JPH0863125A

JPH0863125A - 電子線発生装置、及びそれを用いた画像形成装置

Info

Publication number: JPH0863125A
Application number: JP14609195A
Authority: JP
Inventors: Asatake Suzuki; 朝岳鈴木; Hidetoshi Suzuki; 英俊鱸
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1994-06-13
Filing date: 1995-06-13
Publication date: 1996-03-08

Abstract

(57)【要約】【目的】配線抵抗に起因する電子ビーム強度の所望値
からのずれを低減した電子線発生装置と、それを用いた
高品位の画像表示を行う画像形成装置を提供する。【構成】複数の行方向配線と複数の列方向配線とによ
りマトリクス配線された複数の冷陰極素子と、前記複数
の冷陰極素子を駆動するための駆動部（１０４、１０
５、１０６、１０７、１０３、１０２）とを有する電子
線発生装置において、駆動部は、外部から入力される画
像信号に基づく電圧信号を電流信号に変換する変換部
（１０７）を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、マトリクス配線された
複数の冷陰極素子とそれを駆動する駆動手段とを備えた
電子線発生装置、並びにそれを用いた画像形成装置に関
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、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）などが知られている。表面伝導型放出素子
としては、例えば、M. I. Elinson，Radio Eng．Electr
on Phys., 10, 1290, (1965)や、後述する他の例が知ら
れている。

【０００３】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
０2 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)］や、Ｉ
n2Ｏ3 ／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２
６巻、第１号、２２（１９８３）］などが報告されてい
る。

【０００４】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２１に、前述のＭ．Ｈａｒｔｗｅ
ｌｌ等による素子の平面図を示す。同図において、３０
０１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］に設定されている。尚、図示の便宜から
電子放出部３００５は導電性薄膜３００４の中央に矩形
の形状で示したが、これは模式的なものであり、実際の
電子放出部の位置や形状を忠実に表現しているわけでは
ない。

【０００５】Ｍ．Ｈａｒｔｗｅｌｌ等による素子をはじ
めとして上述の表面伝導型放出素子においては、電子放
出を行う前に導電性薄膜３００４に通電フォーミングと
呼ばれる通電処理を施すことにより電子放出部３００５
を形成するのが一般的であった。即ち、通電フォーミン
グとは、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３００５
を形成することである。尚、局所的に破壊もしくは変形
もしくは変質した導電性薄膜３００４の一部には、亀裂
が発生する。前記通電フォーミング後に導電性薄膜３０
０４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。

【０００６】また、ＦＥ型の例は、例えば、W. P. Dyke
& W. W. Dolan, “Field emission”, Advamce in Ele
ctron Physics, 8, 89(1956)や、或は、C. A. Spindt,
“Pysical properties of thin-film field emission c
athodes with molybdenium cones”，J, Appl. Phys.,
47, 5248(11976)などが知られている。

【０００７】このＦＥ型の素子構成の典型的な例として
は、図２２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させるもの
である。

【０００８】また、ＦＥ型の他の素子構成として、図２
２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。

【０００９】また、ＭＩＭ型の例としては、例えば、C.
A. Mead，“Operation of tunnelemission Devices,
J. Appl. Phys, 32, 646(1961)などが知られている。Ｍ
ＩＭ型の素子構成の典型的な例を図２３に示す。同図は
断面図であり、図２３において、３０２０は基板で、３
０２１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３
０２１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させるものである。

【００１０】上述の冷陰極素子は、熱陰極素子と比較し
て低温で電子放出素子を得ることができるため、加熱用
ヒータを必要としない。従って、熱陰極素子よりも構造
が単純であり、微細な素子を作成可能である。また、基
板上に多数の素子を高い密度で配置しても、基板の熱溶
融などの問題が発生しにくい。また、熱陰極素子がヒー
タの加熱により動作するため応答速度が遅いのとは異な
り、冷陰極素子の場合には応答速度が速いという利点も
ある。

【００１１】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いる。

【００１２】例えば、表面伝導型放出素子は、冷陰極素
子のなかでも特に構造が単純で製造も容易であることか
ら、大面積にわたり多数の素子を形成できる利点があ
る。そこで、例えば本出願人による特開昭６４−３１３
３２において開示されるように、多数の素子を配列して
駆動するための方法が研究されている。

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

【００１４】特に、画像表示装置への応用としては、例
えば、本出願人による米国特許ＵＳＰ５，０６６，８８
３や特開平２−２５７５５１や特開平４−２８１３７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。例えば、近年普及してきた液晶表示装置と
比較しても、自発光型であるためバックライトを必要と
しない点や、視野角が広い点が優れていると言える。

【００１５】また、ＦＥ型を多数個並べて駆動する方法
は、例えば本出願人による米国特許ＵＳＰ４，９０４，
８９５に開示されている。また、ＦＥ型を画像表示装置
に応用した例として、例えば、R. Meyerらにより報告さ
れた平板型表示装置が知られている。［R. Meyer：“Re
cent Development on Microtips Display at LETI”，T
ech Digest of 4th Int. Vacuum Microelectronics Con
f., Nagahara，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、例えば本出願
人による特開平３−５５７３８に開示されている。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】上述の表示装置をはじ
めとする各種画像形成装置においては、例えば、単純マ
トリクス配線された多数の冷陰極素子を有する電子線発
生装置を用いる方法が考えられる。この場合、高品位、
高精細な画像形成にあたっては、行および列の数が数百
〜数千にも達する非常に多くの素子配列が必要となり、
かつ各冷陰極素子が所望の強度の電子ビームを正確に出
力可能であることが望まれる。

【００１７】しかしながら、多数個の冷陰極素子がマト
リクス配線された電子線発生装置を用いた場合、行方向
および列方向の配線抵抗で生じる電圧降下のために、各
素子にかかる実効電圧が所望の電圧値からずれ、それに
対応して、表示画像の輝度にもむらができて画質の低下
をまねいてしまう。

【００１８】図１９、図２０は、この問題をより詳しく
説明するための図である。図１９はマトリクス状に配列
された冷陰極素子のｍ×ｎの単純マトリクス回路、特
に、その配線抵抗を示す図であり、図２０は、列方向の
各冷陰極素子に印加される電圧を示す図である。

【００１９】図１９のｍ×ｎの単純マトリクス回路に
は、行方向、列方向ともに一方向から電圧を印加してい
る。また、行配線、列配線は、素子単位でそれぞれｒ
x，ｒyの抵抗成分を有するものとする。冷陰極素子は、
行方向、列方向に対して、等間隔に配置されているた
め、配線の幅や膜厚が製造上ばらつかない限り、素子単
位で、行方向、列方向でそれぞれほぼ等しい抵抗値を持
つ。また、冷陰極素子も、全て、ほぼ等しい抵抗値を有
する。

【００２０】図１９及び図２０から明らかな様に、電圧
印加端に近い素子ほど大きな電圧が印加され、電圧印加
端から遠い素子ほど印加電圧が小さくなる。そのため、
駆動印加電圧に非一様な分布を生じる。

【００２１】従って、冷陰極素子から出力される電子ビ
ームの強度は、所望の値からずれてしまい、その結果、
高品位な画像を得難たくなる。

【００２２】本発明は、このような配線抵抗に起因する
電子ビーム強度の所望値からのずれを極力低減した電子
線発生装置と、それを用いた高品位の画像表示を行う画
像形成装置を提供することを目的とする。

【００２３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の電子線発生装置と、それを用いた画像形成装
置は以下のような構成を備える。即ち、複数の行方向配
線と複数の列方向配線とによりマトリクス配線された複
数の冷陰極素子と、前記複数の冷陰極素子を駆動するた
めの駆動手段とを有する電子線発生装置であって、前記
駆動手段は、外部から入力される画像信号に基づく電圧
信号を電流信号に変換する手段を有する。

【００２４】また、前記電圧信号は、前記画像信号に基
づいて、振幅が変調された電圧信号である。また、前記
電圧信号は、前記画像信号に基づいて、パルス幅が変調
された電圧信号である。また、前記電流信号に変換する
手段は、トランジスタ、オペレーショナルアンプリファ
イア及び抵抗を含む回路である。

【００２５】また、前記冷陰極素子は、電子放出部を含
む導電性膜を電極間に有する素子である。また、前記冷
陰極素子は、表面伝導型放出素子である。また、電子線
発生装置と、電子線の照射により画像を形成する画像形
成部材とを有する画像形成装置である。

【００２６】また、前記画像形成部材は蛍光体である。

【００２７】

【実施例】以下に述べる本発明の実施例の項では、冷陰
極素子として表面伝導型電子放出素子を用いた画像表示
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。＜第１実施例＞次に、本発明に係る第１実施例である画
像表示装置、並びに、その駆動方法について詳細に説明
する。

【００２８】まず、電気回路の構成と動作について説明
し、次に、表示パネルの構造とその製法を説明し、さら
に、表示パネルの内蔵する冷陰極素子の構造と製法を説
明する。（電気回路の構成と動作）

【００２９】図１において、表示パネル１０１は、端子
Ｄx1〜Ｄxm、Ｄy1〜Ｄynを介して外部回路と接続されて
いる。また、フェースプレート上の高圧端子Ｈｖも外部
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〜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列にマトリ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ための変調信号が印加される。

【００３０】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制御回路１０３の発する制御
信号Ｔscanに基づき、走査中の電子放出素子行の配線端
子には直流電源Ｖx1を接続する。各スイッチング素子
は、例えばＦＥＴのようなスイッチング素子により容易
に構成することが可能である。尚、Ｖx1の出力電圧につ
いては後述する。

【００３１】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
部の動作タイミングを整合させる働きを持つものであ
る。外部より入力される画像信号は、例えばＮＴＳＣ信
号のように画像データと同期信号が複合されている場合
と、予め両者が分離されている場合とがあるが、本実施
例では後者の場合について説明する（尚、前者の画像信
号に対しては、よく知られる同期分離回路を設けて画像
データと同期信号とを分離すれば本実施例と同様に扱う
ことが可能である）。

【００３２】すなわち、制御回路１０３は、外部より入
力される同期信号Ｔsyncに基づいて、各部に対してＴsc
an、およびＴmryの各制御信号を発生する。尚、同期信
号としては、一般に、垂直同期信号と水平同期信号とを
含むが、説明の簡略化のためＴsyncとした。

【００３３】一方、外部より入力される画像データ（輝
度データ）はシフトレジスタ１０４に入力される。シフ
トレジスタ１０４は、時系列的にシリアルに入力される
画像データを、画像の１ラインを単位としてシリアル／
パラレル変換するためのもので、前記制御回路１０３よ
り入力される制御信号（シフトクロック）Ｔsftに基づ
いて動作する。パラレルに変換された他画像１ライン分
のデータ（電子放出素子Ｎ素子分の駆動データに相当す
る）は、Ｉd1〜Ｉdnの並列信号としてラッチ回路１０５
に対して出力される。

【００３４】ラッチ回路１０５は、画像１ライン分のデ
ータを必要時間の間だけ記憶するための記憶回路であ
り、制御回路１０３より送られる制御信号Ｔmryに従っ
てＩd1〜Ｉdnを同時に記憶する。記憶されたデータは、
Ｉ'd1〜Ｉ'dnとして電圧変調回路１０６に対して出力さ
れる。

【００３５】電圧変調回路１０６は、前記画像データ
Ｉ'd1〜Ｉ'dnに応じて振幅を変調した電圧信号をＩ''d1
〜Ｉ''dnとして出力する。より具体的には、画像データ
の輝度レベルが大きい程振幅の大きな電圧を出力するも
ので、例えば最大輝度に対して２［Ｖ］、最低輝度に対
して０［Ｖ］の電圧を出力するものである。該出力信号
Ｉ''d1〜Ｉ''dnは、電圧／電流変換回路１０７に入力さ
れる。

【００３６】電圧／電流変換回路１０７は、入力される
電圧信号の振幅に応じて表面伝導型放出素子に流す電流
を制御するための回路で、その出力信号は、表示パネル
１０１の端子Ｄｙ１〜Ｄｙｎに印加される。図２は、電
圧／電流変換回路１０７の内部構成を示す図である。図
２に示すように、電圧／電流変換回路１０７は、入力す
る各信号Ｉ''d1〜Ｉ''dnに対応して、それぞれ電圧／電
流変換器３０１を内部に備えている。各電圧／電流変換
器３０１は、例えば、図３に示すような回路により構成
されている。図３において、３０２は、オペアンプ、３
０３は、例えばジャンクションＦＥＴ型のトランジス
タ、３０４は、Ｒ［オーム］の抵抗である。図３の回路
によれば、入力する電圧信号Ｖｉｎの振幅に応じて出力
する電流Ｉｏｕｔの大きさが決定され、Ｉｏｕｔ＝Ｖｉｎ／Ｒ（式１）なる関係が成立する。

【００３７】そこで、電圧／電流変換器３０１の設計パ
ラメータを適当な値に設定することにより、電圧変調さ
れた画像データＶｉｎに応じて、表面伝導型電子放出素
子に流す電流Ｉｏｕｔを制御することが可能となる。

【００３８】本実施例においては、抵抗３０４の大きさ
Ｒやその他の設計パラメータを以下のようにして決定し
た。

【００３９】すなわち、本実施例に用いた表面伝導型放
出素子は、図４に示すように、Ｖth＝８［Ｖ］をしきい
値電圧とする電子放出特性を有する。

【００４０】走査中の電子放出素子からは、画像データ
に応じて適宜電子ビームを放出するようにする必要があ
るが、本実施例においては、図５に示した表面伝導型放
出素子のＩｆ-Ｉｅ特性を利用して、素子電流Ｉｆを適
宜変調することにより放出電流Ｉｅを制御する。そし
て、図５に示すように、表示装置を最大輝度で発光させ
る際の放出電流をＩｅmax、その時の素子電流をＩｆmax
と設定した。例えば、Ｉｅmax＝０．６［マイクロアン
ペア］、Ｉｆmax＝０．８［ミリアンペア］である。

【００４１】電圧変調回路１０６の出力信号の電圧Ｖｉ
ｎが、最大輝度に対して２［Ｖ］、最低輝度に対して０
［Ｖ］であるので、（式１）に代入して、Ｒ＝２／０．０００８＝２．５［キロオーム］に抵抗Ｒを定めることができる。

【００４２】また、最大輝度で発光させる際、表面伝導
型放出素子は、１２［Ｖ］／０．８［ミリアンペア］＝１５［キロオー
ム］程度の電気抵抗をもち、これと、抵抗Ｒ（＝２．５［キ
ロオーム］）が直列接続されていることを考慮に入れ
て、電圧源Ｖx1の出力電圧を、Ｖx1＝１５［Ｖ］と設定した。

【００４３】また、蛍光体に印加する加速電圧Ｖａ（図
１４参照）を次のようにして定めた。すなわち、所望の
最大輝度を得るのに必要な蛍光体への投入パワーを蛍光
体の発光効率より算出し、（Ｉｅmax x Ｖａ）が前記投
入パワーを満足するように加速電圧Ｖａの大きさを定め
た。例えば、１０［ＫＶ］とする。

【００４４】以上のように、各パラメータを設定した。

【００４５】次に、図６の波形図を用いて回路の動作を
より具体的に説明する。

【００４６】図６（ａ）は、電圧／電流変換回路１０７
に入力される信号Ｉ''d1〜Ｉ''dnの内のいずれか一つを
例示したもので、画像データ（輝度データ）に応じて電
圧変調された信号波形を示している。信号レベルは、前
述したように最大輝度に対して２［Ｖ］、最小輝度に対
して０［Ｖ］を割り当てる。

【００４７】図６（ｂ）は、図６（ａ）の信号が入力さ
れた場合の電圧／電流変換回路１０７の出力電流Ｉou
t、すなわち、走査している電子放出素子に流れる電流
Ｉｆの波形である。尚、図６に示す電流値は時間平均さ
れていない瞬時電流値である。尚、この波形が（式１）
に対応していることは言うまでもない。

【００４８】図６（ｃ）は、図６（ａ）と（ｂ）に対応
して、電子放出素子より放出された放出電流Ｉａの波形
を示す。尚、図６（ｃ）に示す電流値は、時間平均され
ていない瞬時電流値である。図６（ｃ）の電流波形が、
図５に示した表面伝導型放出素子の特性に対応したもの
であることは言うまでもない。

【００４９】以上説明したように、本実施例では、図５
で例示した表面伝導型放出素子の素子電流Ｉｆと放出電
流Ｉｅの関係を利用し、画像データに応じて素子電流Ｉ
ｆを変調することにより、放出電流Ｉｅを制御し、諧調
表示を行った。

【００５０】従来のように、画像データに応じて電子源
に印加する電圧を変調した場合には、配線抵抗等で生じ
る電圧降下により、表面伝導型放出素子に印加される電
圧がばらついて、画像データに忠実な輝度が再現されな
かった。再現性を改善しようとしても、表面伝導型放出
素子に実効的に印加されている電圧を直接計測するのは
困難なため、変調電圧にフィードバックをかけるのは困
難であった。

【００５１】本実施例によれば、画像データに対する電
圧変調信号を生成した後、電圧／電流変換回路１０７に
より表面伝導型放出素子に流れる素子電流Ｉｆを変調し
たため、配線抵抗等で生じる電圧降下を補償でき、表示
画面全体にわたって原画像信号に対して極めて忠実な輝
度で画像を表示できる。

【００５２】尚、本実施例においては、電圧／電流変換
回路１０７の一実施例として、図３の構成のものを説明
したが、回路構成はこれに限られるものではなく、入力
電圧に応じて負荷抵抗（表面伝導型放出素子）に流す電
流を変調できるものであればよい。例えば、比較的大き
な出力電流Ｉoutが必要な場合には、トランジスタ３０
３の部分に、パワートランジスタをダーリントン接続す
るのが望ましい。

【００５３】尚、本実施例では、入力する映像信号とし
て、データ処理がより容易であるデジタル映像信号（図
１の５０００参照）を用いたが、これは、デジタル映像
信号に限定されることはなく、アナログ映像信号であっ
てもよい。

【００５４】また、本実施例では、シリアル／パラレル
変換処理に、デジタル信号の処理が容易なシフトレジス
タ１０４を採用しているが、これに限定されるものでは
なく、例えば、格納アドレスを制御することで格納アド
レスを順次変えてゆくことで、シフトレジスタと等価な
機能を持つランダムアクセスメモリを用いても良い。

【００５５】以上説明したように、本実施例によれば、
前述の実効電圧の所望値からのずれによる出力電子ビー
ムの所望値からのずれの問題を改善する事が可能にな
り、画質の向上した画像を形成することができる。＜第２実施例＞

【００５６】（表示パネルの構成と製造法）次に、第１
実施例の画像表示装置の表示パネル１０１の構成と製造
方法について、具体的な例を示して説明する。

【００５７】図７は、実施例に用いた表示パネルの斜視
図であり、その内部構造を示すためにパネルの１部を切
り欠いて示している。

【００５８】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。この気密容器を組み立て
るにあたっては、各部材の接合部に十分な強度と気密性
を保持させるため封着する必要があるが、例えばフリッ
トガラスを接合部に塗布し、大気中あるいは窒素雰囲気
中で、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。次に、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。

【００５９】リアプレート１００５には、基板１００１
が固定されているが、この基板１００１上には冷陰極素
子１００２がｍ×ｎ個形成されている（ｍ，ｎは２以上
の正の整数であり、目的とする表示画素数に応じて適宜
設定される。例えば、高品位テレビジョンの表示を目的
とした表示装置においては、ｎ＝３０００，ｍ＝１００
０以上の数を設定することが望ましい。本実施例におい
ては、ｎ＝３０７２，ｍ＝１０２４としている）。これ
らｎ×ｍ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とにより、マトリクス配
線されている。これら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。

【００６０】本実施例においては、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１００
１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１００
１自体を用いてもよい。

【００６１】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。本実施例はカラ
ー表示装置であるため、蛍光膜１００８の部分にはＣＲ
Ｔ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、例えば図８（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が設けられて
いる。これら黒色の導電体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ためや、外光の反射を防止して
表示コントラストの低下を防ぐため、更には電子ビーム
による蛍光膜のチャージアップを防止するためなどであ
る。尚、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。

【００６２】また、３原色の蛍光体の塗り分け方は図８
（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、例えば図８（ｂ）に示すようなデルタ状配列や、
それ以外の配列であってもよい。なお、モノクロームの
表示パネルを作成する場合には、単色の蛍光体材料を蛍
光体１００８に用いればよく、また黒色導電体は必ずし
も用いなくともよい。

【００６３】また、蛍光膜１００８の面には、ＣＲＴの
分野では公知のメタルバック１００９を設けてある。こ
のメタルバック１００９を設けた目的は、蛍光膜１００
８が発する光の一部を鏡面反射して光利用率を向上させ
るためや、負イオンの衝突から蛍光膜１００８を保護す
るためや、例えば、１０ＫＶの電子ビーム加速電圧を印
加させるための電極として作用させるためや、更には蛍
光膜１００８を励起した電子の導電路として作用させる
ためなどである。このメタルバック１００９は、蛍光膜
１００８をフェースプレート基板１００７上に形成した
後、蛍光膜表面を平滑化処理し、その上にアルミニウム
を真空蒸着することにより形成した。尚、蛍光膜１００
８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。

【００６４】また、本実施例では用いなかったが、加速
電圧の印加用や蛍光膜の導電性向上を目的として、フェ
ースプレート基板１００７と蛍光膜１００８との間に、
例えば、ＩＴＯを材料とする透明電極を設けてもよい。

【００６５】また、Ｄx1〜ＤxmおよびＤy1〜Ｄynおよび
Ｈvは、当該表示パネルと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給電端子である。Ｄx1〜Ｄxm
は、マルチ電子ビーム源の行方向配線１００３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１００９と電気
的に接続している。

【００６６】また、気密容器内部を真空に排気するに
は、このように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［torr］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
位置にゲッタ膜（不図示）を形成する。このゲッター膜
とは、例えば、Ｂａを主成分とするゲッタ材料を、ヒー
タもしくは高周波加熱により加熱し蒸着して形成した膜
であり、このゲッタ膜の吸着作用により気密容器内は１
×１０マイナス５乗ないしは１×１０マイナス７乗［to
rr］の真空度に維持される。

【００６７】以上、本発明の一実施例の表示パネルの基
本構成と製法を説明した。

【００６８】次に、本実施例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。本実施例
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。従って、
例えば表面伝導型放出素子やＦＥ型、或はＭＩＭ型等の
冷陰極素子を用いることができる。

【００６９】ただし、表示画面が大きく、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。即
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
の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しても均一
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、本願発明者等
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出
している。従って、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、上記実施例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。＜表面伝導型放出素子の好適な素子構成とその製法＞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。＜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９（ａ），（ｂ）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（図９
（ａ））、及びその断面図（図９（ｂ））である。

【００７０】図において、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。こ
こで、基板１１０１としては、例えば、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、或は上述の各種基板
上に例えばＳiＯ₂を材料とする絶縁層を積層した基板、
などを用いることができる。

【００７１】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。例えば、Ｎ
i，Ｃr，Ａu，Ｍo，Ｗ，Ｐt，Ｔi，Ｃu，Ｐd，Ａg等を
はじめとする金属、或はこれらの金属の合金、あるいは
Ｉn₂Ｏ₃−ＳnＯ₂を初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、例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（例えば印刷技術）を用いて形成し
てもさしつかえない。

【００７２】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決定される。
一般的には、電極間隔Ｌは数百オングストロームから数
百マイクロメータの範囲から適当な数値を選んで設計さ
れるが、なかでも表示装置に応用するために好ましいの
は。数マイクロメータより数十マイクロメータまでの範
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百マイクロメータの範囲か
ら適当な数値が選ばれる。

【００７３】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
なりあった構造が観測される。

【００７４】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。即ち、、素子電極１１０
２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。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中
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。

【００７５】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、例えば、Ｐd，Ｐt，Ｒu，Ａg，Ａu，
Ｔi，Ｉn，Ｃu，Ｃr，Ｆe，Ｚn，Ｓn，Ｔa，Ｗ，Ｐbな
どをはじめとする金属や、ＰdＯ，ＳnＯ₂，Ｉn₂Ｏ₃，Ｐ
bＯ，Ｓb₂Ｏ₃などをはじめとする酸化物や、ＨfＢ₂，Ｚ
rＢ₂，ＬaＢ₆，ＣeＢ₆，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。

【００７６】以上述べたように、導電性薄膜１１０４を
微粒子膜で形成したのが、そのシート抵抗値について
は、１０の３乗から１０の７乗［オーム／□］の範囲に
含まれるよう設定した。

【００７７】なお、導電性薄膜１１０４と素子電極１１
０２及び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、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、素子電極の順で積層してもさしつか
えない。

【００７８】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９（ａ）及び
図９（ｂ）においては模式的に示した。

【００７９】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。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。

【００８０】なお、実際の薄膜１１１３の位置や形状を
精密に図示するのは困難なため、図９（ａ）及び図９
（ｂ）においては模式的に示した。また、図９（ａ）の
平面図においては、薄膜１１１３の一部を除去した素子
を図示した。

【００８１】以上、好ましい素子の基本構成を述べた
が、実施例においては以下のような素子を用いた。即
ち、基板１１０１には青板ガラスを用い、素子電極１１
０２と１１０３にはＮi薄膜を用いた。素子電極の厚さ
ｄは１０００［オングストローム］、電極間隔Ｌは２
［マイクロメータ］とした。

【００８２】微粒子膜の主要材料としてＰdもしくはＰd
o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。

【００８３】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。

【００８４】図１０（ａ）−（ｅ）は、表面伝導型放出
素子の製造工程を説明するための断面図で、各部材の表
記は前記図２７と同一である。（１）まず、図１０（ａ）に示すように、基板１１０１
上に素子電極１１０２及び１１０３を形成する。これら
素子電極を形成するにあたっては、予め基板１１０１を
洗剤、純水、有機溶剤を用いて十分に洗浄後、素子電極
の材料を堆積させる（堆積する方法としては、例えば、
蒸着法やスパッタ法などの真空成膜技術を用いればよ
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、図１
０（ａ）に示した一対の素子電極（１１０２と１１０
３）を形成する。（２）次に、図１０（ｂ）に示すように、導電性薄膜１
１０４を形成する。

【００８５】形成にあたっては、まず図１０（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、本実施例では主要元素としてＰdを用いた。また、
実施例では塗布方法として、ディッピング法を用いた
が、それ以外の例えばスピンナー法やスプレー法を用い
てもよい。）。

【００８６】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、本実施例で用いた有機金属溶液の塗布
による方法以外の、例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。（３）次に、図１０（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１１０３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。

【００８７】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膜のうち電子放出を行うのに好適
な構造に変化した部分（即ち電子放出部１１０５）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が形成される前の状態と比較すると、
亀裂が形成された後は、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。

【００８８】通電方法をより詳しく説明するために、図
１１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、本実施例の場合には同図に示したようにパルス幅
Ｔ１の三角波パルスをパルス間隔Ｔ２で連続的に印加し
た。その際には、三角波パルスの波高値Ｖｐｆを、順次
昇圧した。また、電子放出部１１０５の形成状況をモニ
タするためのモニタパルスＰｍを適宜の間隔で三角波パ
ルスの間に挿入し、その際に流れる電流を電流計１１１
１で計測した。

【００８９】本実施例では、例えば１０のマイナス５乗
［torr］程度の真空雰囲気下において、例えばパルス幅
Ｔ１を１［ミリ秒］、パルス間隔Ｔ２を１０［ミリ秒］
とし、波高値Ｖｐｆを１パルス毎に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
の割で、モニタパルスＰｍを挿入した。フォーミング処
理に悪影響を及ぼすことがないように、モニタパルスの
電圧Ｖｐｍは０．１［Ｖ］に設定した。そして、素子電
極１１０２と１１０３の間の電気抵抗が１×１０の６乗
［オーム］になった段階、即ちモニタパルス印加時に電
流計１１１１で計測される電流が１×１０のマイナス７
乗［Ａ］以下になった段階で、フォーミング処理にかか
わる通電を終了した。

【００９０】なお、上記の方法は、本実施例の表面伝導
型電子放出素子に関する好ましい方法であり、例えば微
粒子膜の材料や膜厚、或は素子電極間隔Ｌ等、表面伝導
型電子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。（４）次に、図１０（ｄ）で示すように、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。

【００９１】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９（ａ），（ｂ）
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）。尚、通電活性化
処理を行うことにより、この活性化処理を行う前と比較
して、同じ印加電圧における放出電流を、典型的には１
００倍以上に増加させることができる。具体的には、１
０のマイナス４乗ないし１０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１
１１３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。

【００９２】この通電方法をより詳しく説明するため
に、図１２（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。本実施例においては、
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。尚、上述の通電条件は、本実
施例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。

【００９３】図１０（ｄ）に示す１１１４は、表面伝導
型放出素子から放出される放出電流Ｉｅを補足するため
のアノード電極で、この電極１１１４には直流高電圧電
源１１１５及び電流計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）。

【００９４】活性化用電源１１１２から電圧を印加する
間、電流計１１１６で放出電流Ｉｅを計測して通電活性
化処理の進行状況をモニタし、活性化用電源１１１２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１２（ｂ）に示すが、活性化電源１１
１２からパルス電圧を印加しはじめると、時間の経過と
ともに放出電流Ｉｅは増加するが、やがて飽和してほと
んど増加しなくなる。このように、放出電流Ｉｅがほぼ
飽和した時点で活性化用電源１１１２からの電圧印加を
停止し、通電活性化処理を終了する。

【００９５】なお、上述の通電条件は、本実施例の表面
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。

【００９６】以上説明したようにして、図１０（ｅ）に
示す平面型の表面伝導型放出素子を製造した。＜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、即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。

【００９７】図１３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。

【００９８】垂直型素子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。
従って、図９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
設計される。なお、基板１２０１、素子電極１２０２及
び１２０３、微粒子膜を用いた導電性薄膜１２０４につ
いては、前記平面型の説明中に挙げた材料を同様に用い
ることが可能である。また、段差形成部材１２０６に
は、例えばＳiＯ2のような電気的に絶縁性の材料を用い
る。

【００９９】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１４（ａ）−（ｆ）は、本実施例
の垂直型電子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同一である。（１）まず、図１４（ａ）に示すように、基板１２０１
上に素子電極１２０３を形成する。（２）図１４（ｂ）に示しように、段差形成部材１２０
６を形成するための絶縁層を積層する。この絶縁層は、
例えばＳiＯ₂をスパッタ法で積層すればよいが、例えば
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。（３）図１４（ｃ）に示すように、絶縁層の上に素子電
極１２０２を形成する。（４）次に、図１４（ｄ）に示すように、絶縁層の一部
を、例えばエッチング法を用いて除去し、素子電極１２
０３を露出させる。（５）次に、図１４（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。この薄膜１２０４
を形成するには、前記平面型の場合と同じく、例えば塗
布法などの成膜技術を用いればよい。（６）次に、前述の平面型の場合と同じく、通電フォー
ミング処理を行って電子放出部を形成する（図１０
（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、前述の平面型の場合と同じく、通電活性化
処理を行い、電子放出部の近傍に炭素もしくは炭素化合
物を堆積させる（図１０（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）。

【０１００】以上のようにして、図１４（ｆ）に示す垂
直型の表面伝導型放出素子を製造した。＜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。

【０１０１】図４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、及び（素子電流
Ｉf）対（素子印加電圧Ｖf）特性の典型的な例を示す。
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。

【０１０２】この表示装置に用いた素子は、放出電流Ｉ
eに関して以下に述べる３つの特性を有している。

【０１０３】第１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。即ち、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。

【０１０４】第２に、放出電流Ｉeは素子に印加する電
圧Ｖfに依存して変化するため、電圧Ｖfで放出電流Ｉe
の大きさを制御できる。

【０１０５】第３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。

【０１０６】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。例
えば、多数の素子を表示画像の画素に対応して設けた表
示装置において、第１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。即ち、駆動
中の素子には所望の発光輝度に応じて閾値電圧Ｖth以上
の電圧を適宜印加する。駆動する素子を順次切り替える
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。また、第２の特性か、または第３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、階調表示を行うことが可能である。＜多数素子を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。

【０１０７】図１５に示すのは、図７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１００１
上には、図９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１０
０４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。

【０１０８】図１５のＡ−Ａ’に沿った断面を、図１６
に示す。尚、このような構造のマルチ電子源は、予め基
板上に行方向配線電極１００３、列方向配線電極１００
４、電極間絶縁層（不図示）、及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及び列方向配線電極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。＜第３実施例＞次に、本発明に係る第３実施例につい
て、図１７を用いて説明する。

【０１０９】第３実施例における表面伝導型電子放出素
子およびパネルの構造については、第１実施例と同様で
ある。

【０１１０】図１７を参照して、２０１は、前述の表面
伝導型電子放出素子をマトリクス配置した表示パネル
で、第１実施例で説明した１０１と同様である。

【０１１１】また、走査回路２０２、制御回路２０３、
シフトレジスタ２０４、ラッチ回路２０５も、実施例１
において説明した、それぞれ、１０２、１０３、１０
４、１０５と同一である。

【０１１２】２０６は、パルス幅変調回路であり、ラッ
チされたデータに応じたパルス幅の信号を発生するもの
であり、制御回路２０３からの、行単位での変調要求を
意味するタイミング信号Ｔｍｏｄによって制御される。

【０１１３】２０７は電圧／電流変換回路で第１実施例
と同一のものである。

【０１１４】次に、実際のパルス幅変調回路２０６から
の入力波形が、電圧／電流変換回路２０７で変換される
様子を示したのが図１８である。図１８（ａ）が、入力
される電圧波形を示し、図１８（ｂ）が、素子に流れる
電流波形を、図１８（ｃ）が放出される電流波形を示し
ている。

【０１１５】以上説明したような構成により本実施例に
おいても前述の実効電圧の所望からのずれを改善するこ
とが可能になり、これによって画質の向上した画像を得
ることができた。

【０１１６】尚、本実施例では、入力する映像信号とし
て、データ処理がより容易であるデジタル映像信号（図
１４の５０００参照）を用いたが、これは、デジタル映
像信号に限定されることはなく、アナログ映像信号であ
ってもよい。

【０１１７】また、本実施例では、シリアル／パラレル
変換処理に、デジタル信号の処理が容易なシフトレジス
タ１０４を採用しているが、これに限定されるものでは
なく、例えば、格納アドレスを制御することで格納アド
レスを順次変えてゆくことで、シフトレジスタと等価な
機能を持つランダムアクセスメモリを用いても良い。

【０１１８】以上説明した構成により、前述の各冷陰極
素子に印加される実効電圧の所望値からのずれの問題を
改善する事が可能になり、各冷陰極素子からの出力電子
ビームの所望値からのずれが改良され、これによって画
質の向上した画像を得る事ができる。

【０１１９】尚、本実施例の表示装置は、テレビジョン
装置や、計算機、画像メモリ、通信ネットワーク等種々
の画像信号源と直接あるいは間接に接続する表示装置に
広く用いることが可能であり、とりわけ大容量の画像を
表示する第画面の表示に好適である。

【０１２０】また人間が直視する用途だけに限られるも
のではなく、例えばいわゆる光プリンタのように画像を
記録する装置の光源に応用しても差し支えない。尚、本
発明は、複数の機器から構成されるシステムに適用して
も１つの機器から成る装置に適用しても良い。また、本
発明は、システム或は装置にプログラムを供給すること
によって達成される場合にも適用できることは言うまで
もない。

【０１２１】以上説明したように複数の冷陰極素子をマ
トリクス配線した表示装置において、配線上で生じる電
圧降下に起因する各素子に印加される実効電圧の所望値
からのずれの問題を改良することができる。

【０１２２】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、各
冷陰極素子からの出力ビームの所望値からのずれが低減
された電子線発生装置が得られ、その装置を用いて、高
品位の画像表示を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例の画像表示装置の構成を示す図であ
る。

【図２】電圧電流変換回路の内部構成を示す図である。

【図３】電圧電流変換回路の具体的内部構成を示す図で
ある。

【図４】表面伝導型電子放出素子の動作特性を示す図で
ある。

【図５】表面伝導型電子放出素子のＩｆとＩｅの動作特
性を示す図である。

【図６】第１の実施例の電圧電流変換回路で、変調され
た信号が電流信号に変換され、対応して生成される放出
電流波形を示す図である。

【図７】実施例で用いた表示パネルの斜視図である。

【図８】実施例で用いた表示パネルの画素配置図であ
る。

【図９】平面型の表面伝導型電子放出素子の平面図
（ａ）と断面図（ｂ）である。

【図１０】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１１】通電フォーミング処理の印加電圧波形を示す
図である。

【図１２】通電活性化処理での印加電圧波形（ａ）と放
出電流（ｂ）を示す図である。

【図１３】垂直型の表面伝導型放出素子の断面図であ
る。

【図１４】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１５】マルチ電子ビーム源の基板の平面図である。

【図１６】マルチ電子ビーム源の基板の一部断面図であ
る。

【図１７】第２実施例の画像表示装置の構成を示す図で
ある。

【図１８】第２の実施例の電圧電流変換回路で、変調さ
れた信号が電流信号に変換され、対応して生成される放
出電流波形を示す図である。

【図１９】冷陰極素子をマトリクス配置配線した時の、
配線抵抗に起因する問題点を説明する図である。

【図２０】冷陰極素子をマトリクス配置配線した時の、
配線抵抗に起因する問題点を説明する図である。

【図２１】従来の表面伝導型放出素子の基本構造を示す
図である。

【図２２】従来のＦＥ型素子を示す断面図である。

【図２３】従来のＭＩＭ型素子を示す断面図である。

【符号の説明】

１０１表示パネル１０２走査回路１０３制御回路１０４シフトレジスタ１０５ラッチ回路１０６電圧変調回路１０７電圧電流変換回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の行方向配線と複数の列方向配線と
によりマトリクス配線された複数の冷陰極素子と、前記
複数の冷陰極素子を駆動するための駆動手段とを有する
電子線発生装置において、前記駆動手段は、外部から入力される画像信号に基づく
電圧信号を電流信号に変換する手段を有することを特徴
とする電子線発生装置。
【請求項２】前記電圧信号は、前記画像信号に基づい
て、振幅が変調された電圧信号であることを特徴とする
請求項１に記載の電子線発生装置。
【請求項３】前記電圧信号は、前記画像信号に基づい
て、パルス幅が変調された電圧信号であることを特徴と
する請求項１に記載の電子線発生装置。
【請求項４】前記電流信号に変換する手段は、トラン
ジスタ、オペレーショナルアンプリファイア及び抵抗を
含む回路であることを特徴とする請求項１から請求項３
のいづれか１つに記載の電子線発生装置。
【請求項５】前記冷陰極素子は、電子放出部を含む導
電性膜を電極間に有する素子であることを特徴とする請
求項１から請求項４のいづれか１つに記載の電子線発生
装置。
【請求項６】前記冷陰極素子は、表面伝導型放出素子
であることを特徴とする請求項１から請求項５のいづれ
か１つに記載の電子線発生装置。
【請求項７】電子線発生装置と、電子線の照射により
画像を形成する画像形成部材とを有する画像形成装置に
おいて、前記電子線発生装置が、請求項１から請求項６のいづれ
か１つに記載の装置であることを特徴とする画像形成装
置。
【請求項８】前記画像形成部材が蛍光体であることを
特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。