわちM=N=6として説明
するが、実際に用いる表示パネル101は、これよりも遙
かに多数の画素を備えたものであることは言うまでもな
い。

【００７９】図17は6×6マトリクス状に表面伝導型電子
放出素子を配線したマルチ電子ビーム源の一例を示す図
で、説明上、各素子の位置はD(1,1), D(1,2), …, D(6,
6)のように(X,Y)座標で示されるものとする。

【００８０】このようなマルチ電子ビーム源を駆動して
画像を表示する際は、X軸と平行な画像の一ラインを単
位として、ライン順に画像を形成する。画像の一ライン
に対応した電子放出素子を駆動するには、端子Dx1からD
x6のうち表示ラインに対応する行の端子には0Vを、それ
以外の端子には約7Vを印加する。それに同期して、当該
ラインの画像パターンに従って、Dy1からDy6の各端子に
変調信号を印加する。

【００８１】図18は画像パターンの一例で、以下ではこ
れを表示する場合を例として説明するが、便宜上、画像
パターンの発光部分の輝度は等しく、例えば100フート
ランバート相当であるとする。表示パネル101において
は、蛍光体92に公知のP-22を用い、加速電圧を約10kV、
画像表示の繰返周波数を約60Hz、電子放出素子として前
述した特性の表面伝導型電子放出素子を用いたが、この
場合には約14Vの電圧を印加するのが適当であった。な
お、この数値は各パラメタを変更すれば、当然変わるべ
きものである。

【００８２】ここで、図18に示す画像パターンのうち第
三ライン目を発光させる期間を例として説明する。図19
は画像パターンの第三ライン目を発光させる期間に端子
Dx1からDx6および端子Dy1からDy6を通じてマルチ電子ビ
ーム源に印加する電圧値を示した図である。同図から明
らかなように、D(2,3), D(3,3), D(4,3)の各表面伝導型
電子放出素子には約14Vの電圧が印加されて電子ビーム
が出力される。一方、上記の三素子以外には約7V（図に
斜線で示す素子）もしくは0V（図に白抜きで示す素子）
が印加されるが、これは電子放出の閾値電圧以下である
ため、これらの素子からは電子ビームは出力されない。
他のラインについても同様に、図18の表示パターンに従
ってマルチ電子ビーム源を駆動する。

【００８３】図20はマルチ電子ビーム源を駆動する様子
を示すタイミングチャートである。同図に示すように、
第一ラインから順次一ラインずつ駆動することにより、
ちらつきのない画像表示が可能である。なお、表示パタ
ーンの発光輝度の変更は、輝度をより大きく（または小
さく）するには端子Dy1からDy6に印加される変調信号の
パルス幅を10μsよりも長く（または短く）するか、ま
たはパルスの電圧波高値を14Vよりも大きく（または小
さく）することにより可能である。

【００８４】以上、6×6のマルチ電子ビーム源を例にと
って、表示パネル101の駆動方法を説明したが、次に、
図15に示した装置の全体動作を説明する。

【００８５】図21は図15に示した装置全体のタイミング
チャート例で、同図(1)に示すのは、外部から入力され
たNTSC信号から同期信号分離回路106により分離された
輝度信号DATAのタイミングで、図に示すように一ライン
目，二ライン目，三ライン目，…の順に送られてくる。
また、これと同期して、制御回路103からシフトレジス
タ104に対して、同図(2)に示すように、シフトクロック
Tsftが出力される。シフトレジスタ104に一ライン分の
データDATAが蓄積されると、同図(3)に示すタイミング
で、制御回路103からラインメモリ105へメモリライト信
号Tmryが出力され、一ライン（N素子分）の駆動データ
が記憶保持される。その結果、ラインメモリ105の出力
信号であるI'd1からI'dnの内容は、同図(4)に示すタイ
ミングで変化する。

【００８６】一方、走査回路102の動作を制御する制御
信号Tscanの内容は、図21(5)に示すようなものになる。
すなわち、一ライン目を駆動する場合は、走査回路102
内のスイッチング素子S1のみが0Vで他のスイッチング素
子は約7V、また、二ライン目を駆動する場合は、スイッ
チング素子S2のみが0Vで他のスイッチング素子は約7V、
以下同様、というように動作が制御される。また、これ
と同期して変調信号発生器107から表示パネル101に対し
ては、同図(6)に示すタイミングて変調信号が出力され
る。

【００８７】なお、上記の説明にはとくに記載しなかっ
たが、シフトレジスタ104やラインメモリ105によって構
成される機能ブロックは、ディジタル信号式のものでも
アナログ信号式のものでも差し支えなく、要は、画像信
号のシリアル/パラレル変換や記憶が所定の速度および
タイミングで行えればよい。なお、ディジタル信号式を
用いる場合は、同期信号分離回路106の出力信号DATAを
ディジタル信号化する必要があるが、これは同期信号分
離回路106の出力部にA/D変換器を備えれば容易に実現す
ることができることは言うまでもない。

【００８８】以上に説明した動作により、表示パネル10
1を用いてテレビジョンの表示を行うことが可能にな
る。

【００８９】

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

【００９０】次に、本発明にかかる第2実施例として、
電子放出素子の電子放出特性を変える別の方法を説明す
る。

【００９１】図22は表面伝導型電子放出素子の電子放出
特性を変える別の方法を説明する図、図23はその電子放
出特性曲線を示す図である。なお、素子の構成は、図4A
と4Bに同じである。

【００９２】図22に示す三つの素子は、(a)(b)(c)の順
に素子電極間隔Lが長くなっている。同図(b)の素子の素
子電極間隔Lは標準の長さで、その放出電流Ieの特性は
図23(b)に示すようになり、これは図8に示した素子電圧
Vfに対する放出電流Ieの特性に相当する。従って、図22
(b)の素子の特性は、図12におけるホワイトバランスを
とる際の基準になる緑の蛍光体の発光輝度特性曲線Gに
対応する。

【００９３】素子電極間隔Lの長さによって電子放出特
性を変えることができるのは、素子電極間隔Lのうち電
子放出部3を除いた領域は、有限の抵抗値をもつ配線、
言い替えれば直列抵抗とみなすことができる。このた
め、素子電極間隔Lが長くなるに従って直列抵抗値が大
きくなり、それによる電圧降下が大きくなり、電子放出
部3に印加される電圧が小さくなる。その結果、図23に
示すように、図22の素子電極間隔L11,L12,L13に対応し
て、電子放出が開始される閾値電圧Vthがシフトした電
子放出電流特性曲線(a)(b)(c)が得られることになる。

【００９４】従って、各色の蛍光体が図12に示したよう
な特性を示す場合、青の蛍光体に対応する電子放出素子
に図22(c)の素子を対応させることにより、放出電流Ie
を減少して、発光輝度曲線Bを基準特性曲線B'に一致さ
せることができる。同様に、赤の蛍光体に対応する電子
放出素子に図22(a)の素子を対応させることにより、放
出電流Ieを増加させて、発光輝度曲線Rを基準特性曲線
R'に一致させることができる。

【００９５】本発明者らは、上述の素子として、電子放
出部幅W2が約200μm、素子電極間隔L11が約2μm, L12が
約10μm, L13が約30μmのものを作成し、その特性を測
定した。その結果、図23に示すような特性、つまり、そ
れぞれの素子電極間隔Lに対応した所望の電子放出量が
得られることを確認した。

【００９６】このように、蛍光体の発光輝度特性に応じ
て、電子放出素子の素子電極間隔Lを変えることによ
り、放出電流特性を変えることができ、ホワイトバラン
スを容易にとることができる。

【００９７】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ホ
ワイトバランスが容易にとれる電子ビーム発生源と、そ
れを用いて色再現性のよい画像表示を行う画像形成装置
を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】表面伝導型電子放出素子の素子構成の典型的な
例を示す平面図、

【図２】電子的な配線方法によるマルチ電子ビーム源の
一例を示す図、

【図３Ａ】蛍光体の典型的な発光特性を示す図、

【図３Ｂ】蛍光体の典型的な発光特性を示す図、

【図４Ａ】本発明にかかる基本的な表面伝導型電子放出
素子の構成を示す平面図、

【図４Ｂ】図4Aに示す素子の構成を示す断面図、

【図５Ａ】電子放出部を有する電子放出素子の製造方法
の一例を示す図、

【図５Ｂ】電子放出部を有する電子放出素子の製造方法
の一例を示す図、

【図５Ｃ】電子放出部を有する電子放出素子の製造方法
の一例を示す図、

【図６】フォーミング処理の電圧波形を示す図、

【図７】図4Aと4Bに示す構成を有する素子の電子放出特
性を測定するための測定評価装置の概略構成図、

【図８】図7に示す測定評価装置により測定された放出
電流Ieおよび素子電流Ifと素子電圧Vfの関係の典型的な
例を示す図、

【図９】電子ビーム源基板の構成例を示す図、

【図１０】本発明にかかる一実施例の画像形成装置の基
本構成図、

【図１１Ａ】蛍光膜の一例を示す図、

【図１１Ｂ】蛍光膜の一例を示す図、

【図１２】ホワイトバランスをとる際の問題を説明する
発光輝度特性曲線例を示す図、

【図１３】表面伝導型電子放出素子の電子放出特性を変
える具体的方法を説明する図、

【図１４】図13に示す各素子の電子放出特性例を示す
図、

【図１５】NTSC方式のテレビ信号に基きテレビジョン表
示を行うための駆動回路の概略構成を示すブロック図、

【図１６Ａ】表面伝導型電子放出素子の出力電子ビーム
を制御する方法を説明する図、

【図１６Ｂ】表面伝導型電子放出素子の出力電子ビーム
を制御する方法を説明する図、

【図１７】6×6マトリクス状に表面伝導型電子放出素子
を配線したマルチ電子ビーム源の一例を示す図、

【図１８】画像パターンの一例、

【図１９】図17に示すマルチ電子ビーム源の第三ライン
目を発光させる際に印加する電圧値を示す図、

【図２０】図17に示すマルチ電子ビーム源を駆動する様
子を示すタイミングチャート、

【図２１】図15に示す装置全体のタイミングチャート
例、

【図２２】本発明にかかる第2実施例の表面伝導型電子
放出素子の電子放出特性を変える方法を説明する図、

【図２３】図22に示す各素子の電子放出特性例を示す図
である。

【符号の説明】

1 絶縁性基板 2 電子放出部形成用薄膜 3 電子放出部 4 電子放出部を含む薄膜 5,6 素子電極 34 アノード電極 67 段差形成部 72 X方向配線 73 Y方向配線 74 表面伝導型電子放出素子 75 結線 81 電子源を固定するリアプレート 82 支持枠 83 ガラス基板 84 蛍光膜 85 メタルバック 86 フェースプレート 88 外囲器 91 黒色導伝材 92 蛍光体 101 表示パネル 102 走査回路 103 制御回路 104 シフトレジスタ 105 ラインメモリ 106 同期信号分離回路 107 変調信号発生器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも、基板上に複数の表面伝導型
電子放出素子を二次元に配列し、行方向配線と列方向配
線により各素子をマトリクス状に結線した電子ビーム発
生源と、前記電子ビーム発生源より発生された電子ビームの照射
によって発光する三色の蛍光体と、入力された画像信号に基づいて前記蛍光体に照射する前
記電子ビームを変調する変調手段とを備え、前記電子ビーム発生源に配列する前記表面伝導型電子放
出素子の電子放出特性を前記蛍光体の色毎の発光特性に
応じて変えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】前記表面伝導型電子放出素子の素子形状
を変えることにより前記電子放出特性を変えることを特
徴とする請求項1に記載された画像形成装置。
【請求項３】前記表面伝導型電子放出素子の電子放出
部の幅を変えることにより前記電子放出特性を変えるこ
とを特徴とする請求項1に記載された画像形成装置。
【請求項４】前記表面伝導型電子放出素子の素子電極
の間隔を変えることにより前記電子放出特性を変えるこ
とを特徴とする請求項1に記載された画像形成装置。
【請求項５】前記表面伝導型電子放出素子の電子放出
部の面積を変えることにより前記電子放出特性を変える
ことを特徴とする請求項1に記載された画像形成装置。
【請求項６】少なくとも、異なる電子放出特性を有す
る表面伝導型電子放出素子群を基板上に二次元に配列
し、行方向配線と列方向配線により各素子をマトリクス
状に結線したことを特徴とする電子ビーム発生源。
【請求項７】前記異なる電子放出特性を有する表面伝
導型電子放出素子群を周期的に配列したことを特徴とす
る請求項6に記載された電子ビーム発生源。
【請求項８】前記表面伝導型電子放出素子の素子形状
を変えることにより前記電子放出特性を変えることを特
徴とする請求項6または請求項7に記載された電子ビーム
発生源。
【請求項９】前記表面伝導型電子放出素子の電子放出
部の幅を変えることにより前記電子放出特性を変えるこ
とを特徴とする請求項6または請求項7に記載された電子
ビーム発生源。
【請求項１０】前記表面伝導型電子放出素子の素子電
極の間隔を変えることにより前記電子放出特性を変える
ことを特徴とする請求項6または請求項7に記載された電
子ビーム発生源。
【請求項１１】前記表面伝導型電子放出素子の電子放
出部の面積を変えることにより前記電子放出特性を変え
ることを特徴とする請求項6または請求項7に記載された
電子ビーム発生源。