JPH0945222A - 電子放出素子、それを用いた電子源、画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 画像形成装置等の電子ビーム源として好適に
用いられ、電子放出部の劣化の無い、電子放出特性の均
一な電子放出素子を得る。 【解決手段】 電極４，５間に、電子放出部２が形成さ
れた微粒子膜からなる導電性膜３を有する電子放出素子
において、微粒子膜の厚さｔ₁ 及び電極の厚さｔ₂ がｔ
₁ ≦ｔ₂ の関係を満足し、且つ、微粒子膜を構成する微
粒子の平均粒径φがｔ₂ ≧φの関係を満足する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、特に、冷陰極型の
電子放出素子、該素子を多数個配置してなる電子源、及
び該電子源を用いて構成した表示装置や露光装置等の画
像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子放出素子には大別して熱電子
放出素子と冷陰極電子放出素子の２種類が知られてい
る。冷陰極電子放出素子には電界放出型（以下、「ＦＥ
型」と称す。）、金属／絶縁層／金属型（以下、「ＭＩ
Ｍ型」と称す。）や表面伝導型電子放出素子等が有る。

【０００３】ＦＥ型の例としては、Ｗ．Ｐ． Ｄｙｋｅ
ａｎｄ Ｗ．Ｗ． Ｄｏｌａｎ，“Ｆｉｅｌｄ Ｅｍ
ｉｓｓｉｏｎ”， Ａｄｖａｎｃｅ ｉｎ Ｅｌｅｃｔ
ｒｏｎ Ｐｈｙｓｉｃｓ， ８，８９（１９５６）ある
いはＣ．Ａ． Ｓｐｉｎｄｔ， “Ｐｈｙｓｉｃａｌ
Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｔｈｉｎ−ｆｉｌｍｆｉ
ｅｌｄ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｃａｔｈｏｄｅｓ ｗｉｔ
ｈ ｍｏｌｙｂｄｅｎｕｍ ｃｏｎｅｓ”， Ｊ． Ａ
ｐｐｌ． Ｐｈｙｓ． ，４７，５２４８（１９７６）
等に開示されたものが知られている。

【０００４】ＭＩＭ型の例としては、Ｃ．Ａ． Ｍｅａ
ｄ， “Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｆＴｕｎｎｅｌ−Ｅｍ
ｉｓｓｉｏｎ Ｄｅｖｉｃｅｓ”， Ｊ． Ａｐｐｌ．
Ｐｈｙｓ．， ３２，６４６（１９６１）等に開示され
たものが知られている。

【０００５】表面伝導型電子放出素子の例としては、
Ｍ．Ｉ． Ｅｌｉｎｓｏｎ， Ｒａｄｉｏ Ｅｎｇ．
Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｐｈｙｓ．， １０，１２９０（１
９６５）等に開示されたものがある。

【０００６】表面伝導型電子放出素子は、絶縁性基板上
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。この表面伝導型電子放出素子としては、前記エリン
ソン等によるＳｎＯ₂ 薄膜を用いたもの、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 Ｔ
ｒａｎｓ． ＥＤ Ｃｏｎｆ．”， ５１９（１９７
５）］、カーボン薄膜によるもの［荒木久 他：真空、
第２６巻、第１号、２２頁（１９８３）］等が報告され
ている。

【０００７】表面伝導型電子放出素子は、絶縁性の基板
上に形成された導電性膜に、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。

【０００８】表面伝導型電子放出素子の典型的な構成例
としては、絶縁性の基板上に設けた一対の素子電極間を
連絡する金属酸化物等の導電性膜に、予めフォーミング
と称される通電処理により電子放出部を形成したものが
挙げられる。フォーミングは、導電性膜の両端に直流電
圧あるいは非常にゆっくりとした昇電圧、例えば１Ｖ／
１分程度の昇電圧を印加通電することで通常行われ、導
電性膜を局所的に破壊、変形もしくは変質させて構造を
変化させ、電気的に高抵抗な状態の電子放出部を形成す
る処理である。電子放出は、上記電子放出部が形成され
た導電性膜に電圧を印加して電流を流すことにより、電
子放出部に発生した亀裂付近から行われる。

【０００９】上記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、大面積に亙って多数配
列形成できる利点がある。そこで、この特徴を活かすた
めの種々の応用が研究されている。例えば表示装置等の
画像形成装置への利用が挙げられる。

【００１０】従来、多数の表面伝導型電子放出素子を配
列形成した例としては、並列に表面伝導型電子放出素子
を配列し、個々の表面伝導型電子放出素子の両端（両素
子電極）を配線（共通配線とも呼ぶ）にて夫々結線した
行を多数行配列（梯型配置とも呼ぶ）した電子源が挙げ
られる（特開昭６４−３１３３２号公報、同１−２８３
７４９号公報、同２−２５７５５２号公報）。また、特
に表示装置においては、液晶を用いた表示装置と同様の
平板型表示装置とすることが可能で、しかもバックライ
トが不要な自発光型の表示装置として、表面伝導型電子
放出素子を多数配置した電子源と、この電子源からの電
子線の照射により可視光を発光する蛍光体とを組み合わ
せた表示装置が提案されている（アメリカ特許第５０６
６８８３号明細書）。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】以上述べた従来の表面
伝導型電子放出素子は、図２４に示す如く、電極（素子
電極）４，５間及び該電極上に導電性膜３が形成されて
いるために、該電極と該導電性膜とのコンタクト抵抗、
即ちステップカバレージ性が問題となる。そのため、一
般的に知られている薄膜と薄膜のステップカバレージル
ールと同様に、導電性膜３の膜厚ｔ₁ を電極４，５の厚
さｔ₂ よりも大きくして形成していた。

【００１２】しかしながら、上記のような導電性膜に通
電処理を施して電子放出部２を形成しようとすると、導
電性膜が厚い為に通電処理時に非常に大きい電流が流
れ、この時の発熱により基板１が破壊される等して電子
放出部が劣化しやすい欠点が有った。

【００１３】このため、上記素子を複数形成すると各素
子の電気特性にバラツキが生じ、特に前述した画像形成
装置においては、蛍光体の輝度ムラが生じたり、表示に
ちらつきを生じるなどの問題が生じていた。

【００１４】そこで、本発明の目的は、とりわけ、電子
放出部の劣化を防止し、安定した電気特性を示す電子放
出素子を提供することにある。また、本発明の他の目的
は、各電子放出素子間の特性のバラツキの極めて小さい
電子源、さらには蛍光画像の輝度ムラ、表示のちらつき
の極めて少ない画像形成装置を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく成
された本発明の構成は以下の通りである。

【００１６】即ち、本発明の第一は、電極間に、電子放
出部が形成された導電性膜を有する電子放出素子におい
て、前記導電性膜が微粒子膜からなり、該微粒子膜の厚
さｔ₁ 及び前記電極の厚さｔ₂ がｔ₁ ≦ｔ₂ の関係を満
足し、且つ、該微粒子膜を構成する微粒子の平均粒径φ
がｔ₂ ≧φの関係を満足することを特徴とする電子放出
素子に関する。

【００１７】上記本発明第一の電子放出素子は、さらに
その特徴として、「前記微粒子膜と前記電極のコンタク
ト抵抗及び該微粒子膜のシート抵抗が、コンタクト抵抗
＜シート抵抗の関係を満たす」こと、「前記微粒子膜の
シート抵抗が、１０³ 〜１０¹⁰Ω／□の範囲である」こ
と、「表面伝導型電子放出素子である」こと、をも含む
ものである。

【００１８】また、本発明の第二は、上記本発明第一の
電子放出素子と該電子放出素子の駆動手段とを有するこ
とを特徴とする電子源に関する。

【００１９】上記本発明第二の電子源は、さらにその特
徴として、「複数の電子放出素子が並列に結線された素
子列を少なくとも１列以上有する電子源である」こと、
「複数の電子放出素子が結線された素子列の複数列がマ
トリクス配置されている電子源である」こと、をも含む
ものである。

【００２０】更に、本発明の第三は、上記本発明第一の
電子放出素子と、画像形成部材と、前記電子放出素子か
ら放出される電子線の前記画像形成部材への照射を情報
信号に応じて制御する駆動手段とを有することを特徴と
する画像形成装置に関する。

【００２１】上記本発明第三の画像形成装置は、さらに
その特徴として、「前記電子放出素子の複数が並列に結
線された素子列を少なくとも１列以上有する」こと、
「前記電子放出素子の複数が結線された素子列の複数列
がマトリクス配置されている」こと、「前記画像形成部
材が、蛍光体である」こと、をも含むものである。

【００２２】

【発明の実施の形態】上記のように、本発明は、電子放
出素子、この電子放出素子を複数個備えた電子源、これ
を用いた画像形成装置の新規な構造に係るもので、各発
明の構成及び作用を以下に更に説明する。

【００２３】本発明に係る電子放出素子は、先述したよ
うな冷陰極型の電子放出素子に分類されるもので、それ
らの中でも電子放出特性等の観点から特に表面伝導型の
電子放出素子が好適である。このため、以下では表面伝
導型電子放出素子を例に挙げて説明する。

【００２４】図１（ａ），（ｂ）は、本発明の表面伝導
型電子放出素子の基本的な構成を示す図であり、図中、
１は基板、２は電子放出部、３は微粒子膜からなる導電
性膜、４と５は電極（素子電極）である。

【００２５】基板１としては、例えば石英ガラス、Ｎａ
等の不純物含有量を減少させたガラス、青板ガラス、青
板ガラスにスパッタ法等によりＳｉＯ₂ を積層した積層
体、アルミナ等のセラミックス等が挙げられる。

【００２６】対向する素子電極４，５の材料としては、
一般的導体材料が用いられ、例えばＮｉ、Ｃｒ、Ａｕ、
Ｍｏ、Ｗ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｐｄ等の金属ある
いは合金及びＰｄ、Ａｇ、Ａｕ、ＲｕＯ₂ 、Ｐｄ−Ａｇ
等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、Ｉｎ₂ Ｏ₃ −ＳｎＯ₂ 等の透明導電体及びポ
リシリコン等の半導体導体材料等から適宜選択される。

【００２７】素子電極間隔Ｌ、素子電極長さＷ、導電性
膜３の形状等は、応用される形態等によって設計され
る。

【００２８】素子電極間隔Ｌは、数百オングストローム
から数百マイクロメートルであることが好ましく、より
好ましくは、素子電極４，５間に印加する電圧等によ
り、数マイクロメートルから数十マイクロメートルであ
る。

【００２９】素子電極長さＷは、電極の抵抗値や電子放
出特性を考慮すると、好ましくは数マイクロメートルか
ら数百マイクロメートルであり、また素子電極厚ｔ₂
は、数百オングストロームから数マイクロメートルであ
る。

【００３０】導電性膜３は、微粒子で構成された微粒子
膜からなり、上記素子電極４，５と電気的に接続するよ
うに素子電極上に積層部を有するように構成される。

【００３１】上記微粒子膜とは、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（いくつかの微粒子が集合し、全体
として島状構造を形成している場合も含む）の膜をさ
す。

【００３２】本発明の電子放出素子では、上記微粒子膜
３の厚さｔ₁ と電極４，５の厚さｔ₂ とは、ｔ₁ ≦ｔ₂
で且つ微粒子膜３を構成する微粒子の平均粒径φがｔ₂
≧φの関係を満たしている。すなわち、電極４，５は、
微粒子膜３の微粒子の平均粒径以上で、かつ、微粒子膜
３の厚さ以上の厚さを有する。

【００３３】一般的な薄膜同士の場合、それらの積層部
分において電気的に充分な接続を行うためには、下層の
膜厚と同程度以上（好ましくは３倍程度）の膜厚で積層
する必要があるが、本発明のように導電性膜として微粒
子膜を採用することにより、前記の関係を満足すること
で、導電性膜３と電極４，５の電気的な接続を充分行う
ことができる。

【００３４】なお、本明細書では頻繁に「微粒子」とい
う言葉を用いるので、その意味について説明する。

【００３５】小さな粒子を「微粒子」と呼び、これより
も小さなものを「超微粒子」と呼ぶ。「超微粒子」より
もさらに小さく、原子の数が数百個程度以下のものを
「クラスター」と呼ぶことは広く行われている。

【００３６】しかしながら、それぞれの境は厳密なもの
ではなく、どの様な性質に注目して分類するかにより変
化する。また「微粒子」と「超微粒子」を一括して「微
粒子」と呼ぶ場合もあり、本明細書中での記述はこれに
沿ったものである。

【００３７】例えば、「実験物理学講座１４ 表面・微
粒子」（木下是雄 編、共立出版１９８６年９月１日発
行）では、「本稿で微粒子と言うときにはその直径がだ
いたい２〜３μｍ程度から１０ｎｍ程度までとし、特に
超微粒子というときは粒径が１０ｎｍ程度から２〜３ｎ
ｍ程度までを意味することにする。両者を一括して単に
微粒子と書くこともあってけっして厳密なものではな
く、だいたいの目安である。粒子を構成する原子の数が
２個から数十〜数百個程度の場合はクラスターと呼
ぶ。」（１９５ページ ２２〜２６行目）と記述されて
いる。

【００３８】付言すると、新技術開発事業団の“林・超
微粒子プロジェクト”での「超微粒子」の定義は、粒径
の下限はさらに小さく、次のようなものであった。

【００３９】「創造科学技術推進制度の“超微粒子プロ
ジェクト”（１９８１〜１９８６）では、粒子の大きさ
（径）がおよそ１〜１００ｎｍの範囲のものを“超微粒
子”（ｕｌｔｒａ ｆｉｎｅ ｐａｒｔｉｃｌｅ）と呼
ぶことにした。すると１個の超微粒子はおよそ１００〜
１０⁸ 個くらいの原子の集合体という事になる。原子の
尺度でみれば超微粒子は大〜巨大粒子である。」（「超
微粒子−創造科学技術」林主税、上田良二、田崎明
編；三田出版 １９８８年 ２ページ１〜４行目）／
「超微粒子よりさらに小さいもの、すなわち原子が数個
〜数百個で構成される１個の粒子は、ふつうクラスター
と呼ばれる」（同書２ページ１２〜１３行目）。

【００４０】上記のような一般的な呼び方をふまえて、
本明細書において「微粒子」とは多数の原子・分子の集
合体で、粒径の下限は数Å〜１０Å程度、上限は数μｍ
程度のものを指すこととする。

【００４１】導電性膜（微粒子膜）３を構成する材料と
しては、例えばＰｄ，Ｐｔ，Ｒｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｔｉ，
Ｉｎ，Ｃｕ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｚｎ，Ｓｎ，Ｔａ，Ｗ，Ｐｂ
等の金属、ＰｄＯ，ＳｎＯ₂ ，Ｉｎ₂ Ｏ₃ ，ＰｂＯ，Ｓ
ｂ₂ Ｏ₃ 等の酸化物、ＨｆＢ₂ ，ＺｒＢ₂ ，ＬａＢ₆ ，
ＣｅＢ₆ ，ＹＢ₄ ，ＧｄＢ₄ 等の硼化物、ＴｉＣ，Ｚｒ
Ｃ，ＨｆＣ，ＴａＣ，ＳｉＣ，ＷＣなどの炭化物、Ｔｉ
Ｎ，ＺｒＮ，ＨｆＮ等の窒化物、Ｓｉ，Ｇｅ等の半導
体、カーボン等が挙げられる。

【００４２】上記微粒子膜の膜厚ｔ₁ は、微粒子の平均
粒径以上で、微粒子材によって異なるが、連続膜の電気
抵抗以下の膜厚、即ち１０³ 〜１０¹⁰Ω／□のシート抵
抗を有する膜厚であることが好ましい。

【００４３】電子放出部２には亀裂が含まれており、電
子放出はこの亀裂付近から行われる。この亀裂を含む電
子放出部２及び亀裂自体は、導電性膜３の膜厚、膜質、
材料及び後述するフォーミング条件等の製法に依存して
形成される。従って、電子放出部２の位置及び形状は図
１に示されるような位置及び形状に特定されるものでは
ない。

【００４４】亀裂内部には、数オングストロームから数
百オングストロームの粒径の導電性微粒子を有すること
もある。この導電性微粒子は、導電性膜３を構成する材
料の元素の一部、あるいは総てと同様のものである。ま
た、亀裂を含む電子放出部２及びその近傍の導電性膜３
は炭素を主成分とする膜を有する。

【００４５】尚、図１に示した電子放出素子は、本発明
の一実施態様例に過ぎず、後述する実施例からも明らか
である様に、本発明の電子放出素子はかかる態様例に限
定されるものではない。

【００４６】本発明の電子放出素子は以上の構成を採る
ことにより、後に詳述するように、とりわけ、電子放出
部の劣化が無く、素子間の特性バラツキの極めて小さい
電子放出素子とすることができる。

【００４７】本発明に好適な表面伝導型電子放出素子の
基本構成の製法としては様々な方法が考えられるが、そ
の一例を図４に基づいて説明する。尚、図４において図
１と同じ符号は同じ部材を示すものである。

【００４８】１）基板１を洗剤、純水及び有機溶剤によ
り十分に洗浄した後、真空蒸着法、スパッタ法等により
素子電極材料を堆積させた後、フォトリソグラフィー技
術等により基板１の面上に素子電極４，５を形成する
（図４（ａ））。

【００４９】２）素子電極４，５を設けた基板１上に有
機金属溶液を塗布して放置することにより、素子電極４
と素子電極５間を連絡して有機金属膜を形成する。尚、
有機金属溶液とは、前述の導電性膜３の構成材料の金属
を主元素とする有機化合物の溶液である。この後、有機
金属膜を加熱焼成処理し、リフトオフ、エッチング等に
よりパターニングし、所望のパターン形状を有する微粒
子膜からなる導電性膜３を形成する（図４（ｂ））。

【００５０】尚、ここでは、有機金属溶液の塗布法によ
り説明したが、これに限ることなく、例えば真空蒸着
法、スパッタ法、化学的気相堆積法、分散塗布法、ディ
ッピング法、スピンナー法等によって有機金属膜を形成
することもできる。

【００５１】３）続いて、通電処理によるフォーミング
工程を施す。

【００５２】素子電極４，５間に不図示の電源より通電
すると、導電性膜３の部位に構造の変化した電子放出部
２が形成される（図４（ｃ））。この通電処理により導
電性膜３を局所的に破壊、変形もしくは変質せしめ、構
造の変化した部位が電子放出部２である。

【００５３】前述した本発明の電子放出素子の構成によ
れば、電極４，５と導電性膜３とのコンタクト抵抗と、
導電性膜３のシート抵抗が、コンタクト抵抗≪シート抵
抗の関係にあるため、積層部分における電圧降下の極め
て小さい。すなわち、電極４，５間に印加された電圧が
実質的に電子放出部２に印加されるように働くため、フ
ォーミング時の最大電流及び駆動時に流れる電流によ
り、電極４，５と導電性膜３のコンタクト部での破壊が
発生することがない。さらに、導電性膜３が電極４，５
間にシート抵抗１０³ 〜１０¹⁰Ω／□で形成されている
ことは、通電処理時の過度の発熱を防止し、これによる
基板の破壊等による電子放出部の劣化を防止でき、更に
は、後述する電子源及び画像形成装置に適用した場合、
素子間の特性バラツキがなくなるため、均一な特性を有
する電子源を得られるばかりでなく、画像形成に当たっ
ても、輝度ムラ、表示のちらつきの極めて少ない画像を
形成することができる。

【００５４】通電フォーミングの電圧波形の例を図５に
示す。

【００５５】電圧波形は、特にパルス波形が好ましく、
パルス波高値を定電圧とした電圧パルスを連続的に印加
する場合（図５（ａ））と、パルス波高値を増加させな
がら電圧パルスを印加する場合（図５（ｂ））とがあ
る。

【００５６】まず、パルス波高値を定電圧とした場合に
ついて図５（ａ）で説明する。

【００５７】図５（ａ）におけるＴ１及びＴ２は電圧波
形のパルス幅とパルス間隔であり、例えば、Ｔ１を１マ
イクロ秒〜１０ミリ秒、Ｔ２を１０マイクロ秒〜１００
ミリ秒とし、波高値（フォーミング時のピーク電圧）を
前述した電子放出素子の形態に応じて適宜選択して、１
０の−５乗ｔｏｒｒ程度の適当な真空度の真空雰囲気下
で、数秒から数十分印加する。尚、印加する電圧波形
は、図示される三角波に限定されるものではなく、矩形
波等の所望の波形を用いても良く、その波高値及びパル
ス幅・パルス間隔等についても上述の値に限るものでは
なく、電子放出部２が良好に形成されるように、電子放
出素子の抵抗値等に合わせて所望の値を選択することが
できる。

【００５８】次に、パルス波高値を増加させながら電圧
パルスを印加する場合について図５（ｂ）で説明する。

【００５９】図５（ｂ）におけるＴ１及びＴ２は図５
（ａ）と同様であり、波高値（フォーミング時のピーク
電圧）を、例えば０．１Ｖステップ程度ずつ増加させ、
図５（ａ）の説明と同様の適当な真空雰囲気下で印加す
る。

【００６０】尚、パルス間隔Ｔ２中に、導電性膜３を局
所的に破壊、変形もしくは変質させない程度の電圧、例
えば０．１Ｖ程度の電圧で素子電流を測定して抵抗値を
求め、例えば１Ｍオーム以上の抵抗を示したときにフォ
ーミングを終了することが好ましい。

【００６１】上記フォーミング工程からそれ以降の工程
は、図６に示されるような測定評価系内で行うことがで
きる。この測定評価系について説明する。

【００６２】図６において、図１と同じ符号は同じ部材
を示す。また、５１は素子に素子電圧Ｖｆを印加するた
めの電源、５０は素子電極４，５間の導電性膜３を流れ
る素子電流Ｉｆを測定するための電流計、５４は電子放
出部２より放出される放出電流Ｉｅを捕捉するためのア
ノード電極、５３はアノード電極５４に電圧を印加する
ための高圧電源、５２は電子放出部２より放出される放
出電流Ｉｅを測定するための電流計、５５は真空装置、
５６は排気ポンプである。

【００６３】電子放出素子及びアノード電極５４等は真
空装置５５内に設置され、この真空装置５５には不図示
の真空計等の必要な機器が具備されていて、所望の真空
下で電子放出素子の測定評価ができるようになってい
る。

【００６４】排気ポンプ５６は、ターボポンプ、ロータ
リーポンプ等からなる通常の高真空装置系と、イオンポ
ンプ等からなる超高真空装置系とから構成されている。
また、真空装置５５全体及び電子放出素子の基板１は、
ヒーターにより２００℃程度まで加熱できるようになっ
ている。尚、この測定評価系は、後述するような表示パ
ネルの組み立て段階において、表示パネル及びその内部
を真空装置５５及びその内部として構成することで、フ
ォーミング工程及び後述するそれ以後の工程における測
定評価及び処理に応用されるものである。

【００６５】４）次に、電子放出部２を含む領域に炭素
及び炭素化合物を堆積する活性化処理を施すのが好まし
い。

【００６６】電子放出部２を含む領域に炭素及び炭素化
合物を堆積する手法としては、通常の真空蒸着、スパッ
タ、ＣＶＤ、イオンプレーティング等の手法が可能であ
るが、有機物質の存在する真空雰囲気下で、素子電極
４，５間に電圧パルスを印加する手法が簡易であること
からより好ましい。特に、表面伝導型電子放出素子の場
合には、この手法により電子放出特性の著しい改善がな
される。

【００６７】活性化処理工程での有機物質の存在する真
空雰囲気は、例えば油拡散ホンプやロータリーポンプな
どを用いて真空容器内を排気した場合に雰囲気内に残留
する有機ガスを利用して形成することができる他、イオ
ンポンプなどにより一旦十分に排気した真空中に適当な
有機物質のガスを導入することによっても得られる。こ
のときの好ましい有機物質のガス圧は、前述の応用の形
態、真空容器の形状や、有機物質の種類などにより異な
るため場合に応じ適宜設定される。適当な有機物質とし
ては、アルカン、アルケン、アルキンの脂肪族炭化水素
類、芳香族炭化水素類、アルコール類、アルデヒド類、
ケトン類、アミン類、フェノール、カルボン、スルホン
酸等の有機酸類等を挙げることが出来、具体的には、メ
タン、エタン、プロパンなどＣ_n Ｈ_2n+2で表される飽和
炭化水素、エチレン、プロピレンなどＣ_n Ｈ_2n等の組成
式で表される不飽和炭化水素、ベンゼン、トルエン、メ
タノール、エタノール、ホルムアルデヒド、アセトアル
デヒド、アセトン、メチルエチルケトン、メチルアミ
ン、エチルアミン、フェノール、蟻酸、酢酸、プロピオ
ン酸等が使用できる。この処理により、雰囲気中に存在
する有機物質から、炭素あるいは炭素化合物が素子上に
堆積し、素子電流Ｉｆ，放出電流Ｉｅが、著しく変化す
るようになる。

【００６８】上記炭素及び炭素化合物とは、例えばグラ
ファイト（いわゆるＨＯＰＧ’，ＰＧ（，ＧＣ）を包含
し、ＨＯＰＧはほぼ完全なグラファイトの結晶構造、Ｐ
Ｇは結晶粒が２００Å程度で結晶構造がやや乱れたも
の、ＧＣは結晶粒が２０Å程度になり結晶構造の乱れが
さらに大きくなったものを指す。）、非晶質カーボン
（アモルファスカーボン及び、アモルファスカーボンと
前記グラファイトの微結晶の混合物を指す）であり、そ
の堆積膜厚は、好ましくは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。

【００６９】５）このようにして作製した電子放出素子
を、フォーミング工程、活性化工程での真空度より高い
真空度の真空雰囲気下で動作駆動する、安定化工程を施
すことが好ましい。より好ましくは、この高い真空度の
真空雰囲気下で、８０〜１５０℃の加熱の後、動作駆動
する。

【００７０】尚、フォーミング工程、活性化工程の真空
度より高い真空度の真空雰囲気とは、例えば約１０の−
６乗ｔｏｒｒ以上の真空度を有する真空雰囲気であり、
より好ましくは超高真空系であり、炭素及び炭素化合物
が新たにほぼ堆積しない真空度である。

【００７１】即ち、電子放出素子を上記真空雰囲気中に
封入してしまうことにより、これ以上の炭素及び炭素化
合物の堆積を抑制することが可能となり、これによって
素子電流Ｉｆ、放出電流Ｉｅが安定する。

【００７２】以上のようにして得られる表面伝導型電子
放出素子の基本特性について、以下に説明する。

【００７３】以下に述べる表面伝導型電子放出素子の基
本特性は、図６の測定評価系のアノード電極５４の電圧
を１ｋＶ〜１０ｋＶとし、アノード電極５４と表面伝導
型電子放出素子の距離Ｈを２〜８ｍｍとして、通常測定
を行う。

【００７４】まず、放出電流Ｉｅ及び素子電流Ｉｆと、
素子電圧Ｖｆとの関係の典型的な例を図７に示す。尚、
図７の（ａ）において、放出電流Ｉｅは素子電流Ｉｆに
比べて著しく小さいので、任意単位で示されている。

【００７５】図７の（ａ）から明らかなように、表面伝
導型電子放出素子は、放出電流Ｉｅに対する次の３つの
特徴的特性を有する。

【００７６】まず第１に、表面伝導型電子放出素子はあ
る電圧（しきい値電圧と呼ぶ：図７の（ａ）中のＶｔ
ｈ）を超える素子電圧Ｖｆを印加すると急激に放出電流
Ｉｅが増加し、一方しきい値電圧Ｖｔｈ以下では放出電
流Ｉｅが殆ど検出されない。即ち、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。

【００７７】第２に、放出電流Ｉｅが素子電圧Ｖｆに対
して単調増加する特性（ＭＩ特性と呼ぶ）を有するた
め、放出電流Ｉｅは素子電圧Ｖｆで制御できる。

【００７８】第３に、アノード電極５４（図６参照）に
補足される放出電荷は、素子電圧Ｖｆを印加する時間に
依存する。即ち、アノード電極５４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。

【００７９】放出電流Ｉｅが素子電圧Ｖｆに対してＭＩ
特性を有すると同時に、素子電流Ｉｆも素子電圧Ｖｆに
対してＭＩ特性を有する場合もある。このような表面伝
導型電子放出素子の特性の例が図７の（ａ）に示す特性
である。一方、図７の（ｂ）に示すように、素子電流Ｉ
ｆは素子電圧Ｖｆに対して電圧制御型負性抵抗特性（Ｖ
ＣＮＲ特性と呼ぶ）を示す場合もある。いずれの特性を
示すかは、表面伝導型電子放出素子の製法及び測定時の
測定条件等に依存する。但し、素子電流Ｉｆが素子電圧
Ｖｆに対してＶＣＮＲ特性を有する表面伝導型電子放出
素子でも、放出電流Ｉｅは素子電圧Ｖｆに対してＭＩ特
性を有する。

【００８０】以上のような本発明による表面伝導型電子
放出素子の特徴的特性のため、複数の素子を配置した電
子源や画像形成装置でも、入力信号に応じて、容易に放
出電子量を制御することができることとなり、多方面へ
の応用が可能である。

【００８１】次に、本発明の電子源の一例として前述の
表面伝導型電子放出素子を複数配置した電子源について
述べる。まず、表面伝導型電子放出素子の配列方式につ
いて説明する。

【００８２】本発明の電子源における表面伝導型電子放
出素子の配列方式としては、従来の技術の項で述べたよ
うな梯型配置の他、ｍ本のＸ方向配線の上にｎ本のＹ方
向配線を層間絶縁層を介して設置し、表面伝導型電子放
出素子の一対の素子電極に夫々Ｘ方向配線、Ｙ方向配線
を接続した配置方式が挙げられる。これを以後単純マト
リクス配置と呼ぶ。まず、この単純マトリクス配置につ
いて詳述する。

【００８３】前述した表面伝導型電子放出素子の基本的
特性によれば、単純マトリクス配置された表面伝導型電
子放出素子における放出電子は、しきい値電圧を超える
電圧では、対向する素子電極間に印加するパルス状電圧
の波高値とパルス幅で制御できる。一方、しきい値電圧
以下では殆ど電子は放出されない。従って、多数の表面
伝導型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、入力信号に
応じて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、単純なマトリクス配線だけで個別の表面
伝導型電子放出素子を選択して独立に駆動可能となる。

【００８４】単純マトリクス配置はこのような原理に基
づくもので、本発明の電子源の一例である、この単純マ
トリクス配置の電子源の構成について図８に基づいて更
に説明する。

【００８５】図８において基板１は既に説明したような
ガラス板等であり、この基板１上に配列された本発明に
よる表面伝導型電子放出素子１０４の個数及び形状は用
途に応じて適宜設定されるものである。

【００８６】ｍ本のＸ方向配線１０２は、夫々外部端子
Ｄｘ１，Ｄｘ２，……，Ｄｘｍを有するもので、基板１
上に、真空蒸着法、印刷法、スパッタ法等で形成した導
電性金属等である。また、多数の表面伝導型電子放出素
子１０４にほぼ均等に電圧が供給されるように、材料、
膜厚、配線幅が設定されている。

【００８７】ｎ本のＹ方向配線１０３は、夫々外部端子
Ｄｙ１，Ｄｙ２，……，Ｄｙｎを有するもので、Ｘ方向
配線１０２と同様に作成される。

【００８８】これらｍ本のＸ方向配線１０２とｎ本のＹ
方向配線１０３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してい
る。尚、このｍ，ｎは共に正の整数である。

【００８９】不図示の層間絶縁層は、真空蒸着法、印刷
法、スパッタ法等で形成されたＳｉＯ₂ 等であり、Ｘ方
向配線１０２を形成した基板１の全面或は一部に所望の
形状で形成され、特に、Ｘ方向配線１０２とＹ方向配線
１０３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。Ｘ方向配線１０２とＹ方向
配線１０３は、それぞれ外部端子として引き出されてい
る。

【００９０】更に、表面伝導型電子放出素子１０４の対
向する素子電極（不図示）が、ｍ本のＸ方向配線１０２
と、ｎ本のＹ方向配線１０３と、真空蒸着法、印刷法、
スパッタ法等で形成された導電性金属等からなる結線１
０５によって電気的に接続されているものである。

【００９１】ここで、ｍ本のＸ方向配線１０２と、ｎ本
のＹ方向配線１０３と、結線１０５と、対向する素子電
極とは、その構成元素の一部あるいは全部が同一であっ
ても、また夫々異なっていてもよく、前述の素子電極の
材料等より適宜選択される。これら素子電極への配線
は、素子電極と材料が同一である場合は素子電極と総称
する場合もある。また、表面伝導型電子放出素子１０４
は、基板１あるいは不図示の層間絶縁層上どちらに形成
してもよい。

【００９２】また、詳しくは後述するが、前記Ｘ方向配
線１０２には、Ｘ方向に配列された表面伝導型電子放出
素子１０４の行を入力信号に応じて走査するために、走
査信号を印加する不図示の走査信号印加手段が電気的に
接続されている。

【００９３】一方、Ｙ方向配線１０３には、Ｙ方向に配
列された表面伝導型電子放出素子１０４の列の各列を入
力信号に応じて変調するために、変調信号を印加する不
図示の変調信号発生手段が電気的に接続されている。更
に、各表面伝導型電子放出素子１０４に印加される駆動
電圧は、当該表面伝導型電子放出素子１０４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。

【００９４】次に、以上のような単純マトリクス配置の
電子源を用いて構成される本発明の画像形成装置の一例
を、図９〜図１１を用いて説明する。尚、図９は表示パ
ネル２０１の基本構成図であり、図１０は蛍光膜１１４
を示す図であり、図１１は図１０の表示パネル２０１
で、ＮＴＳＣ方式のテレビ信号に応じてテレビジョン表
示を行うための駆動回路の一例を示すブロック図であ
る。

【００９５】図９において、１は上述のようにして表面
伝導型電子放出素子を配置した電子源の基板、１１１は
基板１を固定したリアプレート、１１６はガラス基板１
１３の内面に蛍光膜１１４とメタルバック１１５等が形
成されたフェースプレート、１１２は支持枠であり、リ
アプレート１１１、支持枠１１２及びフェースプレート
１１６にフリットガラス等を塗布し、大気中あるいは窒
素中で、４００〜５００℃で１０分以上焼成することで
封着して外囲器１１８を構成している。

【００９６】図９において、１０２，１０３は、表面伝
導型電子放出素子１０４の一対の素子電極４，５（図１
参照）と接続されたＸ方向配線及びＹ方向配線で、夫々
外部端子Ｄｘ１ないしＤｘｍ，Ｄｙ１ないしＤｙｎを有
している。

【００９７】外囲器１１８は、上述の如く、フェースー
プレート１１６、支持枠１１２、リアプレート１１１で
構成されている。しかし、リアプレート１１１は主に基
板１の強度を補強する目的で設けられるものであり、基
板１自体で十分な強度を持つ場合は別体のリアプレート
１１１は不要で、基板１に直接支持枠１１２を封着し、
フェースプレート１１６、支持枠１１２、基板１にて外
囲器１１８を構成してもよい。また、フェースプレート
１１６、リアプレート１１１の間にスぺーサーと呼ばれ
る不図示の支持体を更に設置することで、大気圧に対し
て十分な強度を有する外囲器１１８とすることもでき
る。

【００９８】蛍光膜１１４は、モノクロームの場合は蛍
光体１２２のみからなるが、カラーの蛍光膜１１４の場
合は、蛍光体１２２の配列により、ブラックストライプ
（図１０（ａ））あるいはブラックマトリクス（図１０
（ｂ））等と呼ばれる黒色導伝材１２１と蛍光体１２２
とで構成される。ブラックストライプ、ブラックマトリ
クスが設けられる目的は、カラー表示の場合必要となる
三原色の各蛍光体１２２間の塗り分け部を黒くすること
で混色等を目立たなくすることと、蛍光膜１１４におけ
る外光反射によるコントラストの低下を抑制することで
ある。黒色導伝材１２１の材料としては、通常良く用い
られている黒鉛を主成分とする材料だけでなく、導電性
があり、光の透過及び反射が少ない材料であれば他の材
料を用いることもできる。

【００９９】ガラス基板１１３に蛍光体１２２を塗布す
る方法としては、モノクローム、カラーによらず、沈澱
法や印刷法が用いられる。

【０１００】また、図９に示されるように、蛍光膜１１
４の内面側には通常メタルバック１１５が設けられる。
メタルバック１１５の目的は、蛍光体１２２（図１０参
照）の発光のうち内面側への光をフェースプレート１１
６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１１８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１２２の保護等である。メタルバ
ック１１５は、蛍光膜１１４の作製後、蛍光膜１１４の
内面側表面の平滑化処理（通常フィルミングと呼ばれ
る）を行い、その後Ａｌを真空蒸着等で堆積することで
作製できる。

【０１０１】フェースプレート１１６には、更に蛍光膜
１１４の導伝性を高めるため、蛍光膜１１４の外面側に
透明電極（不図示）を設けてもよい。

【０１０２】前述の封着を行う際、カラーの場合は各色
蛍光体１２２と表面伝導型電子放出素子１０４とを対応
させなくてはいけないため、十分な位置合わせを行なう
必要がある。

【０１０３】外囲器１１８内は、不図示の排気管を通じ
て排気し、所定の真空度に達した後、封止される。ま
た、外囲器１１８の封止後の真空度を維持するためにゲ
ッター処理を行うこともできる。これは、外囲器１１８
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
周波加熱等により、外囲器１１８内の所定の位置に配置
したゲッター（不図示）を加熱し、蒸着膜を形成する処
理である。ゲッターは通常Ｂａ等が主成分であり、該蒸
着膜の吸着作用により、例えば１×１０の−５乗ないし
は１×１０の−７乗ｔｏｒｒの真空度を維持するための
ものである。

【０１０４】尚、前述したフォーミング処理以降の表面
伝導型電子放出素子の各製造工程は、通常、外囲器１１
８の封止直前又は封止後に行われるもので、その内容は
前述した通りである。

【０１０５】上述の表示パネル２０１は、例えば図１１
に示されるような駆動回路で駆動することができる。
尚、図１１において、２０１は表示パネル、２０２は走
査回路、２０３は制御回路、２０４はシフトレジスタ、
２０５はラインメモリ、２０６は同期信号分離回路、２
０７は変調信号発生器、Ｖｘ及びＶａは直流電圧源であ
る。

【０１０６】図１１に示されるように、表示パネル２０
１は、外部端子Ｄｘ１ないしＤｘｍ、外部端子Ｄｙ１な
いしＤｙｎ及び高圧端子Ｈｖを介して外部の電気回路と
接続されている。この内、外部端子Ｄｘ１ないしＤｘｍ
には前記表示パネル２０１内に設けられている表面伝導
型電子放出素子、即ちｍ行ｎ列の行列状にマトリクス配
置された表面伝導型電子放出素子群を１行（ｎ素子ず
つ）順次駆動して行くための走査信号が印加される。

【０１０７】一方、端子Ｄｙ１ないし外部端子Ｄｙｎに
は、前記走査信号により選択された１行の各表面伝導型
電子放出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。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。こ
れは表面伝導型電子放出素子より出力される電子ビーム
に、蛍光体を励起するのに十分なエネルギーを付与する
ための加速電圧である。

【０１０８】走査回路２０２は、内部にｍ個のスイッチ
ング素子（図１１中Ｓ１ないしＳｍで模式的に示す）を
備えるもので、各スイッチング素子Ｓ１〜Ｓｍは、直流
電圧電源Ｖｘの出力電圧もしくは０Ｖ（グランドレベ
ル）のいずれか一方を選択して、表示パネル２０１の外
部端子Ｄｘ１ないしＤｘｍと電気的に接続するものであ
る。各スイッチング素子Ｓ１〜Ｓｍは、制御回路２０３
が出力する制御信号Ｔｓｃａｎに基づいて動作するもの
で、実際には、例えばＦＥＴのようなスイッチング機能
を有する素子を組み合わせることにより容易に構成する
ことが可能である。

【０１０９】本例における前記直流電圧源Ｖｘは、前記
表面伝導型電子放出素子の特性（しきい値電圧）に基づ
き、走査されていない表面伝導型電子放出素子に印加さ
れる駆動電圧がしきい値電圧以下となるような一定電圧
を出力するよう設定されている。

【０１１０】制御回路２０３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持つものである。次に説明する
同期信号分離回路２０６より送られる同期信号Ｔｓｙｎ
ｃに基づいて、各部に対してＴｓｃａｎ、Ｔｓｆｔ及び
Ｔｍｒｙの各制御信号を発生する。

【０１１１】同期信号分離回路２０６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
輝度信号成分を分離するための回路で、よく知られてい
るように、周波数分離（フィルター）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２０６
により分離された同期信号は、これもよく知られるよう
に、垂直同期信号と水平同期信号よりなる。ここでは、
説明の便宜上Ｔｓｙｎｃとして図示する。一方、前記テ
レビ信号から分離された画像の輝度信号成分を便宜上Ｄ
ＡＴＡ信号と図示する。このＤＡＴＡ信号はシフトレジ
スタ２０４に入力される。

【０１１２】シフトレジスタ２０４は、時系列的にシリ
アル入力される前記ＤＡＴＡ信号を、画像の１ライン毎
にシリアル／パラレル変換するためのもので、前記制御
回路２０３より送られる制御信号Ｔｓｆｔに基づいて作
動する。この制御信号Ｔｓｆｔは、シフトレジスタ２０
４のシフトクロックであると言い換えてもよい。また、
シリアル／パラレル変換された画像１ライン分（表面伝
導型電子放出素子のｎ素子分の駆動データに相当する）
のデータは、Ｉｄ１ないしＩｄｎのｎ個の並列信号とし
て前記シフトレジスタ２０４より出力される。

【０１１３】ラインメモリ２０５は、画像１ライン分の
データを必要時間だけ記憶するための記憶装置であり、
制御回路２０３より送られる制御信号Ｔｍｒｙに従って
適宜Ｉｄ１ないしＩｄｎの内容を記憶する。記憶された
内容は、Ｉｄ’１ないしＩｄ’ｎとして出力され、変調
信号発生器２０７に入力される。

【０１１４】変調信号発生器２０７は、前記画像データ
Ｉｄ’１ないしＩｄ’ｎの各々に応じて、表面伝導型電
子放出素子の各々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ないしＤｙｎを通じて
表示パネル２０１内の表面伝導型電子放出素子に印加さ
れる。

【０１１５】前述したように、表面伝導型電子放出素子
は電子放出に明確なしきい値電圧を有しており、しきい
値電圧を超える電圧が印加された場合にのみ電子放出が
生じる。また、しきい値電圧を超える電圧に対しては表
面伝導型電子放出素子への印加電圧の変化に応じて放出
電流も変化して行く。表面伝導型電子放出素子の材料、
構成、製造方法を変えることにより、しきい値電圧の値
や印加電圧に対する放出電流の変化度合いが変わる場合
もあるが、いずれにしても以下のことがいえる。

【０１１６】即ち、表面伝導型電子放出素子にパルス状
の電圧を印加する場合、例えばしきい値電圧以下の電圧
を印加しても電子放出は生じないが、しきい値電圧を超
える電圧を印加する場合には電子放出を生じる。その
際、第１には電圧パルスの波高値を変化させることによ
り、出力される電子ビームの強度を制御することが可能
である。第２には、電圧パルスの幅を変化させることに
より、出力される電子ビームの電荷の総量を制御するこ
とが可能である。

【０１１７】従って、入力信号に応じて表面伝導型電子
放出素子を変調する方式としては、電圧変調方式とパル
ス幅変調方式とが挙げられる。電圧変調方式を行う場
合、変調信号発生器２０７としては、一定の長さの電圧
パルスを発生するが、入力されるデータに応じて適宜パ
ルスの波高値を変調できる電圧変調方式の回路を用い
る。また、パルス幅変調方式を行う場合、変調信号発生
器２０７としては、一定の波高値の電圧パルスを発生す
るが、入力されるデータに応じて適宜パルス幅を変調で
きるパルス幅変調方式の回路を用いる。

【０１１８】シフトレジスタ２０４やラインメモリ２０
５は、デジタル信号式のものでもアナログ信号式のもの
でもよく、画像信号のシリアル／パラレル変換や記憶が
所定の速度で行えるものであればよい。

【０１１９】デジタル信号式を用いる場合には、同期信
号分離回路２０６の出力信号ＤＡＴＡをデジタル信号化
する必要がある。これは同期信号分離回路２０６の出力
部にＡ／Ｄ変換器を設けることで行える。

【０１２０】また、これと関連して、ラインメモリ２０
５の出力信号がデジタル信号かアナログ信号かにより、
変調信号発生器２０７に設けられる回路が若干異なるも
のとなる。

【０１２１】即ち、デジタル信号で電圧変調方式の場
合、変調信号発生器２０７には、例えばよく知られてい
るＤ／Ａ変換回路を用い、必要に応じて増幅回路等を付
け加えればよい。また、デジタル信号でパルス幅変調方
式の場合、変調信号発生器２０７は、例えば高速の発振
器及び発振器の出力する波数を計数する計数器（カウン
タ）及び計数器の出力値と前記メモリの出力値を比較す
る比較器（コンパレータ）を組み合わせた回路を用いる
ことで容易に構成することができる。更に、必要に応じ
て、比較器の出力するパルス幅変調された変調信号を表
面伝導型電子放出素子の駆動電圧にまで電圧増幅するた
めの増幅器を付け加えてもよい。

【０１２２】一方、アナログ信号で電圧変調方式の場
合、変調信号発生器２０７には、例えばよく知られてい
るオペアンプ等を用いた増幅回路を用いればよく、必要
に応じてレベルシフト回路等を付け加えてもよい。ま
た、アナログ信号でパルス幅変調方式の場合、例えばよ
く知られている電圧制御型発振回路（ＶＣＯ）を用いれ
ばよく、必要に応じて表面伝導型電子放出素子の駆動電
圧にまで電圧増幅するための増幅器を付け加えてもよ
い。

【０１２３】以上のような表示パネル２０１及び駆動回
路を有する本発明に係る画像形成装置は、端子Ｄｘ１〜
Ｄｘｍ及びＤｙ１〜Ｄｙｎから電圧を印加することによ
り、必要な表面伝導型電子放出素子から電子を放出させ
ることができ、高圧端子Ｈｖを通じて、メタルバック１
１５あるいは透明電極（不図示）に高電圧を印加して電
子ビームを加速し、加速した電子ビームを蛍光膜１１４
に衝突させることで生じる励起・発光によって、ＮＴＳ
Ｃ方式のテレビ信号に応じてテレビジョン表示を行うこ
とができるものである。

【０１２４】尚、以上説明した構成は、表示等に用いら
れる本発明の画像形成装置を得る上で必要な概略構成で
あり、例えば各部材の材料等、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、適宜選択されるものである。また、入力信号とし
てＮＴＳＣ方式を挙げたが、本発明の画像形成装置はこ
れに限られるものではなく、ＰＡＬ、ＳＥＣＡＭ方式等
の他の方式でもよく、更にはこれらよりも多数の走査線
からなるＴＶ信号、例えばＭＵＳＥ方式を初めとする高
品位ＴＶ方式でもよい。

【０１２５】次に、前述の梯型配置の電子源及びこれを
用いて構成される本発明の画像形成装置の一例について
図１２及び図１３を用いて説明する。

【０１２６】図１２において、１は基板、１０４は表面
伝導型電子放出素子、３０４は表面伝導型電子放出素子
１０４を接続する共通配線で１０本設けられており、各
々外部端子Ｄ１〜Ｄ１０を有している。

【０１２７】表面伝導型電子放出素子１０４は、基板１
上に並列に複数個配置されている。これを素子行と呼
ぶ。そしてこの素子行が複数行配置されて電子源を構成
している。

【０１２８】各素子行の共通配線３０４（例えば外部端
子Ｄ１とＤ２の共通配線３０４）間に適宜の駆動電圧を
印加することで、各素子行を独立に駆動することが可能
である。即ち、電子ビームを放出させたい素子行にはし
きい値電圧を超える電圧を印加し、電子ビームを放出さ
せたくない素子行にはしきい値電圧以下の電圧を印加す
るようにすればよい。このような駆動電圧の印加は、各
素子行間に位置する共通配線Ｄ２〜Ｄ９について、夫々
相隣接する共通配線３０４、即ち夫々相隣接する外部端
子Ｄ２とＤ３，Ｄ４とＤ５，Ｄ６とＤ７，Ｄ８とＤ９の
共通配線３０４を一体の同一配線としても行うことがで
きる。

【０１２９】図１３は、上記梯型配置の電子源を備えた
表示パネル３０１の構造を示す図である。

【０１３０】図１３中３０２はグリッド電極、３０３は
電子が通過するための開口、Ｄ１〜Ｄｍは各表面伝導型
電子放出素子に電圧を印加するための外部端子、Ｇ１〜
Ｇｎはグリッド電極３０２に接続された外部端子であ
る。また、各素子行間の共通配線３０４は一体の同一配
線として基板１上に形成されている。

【０１３１】尚、図１３において図９と同じ符号は同じ
部材を示すものであり、図９に示される単純マトリクス
配置の電子源を用いた表示パネル２０１との大きな違い
は、基板１とフェースプレート１１６の間にグリッド電
極３０２を備えている点である。

【０１３２】基板１とフェースプレート１１６の間に
は、上記のようにグリッド電極３０２が設けられてい
る。このグリッド電極３０２は、表面伝導型電子放出素
子１０４から放出された電子ビームを変調することがで
きるもので、梯型配置の素子行と直行して設けられたス
トライプ状の電極に、電子ビームを通過させるために、
各表面伝導型電子放出素子１０４に対応して１個ずつ円
形の開口３０３を設けたものとなっている。

【０１３３】グリッド電極３０２の形状や配置位置は、
必ずしも図１３に示すようなものでなければならないも
のではなく、開口３０３をメッシュ状に多数設けること
もあり、またグリッド電極３０２を、例えば表面伝導型
電子放出素子１０４の周囲や近傍に設けてもよい。

【０１３４】外部端子Ｄ１〜Ｄｍ及びＧ１〜Ｇｎは不図
示の駆動回路に接続されている。そして、素子行を１列
ずつ順次駆動（走査）して行くのと同期してグリッド電
極３０２の列に画像１ライン分の変調信号を印加するこ
とにより、各電子ビームの蛍光膜１１４への照射を制御
し、画像を１ラインずつ表示することができる。

【０１３５】以上のように、本発明の画像形成装置は、
単純マトリクス配置及び梯型配置のいずれの本発明の電
子源を用いても得ることができ、上述したテレビジョン
放送の表示装置のみならず、テレビ会議システム、コン
ピューター等の表示装置として好適な画像形成装置が得
られる。更には、感光ドラムとで構成した光プリンター
の露光装置としても用いることができるものである。

【０１３６】

【実施例】以下に、具体的な実施例を挙げて本発明を詳
しく説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるも
のではなく、本発明の目的が達成される範囲内での各要
素の置換や設計変更がなされたものをも包含する。

【０１３７】（実施例１）本実施例の表面伝導型電子放
出素子の構成は、図１に示されるものと同様であり、図
４の製造工程図に基づきその製造方法を以下に説明す
る。

【０１３８】工程−１ 絶縁性基板１として石英基板を用い、これを有機溶剤に
より充分洗浄後、該基板１の面上に電極４，５を形成し
た（図４（ａ））。尚、電極の材料としてはＮｉ金属を
用い、電極間隔Ｌは４μｍ、膜厚ｔ₂ は１０００Åとし
た。

【０１３９】工程−２ 次に、所望の位置にスピンナー法により、有機Ｐｄ（Ｃ
ＣＰ４２３０・奥野製薬（株）製）を塗布した後、３０
０℃で加熱焼成処理して酸化パラジウム（ＰｄＯ）微粒
子（平均粒径φ＝７０Å）からなる微粒子膜３を形成し
た（図４（ｂ））。この微粒子膜３の膜厚ｔ₁ は３００
Å、シート抵抗値は２×１０⁴ Ω／□であった。

【０１４０】上記のように、本実施例の素子は、ｔ₁
（３００Å）≦ｔ₂ （１０００Å）であり、ｔ₂ （１０
００Å）≧φ（７０Å）である。

【０１４１】工程−３ 次に、図６の測定評価系の真空容器５５内に上記基板１
を設置し、真空ポンプにて排気して２×１０^-5ｔｏｒｒ
の真空度に達した後、電源５１より素子電極４，５間に
電圧を印加し、通電処理（フォーミング処理）して、電
子放出部２を形成した（図４（ｃ））。フォーミング処
理の電圧波形は図５（ｂ）に準じた。本実施例ではパル
ス幅Ｔ１を１ミリ秒、パルス間隔Ｔ２を１０ミリ秒と
し、三角波ではなく矩形波を用い、矩形波の波高値（ピ
ーク電圧）を０．１Ｖステップで昇圧させてフォーミン
グ処理を行った。

【０１４２】また、フォーミング処理中は同時に０．１
Ｖの電圧でＴ２間に抵抗測定パルスを挿入し、抵抗を測
定した。尚、フォーミング処理の終了は抵抗測定パルス
での測定値が約１Ｍオーム以上になった時とし、同時に
素子への電圧の印加を終了した。

【０１４３】工程−４ 続いて、通電フォーミング処理した素子にそれぞれ、図
５（ｂ）の波形で矩形波の波高値を１４Ｖで、活性化処
理した。具体的には、上記の真空容器５５内で、素子電
流Ｉｆ及び放出電流Ｉｅを測定しながら、素子電極４，
５間にパルス電圧を印加して行った。尚、真空容器５５
内の真空度は１．５×１０^-5ｔｏｒｒとし、約３０分で
活性化処理を終了した。

【０１４４】工程−５ 続いて、真空容器５５内を１０^-7ｔｏｒｒまで排気後、
１８０℃、５時間ベーキングを行う安定化工程を施し
た。

【０１４５】次に、以上の工程によって作製した表面伝
導型電子放出素子の電子放出特性の測定を、上述の図６
の測定評価系を用いて行った。具体的にはアノード電極
５４と電子放出素子間の距離を４ミリメートル、アノー
ド電極５４の電位を１ｋＶ、電子放出特性測定時の真空
容器５５内の真空度を１×１０^-7ｔｏｒｒとし、素子電
極４，５間に素子電圧を１４Ｖ印加し、その時に流れる
素子電流Ｉｆ及び放出電流Ｉｅを測定した。

【０１４６】その結果、本実施例の素子は、測定初期よ
り、素子電流Ｉｆ、放出電流Ｉｅが安定し、かつ効率の
良い電子放出素子であった。

【０１４７】（実施例２）本実施例では、微粒子膜３の
形成に酸化スズ（ＳｎＯ₂ ）分散液（ＳｎＯ₂ ：１ｇ、
ＭＥＫ／シクロヘキサノン＝３／１溶剤：１０００ｃ
ｃ、ブチラール：１ｇ）を用いた以外は、実施例１と同
様にして図１に示した形態の電子放出素子を作製した。

【０１４８】本実施例の電子放出素子の電極間隔Ｌは１
０μｍ、膜厚ｔ₂ は１μｍであり、微粒子膜３の膜厚ｔ
₁ は１０００Å、シート抵抗値は１０⁴ 〜１０⁸ Ω／
□、微粒子の平均粒径φは５００Åである。

【０１４９】上記のように、本実施例の素子は、ｔ₁
（１０００Å）≦ｔ₂ （１．０μｍ）であり、ｔ₂
（１．０μｍ）≧φ（５００Å）である。

【０１５０】上記素子の特性を実施例１と同様にして測
定したところ、実施例１の素子と同様に良好な結果が得
られた。

【０１５１】（実施例３）本実施例では、ガスデポジシ
ョン法により酸化インジウム（Ｉｎ₂ Ｏ₃ ）微粒子から
なる微粒子膜３を形成した以外は、実施例１と同様にし
て図１に示した形態の電子放出素子を作製した。

【０１５２】本実施例の電子放出素子の電極間隔Ｌは４
μｍ、膜厚ｔ₂ は１０００Åであり、微粒子膜３の膜厚
ｔ₁ は３５０Å、シート抵抗値は１０³ 〜１０⁷ Ω／
□、微粒子の平均粒径φは３５０Åである。

【０１５３】上記のように、本実施例の素子は、ｔ₁
（３５０Å）≦ｔ₂ （１０００Å）であり、ｔ₂ （１０
００Å）≧φ（３５０Å）である。

【０１５４】上記素子の特性を実施例１と同様にして測
定したところ、実施例１の素子と同様に良好な結果が得
られた。

【０１５５】（実施例４）本実施例の電子放出素子の平
面図を図２（ａ）に示し、その断面図を図２（ｂ）に示
した。

【０１５６】本実施例では、電極４，５の端面の形状を
テーパーとし、電極間隔Ｌを１μｍ、電極の膜厚ｔ₂ を
１０μｍに形成した以外は、実施例１と同様にして電子
放出素子を作製した。

【０１５７】本実施例の素子も、ｔ₁ （３００Å）≦ｔ
₂ （１０μｍ）であり、ｔ₂ （１０μｍ）≧φ（７０
Å）である。

【０１５８】上記素子の特性を実施例１と同様にして測
定したところ、実施例１の素子と同様に良好な結果が得
られた。

【０１５９】（実施例５）本実施例の電子放出素子の平
面図を図３（ａ）に示し、その断面図を図３（ｂ）に示
した。

【０１６０】本実施例では、電極４，５の膜厚を２００
０Åとし、基板１と同一面になるように平坦化した以外
は、実施例１と同様にして電子放出素子を作製した。

【０１６１】本実施例では、電極４，５の膜厚段差が実
質的にない状態を構成しているが、電極４，５と微粒子
膜３のコンタクト抵抗が実質微粒子膜３のシート抵抗よ
り極めて小さいため、実施例１と同様に作用した。

【０１６２】（実施例６）実施例１〜５の電子放出素子
を直線状に複数配置し、図１４に示すような電子源を作
成した。図１４において図１〜図４と同じ符号は同じ部
材を示す。

【０１６３】Ｇ₁ 〜Ｇ_L ３０２は変調手段（グリッド電
極）、３０３は開口である。基板１と変調手段３０２と
の間隔は１０μｍとした。

【０１６４】この電子源を図６の測定装置内に配置し、
真空度１０の−６乗ｔｏｒｒで、素子電極４，５間に、
まず駆動電圧１４Ｖを印加し、次に情報信号に応じて変
調手段３０２に３０Ｖの電圧を印加した。その結果、複
数の電子放出部２から情報信号に応じた電子線の放出が
得られた。

【０１６５】本実施例の電子源は、上記駆動により各素
子から放出された電子線のバラツキが極めて小さく、各
素子は均一な特性を有していた。

【０１６６】（実施例７）実施例１〜５の電子放出素子
を直線状に複数配置した線電子放出素子を、図１５に示
すように複数併設した電子源を作成した。図１５におい
て図１４と同じ符号は同じ部材を示す。

【０１６７】基板１と変調手段３０２との間隔は１０μ
ｍ、各線電子放出素子の間隔は１ｍｍとした。

【０１６８】この電子源を図５の測定装置内に配置し、
真空度１０の−６乗ｔｏｒｒで、素子電極４，５間に、
まず駆動電圧１４Ｖを印加し、次に情報信号に応じて変
調手段３０２に情報信号に応じた電圧を印加した。すな
わち、０Ｖ以下で電子線をオフ制御でき、＋３０Ｖ以上
でオン制御できた。また、３０〜０Ｖの間で電子線の電
子量を連続的に変化し得た。その結果、素子電極４，５
間の複数の電子放出部２から１ライン分の情報信号に応
じた電子線の放出が得られた。以上の動作を隣接する線
電子放出素子に対して順次行うことにより、全情報信号
に応じた電子線の放出が得られた。

【０１６９】本実施例においても、実施例６と同様の作
用効果を確認することができた。

【０１７０】（実施例８）図１６に示すように、変調手
段（グリッド電極）３０２を基板１の面上に配設したこ
とを除いて実施例７と同様の電子源を作成した。この電
子源の駆動も実施例７と同様に行い、情報信号に応じた
電子線の放出が得られた。ただし、本電子源において
は、変調手段３０２に印加される電圧として、−３０Ｖ
以下で電子線をオフ制御でき、＋２０Ｖ以上でオン制御
できた。また、−３０〜＋２０Ｖ間で電子線の電子量を
連続的に変化し得た。

【０１７１】本実施例においても、実施例７と同様の作
用効果を確認することができた。

【０１７２】（実施例９）図１７に示すように、変調手
段（グリッド電極）３０２を基板１を介して、線電子放
出素子の電子放出面に対して反対側に配設したことを除
いて、実施例７と同様の電子源を作成した。この電子源
の駆動も実施例７と同様に行い、情報信号に応じた電子
線の放出が得られた。ただし、本電子源においては、変
調手段３０２に印加される電圧として、−３０Ｖ以下で
電子線をオフ制御でき、＋２０Ｖ以上でオン制御でき
た。また、−３０〜＋２０Ｖ間で電子線の電子量を連続
的に変化し得た。

【０１７３】本実施例においても、実施例７と同様の作
用効果を確認することができた。

【０１７４】（実施例１０）図１８は、本実施例の電子
源の概略構成図である。本実施例は、実施例１〜５のい
ずれかの電子放出素子の複数が行列配置され、各素子が
信号配線電極１２と走査配線電極１３により接続された
単純マトリクス構成の電子源である。

【０１７５】本実施例の駆動方法を説明する。電子線を
放出するために、実施例１〜５で示される各素子電圧を
電子放出素子に印加した。まず、１ライン上の複数の電
子放出素子に対し、走査配線電極１３により、０Ｖまた
は７Ｖ（素子電圧の２分の１の値の電圧パルス）を印加
し、次に、情報信号に対応して信号配線電極１２に、７
Ｖ（素子電圧の２分の１の値）または１４Ｖ（素子電圧
値の電圧パルス）を印加することで１ライン分の情報信
号に対応する電子線放出が得られた。かかる動作を上記
ラインの隣のラインに対して順次行うことにより、１画
面分の電子放出を行った。

【０１７６】本実施例においても、実施例７と同様の作
用効果を確認することができた。

【０１７７】（実施例１１）図１９に示す画像形成装置
を実施例７の電子源を用いて作成した。同図において、
１１１はリアプレート、１１２は支持枠、１１３はガラ
ス基板、１１４は蛍光体、１１５はメタルバック、１１
６はフェースプレート、１１８は外囲器である。フェー
スプレート１１６とリアプレート１１１との間隔は３ｍ
ｍとした。

【０１７８】この画像形成装置を以下の方法で駆動し
た。フェースプレート１１６、支持枠１１２及びリアプ
レート１１１で構成される外囲器１１８内を真空度１０
の−６乗ｔｏｒｒとし、蛍光体面の電圧をＥＶ端子１２
３を通じて５〜１０ｋＶに設定し、配線２０，２１を通
じて、まず、一対の素子電極４，５に駆動電圧１４Ｖを
印加した。次に、情報信号に対応して変調手段に配線２
２を通じて電圧を印加することにより、放出電子線のオ
ン−オフを制御した。ここで、−３０Ｖ以下で電子線を
オフ制御でき０Ｖ以上でオン制御できた。また、−３０
〜０Ｖの間で電子線の電子量を連続的に変化でき、諧調
表示も可能であった。

【０１７９】上記変調手段により放出された情報信号に
対応する電子線は蛍光体１１４に衝突し、蛍光体１１４
は情報信号に応じて１ラインの表示を行った。以上の動
作を隣の線電子放出素子に対し順次行うことで１画面の
表示を行うことができた。

【０１８０】本実施例の画像形成装置により得られた表
示画像は、各輝度が均一でかつ輝度ムラが少なく、高コ
ントラストで鮮明な画面であった。また、蛍光体１１４
として、Ｒ（レッド）、Ｇ（グリーン）、Ｂ（ブルー）
の三原色のカラー蛍光体を用いて、通常よく用いられる
構成、カソード・レイ・チューブのフェースプレート１
１６にした画像形成装置においても、表示画像は輝度ム
ラが少なく高コントラストで鮮明なカラー画像であっ
た。

【０１８１】（実施例１２）図２０に示す画像形成装置
を実施例８の電子源を用いて作成した。実施例１１と同
様に駆動し、蛍光体１１４の発光画像を表示した。ただ
し、変調手段に印加する電圧として、−４０Ｖ以下で電
子線のオフ制御を行い、＋１０Ｖ以上で電子線のオン制
御を行った。また、−４０〜＋１０Ｖの間で電子線の電
子量を連続的に変化でき、諧調表示も可能であった。

【０１８２】本実施例においても、実施例１１と同様の
効果を確認することができた。

【０１８３】（実施例１３）図２１に示す画像形成装置
を実施例９の電子源を用いて作成した。実施例１１と同
様に駆動し、蛍光体１１４の発光画像を表示した。ただ
し、変調手段に印加する電圧として、−４０Ｖ以下で電
子線のオフ制御を行い、＋１０Ｖ以上で電子線のオン制
御を行った。また、−４０〜＋１０Ｖの間で電子線の電
子量を連続的に変化でき、諧調表示も可能であった。

【０１８４】本実施例においても、実施例１１と同様の
効果を確認することができた。

【０１８５】（実施例１４）図２２に示す画像形成装置
を実施例１０の電子源を用いて実施例１１と同様な画像
形成装置を作成した。同図において、１２，１３はそれ
ぞれ信号配線電極と走査配線電極に接続された配線であ
る。

【０１８６】本実施例の画像形成装置を以下の方法によ
り駆動した。フェースプレート１１６、支持枠１１２及
びリアプレート１１１で構成される外囲器１１８内を真
空度１０の−６乗ｔｏｒｒとし、蛍光体面の電圧をＥＶ
端子１２３を通じて５〜１０ｋＶに設定し、電子線を放
出するためには実施例１〜５で示される各素子電圧を電
子放出素子に印加すれば良かった。まず、１ライン上の
複数の電子放出素子に対し、走査配線電極１３により、
０Ｖまたは７Ｖ（素子電圧の２分の１の値）の電圧パル
スを印加し、次に、情報信号に対応して信号配線電極１
２に、７Ｖ（素子電圧の２分の１の値）または１４Ｖ
（素子電圧値の電圧パルス）を印加することで１ライン
分の情報信号に対応する電子線が蛍光体１１４に衝突
し、蛍光体１１４は情報信号に対応した１ライン分の表
示を行った。かかる動作を上記ラインの隣のラインに対
して順次行うことにより、１画面の表示を行うことがで
きた。

【０１８７】本実施例においても、実施例１１と同様の
作用効果を確認することができた。

【０１８８】（実施例１５）図２３は、前述の電子放出
素子を電子源として用いたディスプレイパネルに、例え
ばテレビジョン放送を初めとする種々の画像情報源より
提供される画像情報を表示できるように構成した本発明
の画像形成装置の一例を示す図である。

【０１８９】図中１６１００はディスプレイパネル、１
６１０１はディスプレイパネルの駆動回路、１６１０２
はディスプレイコントローラ、１６１０３はマルチプレ
クサ、１６１０４はデコーダ、１６１０５は入出力イン
ターフェース回路、１６１０６はＣＰＵ、１６１０７は
画像生成回路、１６１０８及び１６１０９及び１６１１
０は画像メモリーインターフェース回路、１６１１１は
画像入力インターフェース回路、１６１１２及び１６１
１３はＴＶ信号受信回路、１６１１４は入力部である。

【０１９０】尚、本画像形成装置は、例えばテレビジョ
ン信号のように、映像情報と音声情報の両方を含む信号
を受信する場合には当然映像の表示と同時に音声を再生
するものであるが、本発明の特徴と直接関係しない音声
情報の受信、分離、再生、処理、記憶等に関する回路や
スピーカー等については説明を省略する。

【０１９１】以下、画像信号の流れに沿って各部の機能
を説明する。

【０１９２】まず、ＴＶ信号受信回路１６１１３は、例
えば電波や空間光通信等のような無線伝送系を用いて伝
送されるＴＶ信号を受信するための回路である。

【０１９３】受信するＴＶ信号の方式は特に限られるも
のではなく、例えばＮＴＳＣ方式、ＰＡＬ方式、ＳＥＣ
ＡＭ方式等、いずれの方式でもよい。また、これらより
更に多数の走査線よりなるＴＶ信号、例えばＭＵＳＥ方
式を初めとする所謂高品位ＴＶは、大面積化や大画素数
化に適した前記ディスプレイパネルの利点を生かすのに
好適な信号源である。

【０１９４】ＴＶ信号受信回路１６１１３で受信された
ＴＶ信号は、デコーダ１６１０４に出力される。

【０１９５】ＴＶ信号受信回路１６１１２は、例えば同
軸ケーブルや光ファイバー等のような有線伝送系を用い
て伝送されるＴＶ信号を受信するための回路である。前
記ＴＶ信号受信回路１６１１３と同様に、受信するＴＶ
信号の方式は特に限られるものではなく、また本回路で
受信されたＴＶ信号もデコーダ１６１０４に出力され
る。

【０１９６】画像入力インターフェース回路１６１１１
は、例えばＴＶカメラや画像読み取りスキャナーなどの
画像入力装置から供給される画像信号を取り込むための
回路で、取り込まれた画像信号はデコーダ１６１０４に
出力される。

【０１９７】画像メモリーインターフェース回路１６１
１０は、ビデオテープレコーダー（以下ＶＴＲと略す）
に記憶されている画像信号を取り込むための回路で、取
り込まれた画像信号はデコーダ１６１０４に出力され
る。

【０１９８】画像メモリーインターフェース回路１６１
０９は、ビデオディスクに記憶されている画像信号を取
り込むための回路で、取り込まれた画像信号はデコーダ
１６１０４に出力される。

【０１９９】画像メモリーインターフェース回路１６１
０８は、静止画ディスクのように、静止画像データを記
憶している装置から画像信号を取り込むための回路で、
取り込まれた静止画像データはデコーダ１６１０４に入
力される。

【０２００】入出力インターフェース回路１６１０５
は、本表示装置と、外部のコンピュータもしくはコンピ
ュータネットワークもしくはプリンターなどの出力装置
とを接続するための回路である。画像データや文字・図
形情報の入出力を行うのは勿論のこと、場合によっては
本画像形成装置の備えるＣＰＵ１６１０６と外部との間
で制御信号や数値データの入出力などを行うことも可能
である。

【０２０１】画像生成回路１６１０７は、前記入出力イ
ンターフェース回路１６１０５を介して外部から入力さ
れる画像データや文字・図形情報や、あるいはＣＰＵ１
６１０６より出力される画像データや文字・図形情報に
基づき、表示用画像データを生成するための回路であ
る。本回路の内部には、例えば画像データや文字・図形
情報を蓄積するための書き換え可能メモリーや、文字コ
ードに対応する画像パターンが記憶されている読み出し
専用メモリーや、画像処理を行うためのプロセッサー等
を初めとして、画像の生成に必要な回路が組み込まれて
いる。

【０２０２】本回路により生成された表示用画像データ
は、デコーダ１６１０４に出力されるが、場合によって
は前記入出力インターフェース回路１６１０５を介して
外部のコンピュータネットワークやプリンターに出力す
ることも可能である。

【０２０３】ＣＰＵ１６１０６は、主として本表示装置
の動作制御や、表示画像の生成や選択や編集に関わる作
業を行う。

【０２０４】例えば、マルチプレクサ１６１０３に制御
信号を出力し、ディスプレイパネルに表示する画像信号
を適宜選択したり組み合わせたりする。その際には表示
する画像信号に応じてディスプレイパネルコントローラ
１６１０２に対して制御信号を発生し、画面表示周波数
や走査方法（例えばインターレースかノンインターレー
スか）や一画面の走査線の数など表示装置の動作を適宜
制御する。また、前記画像生成回路１６１０７に対して
画像データや文字・図形情報を直接出力したり、あるい
は前記入出力インターフェース回路１６１０５を介して
外部のコンピュータやメモリーをアクセスして画像デー
タや文字・図形情報を入力する。

【０２０５】尚、ＣＰＵ１６１０６は、これ以外の目的
の作業にも関わるものであってよい。例えば、パーソナ
ルコンピュータやワードプロセッサ等のように、情報を
生成したり処理する機能に直接関わってもよい。あるい
は前述したように、入出力インターフェース回路１６１
０５を介して外部のコンピュータネットワークと接続
し、例えば数値計算等の作業を外部機器と協同して行っ
てもよい。

【０２０６】入力部１６１１４は、前記ＣＰＵ１６１０
６に使用者が命令やプログラム、あるいはデータなどを
入力するためのものであり、例えばキーボードやマウス
の他、ジョイスティック、バーコードリーダー、音声認
識装置等の多様な入力機器を用いることが可能である。

【０２０７】デコーダ１６１０４は、前記１６１０７な
いし１６１１３より入力される種々の画像信号を３原色
信号、又は輝度信号とＩ信号、Ｑ信号に逆変換するため
の回路である。尚、図中に点線で示すように、デコーダ
１６１０４は内部に画像メモリーを備えるのが望まし
い。これは、例えばＭＵＳＥ方式を初めとして、逆変換
するに際して画像メモリーを必要とするようなテレビ信
号を扱うためである。

【０２０８】画像メモリーを備える事により、静止画の
表示が容易になる。あるいは前記画像生成回路１６１０
７及びＣＰＵ１６１０６と協同して、画像の間引き、補
間、拡大、縮小、合成を初めとする画像処理や編集が容
易になるという利点が得られる。

【０２０９】マルチプレクサ１６１０３は、前記ＣＰＵ
１６１０６より入力される制御信号に基づき、表示画像
を適宜選択するものである。即ち、マルチプレクサ１６
１０３はデコーダ１６１０４から入力される逆変換され
た画像信号の内から所望の画像信号を選択して駆動回路
１６１０１に出力する。その場合には、一画面表示時間
内で画像信号を切り換えて選択することにより、所謂多
画面テレビのように、一画面を複数の領域に分けて領域
によって異なる画像を表示することも可能である。

【０２１０】ディスプレイパネルコントローラ１６１０
２は、前記ＣＰＵ１６１０６より入力される制御信号に
基づき、駆動回路１６１０１の動作を制御するための回
路である。

【０２１１】ディスプレイパネルの基本的な動作に関わ
るものとして、例えばディスプレイパネルの駆動用電源
（図示せず）の動作シーケンスを制御するための信号を
駆動回路１６１０１に対して出力する。ディスプレイパ
ネルの駆動方法に関わるものとして、例えば画面表示周
波数や走査方法（例えばインターレースかノンインター
レースか）を制御するための信号を駆動回路１６１０１
に対して出力する。また、場合によっては、表示画像の
輝度やコントラストや色調やシャープネスといった画質
の調整に関わる制御信号を駆動回路１６１０１に対して
出力する場合もある。

【０２１２】駆動回路１６１０１は、ディスプレイパネ
ル１６１００に印加する駆動信号を発生するための回路
であり、前記マルチプレクサ１６１０３から入力される
画像信号と、前記ディスプレイパネルコントローラ１６
１０２より入力される制御信号に基づいて動作するもの
である。

【０２１３】以上、各部の機能を説明したが、図２３に
例示した構成により、本画像形成装置においては多様な
画像情報源より入力される画像情報をディスプレイパネ
ル１６１００に表示することが可能である。即ち、テレ
ビジョン放送を初めとする各種の画像信号は、デコーダ
１６１０４におて逆変換された後、マルチプレクサ１６
１０３において適宜選択され、駆動回路１６１０１に入
力される。一方、デイスプレイコントローラ１６１０２
は、表示する画像信号に応じて駆動回路１６１０１の動
作を制御するための制御信号を発生する。駆動回路１６
１０１は、上記画像信号と制御信号に基づいてディスプ
レイパネル１６１００に駆動信号を印加する。これによ
り、ディスプレイパネル１６１００において画像が表示
される。これらの一連の動作は、ＣＰＵ１６１０６によ
り統括的に制御される。

【０２１４】本画像形成装置においては、前記デコーダ
１６１０４に内蔵する画像メモリや、画像生成回路１６
１０７及び情報の中から選択したものを表示するだけで
なく、表示する画像情報に対して、例えば拡大、縮小、
回転、移動、エッジ強調、間引き、補間、色変換、画像
の縦横比変換等を初めとする画像処理や、合成、消去、
接続、入れ換え、嵌め込み等を初めとする画像編集を行
うことも可能である。また、本実施例の説明では特に触
れなかったが、上記画像処理や画像編集と同様に、音声
情報に関しても処理や編集を行なうための専用回路を設
けてもよい。

【０２１５】従って、本画像形成装置は、テレビジョン
放送の表示機器、テレビ会議の端末機器、静止画像及び
動画像を扱う画像編集機器、コンピュータの端末機器、
ワードプロセッサを初めとする事務用端末機器、ゲーム
機などの機能を一台で兼ね備えることが可能で、産業用
あるいは民生用として極めて応用範囲が広い。

【０２１６】尚、図２３は、表面伝導型電子放出素子を
電子ビーム源とする表示パネルを用いた画像形成装置と
する場合の構成の一例を示したに過ぎず、本発明の画像
形成装置がこれのみに限定されるものでないことは言う
までもない。

【０２１７】例えば図２３の構成要素の内、使用目的上
必要のない機能に関わる回路は省いても差し支えない。
また、これとは逆に、使用目的によっては更に構成要素
を追加してもよい。例えば、本表示装置をテレビ電話機
として応用する場合には、テレビカメラ、音声マイク、
照明機、モデムを含む送受信回路等を構成要素に追加す
るのが好適である。

【０２１８】本画像形成装置においては、とりわけ表面
伝導型電子放出素子を電子源としているので、デイスプ
レイパネルの薄形化が容易であり、画像形成装置の奥行
きを小さくすることができる。それに加えて、表面伝導
型電子放出素子を電子ビーム源とする表示パネルは大画
面化が容易で輝度が高く視野角特性にも優れるため、画
像形成装置は臨場感にあふれ、迫力に富んだ画像を視認
性良く表示することが可能である。

【０２１９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の電子放出
素子及び電子源は、とりわけ、作製時の電子放出部の劣
化がなく、極めて均一で、電子放出特性に優れたものと
なる。また、本発明の電子源は、各素子間（又は各電子
放出部間）での上記電子放出特性のバラツキが極めて少
ない。さらに、本発明の電子源を用いると、情報信号に
忠実な高コントラストで鮮明な画像が得られ、特に画像
形成部材として蛍光体を有する場合には、発光画像の各
輝点の発光分布が均一で、かつ輝点ムラ・表示のちらつ
きの極めて少ない画像形成装置が得られるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電子放出素子の実施態様例を示す概略
的構成図である。

【図２】本発明の電子放出素子の実施態様例を示す概略
的構成図である。

【図３】本発明の電子放出素子の実施態様例を示す概略
的構成図である。

【図４】本発明の電子放出素子の製造工程を説明するた
めの図である。

【図５】フォーミング波形の例を示す図である。

【図６】本発明の電子放出素子の測定評価系の一例を示
す概略的構成図である。

【図７】本発明の表面伝導型電子放出素子の電気特性を
示す図である。

【図８】単純マトリクス配置の本発明の電子源の概略的
構成図である。

【図９】単純マトリクス配置の電子源を用いた本発明の
画像形成装置の概略的構成図である。

【図１０】図９の表示パネルにおける蛍光膜を示す図で
ある。

【図１１】図９の表示パネルを駆動する駆動回路の一例
を示す図である。

【図１２】梯型配置の電子源の概略的平面図である。

【図１３】梯型配置の電子源を用いた本発明の画像形成
装置の概略的構成図である。

【図１４】実施例６における電子源を示す概略構成図で
ある。

【図１５】実施例７における電子源を示す概略構成図で
ある。

【図１６】実施例８における電子源を示す概略構成図で
ある。

【図１７】実施例９における電子源を示す概略構成図で
ある。

【図１８】実施例１０における電子源を示す概略構成図
である。

【図１９】実施例１１における画像形成装置を示す概略
構成図である。

【図２０】実施例１２における画像形成装置を示す概略
構成図である。

【図２１】実施例１３における画像形成装置を示す概略
構成図である。

【図２２】実施例１４における画像形成装置を示す概略
構成図である。

【図２３】実施例１５における画像形成装置を示すブロ
ック図である。

【図２４】従来の表面伝導型電子放出素子を示す概略図
である。

【符号の説明】

１ 基板 ２ 電子放出部 ３ 導電性膜 ４，５ 素子電極 ６ 凹凸部 １２ 信号配線電極 １３ 走査配線電極 ５０ 素子電流Ｉｆを測定するための電流計 ５１ 電源 ５２ 放出電流Ｉｅを測定するための電流計 ５３ 高圧電源 ５４ アノード電極 ５５ 真空装置 ５６ 排気ポンプ ５７ ガス導入管 １０２ Ｘ方向配線（下配線） １０３ Ｙ方向配線（上配線） １０４ 表面伝導型電子放出素子 １０５ 結線 １１１ リアプレート １１２ 支持枠 １１３ ガラス基板 １１４ 蛍光膜 １１５ メタルバック １１６ フェースプレート １１８ 外囲器 １２１ 黒色導伝材 １２２ 蛍光体 １２３ ＥＶ端子 ２０１ 表示パネル ２０２ 走査回路 ２０３ 制御回路 ２０４ シフトレジスタ ２０５ ラインメモリ ２０６ 同期信号分離回路 ２０７ 変調信号発生器 ３０１ 表示パネル ３０２ グリッド電極 ３０３ 開口 ３０４ 共通配線 １６１００ ディスプレイパネル １６１０１ 駆動回路 １６１０２ ディスプレイコントローラ １６１０３ マルチプレクサ １６１０４ デコーダ １６１０５ 入出力インターフェース回路 １６１０６ ＣＰＵ １６１０７ 画像生成回路 １６１０８ 画像メモリーインターフェース回路 １６１０９ 画像メモリーインターフェース回路 １６１１０ 画像メモリーインターフェース回路 １６１１１ 画像入力インターフェース回路 １６１１２ ＴＶ信号受信回路 １６１１３ ＴＶ信号受信回路 １６１１４ 入力部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 河手 信一 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 野村 一郎 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 三道 和宏 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電極間に、電子放出部が形成された導電
   性膜を有する電子放出素子において、 前記導電性膜が微粒子膜からなり、該微粒子膜の厚さｔ
   ₁ 及び前記電極の厚さｔ₂ がｔ₁ ≦ｔ₂ の関係を満足
   し、且つ、該微粒子膜を構成する微粒子の平均粒径φが
   ｔ₂ ≧φの関係を満足することを特徴とする電子放出素
   子。
2. 【請求項２】 前記微粒子膜と前記電極のコンタクト抵
   抗及び該微粒子膜のシート抵抗が、コンタクト抵抗＜シ
   ート抵抗の関係を満たすことを特徴とする請求項１に記
   載の電子放出素子。
3. 【請求項３】 前記微粒子膜のシート抵抗が、１０³ 〜
   １０¹⁰Ω／□の範囲であることを特徴とする請求項１又
   は２に記載の電子放出素子。
4. 【請求項４】 前記電子放出素子は、表面伝導型電子放
   出素子であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか
   に記載の電子放出素子。
5. 【請求項５】 請求項１〜４のいずれかに記載の電子放
   出素子と該電子放出素子の駆動手段とを有することを特
   徴とする電子源。
6. 【請求項６】 前記電子源は、複数の電子放出素子が並
   列に結線された素子列を少なくとも１列以上有する電子
   源であることを特徴とする請求項５に記載の電子源。
7. 【請求項７】 前記電子源は、複数の電子放出素子が結
   線された素子列の複数列がマトリクス配置されている電
   子源であることを特徴とする請求項５に記載の電子源。
8. 【請求項８】 請求項１〜４のいずれかに記載の電子放
   出素子と、画像形成部材と、前記電子放出素子から放出
   される電子線の前記画像形成部材への照射を情報信号に
   応じて制御する駆動手段とを有することを特徴とする画
   像形成装置。
9. 【請求項９】 前記画像形成装置は、前記電子放出素子
   の複数が並列に結線された素子列を少なくとも１列以上
   有する画像形成装置であることを特徴とする請求項８に
   記載の画像形成装置。
10. 【請求項１０】 前記画像形成装置は、前記電子放出素
    子の複数が結線された素子列の複数列がマトリクス配置
    されている画像形成装置であることを特徴とする請求項
    ８に記載の画像形成装置。
11. 【請求項１１】 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８〜１０のいずれかに記載の画像
    形成装置。