JP2000250471A

JP2000250471A - マルチ電子源の駆動装置と方法及び画像形成装置

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Publication number: JP2000250471A
Application number: JP4897399A
Authority: JP
Inventors: Tomotake Suzuki; 朝岳鈴木
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1999-02-25
Filing date: 1999-02-25
Publication date: 2000-09-14

Abstract

(57)【要約】【課題】マトリクス配線された多数の電子放出素子を備
えるマルチ電子源から電子ビームを高速且つ均一に出力
させることを可能とする。【解決手段】複数の冷陰極素子を複数の行配線と複数の
列配線とを用いてマトリクス配線したマルチ電子源を有
した表示パネル１０１を駆動するにおいて、走査回路１
０２は複数の行方向配線より駆動対象の行方向配線を順
次選択する。この走査回路１０２による行方向配線の選
択に同期して、パルス幅変調回路１０６からは複数の列
方向配線の各々に印加すべきパルス幅変調信号が出力さ
れ、電流源１０９からは波形生成回路１０７より入力さ
れる先頭部分の所定期間における電圧レベルの高い基準
信号に応じた電流が出力される。そして、電流スイッチ
１０８によりこれらの出力が合成されて表示パネル１０
１の列配線に印加される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子源及びその応
用である画像形成装置に関し、より詳しくは冷陰極電子
放出素子、特に表面伝導型電子放出素子を多数個備える
ディスプレイ装置とその駆動に関する。

【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、たとえば表面伝導型放出素子や、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。

【０００３】また、表面伝導型放出素子としては、たと
えば、Ｍ．Ｉ．Ｅｌｉｎｓｏｎ，ＲａｄｉｏＥｎｇ．
ＥｌｅｃｔｒｏｎＰｈｙｓ．，１０，１２９０，（１
９６５）や、後述する他の例が知られている。

【０００４】表面伝導型放出素子は、基板上に形成され
た小面積の薄膜に、膜面に平行に電流を流すことにより
電子放出が生ずる現象を利用するものである。この表面
伝導型放出素子としては、前記エリンソン等によるＳｎ
Ｏ₂薄膜を用いたものの他に、Ａｕ薄膜によるもの
［Ｇ．Ｄｉｔｔｍｅｒ：“ＴｈｉｎＳｏｌｉｄＦｉ
ｌｍｓ”，９，３１７（１９７２）］や、Ｉｎ₂Ｏ₃／Ｓ
ｎＯ₂薄膜によるもの［Ｍ．Ｈａｒｔｗｅｌｌａｎｄ
Ｃ．Ｇ．Ｆｏｎｓｔａｄ：“ＩＥＥＥＴｒａｎｓ．
ＥＤＣｏｎｆ．”，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（１９８３）］等が報告されている。

【０００５】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２０に前述のＭ．Ｈａｒｔｗｅｌ
ｌらによる素子の平面図を示す。同図において、３００
１は基板で、３００４はスパッタで形成された金属酸化
物よりなる導電性薄膜である。導電性薄膜３００４は図
示のようにＨ字形の平面形状に形成されている。該導電
性薄膜３００４に後述の通電フォ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］で設定されている。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、これはあくまで模式的なもので
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。

【０００６】Ｍ．Ｈａｒｔｗｅｌｌらによる素子をはじ
めとして上述の表面伝導型放出素子においては、電子放
出を行う前に導電性薄膜３００４に通電フォーミングと
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。すなわち、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３０
０５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３
００４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。

【０００７】また、ＦＥ型の例は、たとえば、Ｗ．Ｐ．
Ｄｙｋｅ＆Ｗ．Ｗ．Ｄｏｌａｎ，“Ｆｉｅｌｄｅｍｉ
ｓｓｉｏｎ”，ＡｄｖａｎｃｅｉｎＥｌｅｃｔｒｏ
ｎＰｈｙｓｉｃｓ，８，８９（１９５６）や、あるい
は、Ｃ．Ａ．Ｓｐｉｎｄｔ，“Ｐｈｙｓｉｃａｌｐｒ
ｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｈｉｎ−ｆｉｌｍｆｉｅ
ｌｄｅｍｉｓｓｉｏｎｃａｔｈｏｄｅｓｗｉｔｈ
ｍｏｌｙｂｄｅｎｉｕｍｃｏｎｅｓ”，Ｊ．Ａｐｐ
ｌ．Ｐｈｙｓ．，４７，５２４８（１９７６）などが知
られている。

【０００８】ＦＥ型の素子構成の典型的な例として、図
２１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こさせるも
のである。

【０００９】また、ＦＥ型の他の素子構成として、図２
１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。

【００１０】また、ＭＩＭ型の例としては、たとえば、
Ｃ．Ａ．Ｍｅａｄ，“Ｏｐｅｒａｔｉｏｎｏｆｔｕ
ｎｎｅｌ−ｅｍｉｓｓｉｏｎＤｅｖｉｃｅｓ，Ｊ．Ａ
ｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，３２，６４６（１９６１）などが
知られている。ＭＩＭ型の素子構成の典型的な例を図２
２に示す。同図は断面図であり、図において、３０２０
は基板で、３０２１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、３０２
３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３０２
３と下電極３０２１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こさせる
ものである。

【００１１】上述の冷陰極素子は、熱陰極素子と比較し
て低温で電子放出を得ることができるため、加熱用ヒー
ターを必要としない。したがって、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
ーター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。

【００１２】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きている。

【００１３】たとえば、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、たとえば本出願人による特開昭６４−３１
３３２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。

【００１４】また、表面伝導型放出素子の応用について
は、たとえば、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。

【００１５】特に、画像表示装置への応用としては、た
とえば本出願人によるＵＳＰ５，０６６，８８３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。たとえば、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。

【００１６】また、ＦＥ型を多数個ならべて駆動する方
法は、たとえば本出願人によるＵＳＰ４，９０４，８９
５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、たとえば、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．Ｍｅｙ
ｅｒ：“ＲｅｃｅｎｔＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｎ
ＭｉｃｒｏｔｉｐｓＤｉｓｐｌａｙａｔＬＥＴ
Ｉ”，Ｔｅｃｈ．Ｄｉｇｅｓｔｏｆ４ｔｈＩｎ
ｔ．ＶａｃｕｕｍＭｉｃｒｏｅｌｅ−ｃｔｒｏｎｉ
ｃｓＣｏｎｆ．，Ｎａｇａｈａｍａ，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、たとえば本出願人による特開平３
−５５７３８に開示されている。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】発明者らは、上記従来
技術に記載したものをはじめとして、さまざまな材料、
製法、構造の冷陰極素子を試みてきた。さらに、多数の
冷陰極素子を配列したマルチ電子ビーム源、ならびにこ
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
研究を行ってきた。

【００１８】発明者らは、たとえば図２３に示す電気的
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、冷陰極素子を２次元的に多数個配列し、これら
の素子を図示のようにマトリクス状に配線したマルチ電
子ビーム源である。

【００１９】図中、４００１は冷陰極素子を模式的に示
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４００
３は、実際には有限の電気抵抗を有するものであるが、
図においては配線抵抗４００４および４００５として示
されている。上述のような配線方法を、単純マトリクス
配線と呼ぶ。

【００２０】なお、図示の便宜上、６ｘ６のマトリクス
で示しているが、マトリクスの規模はむろんこれに限っ
たわけではなく、たと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
だけの素子を配列し配線するものである。

【００２１】冷陰極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４００
３に適宜の電気信号を印加する。たとえば、マトリクス
の中の任意の１行の冷陰極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４００３
に電子ビームを出力するための駆動電圧Ｖｅを印加す
る。この方法によれば、配線抵抗４００４および４００
５による電圧降下を無視すれば、選択する行の冷陰極素
子には、Ｖｅ−Ｖｓの電圧が印加され、また非選択行の
冷陰極素子にはＶｅ−Ｖｎｓの電圧が印加される。Ｖ
ｅ，Ｖｓ，Ｖｎｓを適宜の大きさの電圧にすれば選択す
る行の冷陰極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、また列方向配線の各々に異なる駆
動電圧Ｖｅを印加すれば、選択する行の素子の各々から
異なる強度の電子ビームが出力されるはずである。ま
た、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。

【００２２】したがって、冷陰極素子を単純マトリクス
配線したマルチ電子ビーム源はいろいろな応用可能性が
あり、たと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。

【００２３】しかしながら、冷陰極素子を単純マトリク
ス配線したマルチ電子ビーム源には、実際には以下に述
べるような問題が発生していた。

【００２４】つまり、実際に電圧源をマルチ電子源に接
続し前記の電圧印加方法で駆動した場合には、配線抵抗
で電圧降下が発生するために各電子放出素子に実効的に
印加される電圧がばらつくという問題が発生していた。

【００２５】各素子に印加される電圧がばらつく原因と
して、まず第１に単純マトリクス配線では各電子放出素
子毎に配線長が異なる（すなわち、配線抵抗の大きさが
素子毎に異なる）事が挙げられる。

【００２６】第２に行配線の各部分の配線抵抗４００４
で発生する電圧降下の大きさが一様でない事が挙げられ
る。これは、選択する行の行配線から当該行に接続され
た各電子放出素子に電流が分岐して流れるため配線抵抗
４００４の各々に流れる電流の大きさが一様でないため
に起るものである。

【００２７】第３に、駆動するパターン（画像表示装置
の場合は表示するパターン）によって配線抵抗で生じる
電圧降下が変化する為に起きるものである。

【００２８】以上のような原因により、各電子放出素子
に印加される電圧にバラ付きが発生すると、各電子放出
素子から出力される電子ビーム強度が所望の値からずれ
る事になり、応用上不都合であった。例えば、画像表示
装置に応用した場合には、表示画像の輝度が不均一にな
ったり、表示画像パターンによって輝度が変動したりし
た。

【００２９】また、電圧のバラ付きは単純マトリクスの
規模が大きくなるほど顕著になる傾向があるため、画像
表示装置の場合には画素数が制限される要因ともなっ
た。

【００３０】このような点に鑑みて鋭意研究した結果、
本発明者らは従来技術の項で上述した電圧印加方法とは
異なる駆動方法を既に試みている。

【００３１】すなわち電子放出素子を単純マトリックス
配線したマルチ電子ビームを駆動する際、列配線には駆
動電圧Ｖｅを印加するための電圧源を接続するのではな
く、所望の電子ビームを出力するのに必要な電流を供給
するための電流源を接続して駆動する方法である。この
方法は、素子電流Ｉｆの大きさを制御する事により放出
電流Ｉｅの大きさを制御するものである。

【００３２】つまり電子放出素子の（素子電流Ｉｆ）対
（放出電流Ｉｅ）特性を参照して各電子放出素子に流す
電流Ｉｆの大きさを決定し、列方向配線に接続した電流
源からこれを供給するのである。具体的には、（素子電
流Ｉｆ）対（放出電流Ｉｅ）特性を記憶させたメモリ
や、流すべき素子電流Ｉｆを決定するための演算器や、
制御電流源などの電気回路を組みあわせる事により駆動
回路を構成すればよい。このうち制御電流源には、流す
べき素子電流Ｉｆの大きさを一旦電圧信号にした後、電
圧／電流変換回路で電流に変換するような回路形式を用
いてもよい。

【００３３】この方法によれば前述の電圧源を接続して
駆動する方法と比較して、配線抵抗で電圧降下が発生し
たとしてもその影響を受け難いため、出力される電子ビ
ーム強度のバラ付きや変動を低減するのに大きな効果が
認められた。

【００３４】しかしながら、電流源を接続して駆動する
方法にも、以下に述べる問題が発生していた。

【００３５】すなわち、非常に多数の電子放出素子をマ
トリックス配線したマルチ電子源に対して、制御定電流
源(Controlled constant current source)から時間的長
さの短い定電流パルスを供給する場合には、ほとんど電
子が放出されないのである。また、比較的長い期間定電
流パルスを供給し続ける場合には、もちろん電子は放出
されはじめるが、電子放出が開始するまでには大きな立
ち上がり時間が必要になっていた。

【００３６】図２４はこれを説明するためのタイムチャ
ートであって、図中のｂ１は行配線を走査するタイミン
グを示すグラフ、ｂ２は制御定電流源から出力された電
流波形を示すグラフ、ｂ３は電子放出素子に実効的に流
れる駆動電流を示すグラフ、ｂ４は電子放出素子から放
出された電子ビームの強度を示すグラフである。図に示
したように、制御電流から短い電流パルスを供給して
も、電子放出素子にはほとんど電流Ｉｆは流れない。ま
た長いパルスを供給した場合でも、電子放出素子に流れ
る駆動電流は立ち上がり時間のおおきな電流になってし
まう。

【００３７】冷陰極型の電子放出素子自身は高速応答性
能を有しているにもかかわらず、電子放出素子に供給さ
れる電流波形がなまってしまうため、結果的に放出電流
Ｉｅの波形も変形してしまっていた。

【００３８】上記のような問題が発生していたのは、以
下に述べる理由による。単純マトリックス配線された電
子源においては、マトリクスの規模を大きくするとそれ
に伴って寄生容量が増大する。寄生容量の主要部分は行
配線と列配線の交差部に存在するが、この等価回路を図
２５に示す。列配線５００３に接続された制御定電流源
５００１から定電流Ｉ１の供給を開始すると、初めのう
ち電流は寄生容量５００５の充電に費やされてしまい、
電子放出素子５００４の駆動電流としてほとんど作用し
ない。このため、電子放出素子の実効的な応答速度が低
下するのである。

【００３９】より詳しく説明すると、冷陰極素子と蛍光
体を備えた表示装置において実用的な発光輝度を達成す
るためには、１画素を担当する冷陰極素子に対して一般
的に言って少なくとも１μアンペア〜１０ミリアンペア
程度の駆動電流を供給する必要がある。一方、必要以上
に過大に駆動電流を供給すると、冷陰極素子の寿命が短
くなったり、消費電力が増大するという不都合が生じ
る。

【００４０】そこで、制御定電流の出力電流を、１μア
ンペアから１ミリアンペアの適宜の値に制御していた
（実際には、冷陰極の種類や材料や形態、あるいは蛍光
体の発光効率、加速電圧などを考慮して最適な駆動電流
値を決定する）。

【００４１】一方、テレビジョン受像機やコンピュータ
端末として実用的であるためには、例えば５００×５０
０以上の画素数と、対角１５インチ以上の画面サイズが
望ましい。そこで現在一般的に用いられる成膜技術でマ
トリクス配線を形成すると、既に述べたように配線抵抗
ｒと寄生容量ｃが発生する。そして、この回路網は、ｒ
とｃの大きさに依存した充電時定数Ｔｃを持つことにな
る。（なお、厳密には、回路網の時定数はさらに多数の
パラメータに依存しているのは言うまでもない。）もし
電圧源で駆動する場合には、寄生容量と並列接続されて
いる電子放出素子の応答速度の限界はこの時定数Ｔｃに
より決まる。

【００４２】ところが、上記のように制御電流源を用い
て１μアンペア〜１ミリアンペアの定電流を供給した場
合には、充電に要する時間は上記時定数Ｔｃよりもさら
に長くかかる。つまり、電子放出素子の実効的な応答速
度が、電圧源で駆動する場合よりも遅くなるのである。

【００４３】このため、パルス幅駆動方式で表示装置の
発光輝度を制御した場合には、低輝度領域において階調
の線形性が損なわれてしまっていた。また、動きの速い
動画像を表示した際に観察者が不自然に感じる場合もあ
った。

【００４４】このように、制御定電流源から変調信号を
供給した場合には、配線抵抗で発生する電圧降下の影響
は大幅に改善されたが、実効的な応答速度が低下したた
め表示画像の品位に悪影響が発生していたのである。表
示画面の面積を大きくしたり、画素数を増大させると、
寄生容量は更に大きくなるために、この間題はより顕著
であった。

【００４５】そこで、本発明の目的は、マトリクス配線
された多数の電子放出素子を備えるマルチ電子源から電
子ビームを高速且つ均一に出力させられる駆動装置、駆
動方法を提供する事にある。また、輝度むらが無く、階
調の線形性にすぐれ、応答速度が速い表示装置を提供す
る事も本発明の目的に含まれるものである。

【００４６】

【課題を解決するための手段】以上の目的を達成するた
めの、本発明によるマルチ電子源の駆動装置は例えば以
下の構成を備える。即ち、複数の冷陰極素子を複数の行
配線と複数の列配線とを用いてマトリクス配線したマル
チ電子源を駆動するための駆動装置であって、前記複数
の行方向配線より駆動対象の行方向配線を順次選択する
走査手段と、前記走査手段による行方向配線の選択に同
期して前記複数の列方向配線の各々に印加すべき駆動信
号を、その先頭部分の所定期間における信号レベルを高
くして前記列配線に印加する駆動信号印加手段とを備え
る。

【００４７】

【発明の実施の形態】以下、添付の図面を参照して本発
明の好適な実施形態を説明する。

【００４８】＜第１の実施形態＞（表示パネルの構成と製造法）まず始めに、本発明を適
用した画像表示装置の表示パネルの構成と製造法につい
て、具体的な例を示して説明する。

【００４９】図９は、実施形態に用いた表示パネルの斜
視図であり、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。

【００５０】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。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、たとえばフリット
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。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。

【００５１】リアプレート１００５には、基板１００１
が固定されているが、該基板上には冷陰極素子１００２
がＮｘＭ個形成されている。（Ｎ，Ｍ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。たとえば、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＝１０００以上
の数を設定することが望ましい。本実施形態において
は、Ｎ＝３０７２，Ｍ＝１０２４とした。）前記ＮｘＭ
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により単純マトリクス配線されてい
る。前記、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。

【００５２】本実施形態においては、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１０
０１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１０
０１自体を用いてもよい。

【００５３】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。本実施形態はカ
ラー表示装置であるため、蛍光膜１００８の部分にはＣ
ＲＴ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、たとえば図１
０の（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
けてある。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事や、外光の反射を防止して表示
コントラストの低下を防ぐ事、電子ビームによる蛍光膜
のチャージアップを防止する事などである。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。

【００５４】また、３原色の蛍光体の塗り分け方は前記
図１０（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、たとえば図１０（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。

【００５５】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膜１００８に用い
ればよく、また黒色導電材料は必ずしも用いなくともよ
い。

【００５６】また、蛍光膜１００８のリアプレート側の
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。メタルバック１００９を設けた目的は、
蛍光膜１００８が発する光の一部を鏡面反射して光利用
率を向上させる事や、負イオンの衝突から蛍光膜１００
８を保護する事や、電子ビーム加速電圧を印加するため
の電極として作用させる事や、蛍光膜１００８を励起し
た電子の導電路として作用させる事などである。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Ａｌを真空蒸着する方法により形成した。
なお、蛍光膜１００８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。

【００５７】また、本実施形態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、たとえばＩＴＯを材料とする透明電極を設けてもよ
い。

【００５８】また、Ｄx1〜ＤxmおよびＤy1〜Ｄynおよび
Ｈｖは、当該表示パネルと不図示の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電気接続用端子であ
る。Ｄx1〜Ｄxmはマルチ電子ビーム源の行方向配線１０
０３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１
００９と電気的に接続している。

【００５９】また、気密容器内部を真空に排気するに
は、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［Ｔ
ｏｒｒ］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
ッター膜（不図示）を形成する。ゲッター膜とは、たと
えばＢａを主成分とするゲッター材料をヒーターもしく
は高周波加熱により加熱し蒸着して形成した膜であり、
該ゲッター膜の吸着作用により気密容器内は１ｘ１０マ
イナス５乗ないしは１ｘ１０マイナス７乗［Ｔｏｒｒ］
の真空度に維持される。

【００６０】以上、本実施形態の表示パネルの基本構成
と製法を説明した。

【００６１】次に、前記実施形態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。本発
明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。したが
って、たとえば表面伝導型放出素子やＦＥ型、あるいは
ＭＩＭ型などの冷陰極素子を用いることができる。

【００６２】ただし、表示画面が大きくてしかも安価な
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。す
なわち、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てしか
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、発明者
らは、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
いだしている。したがって、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、上記実施形態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膜から形
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。

【００６３】（表面伝導型放出素子の好適な素子構成と
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。

【００６４】（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１１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（ａ）および断
面図（ｂ）である。図中、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。

【００６５】基板１１０１としては、たとえば、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、あるいは上
述の各種基板上にたとえば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。

【００６６】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。たとえば、Ｎ
ｉ，Ｃｒ，Ａｕ，Ｍｏ，Ｗ，Ｐｔ，Ｔｉ，Ｃｕ，Ｐｄ，
Ａｇ等をはじめとする金属、あるいはこれらの金属の合
金、あるいはＩｎ₂Ｏ₃−ＳｎＯ₂をはじめとする金属酸
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、たと
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（たとえば印
刷技術）を用いて形成してもさしつかえない。

【００６７】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設計される。
一般的には、電極間隔Ｌ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ー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ーより数十マイクロメータ
ーの範囲である。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マイクロメーターの
範囲から適当な数値が選ばれる。

【００６８】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
重なり合った構造が観測される。

【００６９】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。すなわち、素子電極１１
０２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。

【００７０】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なかで設定するが、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。

【００７１】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、たとえば、Ｐｄ，Ｐｔ，Ｒｕ，Ａｇ，
Ａｕ，Ｔｉ，Ｉｎ，Ｃｕ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｚｎ，Ｓｎ，Ｔ
ａ，Ｗ，Ｐｂ，などをはじめとする金属や、ＰｄＯ，Ｓ
ｎＯ₂，Ｉｎ₂Ｏ₃，ＰｂＯ，Ｓｂ₂Ｏ₃，などをはじめと
する酸化物や、ＨｆＢ₂，ＺｒＢ₂，ＬａＢ₆，ＣｅＢ₆，
ＹＢ₄，ＧｄＢ₄，などをはじめとする硼化物や、Ｔｉ
Ｃ，ＺｒＣ，ＨｆＣ，ＴａＣ，ＳｉＣ，ＷＣ，などをは
じめとする炭化物や、ＴｉＮ，ＺｒＮ，ＨｆＮ，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。

【００７２】以上述べたように、導電性薄膜１１０４を
微粒子膜で形成したが、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／ｓｑ］の範囲に含
まれるよう設定した。

【００７３】なお、導電性薄膜１１０４と素子電極１１
０２および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、図１１の例においては、
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、の順序で積層してもさしつかえない。

【００７４】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される。亀
裂内には、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１１においては模式的に示した。

【００７５】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。

【００７６】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。

【００７７】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１１においては模式
的に示した。また、平面図（ａ）においては、薄膜１１
１３の一部を除去した素子を図示した。

【００７８】以上、好ましい素子の基本構成を述べた
が、実施形態においては以下のような素子を用いた。

【００７９】すなわち、基板１１０１には青板ガラスを
用い、素子電極１１０２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［マイクロメーター］とした。

【００８０】微粒子膜の主要材料としてＰｄもしくはＰ
ｄＯ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。

【００８１】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。図１２の（ａ）〜（ｄ）
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１１と同一である。

【００８２】１）まず、図１２（ａ）に示すように、基
板１１０１上に素子電極１１０２および１１０３を形成
する。形成するにあたっては、あらかじめ基板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、たと
えば、蒸着法やスパッタ法などの真空成膜技術を用れば
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、
（ａ）に示した一対の素子電極（１１０２と１１０３）
を形成する。

【００８３】２）次に、同図（ｂ）に示すように、導電
性薄膜１１０４を形成する。形成するにあたっては、ま
ず前記（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、本実施形態では主要元素としてＰ
ｄを用いた。また、実施形態では塗布方法として、ディ
ッピング法を用いたが、それ以外のたとえばスピンナー
法やスプレー法を用いてもよい。）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、本実施形態で用
いた有機金属溶液の塗布による方法以外の、たとえば真
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。

【００８４】３）次に、同図（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１１０
３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。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薄膜
のうち電子放出を行うのに好適な構造に変化した部分
（すなわち電子放出部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
が形成される前と比較すると、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。

【００８５】通電方法をより詳しく説明するために、図
１３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、本実施形態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
ニターするためのモニターパルス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
１１１１で計測した。

【００８６】実施形態においては、たとえば１０のマイ
ナス５乗［ｔｏｒｒ］程度の真空雰囲気下において、た
とえばパルス幅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パルスごとに
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回の割りで、モニターパルス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、モニターパルスの電圧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１ｘ１０の６乗［オーム］になった段階、す
なわちモニターパルス印加時に電流計１１１１で計測さ
れる電流が１ｘ１０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。

【００８７】なお、上記の方法は、本実施形態の表面伝
導型放出素子に関する好ましい方法であり、たとえば微
粒子膜の材料や膜厚、あるいは素子電極間隔Ｌなど表面
伝導型放出素子の設計を変更した場合には、それに応じ
て通電の条件を適宜変更するのが望ましい。

【００８８】４）次に、図１２の（ｄ）に示すように、
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。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１１
０５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
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。）なお、通電活性
化処理を行うことにより、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１００倍以上に増加
させることができる。

【００８９】具体的には、１０のマイナス４乗ないし１
０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、より好ましくは３００［オ
ングストローム］以下である。

【００９０】通電方法をより詳しく説明するために、図
１４の（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。本実施形態においては、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。なお、上述の通電条件は、本
実施形態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。

【００９１】図１１の（ｄ）に示す１１１４は該表面伝
導型放出素子から放出される放出電流Ｉｅを捕捉するた
めのアノード電極で、直流高電圧電源１１１５および電
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。）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ーし、活性化用電源１１
１２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１４（ｂ）に示すが、活性化電源
１１１２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。

【００９２】なお、上述の通電条件は、本実施形態の表
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】以上のようにして、図１２（ｅ）に示す平
面型の表面伝導型放出素子を製造した。

【００９４】（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、すなわち
垂直型の表面伝導型放出素子の構成について説明する。

【００９５】図１５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。

【００９６】垂直型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。し
たがって、前記図１１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Ｌ
ｓとして設定される。なお、基板１２０１、素子電極１
２０２および１２０３、微粒子膜を用いた導電性薄膜１
２０４、については、前記平面型の説明中に列挙した材
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、たとえばＳｉＯ₂のような電気的に絶
縁性の材料を用いる。

【００９７】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１６の（ａ）〜（ｆ）は、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１
５と同一である。（１）まず、図１６（ａ）に示すように、基板１２０１
上に素子電極１２０３を形成する。（２）次に、同図（ｂ）に示すように、段差形成部材を
形成するための絶縁層を積層する。絶縁層は、たとえば
ＳｉＯ2をスパッタ法で積層すればよいが、たとえば真
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）次に、同図（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、同図（ｄ）に示すように、絶縁層の一部
を、たとえばエッチング法を用いて除去し、素子電極１
２０３を露出させる。（５）次に、同図（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。形成するには、前記
平面型の場合と同じく、たとえば塗布法などの成膜技術
を用いればよい。（６）次に、前記平面型の場合と同じく、通電フォーミ
ング処理を行い、電子放出部を形成する。（図１２
（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、前記平面型の場合と同じく、通電活性化処
理を行い、電子放出部近傍に炭素もしくは炭素化合物を
堆積させる。（図１２（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）。

【００９８】以上のようにして、図１６（ｆ）に示す垂
直型の表面伝導型放出素子を製造した。

【００９９】（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。

【０１００】図１７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、および（素
子電流Ｉｆ）対（素子印加電圧Ｖｆ）特性の典型的な例
を示す。なお、放出電流Ｉｅは素子電流Ｉｆに比べて著
しく小さく、同一尺度で図示するのが困難であるうえ、
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ため、２本の
グラフは各々任意単位で図示した。

【０１０１】表示装置に用いた素子は、放出電流Ｉｅに
関して以下に述べる３つの特性を有している。

【０１０２】第一に、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。すな
わち、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。

【０１０３】第二に、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Ｉ
ｅの大きさを制御できる。

【０１０４】第三に、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。

【０１０５】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。た
とえば多数の素子を表示画面の画素に対応して設けた表
示装置において、第一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。すなわち、
駆動中の素子には所望の発光輝度に応じて閾値電圧Ｖｔ
ｈ以上の電圧を適宜印加し、非選択状態の素子には閾値
電圧Ｖｔｈ未満の電圧を印加する。駆動する素子を順次
切り替えてゆくことにより、表示画面を順次走査して表
示を行うことが可能である。

【０１０６】また、第二の特性かまたは第三の特性を利
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、諧調表示を行うことが可能である。

【０１０７】（多数素子を単純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。

【０１０８】図１８に示すのは、前記図９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。基板上に
は、前記図１１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により単純マトリクス状に配
線されている。行方向配線電極１００３と列方向配線電
極１００４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。

【０１０９】図１８のＡ−Ａ’に沿った断面を、図１９
に示す。

【０１１０】なお、このような構造のマルチ電子源は、
あらかじめ基板上に行方向配線電極１００３、列方向配
線電極１００４、電極間絶縁層（不図示）、および表面
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および列方向配線電極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。

【０１１１】次に本発明の主題である画像表示装置の駆
動方法及び補正方法について図１を用いて説明する。

【０１１２】図中、１０１は前述の表示パネルで、端子
Ｄｘ１からＤｘｍ及びＤｙ１からＤｙｎを介して外部の
電気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から
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列の行列状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Ｄ
ｙｎ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為の変
調信号が印加される。

【０１１３】次に、走査回路１０２について説明する。
走査回路１０２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、直流電圧源Ｖｘの
出力電圧もしくは０［Ｖ］（グランドレベル）のいずれ
か一方を選択し、表示パネル１０１の端子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
素子は、制御回路１０３が出力する制御信号Ｔｓｃａｎ
に基づいて動作するものだが、実際にはたとえばＦＥＴ
のようなスイッチング素子を組み合わせる事により容易
に構成する事が可能である。

【０１１４】尚、前記直流電圧源Ｖｘは、本実施形態の
場合には前記図１７で例示した表面伝導型放出素子の特
性（電子放出しきい値電圧が８［Ｖ］）に基づき、走査
されていない素子に印加される駆動電圧が電子放出しき
い値電圧以下となるよう、７［Ｖ］の一定電圧を出力す
るよう設定されている。

【０１１５】また、制御回路１０３は、外部より入力す
る画像信号に基づいて適切な表示が行なわれるように各
部の動作を整合させる働きをもつものであり、以下に説
明する同期信号Ｔｓｙｎｃに基づいて、各部に対してＴ
ｓｃａｎおよびＴｓｆｔおよびＴｍｒｙ及びＴｍｏｄの
各制御信号を発生する。

【０１１６】同期信号Ｔｓｙｎｃは、良く知られるよう
に垂直同期信号と水平同期信号より成るが、ここでは説
明の便宜上、Ｔｓｙｎｃ信号として図示した。一方映像
信号（輝度成分）はシフトレジスタ１０４に入力され
る。

【０１１７】シフトレジスタ１０４は、時系列的にシリ
アルに入力される前記デジタル信号を、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１０３より送られる制御信号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と言い換えても良
い。）シリアル／パラレル変換された画像１ライン分
（電子放出素子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１０４より出力される。

【０１１８】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為の記憶装置であり、
制御回路１０３より送られる制御信号Ｔｍｒｙにしたが
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、パ
ルス幅変調回路１０６に入力される。

【０１１９】パルス幅変調回路１０６は、前記画像デー
タＩｄ'１ないしＩｄ'ｎの各々に応じて、表面伝導型放
出素子の各々を適切に駆動変調する為の信号源であり、
その出力は端子Ｉｄ''１ないしＩｄ''ｎを通じてスイッ
チのゲートに接続される。そして、１０３制御回路から
のタイミング信号Ｔｍｏｄに合わせて、データに応じた
パルス幅の電圧信号を出力する。

【０１２０】電流スイッチ１０８はｐチヤネルＭＯＳＦ
ＥＴを用いており、パルス幅変調回路の出力により電流
源１０９の出力電流を表示パネル１０１側とグランド側
とに切り替えるためのものである。

【０１２１】波形生成回路１０７は、制御回路１０３か
らの同期信号Ｔｓｃａｎに従って電流制御波形を生成
し、電流源１０９へ出力する。波形生成回路１０７につ
いて、図２を用いて説明する。

【０１２２】図２（ａ）は波形生成回路の構成を表した
図である。図２の（ａ）に示されるように、本実施形態
の波形生成回路１０７は、タイマー２０１、電圧源ａ２
０２、電圧源ｂ２０３、切り替えスイッチ２０４を備え
ている。タイマー２０１は走査制御信号Ｔｓｃａｎによ
ってリセットされるタイマーで、リセットされてからＴ
ｃｈｇの期間は切り替えスイッチ２０４を電圧源ａ２０
２の方向に切り替える。そして、Ｔｃｈｇ後には今度は
当該スイッチ２０４を電圧源ｂ２０３の方に切り替え
る。切り替えスイッチ２０４は、ＦＥＴ，トランジスタ
などを組み合わせて容易に構成でき、高速に切り替えが
できるものである。電圧源ａ２０２及び電圧源ｂ２０３
はそれぞれ、Ｖｃｈｇ，Ｖｄｒｖを出力するＤＣ電源で
ある。ここでＶｃｈｇ，Ｖｄｒｖの算出の方法について
は後述する。

【０１２３】これらの動作により、波形生成回路１０７
の出力波形は図２（ｂ）に示すようになる。ここで、Ｔ
ｓｅｌは１走査ラインの選択時間（Ｔｓｃａｎの１周
期）を表している。

【０１２４】次に、電流源１０９について図３を用いて
説明する。電流源１０９は図３（ａ）に示すようにｎ個
の電流源３０１から構成されており、その制御電圧Ｖｉ
ｎはすべて共通配線され、波形生成回路１０７の出力波
形が接続されている。各々の電流源３０１は図３（ｂ）
に示すようなカレントミラー回路により構成されてい
る。本回路は、オペアンプ３０２、ＮＰＮトランジスタ
３０３、ＰＮＰトランジスタ３０４、設定抵抗３０５を
備えており、制御電圧Ｖｉｎに対する出力電流Ｉｏｕｔ
は以下に示す式、Ｉｏｕｔ＝Ｖｉｎ／Ｒｉ（式１）で表される。

【０１２５】次に前述の、１０７波形生成回路における
電圧設定値Ｖｃｈｇ，Ｖｄｒｖの算出の方法について説
明する。

【０１２６】実施形態の冒頭で図１７を用いて述べたよ
うに、本発明に関わる電子放出素子は放出電流Ｉｅに対
して以下の基本特性を有している。すなわち、前記図１
７のＩｅのグラフから明らかなように、電子放出には明
確なしきい値電圧Ｖｔｈ（本実施形態の素子では８
［Ｖ］］）があり、Ｖｔｈ以上の電圧を印加された時の
み電子放出が生じる。

【０１２７】また、電子放出しきい値以上の電圧に対し
ては、図１７のグラフのように電圧の変化に応じて放出
電流も変化してゆく。尚、電子放出素子の材料や構成、
製造方法を変える事により、電子放出しきい値電圧Ｖｔ
ｈの値や、印加電圧に対する放出電流の変化の度合いが
変わる場合もあるが、いずれにしても以下のような事が
いえる。

【０１２８】すなわち、本素子にパルス状の電圧を印加
する場合、例えば図８（ａ）に示すように電子放出閾値
以下の電圧を印加しても電子放出は生じないが、図８
（ｂ）のように電子放出閾値以上の電圧を印加する場合
には電子ビームが出力される。

【０１２９】本実施形態においては具体的には走査回路
によってしきい値未満の電圧（例えば７Ｖ）を加えてや
り電流出力によりしきい値以上の電圧を加えてやること
で素子電流Ｉｆを制御し、結果的には図１７で示した通
りＩｅを一意的に決定することになり、映像信号に応じ
た電子ビームを放出させることが可能になる。

【０１３０】これらの事から、Ｖｄｒｖについて言及す
ると、これは前述したような寄生容量の充電が終了した
後、本来の電子放出に必要な素子電流Ｉｆに相当する設
定電圧である。つまり、例えば表示装置の所望の輝度を
達成するために表面伝導型放出素子から１．５μアンペ
アの放出電流Ｉｅを出力させる必要があると仮定する。
この場合、図１７の特性グラフから明らかなように、表
面伝導型放出素子には素子電流Ｉｆを１．２ミリアンペ
ア流せばよい。そこで電流源１０９の出力電流を１．２
ミリアンペアに制御してやればよい。つまり、上記の
（式１）からＶｄｒｖ＝Ｒｉ×ｌ．２ｍＡにより求められる。この時、図１７から素子には１４Ｖ
の電圧が印加される事になる。

【０１３１】次に、この場合のＶｃｈｇについて言及す
ると、これは前述の寄生容量の充電を行うために必要な
電荷量を供給する事に相当する設定電圧である。まず、
変調回路は列配線に各々接続されているから１列配線上
の寄生容量の総和Σｃは、各素子付近の寄生容量をｃと
すれば、１列配線上にｍ個の素子（行方向配線とクロス
する部分）があり、 Σｃ＝ｃ×ｍで求められる。また充電されるべき下配線の電圧は、前
述の通り素子には１４Ｖの電圧が必要であるから走査配
線の選択電圧７Ｖを引くと、１４Ｖ−７Ｖ＝７Ｖになる。これは走査配線上の電圧降下を考慮していない
値であり、実際電流駆動されると画面の場所によって
は、さらに大きな電圧が必要になる。即ち、上記の７Ｖ
は、最低限必要な列配線電圧である。

【０１３２】これより充電に必要な電荷量は、Ｑ＝ｃ×ｍ×７で与えられる。さらに、図２で示したＴｃｈｇの時間で
充電を行うためには、必要な電流Ｉｃｈｇは、Ｉｃｈｇ＝Ｑ／Ｔｃｈｇ＝７×ｃ×ｍ／Ｔｃｈｇで表せる。ここでＴｃｈｇは画像の階調性を低下させな
いためには、必要な階調数がｋ階調であるとすると少な
くともＴｓｃａｎ／ｋ以下にする必要はある。そして（式１）からＩｃｈｇを
電流源１０９から出力させるのに必要な制御電圧Ｖｃｈ
ｇは、Ｖｃｈｇ＝７×ｃ×ｍ×Ｒｉ／Ｔｃｈｇで求められる。

【０１３３】図２６は図１の各部における出力波形を示
す図である。（ａ）に示されるＴｓｃａｎはＴｓｙｎｃ
に含まれる水平同期信号を抽出したものであり、走査行
の切替タイミングを表わす。（ｂ）に示されるＴｍｏｄ
はパルス幅変調回路１０６におけるパルス出力が可能な
期間を表わす。（ｃ）に示されるＩｄ''ｎはパルス幅変
調回路１０６のｎ番目の端子の出力波形を示す。即ち、
ラッチ回路１０５のｎ番目のデジタル値に基づくパルス
幅を有する。（ｄ）は電流源１０９の出力電流波形を表
わしており、図２で説明した波形生成回路１０７からの
電流制御波形に従った波形が出力される。（ｅ）はＤｙ
ｎへの印加電圧を示しており、（ｃ）で示されるＩｄ''
ｎのパルスが出力されている間、（ｄ）で示した電流源
１０９の出力電流が端子ｄｙｎに印加されることにな
る。

【０１３４】以上説明したような構成、設定で画像表示
装置を試作したところ、輝度の分布が少なく、尚且つ階
調の線形性が高く、動画に対する応答性の良い画像を得
る事ができた。

【０１３５】なお本実施形態おいて、波形生成回路１０
７の例として２種類の電圧源を切り替えて実現するもの
を示したが、構成としてはこれに限られるものではな
く、デジタルメモリとＤＡ変換器にの組み合わせや、ア
ナログ回路による波形生成など、上述したような電圧波
形が得られれば構成については問わない。

【０１３６】また、前述の映像信号はアナログでもデジ
タルでも差し支えないが、データ処理がより容易である
デジタル信号を本実施形態では採用した。さらにシリア
ル／パラレル変換手段としてはデジタル信号の処理が容
易なシフトレジスタを採用しているがこれに限定される
ものではない。

【０１３７】以上のように、本実施形態によれば、特別
に充電回路などを設けることなく簡略な方法で、マルチ
電子源配線上の寄生容量による階調性の劣化を、電流駆
動方式においても改善する事ができ、輝度の分布が少な
く、尚且つ階調の線形性が高く、動画に対する応答性の
良い優れた画像表示装置が実現できる。

【０１３８】＜第２の実施形態＞次に、本発明に係る第
２の実施形態を説明する。第１の実施形態では、パルス
幅変調によって階調表示を行う場合への本発明の適用を
示したが、第２の実施形態では、振幅変調によって階調
表示を行う場合への適用を説明する。なお、第２に実施
形態における電子放出素子及びパネルの構造については
第１実施形態と同様であるので説明は省略する。

【０１３９】本実施形態の駆動回路の構成について、図
４を用いて説明する。図４において表示パネル１０１、
走査回路１０２、制御回路１０３、シフトレジスタ１０
４、ラッチ回路１０５については上述した第１の実施形
態と同様であり、同じ参照番号を付与し、説明を省略す
る。

【０１４０】次に、振幅変調回路２０１について図５を
用いて説明する。振幅変調回路２０１は、ラッチ回路１
０５からの１ライン分の画像データＩｄ'ｌないしＩｄ'
ｎの各々に応じた電圧値をＩｄ''１ないしＩｄ''ｎを通
じてＶ／Ｉ変換回路４０３に出力するものであり、図５
に示すようにｎ個のＤＡ変換器５０１で構成されてい
る。

【０１４１】ＤＡ変換器５０１のリファレンス電圧Ｖｒ
ｅｆ及び変換開始クロックＳＴの入力端子は、それぞれ
ｎ個とも共通配線で接続され、波形生成回路４０２の出
力及び、制御クロックＴｍｏｄに配線されている。そし
て、制御回路１０３からのタイミング信号Ｔｍｏｄに合
わせて、データに応じた電圧値を出力する。リファレン
ス電圧Ｖｒｅｆは、ＤＡ変換器の出力のフルスパンを規
定するもので、つまりＩｄ'１ないしＩｄ'ｎにフル輝度
信号が入った場合に、ＤＡ変換器５０１の出力電圧Ｖｏ
ｕｔがＶｒｅｆと等しくなる。

【０１４２】次に、Ｖ／Ｉ変換回路４０３について、図
６を用いて説明する。Ｖ／Ｉ変換回路４０３の実際の構
成は、ｎ個の個別Ｖ／Ｉ変換回路６０１の入力Ｖｉｎが
それぞれ、振幅変調回路４０１の出力Ｉｄ''１〜Ｉｄ''
ｎに接続されており、電圧振幅に応じた電流値をＩｏｕ
ｔに出力する。個別Ｖ／Ｉ変換回路６０１の回路構成
は、図３（ｂ）で示した電流源回路と同様であり入力電
圧Ｖｉｎに対して出力される電流値Ｉｏｕｔは以下の、Ｉｏｕｔ＝Ｖｉｎ／Ｒｉ（式２）で表される。そして、出力Ｉｏｕｔは表示パネル１０１
の列配線Ｄｙ１〜Ｄｙｎに接続されている。

【０１４３】次に、波形生成回路４０２について図７を
用いて説明する。図７（ａ）は、波形生成回路４０２の
構成を示す図で、カウンタ７０１は、内部のクロックに
よってカウントアップされるもので、制御回路１０３か
らの同期信号Ｔｓｃａｎによりリセットされる。カウン
タ７０１のデータは波形メモリ７０２のアドレス線に接
続され、波形メモリ７０２からはあらかじめ記憶された
波形データが出力される。波形メモリ７０２から出力さ
れた波形データ（デジタル）は、ＤＡ変換器７０３に入
力され、前述のカウンタのクロックと同期して（不図
示）アナログ電圧値に変換され、振幅変調回路４０１内
のＤＡ変換器５０１のリファレンス電圧Ｖｒｅｆとして
出力される。

【０１４４】これらの構成、及び動作に基づいて実際に
出力される波形を図７（ｂ）に示す。図７におけるＶｃ
ｈｇ，Ｖｄｒｖ，Ｔｃｈｇ，Ｔｓｃａｎの各数値は、第
１の実施形態の数値と同じであるが簡単に説明すると次
のとおりである。図１７より、最高輝度に必要な放出電
流が第１の実施形態と同様に１．５μＡであるとする
と、このとき、印加されるべき素子電圧は１４Ｖである
から、列配線の印加電圧は７Ｖであり、この後の計算も
第１の実施形態と同様である。このようにして、Ｖｃｈ
ｇを決定しておけば、該波形生成装置の出力はＤＡ変換
のリファレンスに印加されているので振幅変調の電圧値
に応じて寄生容量の充電に必要な電圧が列配線に印加さ
れる（充電に必要なチャージ量も変調電圧に比例するた
め）。

【０１４５】△Ｔｃｈｇは、回路やマルチ電子源上の寄
生インダクタンスの存在によるリンギング電圧の発生を
抑えるために波形の立ち上がり角度を制限するものであ
り、尚且つ、階調性を劣化させないためにＴｃｈｇの１
／１０程度に設定した。この第２の実施形態のように、
波形生成回路４０２として波形メモリ７０２を使用する
と、任意の波形を容易に本発明の目的達成のために発生
させる事ができる。

【０１４６】図２７は図４に示した各部の信号を説明す
る図である。（ａ）及び（ｂ）に示されるＴｓｃａｎと
Ｔｍｏｄは、第１の実施形態（図２６）と同じである。
（ｃ）はＩｄ'ｎの値、すなわちラッチ回路１０５のｎ
番目のラッチデータ（映像信号に対応した値）であると
ころのデジタル値を表わしている。（ｄ）は波形生成回
路４０２によって生成され振幅変調回路４０１に提供さ
れるＶｒｅｆを示す。なお、図２７では、図７の（ｂ）
で説明したような立ち上がり角度の表現は省略してあ
る。（ｅ）は振幅変調回路４０１のｎ番目の端子の出力
電圧であるところのＩｄ''ｎを表わす。入力されたデジ
タル値（Ｉｄ'ｎ）の大きさに応じて、Ｖｒｅｆの波形
形状を保ちながら出力電圧が変化する。Ｖ／Ｉ変換回路
４０３では、（ｅ）で示されるような電圧信号を入力
し、これに応じた電流出力を行い、対応する端子（Ｄｙ
１〜ｎ）に適切な電圧を印加することになる。

【０１４７】以上説明したような構成、設定で画像表示
装置を試作したところ、輝度の分布が少なく、尚且つ階
調の線形性が高く、動画に対する応答性の良い画像を得
る事ができた。

【０１４８】なお、上記第２の実施形態おいて、波形生
成回路４０２の例として、デジタルメモリとＤＡ変換器
の組み合わせで実現されるものを示したが、構成として
はこれに限られるものではなく、アナログ回路による波
形生成など、上述したような電圧波形が得られれば、そ
の構成については問わない。第１の実施形態で示した波
形生成回路（図２）の構成を適用することも可能であ
る。もちろん、第２の実施形態の波形生成回路を第１の
実施形態に適用することもできる。

【０１４９】また前述の映像信号はアナログでもデジタ
ルでも差し支えないが、データ処理がより容易であるデ
ジタル信号を本実施形態では採用した。さらにシリアル
／パラレル変換手段としてはデジタル信号の処理が容易
なシフトレジスタを採用しているがこれに限定されるも
のではない。

【０１５０】本実施形態により、第１の実施形態と同様
に、特別な充電回路などを設けることなく簡略な方法
で、マルチ電子源配線上の寄生容量による階調性の劣化
を、電流駆動方式においても改善する事ができ、輝度の
分布が少なく、尚且つ階調の線形性が高く、動画に対す
る応答性の良い優れた画像表示装置が実現できた。

【０１５１】即ち、上記各実施形態によれば、冷陰極素
子をマトリックス配線したマルチ電子源を駆動する際、
予め設定した波形（図２或いは図７で示される波形）で
制御電流源をコントロールして駆動電流を供給する事に
より、寄生容量を高速に充電する事ができる。このた
め、電子放出素子を高速に応答させる事が可能となり、
しかもでん流言を用いているので配線抵抗の影響を受け
ずに駆動する事ができる。このため、本実施形態を適用
した画像形成装置に於いては、階調の線形性に優れ、動
画表示を行っても不自然な感じを与えることがない。と
りわけ大画面の表示装置においても、特別に寄生容量を
充電する回路を付加せずに優れた品位の画像を表示でき
る。

【０１５２】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、マトリ
クス配線された多数の電子放出素子を備えるマルチ電子
源から電子ビームを高速且つ均一に出力させることが可
能となる。

【０１５３】また、輝度むらが無く、階調の線形性にす
ぐれ、応答速度が速い表示装置を提供することが可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態の駆動回路の構成例を表す図で
ある。

【図２】第１の実施形態の波形生成回路の構成例及び出
力波形例を示す図である。

【図３】第１の実施形態の電流源の回路構成例を示す図
である。

【図４】第２の実施形態の駆動回路の構成例を表す図で
ある。

【図５】第２の実施形態の振幅変調回路を示す図であ
る。

【図６】第２の実施形態におけるＶ／Ｉ変換回路を示す
図である。

【図７】第２の実施形態の波形生成回路の構成例及び出
力波形例を示す図である。

【図８】素子印加電圧を説明する図である。

【図９】本発明の実施形態である画像表示装置の、表示
パネルの一部を切り欠いて示した斜視図である。

【図１０】表示パネルのフェースプレートの蛍光体配列
を例示した平面図である。

【図１１】実施形態で用いた平面型の表面伝導型放出素
子の平面図（ａ）及び断面図（ｂ）である。

【図１２】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１３】通電フォーミング処理の際の印加電圧波形を
示す図である。

【図１４】通電活性化処理の際の印加電圧波形（ａ），
放電電流Ｉｅの変化（ｂ）を示す図である。

【図１５】実施形態で用いた垂直型の表面伝導型放出素
子の断面図である。

【図１６】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１７】実施形態で用いた表面伝導型放出素子の典型
的な特性を示す図である。

【図１８】実施形態で用いたマルチ電子ビーム源の基板
の平面図である。

【図１９】実施形態で用いたマルチ電子ビーム源の基板
の一部断面図である。

【図２０】一般的な表面伝導型放出素子の一例を示す図
である。

【図２１】一般的なＦＥ型素子の一例を示す図である。

【図２２】一般的なＭＩＭ型素子の一例を示す図であ
る。

【図２３】マトリクス状に配線したマルチ電子ビーム源
を模式的に示す図である。

【図２４】図２３で示した回路に電流源を接続して駆動
する場合の問題点を説明するためのタイミングチャート
である。

【図２５】図２３で示した回路に電流源を接続して駆動
する場合の問題点を説明する図である。

【図２６】図１に示した各部の信号を説明する図であ
る。

【図２７】図４に示した各部の信号を説明する図であ
る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０９Ｇ 3/20 ６４１Ｇ０９Ｇ 3/20 ６４１ＣＨ０４Ｎ 5/68 Ｈ０４Ｎ 5/68 ＢＦターム(参考） 5C058 AA11 AB02 BA01 BA06 BA07 BA22 BA25 BB03 BB25 5C080 AA08 BB05 CC03 DD05 DD08 EE29 EE30 FF12 GG08 JJ02 JJ04 JJ05 JJ06 5C094 AA03 AA13 AA14 AA15 BA21 BA32 CA19 CA24 DA13 DB04 EA04 EA05 EB02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の冷陰極素子を複数の行配線と複数
の列配線とを用いてマトリクス配線したマルチ電子源を
駆動するための駆動装置であって、前記複数の行方向配線より駆動対象の行方向配線を順次
選択する走査手段と、前記走査手段による行方向配線の選択に同期して前記複
数の列方向配線の各々に印加すべき駆動信号を、その先
頭部分の所定期間における信号レベルを高くして前記列
配線に印加する駆動信号印加手段とを備えることを特徴
とするマルチ電子源の駆動装置。
【請求項２】前記駆動信号印加手段は、前記駆動信号
の先頭部分を、前記走査手段による行配線の選択の切替
タイミングに基づいて検出することを特徴とする請求項
１に記載のマルチ電子源の駆動装置。
【請求項３】前記駆動信号印加手段は、前記走査手段による行配線の選択の切替タイミングから
所定期間にわたり第１の電圧レベルを有し、他の期間で
該第１の電圧レベルより低い第２の電圧レベルを有する
基準信号を生成する波形生成手段と、映像信号をパルス幅変調して得られるパルス信号を前記
走査手段による行方向配線の選択に同期して生成、出力
するパルス幅変調手段と、前記基準信号と前記パルス信号とを合成して得られる電
圧信号に基づいて前記列配線を駆動するための信号を印
加する印加手段とを備えることを特徴とする請求項１に
記載のマルチ電子源の駆動装置。
【請求項４】前記印加手段は、前記電圧信号に従った
電流値を出力する電流源を備えることを特徴とする請求
項３に記載のマルチ電子源の駆動装置。
【請求項５】前記駆動信号印加手段は、前記走査手段による行配線の選択の切替タイミングから
所定期間にわたり第１の電圧レベルを有し、他の期間で
該第１の電圧レベルより低い第２の電圧レベルを有する
基準信号を生成する波形生成手段と、映像信号を振幅変調して得られる振幅変調信号を前記走
査手段による行方向配線の選択に同期して生成、出力す
る振幅変調手段と、前記基準信号と前記パルス信号とに基づいた電流値を有
する、前記列配線を駆動するための電流を出力する電流
源とを備えることを特徴とする請求項１に記載のマルチ
電子源の駆動装置。
【請求項６】前記波形生成手段は、前記第１の電圧レベルを発生する第１電圧源と、前記第２の電圧レベルを発生する第２電圧源と、前記走査手段における行配線の切替タイミングから所定
期間は前記第１電圧源の出力を選択し、他の期間は前記
第２電圧源の出力を選択する選択手段とを備えることを
特徴とする請求項３乃至５のいずれかに記載のマルチ電
子源の駆動装置。
【請求項７】前記波形生成手段は、前記走査回路の切替タイミングでリセットされるカウン
タと、該カウンタによってアドレスされ予め記憶した波形デー
タを出力するメモリと、該メモリより出力された波形データを電圧信号としての
基準信号に変換するＤ／Ａ変換器とを備えることを特徴
とする請求項３乃至５のいずれかに記載のマルチ電子源
の駆動装置。
【請求項８】前記冷陰極素子が、表面伝導型放出素子
であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記
載のマルチ電子源の駆動装置。
【請求項９】前記冷陰極素子が、ＦＥ型放出素子であ
ることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の
マルチ電子源の駆動装置。
【請求項１０】前記冷陰極素子が、ＭＩＭ型放出素子
であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記
載のマルチ電子源の駆動装置。
【請求項１１】前記波形生成手段における前記所定期
間は、前記走査手段によって一つの行配線が選択されて
いる期間を各色の表示階調数で分割した期間よりも短い
ことを特徴とする請求項３に記載のマルチ電子源の駆動
装置。
【請求項１２】前記波形生成手段における前記第１の
電圧レベルは、一つの列方向配線に存在する寄生容量を
前記所定期間で前記冷陰極素子を駆動する電圧まで充電
させ得るように設定されることを特徴とする請求項１１
に記載のマルチ電子源の駆動装置。
【請求項１３】複数の冷陰極素子を複数の行配線と複
数の列配線とを用いてマトリクス配線したマルチ電子源
を駆動するための駆動方法であって、前記複数の行方向配線より駆動対象の行方向配線を順次
選択する走査工程と、前記走査工程による行方向配線の選択に同期して前記複
数の列方向配線の各々に印加すべき駆動信号を、その先
頭部分の所定期間における信号レベルを高くして前記列
配線に印加する駆動信号印加工程とを備えることを特徴
とするマルチ電子源の駆動方法。
【請求項１４】前記駆動信号印加工程は、前記駆動信
号の先頭部分を、前記走査工程による行配線の選択の切
替タイミングに基づいて検出することを特徴とする請求
項１３に記載のマルチ電子源の駆動方法。
【請求項１５】前記駆動信号印加工程は、前記走査工程による行配線の選択の切替タイミングから
所定期間にわたり第１の電圧レベルを有し、他の期間で
該第１の電圧レベルより低い第２の電圧レベルを有する
基準信号を生成する波形生成工程と、映像信号をパルス幅変調して得られるパルス信号を前記
走査工程による行方向配線の選択に同期して生成、出力
するパルス幅変調工程と、前記基準信号と前記パルス信号とを合成して得られる電
圧信号に基づいて前記列配線を駆動するための信号を印
加する印加工程とを備えることを特徴とする請求項１３
に記載のマルチ電子源の駆動方法。
【請求項１６】前記印加工程は、前記電圧信号に従っ
た電流値を出力することを特徴とする請求項１５に記載
のマルチ電子源の駆動方法。
【請求項１７】前記駆動信号印加工程は、前記走査工程による行配線の選択の切替タイミングから
所定期間にわたり第１の電圧レベルを有し、他の期間で
該第１の電圧レベルより低い第２の電圧レベルを有する
基準信号を生成する波形生成工程と、映像信号を振幅変調して得られる振幅変調信号を前記走
査工程による行方向配線の選択に同期して生成、出力す
る振幅変調工程と、前記基準信号と前記パルス信号とに基づいた電流値を有
する、前記列配線を駆動するための電流を出力する電流
源とを備えることを特徴とする請求項１３に記載のマル
チ電子源の駆動方法。
【請求項１８】前記波形生成工程は、前記第１の電圧レベルを発生する第１電圧源と前記第２
の電圧レベルを発生する第２電圧源のうちの一方の出力
電圧を選択するものであって、前記走査工程における行
配線の切替タイミングから所定期間は前記第１電圧源の
出力を選択し、他の期間は前記第２電圧源の出力を選択
することを特徴とする請求項１５乃至１７のいずれかに
記載のマルチ電子源の駆動方法。
【請求項１９】前記波形生成工程は、予め記憶した波
形データをメモリより読み出し、読み出された波形デー
タを電圧信号としての基準信号に変換することを特徴と
する請求項１５乃至１７のいずれかに記載のマルチ電子
源の駆動方法。
【請求項２０】前記波形生成工程における前記所定期
間は、前記走査工程において一つの行配線が選択されて
いる期間を各色の表示階調数で分割した期間よりも短い
ことを特徴とする請求項１５に記載のマルチ電子源の駆
動方法。
【請求項２１】前記波形生成工程における前記第１の
電圧レベルは、一つの列方向配線に存在する寄生容量を
前記所定期間で前記冷陰極素子を駆動する電圧まで充電
させ得るように設定されることを特徴とする請求項２０
に記載のマルチ電子源の駆動方法。
【請求項２２】複数の冷陰極素子を複数の行配線と複
数の列配線とを用いてマトリクス配線したマルチ電子源
と、該マルチ電子源と対向する位置にあって該マルチ電子源
から放出される電子ビームの照射に応じて可視像を形成
する画像形成部材とを備え、前記マルチ電子源を請求項１乃至１０のいずれかに記載
の駆動装置によって駆動することを特徴とする画像形成
装置。