JP3311246B2 - 電子発生装置、画像表示装置およびそれらの駆動回路、駆動方法 - Google Patents
電子発生装置、画像表示装置およびそれらの駆動回路、駆動方法Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は複数の電子放出素子
をマトリックス配線したマルチ電子源とその駆動回路を
有する電子発生装置、画像表示装置さらにそれらの駆動
回路、駆動方法に関する。
をマトリックス配線したマルチ電子源とその駆動回路を
有する電子発生装置、画像表示装置さらにそれらの駆動
回路、駆動方法に関する。
【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）や、表面伝導型放出素子などが知られている。
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）や、表面伝導型放出素子などが知られている。
【０００３】ＦＥ型の例としては、たとえば、Ｗ．Ｐ．
Ｄｙｋｅ＆Ｗ．Ｗ．Ｄｏｌａｎ，“Ｆｉｅｌｄ ｅｍｉ
ｓｓｉｏｎ”，Ａｄｖａｎｃｅ ｉｎ Ｅｌｅｃｔｒｏ
ｎＰｈｙｓｉｃｓ，８，８９（１９５６）や、あるい
は、Ｃ．Ａ．Ｓｐｉｎｄｔ，“Ｐｈｙｓｉｃａｌ ｐｒ
ｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｔｈｉｎ−ｆｉｌｍｆｉｅｌ
ｄ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｃａｔｈｏｄｅｓ ｗｉｔｈｍ
ｏｌｙｂｄｅｎｉｕｍ ｃｏｎｅｓ”，Ｊ．Ａｐｐｌ．
Ｐｈｙｓ．，４７，５２４８（１９７６）などが知られ
ている。
Ｄｙｋｅ＆Ｗ．Ｗ．Ｄｏｌａｎ，“Ｆｉｅｌｄ ｅｍｉ
ｓｓｉｏｎ”，Ａｄｖａｎｃｅ ｉｎ Ｅｌｅｃｔｒｏ
ｎＰｈｙｓｉｃｓ，８，８９（１９５６）や、あるい
は、Ｃ．Ａ．Ｓｐｉｎｄｔ，“Ｐｈｙｓｉｃａｌ ｐｒ
ｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｔｈｉｎ−ｆｉｌｍｆｉｅｌ
ｄ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｃａｔｈｏｄｅｓ ｗｉｔｈｍ
ｏｌｙｂｄｅｎｉｕｍ ｃｏｎｅｓ”，Ｊ．Ａｐｐｌ．
Ｐｈｙｓ．，４７，５２４８（１９７６）などが知られ
ている。
【０００４】図３１は、Ｓｐｉｎｄｔらによる素子の断
面図である。同図において、３０１０は基板で、３０１
１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の先端部より電界を放出させるもので
ある。 また、ＭＩＭ型の例としては、たとえば、Ｃ．
Ａ．Ｍｅａｄ，”Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｆｔｕｎｎｅ
ｌ−ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｄｅｖｉｃｅｓ，Ｊ．Ａｐｐ
ｌ．Ｐｈｙｓ．，３２，６４６（１９６１）などが知ら
れている。
面図である。同図において、３０１０は基板で、３０１
１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の先端部より電界を放出させるもので
ある。 また、ＭＩＭ型の例としては、たとえば、Ｃ．
Ａ．Ｍｅａｄ，”Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｆｔｕｎｎｅ
ｌ−ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｄｅｖｉｃｅｓ，Ｊ．Ａｐｐ
ｌ．Ｐｈｙｓ．，３２，６４６（１９６１）などが知ら
れている。
【０００５】図３２は、ＭＩＭ型の断面図であり、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、１００Å程度の薄い絶縁層、３
０２３は厚さ８０〜３００Å程度の金属よりなる上電極
である。ＭＩＭ型は、上電極３０２３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３０２
３の表面より電子を放出させるものである。
おいて、３０２０は基板で、３０２１は金属よりなる下
電極、３０２２は厚さ、１００Å程度の薄い絶縁層、３
０２３は厚さ８０〜３００Å程度の金属よりなる上電極
である。ＭＩＭ型は、上電極３０２３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３０２
３の表面より電子を放出させるものである。
【０００６】また、表面伝導型放出素子としては、たと
えば、Ｍ．Ｉ．Ｅｌｉｎｓｏｎ，Ｒａｄｉｏ Ｅｎｇ．
Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｐｈｙｓ．，１０，１２９０，（１
９６５）や、後述する他の例が知られている。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ＳｎＯ2薄膜を用いたもの
の他に、Ａｕ薄膜によるもの［Ｇ．Ｄｉｔｔｍｅｒ：”
Ｔｈｉｎ ＳｏｌｉｄＦｉｌｍｓ”，９，３１７（１９
７２）］や、Ｉｎ2Ｏ3／ＳｎＯ2薄膜によるもの［Ｍ．
Ｈａｒｔｗｅｌｌ ａｎｄ Ｃ．Ｇ．Ｆｏｎｓｔａ
ｄ：”ＩＥＥＥＴｒａｎｓ．ＥＤ Ｃｏｎｆ．”，５１
９（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。
えば、Ｍ．Ｉ．Ｅｌｉｎｓｏｎ，Ｒａｄｉｏ Ｅｎｇ．
Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｐｈｙｓ．，１０，１２９０，（１
９６５）や、後述する他の例が知られている。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ＳｎＯ2薄膜を用いたもの
の他に、Ａｕ薄膜によるもの［Ｇ．Ｄｉｔｔｍｅｒ：”
Ｔｈｉｎ ＳｏｌｉｄＦｉｌｍｓ”，９，３１７（１９
７２）］や、Ｉｎ2Ｏ3／ＳｎＯ2薄膜によるもの［Ｍ．
Ｈａｒｔｗｅｌｌ ａｎｄ Ｃ．Ｇ．Ｆｏｎｓｔａ
ｄ：”ＩＥＥＥＴｒａｎｓ．ＥＤ Ｃｏｎｆ．”，５１
９（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。
【０００７】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３０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。
典型的な例として、図３０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、これは模式的なものであり、実
際の電子放出部の位置や形状を忠実に表現しているわけ
ではない。
【０００８】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
３００４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。
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
３００４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。
【０００９】上述の表面伝導型放出素子は、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６４−３１３３２号公報において開示され
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。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。
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６４−３１３３２号公報において開示され
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。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。
【００１０】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号公報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。
とえば本出願人によるＵＳＰ５，０６６，８８３や特開
平２−２５７５５１号公報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。
【００１１】
【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、構造の表面伝導型放出素子を試みてきた。さら
に、多数の表面伝導型放出素子を配列したマルチ電子
源、ならびにこのマルチ電子源を応用した画像表示装置
について研究を行ってきた。
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、構造の表面伝導型放出素子を試みてきた。さら
に、多数の表面伝導型放出素子を配列したマルチ電子
源、ならびにこのマルチ電子源を応用した画像表示装置
について研究を行ってきた。
【００１２】発明者らは、たとえば図３３に示す電気的
な配線方法によるマルチ電子源を試みてきた。すなわ
ち、表面伝導型放出素子を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ックス状に配線したマ
ルチ電子源である。図中、４００１は表面伝導型放出素
子を模式的に示したもの、４００２は走行配線となる行
方向配線、４００３はデータ配線となる列方向配線であ
る。行方向配線４００２および列方向配線４００３は、
実際には有限の電気抵抗を有するものであるが、図にお
いては配線抵抗４００４および４００５として示されて
いる。上述のような配線方法を、単純マトリックス配線
と呼ぶ。
な配線方法によるマルチ電子源を試みてきた。すなわ
ち、表面伝導型放出素子を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ックス状に配線したマ
ルチ電子源である。図中、４００１は表面伝導型放出素
子を模式的に示したもの、４００２は走行配線となる行
方向配線、４００３はデータ配線となる列方向配線であ
る。行方向配線４００２および列方向配線４００３は、
実際には有限の電気抵抗を有するものであるが、図にお
いては配線抵抗４００４および４００５として示されて
いる。上述のような配線方法を、単純マトリックス配線
と呼ぶ。
【００１３】なお、図示の便宜上、６×６のマトリック
スで示しているが、マトリックスの規模はもちろんこれ
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。表面伝導型放
出素子を単純マトリックス配線したマルチ電子源におい
ては、所望の電子ビームを出力させるため、行方向配線
４００２および列方向配線４００３に適宜の電気信号を
印加する。たとえば、マトリックスの中の任意の１行の
表面伝導型放出素子を駆動するには、選択する行の行方
向配線４００２には選択電圧Ｖｓを印加し、同時に非選
択の行の行方向配線４００２には非選択電圧Ｖｎｓを印
加する。これと同期して列方向配線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４００５による電圧
降下を無視すれば、選択する行の表面伝導型放出素子に
は、Ｖｅ−Ｖｓの電圧が印加され、また非選択行の表面
伝導型放出素子にはＶｅ−Ｖｎｓの電圧が印加される。
Ｖｅ，Ｖｓ，Ｖｎｓを適宜の大きさの電圧にすれば選択
する行の表面伝導型放出素子だけから所望の強度の電子
ビームが出力されるはずであり、また列方向配線の各々
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、表面伝導型放出素子の応答速度は高速であ
るため、駆動電圧Ｖｅを印加する時間の長さを変えれ
ば、電子ビームが出力される時間の長さも変えることが
できるはずである。
スで示しているが、マトリックスの規模はもちろんこれ
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。表面伝導型放
出素子を単純マトリックス配線したマルチ電子源におい
ては、所望の電子ビームを出力させるため、行方向配線
４００２および列方向配線４００３に適宜の電気信号を
印加する。たとえば、マトリックスの中の任意の１行の
表面伝導型放出素子を駆動するには、選択する行の行方
向配線４００２には選択電圧Ｖｓを印加し、同時に非選
択の行の行方向配線４００２には非選択電圧Ｖｎｓを印
加する。これと同期して列方向配線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４００５による電圧
降下を無視すれば、選択する行の表面伝導型放出素子に
は、Ｖｅ−Ｖｓの電圧が印加され、また非選択行の表面
伝導型放出素子にはＶｅ−Ｖｎｓの電圧が印加される。
Ｖｅ，Ｖｓ，Ｖｎｓを適宜の大きさの電圧にすれば選択
する行の表面伝導型放出素子だけから所望の強度の電子
ビームが出力されるはずであり、また列方向配線の各々
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、表面伝導型放出素子の応答速度は高速であ
るため、駆動電圧Ｖｅを印加する時間の長さを変えれ
ば、電子ビームが出力される時間の長さも変えることが
できるはずである。
【００１４】したがって、表面伝導型放出素子を単純マ
トリックス配線したマルチ電子源にはいろいろな用途が
考えられており、たとえば、画像情報に応じた電圧信号
を適宜印加すれば、画像表示装置用の電子源として応用
できるものと期待される。しかしながら、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表面
伝導型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。各素子に印加される電圧がば
らつく原因として、まず第一に、単純マトリックス配線
では各表面伝導型放出素子ごとに配線長が異なる（すな
わち、配線抵抗の大きさが素子ごとに異なる）ことが挙
げられる。
トリックス配線したマルチ電子源にはいろいろな用途が
考えられており、たとえば、画像情報に応じた電圧信号
を適宜印加すれば、画像表示装置用の電子源として応用
できるものと期待される。しかしながら、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表面
伝導型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。各素子に印加される電圧がば
らつく原因として、まず第一に、単純マトリックス配線
では各表面伝導型放出素子ごとに配線長が異なる（すな
わち、配線抵抗の大きさが素子ごとに異なる）ことが挙
げられる。
【００１５】第二に、行方向の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こと
が挙げられる。これは、選択する行の行方向配線から当
該行に接続された各表面伝導型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きるものである。第三に、
駆動するパターン（画像表示装置の場合には表示する画
像パターン）によって配線抵抗で生じる電圧降下の大き
さが変化することが挙げられる。これは、駆動するパタ
ーンによって、配線抵抗に流れる電流が変化するために
起きるものである。
４００４で発生する電圧降下の大きさが一様でないこと
が挙げられる。これは、選択する行の行方向配線から当
該行に接続された各表面伝導型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きるものである。第三に、
駆動するパターン（画像表示装置の場合には表示する画
像パターン）によって配線抵抗で生じる電圧降下の大き
さが変化することが挙げられる。これは、駆動するパタ
ーンによって、配線抵抗に流れる電流が変化するために
起きるものである。
【００１６】以上のような原因により、各表面伝導型放
出素子に印加される電圧にばらつきが発生すると、各表
面伝導型放出素子から出力される電子ビーム強度が所望
の値からずれることになり、応用上不都合であった。た
とえば、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。また、電圧のばらつきは単純マト
リッ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を制限する要因と
もなった。
出素子に印加される電圧にばらつきが発生すると、各表
面伝導型放出素子から出力される電子ビーム強度が所望
の値からずれることになり、応用上不都合であった。た
とえば、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。また、電圧のばらつきは単純マト
リッ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を制限する要因と
もなった。
【００１７】このような点に鑑みて鋭意研究した結果、
本発明者らは上記の電圧印加方法とは異なる駆動方法を
すでに試みている。すなわち、表面伝導型放出素子を単
純マトリックス配線したマルチ電子源を駆動する際、列
方向配線には駆動電圧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、表面伝導型放出素子に流れる電
流（以下、素子電流Ｉｆと記す）と放出される電子ビー
ム（以下、放出電流Ｉｅと記す）との間の強い相関関係
に着目した結果考案された方法であり、素子電流Ｉｆの
大きさを制限することにより放出電流Ｉｅの大きさを制
御するものである。
本発明者らは上記の電圧印加方法とは異なる駆動方法を
すでに試みている。すなわち、表面伝導型放出素子を単
純マトリックス配線したマルチ電子源を駆動する際、列
方向配線には駆動電圧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、表面伝導型放出素子に流れる電
流（以下、素子電流Ｉｆと記す）と放出される電子ビー
ム（以下、放出電流Ｉｅと記す）との間の強い相関関係
に着目した結果考案された方法であり、素子電流Ｉｆの
大きさを制限することにより放出電流Ｉｅの大きさを制
御するものである。
【００１８】つまり、表面伝導型放出素子の（素子電流
Ｉｆ）対（放出電流Ｉｅ）特性を参照して各表面伝導型
放出素子に流す素子電流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合わせ
ること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。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
で電圧効果が発生したとしてもその影響を受けにくいた
め、出力される電子ビーム強度のバラツキや変動を低減
するのに大きな効果が認められた。
Ｉｆ）対（放出電流Ｉｅ）特性を参照して各表面伝導型
放出素子に流す素子電流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合わせ
ること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。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
で電圧効果が発生したとしてもその影響を受けにくいた
め、出力される電子ビーム強度のバラツキや変動を低減
するのに大きな効果が認められた。
【００１９】しかしながら、電流源を接続して駆動する
方法には全く問題がないわけではなく、以下に述べるよ
うな問題が発生していたので、これを図３４で説明す
る。図３４は、図３３のマルチ電子源を電流源で駆動し
た例である。行方向配線４００２の内、一本：Ｄｘ１に
選択電位Ｖｓ＝−７Ｖを印加し、他の行方向配線４００
２：Ｄｘ２〜Ｄｘ６は非選択電位Ｖｎｓ＝０Ｖを印加す
る。また列方向配線４００３：Ｄｙ１〜Ｄｙ６は、定電
流源４００６に接続する。これにより選択電位の印加さ
れた行方向配線上の素子が定電流で駆動される。この
時、定電流の設定値を素子が電子を放出する程度の大き
さに設定することで、電流源からの電流出力により、選
択電位の印加された行上の各素子に設定素子電流Ｉｆが
流れ、各素子は電子を放出する。
方法には全く問題がないわけではなく、以下に述べるよ
うな問題が発生していたので、これを図３４で説明す
る。図３４は、図３３のマルチ電子源を電流源で駆動し
た例である。行方向配線４００２の内、一本：Ｄｘ１に
選択電位Ｖｓ＝−７Ｖを印加し、他の行方向配線４００
２：Ｄｘ２〜Ｄｘ６は非選択電位Ｖｎｓ＝０Ｖを印加す
る。また列方向配線４００３：Ｄｙ１〜Ｄｙ６は、定電
流源４００６に接続する。これにより選択電位の印加さ
れた行方向配線上の素子が定電流で駆動される。この
時、定電流の設定値を素子が電子を放出する程度の大き
さに設定することで、電流源からの電流出力により、選
択電位の印加された行上の各素子に設定素子電流Ｉｆが
流れ、各素子は電子を放出する。
【００２０】この時、実際の映像信号によっては素子か
ら電子を放出させない（非点灯）制御を行う必要があ
る。例えば、図３４に示す様に、選択電位Ｖｓの印加さ
れた行方向配線Ｄｘ１上の素子の内、列方向配線Ｄｙ２
との交点上の素子は電子放出しない場合を考える。この
時、Ｄｙ２に接続された定電流源は電流を出力しない状
態になる。この定電流源の出力電流がゼロになる状態と
は定電流源の出力インピーダンスが無限大と同じであ
り、列配線Ｄｙ２は、ハイインピーダンス状態になる。
しかし、単純マトリックスの行または列配線がハイイン
ピーダンス状態になると以下の問題が生じる。
ら電子を放出させない（非点灯）制御を行う必要があ
る。例えば、図３４に示す様に、選択電位Ｖｓの印加さ
れた行方向配線Ｄｘ１上の素子の内、列方向配線Ｄｙ２
との交点上の素子は電子放出しない場合を考える。この
時、Ｄｙ２に接続された定電流源は電流を出力しない状
態になる。この定電流源の出力電流がゼロになる状態と
は定電流源の出力インピーダンスが無限大と同じであ
り、列配線Ｄｙ２は、ハイインピーダンス状態になる。
しかし、単純マトリックスの行または列配線がハイイン
ピーダンス状態になると以下の問題が生じる。
【００２１】（１）電流源出力で確定されないハイイン
ピーダンス状態の配線は、他の駆動素子の影響や駆動パ
ターンにより電位が決定される。従って素子から電子放
出させないように、列側に接続した電流現を制御して
も、この列上の素子に印加する電位を確定できない。即
ち、他の駆動素子の影響や駆動パターン、選択／非選択
電圧の状態によっては、ハイインピーダンスの配線上の
素子が、映像信号に関係無く、電子を放出してしまう可
能性（異常点灯）があった。
ピーダンス状態の配線は、他の駆動素子の影響や駆動パ
ターンにより電位が決定される。従って素子から電子放
出させないように、列側に接続した電流現を制御して
も、この列上の素子に印加する電位を確定できない。即
ち、他の駆動素子の影響や駆動パターン、選択／非選択
電圧の状態によっては、ハイインピーダンスの配線上の
素子が、映像信号に関係無く、電子を放出してしまう可
能性（異常点灯）があった。
【００２２】（２）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
表示装置において、表面伝導型放出素子から放出される
電子ビームの起動は、蛍光体側に印加される高圧電源と
ともに、隣接する行、列方向配線電位によって影響され
る。従って、前述のように、ハイインピーダンスの配線
電位が存在すると、これと隣接したラインからの放出電
子の電子軌道が影響される。例えばカラー表示装置にお
いては電子ビームずれは、色ずれとして現れる可能性が
あった。
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
表示装置において、表面伝導型放出素子から放出される
電子ビームの起動は、蛍光体側に印加される高圧電源と
ともに、隣接する行、列方向配線電位によって影響され
る。従って、前述のように、ハイインピーダンスの配線
電位が存在すると、これと隣接したラインからの放出電
子の電子軌道が影響される。例えばカラー表示装置にお
いては電子ビームずれは、色ずれとして現れる可能性が
あった。
【００２３】そこで、本発明は、電圧降下を克服するの
に有利な電流駆動をおこないながら、異常点灯や電子起
動のずれがおこらない駆動回路とそれを利用した電子発
生装置、画像表示装置およびそれらの駆動方法を提供す
ることを目的とする。
に有利な電流駆動をおこないながら、異常点灯や電子起
動のずれがおこらない駆動回路とそれを利用した電子発
生装置、画像表示装置およびそれらの駆動方法を提供す
ることを目的とする。
【００２４】
【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
めに、本発明者が鋭意努力した結果、以下の発明を得
た。即ち本発明の電子発生装置は、複数の電子放出素子
を複数のデータ配線と複数の走査配線でマトリックス配
線したマルチ電子源と、前記マルチ電子源を駆動する駆
動回路を有する電子発生装置において、一定の電流を出
力する定電流出力部と一定の電圧を出力する定電圧出力
部とがスイッチを介して前記データ配線に接続されてお
り、前記スイッチは、電子出射量が０であるべき電子放
出素子が接続されるデータ配線と前記定電圧出力部とを
接続し、電子出射量が０以外であるべき電子放出素子が
接続されるデータ配線と前記定電流出力部とを接続する
ものであることを特徴とする。本発明は、前記電子発生
装置を用いた画像表示装置をも包含する。即ち本発明の
画像表示装置は、複数の電子放出素子を複数のデータ配
線と複数の走査配線でマトリックス配線したマルチ電子
源と、前記マルチ電子源を駆動する駆動回路と、電子の
照射によって励起発光する蛍光体とを有する画像表示装
置において、一定の電流を出力する定電流出力部と一定
の電圧を出力する定電圧出力部とがスイッチを介して前
記データ配線に接続されており、前記スイッチは、表示
のための輝度信号が比較信号以下の時データ配線と前記
定電圧出力部を接続し、表示のための輝度信号が比較信
号以上の時データ配線と前記定電流出力部を接続するも
のであることを特徴とする。また、本発明は前記電子発
生装置と前記画像表示装置の駆動回路をも包含する。即
ち本発明の駆動回路は、複数の電子放出素子を、複数の
データ配線と複数の走査配線でマトリックス配線したマ
ルチ電子源を駆動する駆動回路において、一定の電流を
出力する定電流出力部と一定の電圧を出力する定電圧出
力部とがスイッチを介して前記データ配線に接続されて
おり、前記スイッチは、電子出射量が０であるべき電子
放出素子が接続されるデータ配線と前記定電圧出力部と
を接続し、電子出射量が０以外であるべき電子放出素子
が接続されるデータ配線と前記定電流出力部とを接続す
るものであることを特徴とする。
めに、本発明者が鋭意努力した結果、以下の発明を得
た。即ち本発明の電子発生装置は、複数の電子放出素子
を複数のデータ配線と複数の走査配線でマトリックス配
線したマルチ電子源と、前記マルチ電子源を駆動する駆
動回路を有する電子発生装置において、一定の電流を出
力する定電流出力部と一定の電圧を出力する定電圧出力
部とがスイッチを介して前記データ配線に接続されてお
り、前記スイッチは、電子出射量が０であるべき電子放
出素子が接続されるデータ配線と前記定電圧出力部とを
接続し、電子出射量が０以外であるべき電子放出素子が
接続されるデータ配線と前記定電流出力部とを接続する
ものであることを特徴とする。本発明は、前記電子発生
装置を用いた画像表示装置をも包含する。即ち本発明の
画像表示装置は、複数の電子放出素子を複数のデータ配
線と複数の走査配線でマトリックス配線したマルチ電子
源と、前記マルチ電子源を駆動する駆動回路と、電子の
照射によって励起発光する蛍光体とを有する画像表示装
置において、一定の電流を出力する定電流出力部と一定
の電圧を出力する定電圧出力部とがスイッチを介して前
記データ配線に接続されており、前記スイッチは、表示
のための輝度信号が比較信号以下の時データ配線と前記
定電圧出力部を接続し、表示のための輝度信号が比較信
号以上の時データ配線と前記定電流出力部を接続するも
のであることを特徴とする。また、本発明は前記電子発
生装置と前記画像表示装置の駆動回路をも包含する。即
ち本発明の駆動回路は、複数の電子放出素子を、複数の
データ配線と複数の走査配線でマトリックス配線したマ
ルチ電子源を駆動する駆動回路において、一定の電流を
出力する定電流出力部と一定の電圧を出力する定電圧出
力部とがスイッチを介して前記データ配線に接続されて
おり、前記スイッチは、電子出射量が０であるべき電子
放出素子が接続されるデータ配線と前記定電圧出力部と
を接続し、電子出射量が０以外であるべき電子放出素子
が接続されるデータ配線と前記定電流出力部とを接続す
るものであることを特徴とする。
【００２５】本発明では、前記定電流出力部が出力する
一定の電流は、所望の放出電流を得るために電子放出素
子に流すべき素子電流であり、前記定電圧出力部が出力
する一定の電圧とは、前記一定の電圧と走査配線に印加
される走査電圧との差が前記電子放出素子の電子放出し
きい値電圧（Ｖｔｈ）よりも小さくなるように設定され
た電圧であるのがいい。前記スイッチは、前記定電流出
力部と前記データ配線との接続と、前記定電圧出力部と
前記データ配線との接続を切り替えるのがいい。前記ス
イッチはトランジスタを含むのがいい。前記トランジス
タは、バイポーラトランジスタかエンハンスメント型Ｍ
ＯＳトランジスタであってもよい。前記トランジスタが
バイポーラトランジスタの時、コレクタ接地またはエミ
ッタ接地であるといい。前記トランジスタがエンハンス
メント型ＭＯＳトランジスタである時は、ドレイン接地
またはソース接地であるといい。また、前記スイッチの
切り替えをするパルス幅変調回路を有するといい。ま
た、前記定電圧出力部はＧＮＤ配線からなるといい。ま
た、前記スイッチは、ダイオードを含んでもいい。前記
スイッチがダイオードの時、前記スイッチの切り替えを
するタイミング発生回路があるのがいい。また、前記定
電流出力部は、Ｖ／Ｉ変換器からなるのがいい。また、
前記スイッチは、輝度信号が比較信号以下の時、データ
配線と前記定電圧出力部を接続し、輝度信号が比較信号
以上の時データ配線と前記定電流出力部を接続するのが
いい。ほかに、前記スイッチは、電子出射量が０である
べき電子源があるデータ配線と前記定電圧出力部とを接
続し、電子出射量が０以外であるべき電子源があるデー
タ配線と前記定電流出力部とを接続することができる。
一定の電流は、所望の放出電流を得るために電子放出素
子に流すべき素子電流であり、前記定電圧出力部が出力
する一定の電圧とは、前記一定の電圧と走査配線に印加
される走査電圧との差が前記電子放出素子の電子放出し
きい値電圧（Ｖｔｈ）よりも小さくなるように設定され
た電圧であるのがいい。前記スイッチは、前記定電流出
力部と前記データ配線との接続と、前記定電圧出力部と
前記データ配線との接続を切り替えるのがいい。前記ス
イッチはトランジスタを含むのがいい。前記トランジス
タは、バイポーラトランジスタかエンハンスメント型Ｍ
ＯＳトランジスタであってもよい。前記トランジスタが
バイポーラトランジスタの時、コレクタ接地またはエミ
ッタ接地であるといい。前記トランジスタがエンハンス
メント型ＭＯＳトランジスタである時は、ドレイン接地
またはソース接地であるといい。また、前記スイッチの
切り替えをするパルス幅変調回路を有するといい。ま
た、前記定電圧出力部はＧＮＤ配線からなるといい。ま
た、前記スイッチは、ダイオードを含んでもいい。前記
スイッチがダイオードの時、前記スイッチの切り替えを
するタイミング発生回路があるのがいい。また、前記定
電流出力部は、Ｖ／Ｉ変換器からなるのがいい。また、
前記スイッチは、輝度信号が比較信号以下の時、データ
配線と前記定電圧出力部を接続し、輝度信号が比較信号
以上の時データ配線と前記定電流出力部を接続するのが
いい。ほかに、前記スイッチは、電子出射量が０である
べき電子源があるデータ配線と前記定電圧出力部とを接
続し、電子出射量が０以外であるべき電子源があるデー
タ配線と前記定電流出力部とを接続することができる。
【００２６】また、本発明は、画像表示装置の駆動方法
をも包含する。即ち本発明の画像表示装置の駆動方法
は、複数の電子放出素子を複数のデータ配線と複数の走
査配線でマトリックス配線したマルチ電子源と、前記マ
ルチ電子源を駆動する駆動回路と、電子の照射で励起発
光する蛍光体とを有する画像表示装置の駆動方法におい
て、表示のための輝度信号が比較信号以下のときデータ
配線に定電圧を出力し、表示のための輝度信号が比較信
号以上の時データ配線に定電流信号を出力することを特
徴とする。また、他の画像表示装置の駆動方法は、複数
の電子放出素子を複数のデータ配線と複数の走査配線で
マトリックス配線したマルチ電子源と、前記マルチ電子
源を駆動する駆動回路と、電子の照射で励起発光する蛍
光体とを有する画像表示装置の駆動方法において、選択
された走査配線に接続され電子出射量が０であるべき電
子放出素子が接続されるデータ配線に定電圧を出力し、
電子出射量が０以外であるべき電子放出素子が接続され
るデータ配線に定電流信号を出力することを特徴とす
る。ここで、前記定電流信号を、Ｖ／Ｉ変換器が出力す
るのがいい。また、前記定電圧はＧＮＤであるのがい
い。また、前記切り替えパルス幅変調回路の出力信号が
行っても、前記切り替えタイミング発生回路の出力信号
が行ってもいい。前記タイミング発生回路は、映像表示
期間で定電流信号を前記データ配線に出力し、ブランキ
ング期間で前記データ配線を定電圧にパルスを出力する
のがいい。
をも包含する。即ち本発明の画像表示装置の駆動方法
は、複数の電子放出素子を複数のデータ配線と複数の走
査配線でマトリックス配線したマルチ電子源と、前記マ
ルチ電子源を駆動する駆動回路と、電子の照射で励起発
光する蛍光体とを有する画像表示装置の駆動方法におい
て、表示のための輝度信号が比較信号以下のときデータ
配線に定電圧を出力し、表示のための輝度信号が比較信
号以上の時データ配線に定電流信号を出力することを特
徴とする。また、他の画像表示装置の駆動方法は、複数
の電子放出素子を複数のデータ配線と複数の走査配線で
マトリックス配線したマルチ電子源と、前記マルチ電子
源を駆動する駆動回路と、電子の照射で励起発光する蛍
光体とを有する画像表示装置の駆動方法において、選択
された走査配線に接続され電子出射量が０であるべき電
子放出素子が接続されるデータ配線に定電圧を出力し、
電子出射量が０以外であるべき電子放出素子が接続され
るデータ配線に定電流信号を出力することを特徴とす
る。ここで、前記定電流信号を、Ｖ／Ｉ変換器が出力す
るのがいい。また、前記定電圧はＧＮＤであるのがい
い。また、前記切り替えパルス幅変調回路の出力信号が
行っても、前記切り替えタイミング発生回路の出力信号
が行ってもいい。前記タイミング発生回路は、映像表示
期間で定電流信号を前記データ配線に出力し、ブランキ
ング期間で前記データ配線を定電圧にパルスを出力する
のがいい。
【００２７】図１は、本発明の概念図である。図１で、
１０は定電流出力部、２０は定電圧出力部、３０はスイ
ッチ、５０はマルチ電子源である。Ｄｙ１，Ｄｙ２，
…，ＤｙｎとＤｘ１，Ｄｘ２，…Ｄｘｍは、それぞれマ
ルチ電子源５０のデータ配線、走査配線の端子である。
マルチ電子源５０は、マルチに電子を放出させる部分
で、上部に電子の照射により励起発光する蛍光体を配置
すれば、表示パネルになる。走査回路２は、走査配線に
順次選択信号を出力し、線順次駆動をおこなわせる回路
である。定電流出力部１０は、スイッチ３０にシリアル
またはパラレルに一定電流を出力する部分である。定電
圧出力部２０は、スイッチ３０にシリアルまたはパラレ
ルに一定電圧を出力する部分である。スイッチ３０は、
マルチ電子源５０のデータ配線の端子Ｄｙ１，…，Ｄｙ
ｎに、映像信号に応じて定電流出力部１０と定電圧出力
部２０の信号を切り替えて出力する部分である。図１
は、列方向配線をデータ配線に、行方向配線を走査配線
にして、１行ずつ行選択する線順次駆動を前提にしてい
る。しかし、１列ずつ選択する線順次駆動にするため、
列方向配線を走査配線に、行方向配線をデータ配線にし
てもいい。
１０は定電流出力部、２０は定電圧出力部、３０はスイ
ッチ、５０はマルチ電子源である。Ｄｙ１，Ｄｙ２，
…，ＤｙｎとＤｘ１，Ｄｘ２，…Ｄｘｍは、それぞれマ
ルチ電子源５０のデータ配線、走査配線の端子である。
マルチ電子源５０は、マルチに電子を放出させる部分
で、上部に電子の照射により励起発光する蛍光体を配置
すれば、表示パネルになる。走査回路２は、走査配線に
順次選択信号を出力し、線順次駆動をおこなわせる回路
である。定電流出力部１０は、スイッチ３０にシリアル
またはパラレルに一定電流を出力する部分である。定電
圧出力部２０は、スイッチ３０にシリアルまたはパラレ
ルに一定電圧を出力する部分である。スイッチ３０は、
マルチ電子源５０のデータ配線の端子Ｄｙ１，…，Ｄｙ
ｎに、映像信号に応じて定電流出力部１０と定電圧出力
部２０の信号を切り替えて出力する部分である。図１
は、列方向配線をデータ配線に、行方向配線を走査配線
にして、１行ずつ行選択する線順次駆動を前提にしてい
る。しかし、１列ずつ選択する線順次駆動にするため、
列方向配線を走査配線に、行方向配線をデータ配線にし
てもいい。
【００２８】回路として、定電流出力部１０は、スイッ
チ３０にシリアルに定電流を出力するために、１個のＶ
／Ｉ変換器を有するだけでもいい。また、定電流出力部
１０は、スイッチ３０とマルチ電子源を接続している配
線と同じ数（ｎ本）の配線を使って、パラレルにスイッ
チ３０に定電流を出力してもいい。パラレルの定電流
は、各データ配線の無効電流などを考慮して異なった定
電流にしてもいい。Ｖ／Ｉ変換器は、カレントミラー回
路、ダーリントン接続回路、定電流ダイオードなどがあ
る。定電流の値を変えるためには、Ｖ／Ｉ変換器に入力
する電圧（Ｖ）を変えたり、Ｖ／Ｉ変換器の抵抗器の抵
抗値を変えることができる。
チ３０にシリアルに定電流を出力するために、１個のＶ
／Ｉ変換器を有するだけでもいい。また、定電流出力部
１０は、スイッチ３０とマルチ電子源を接続している配
線と同じ数（ｎ本）の配線を使って、パラレルにスイッ
チ３０に定電流を出力してもいい。パラレルの定電流
は、各データ配線の無効電流などを考慮して異なった定
電流にしてもいい。Ｖ／Ｉ変換器は、カレントミラー回
路、ダーリントン接続回路、定電流ダイオードなどがあ
る。定電流の値を変えるためには、Ｖ／Ｉ変換器に入力
する電圧（Ｖ）を変えたり、Ｖ／Ｉ変換器の抵抗器の抵
抗値を変えることができる。
【００２９】マルチ電子源５０を構成する電子源は、冷
陰極素子が望ましく、冷陰極素子のなかでも表面伝導型
放出素子がさらに望ましい。マルチ電子源５０の上方に
電子の照射によって励起発光する蛍光板を設けることに
よって、ドットマトリックス型の画像表示装置を作製す
ることができる。このため、本発明の駆動回路を使う電
子発生装置、画像表示装置も本発明の対象になる。画像
表示装置は、カラーでもモノクロでもいい。カラー画像
表示装置の場合、蛍光板に赤（Ｒ）の画素、青（Ｂ）の
画素、緑（Ｇ）の画素があり、マルチ電子源５０も、そ
れぞれに対応する赤の画素用の電子源、青の画素用の電
子源、緑の画素用の電子源を有する。マルチ電子源は、
半導体基板上のレジストを露光したり、光プリンタの画
像形成の励起源となることができる。
陰極素子が望ましく、冷陰極素子のなかでも表面伝導型
放出素子がさらに望ましい。マルチ電子源５０の上方に
電子の照射によって励起発光する蛍光板を設けることに
よって、ドットマトリックス型の画像表示装置を作製す
ることができる。このため、本発明の駆動回路を使う電
子発生装置、画像表示装置も本発明の対象になる。画像
表示装置は、カラーでもモノクロでもいい。カラー画像
表示装置の場合、蛍光板に赤（Ｒ）の画素、青（Ｂ）の
画素、緑（Ｇ）の画素があり、マルチ電子源５０も、そ
れぞれに対応する赤の画素用の電子源、青の画素用の電
子源、緑の画素用の電子源を有する。マルチ電子源は、
半導体基板上のレジストを露光したり、光プリンタの画
像形成の励起源となることができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】［参考例１］ （駆動方法と補正方法） 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
法の参考例について説明する。図２により表面伝導型放
出素子を含む画像表示装置の構成について説明する。図
図中、１は表示パネルで、表示パネルの下部には単純マ
トリックスに電子源を並べたマルチ電子源があり、マル
チ電子源で発生した電子を加速するようにマルチ電子源
の上に、高圧電源Ｖａに接続したフェースプレートを設
置する。Ｄｘ１からＤｘｍはマルチ電子源の行方向配線
１〜ｍの端子、Ｄｙ１からＤｙｎは列方向配線１〜ｎの
端子であり、それぞれの端子を外部電気回路に接続す
る。
法の参考例について説明する。図２により表面伝導型放
出素子を含む画像表示装置の構成について説明する。図
図中、１は表示パネルで、表示パネルの下部には単純マ
トリックスに電子源を並べたマルチ電子源があり、マル
チ電子源で発生した電子を加速するようにマルチ電子源
の上に、高圧電源Ｖａに接続したフェースプレートを設
置する。Ｄｘ１からＤｘｍはマルチ電子源の行方向配線
１〜ｍの端子、Ｄｙ１からＤｙｎは列方向配線１〜ｎの
端子であり、それぞれの端子を外部電気回路に接続す
る。
【００３１】走査回路２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ある。各
スイッチング素子を端子Ｄｘ１〜Ｄｘｍに接続する。そ
してタイミング信号発生回路４（後述）が出力する制御
信号Ｔｓｃａｎに基づいて、ｍ個のスイッチング素子は
端子Ｄｘ１〜Ｄｘｍの電位を非選択電圧Ｖｎｓから選択
電圧Ｖｓに順次切り換える。本参考例１では選択電圧Ｖ
ｓを直流電圧源の電圧Ｖｘとし非選択電圧Ｖｎｓを０Ｖ
（ＧＮＤ）とした。
内部にｍ個のスイッチング素子を備えるものである。各
スイッチング素子を端子Ｄｘ１〜Ｄｘｍに接続する。そ
してタイミング信号発生回路４（後述）が出力する制御
信号Ｔｓｃａｎに基づいて、ｍ個のスイッチング素子は
端子Ｄｘ１〜Ｄｘｍの電位を非選択電圧Ｖｎｓから選択
電圧Ｖｓに順次切り換える。本参考例１では選択電圧Ｖ
ｓを直流電圧源の電圧Ｖｘとし非選択電圧Ｖｎｓを０Ｖ
（ＧＮＤ）とした。
【００３２】次に、映像信号の流れについて説明する。
入力されたコンポジット映像信号をデコーダ３で３原色
（ＲＧＢ）の輝度信号及び水平、垂直同期信号（ＨＳＹ
ＮＣ，ＶＳＹＮＣ）に分離する。タイミング信号発生回
路４ではＨＳＹＮＣ，ＶＳＹＮＣ信号に同期した各種タ
イミング信号を発生させる。ＲＧＢ輝度信号はＳ／Ｈ回
路５において適当なタイミングでサンプリングされ保持
される。保持された信号はシリアルパラレル変換回路６
（Ｓ／Ｐ変換回路）で画素の並びに対応して一行分のパ
ラレル映像信号に変換される。続いてパラレル映像信号
は、パルス幅変調回路７で映像信号強度に対応したパル
ス幅を持った電圧ドライブパルスに変換される（ＰＷ
１、ＰＷ２…）。
入力されたコンポジット映像信号をデコーダ３で３原色
（ＲＧＢ）の輝度信号及び水平、垂直同期信号（ＨＳＹ
ＮＣ，ＶＳＹＮＣ）に分離する。タイミング信号発生回
路４ではＨＳＹＮＣ，ＶＳＹＮＣ信号に同期した各種タ
イミング信号を発生させる。ＲＧＢ輝度信号はＳ／Ｈ回
路５において適当なタイミングでサンプリングされ保持
される。保持された信号はシリアルパラレル変換回路６
（Ｓ／Ｐ変換回路）で画素の並びに対応して一行分のパ
ラレル映像信号に変換される。続いてパラレル映像信号
は、パルス幅変調回路７で映像信号強度に対応したパル
ス幅を持った電圧ドライブパルスに変換される（ＰＷ
１、ＰＷ２…）。
【００３３】また、駆動表示装置は、表示パネル１の各
素子を定電流で駆動するための定電流回路８を有してい
る。後述する定電流回路８は、独立した定電流源をｎ個
並べたものである。この定電流回路８の出力は、表示パ
ネル１の列方向配線に接続される端子Ｄｙ１からＤｙｎ
に接続される。この時、定電流回路出力（Ｉ１，Ｉ２，
Ｉ３…）はスイッチ回路３０によって定電圧源に接続さ
れており、ＳＷ回路の制御によって、各定電流出力は、
定電流モードと定電圧モードの切り換えが行われる。こ
れについて以下に説明する。
素子を定電流で駆動するための定電流回路８を有してい
る。後述する定電流回路８は、独立した定電流源をｎ個
並べたものである。この定電流回路８の出力は、表示パ
ネル１の列方向配線に接続される端子Ｄｙ１からＤｙｎ
に接続される。この時、定電流回路出力（Ｉ１，Ｉ２，
Ｉ３…）はスイッチ回路３０によって定電圧源に接続さ
れており、ＳＷ回路の制御によって、各定電流出力は、
定電流モードと定電圧モードの切り換えが行われる。こ
れについて以下に説明する。
【００３４】この定電流モードと定電圧モードの切替を
行うスイッチ回路３０は、前述したパルス幅変調回路７
出力の電圧ドライブパルス（ＰＷ１、ＰＷ２…）によっ
て行われる。即ち、入力映像信号強度に対応したパルス
を発生している間は、スイッチ回路３０はｏｆｆ状態に
あり、定電流回路の出力によって表示パネルの各素子は
定電流駆動される。これに対し入力映像信号がない期間
は、スイッチ回路３０はｏｎ状態となって、端子Ｄｙ１
からＤｙｎは、一定電位にクランプされる。この時のク
ランプ電位を表示パネル１の各素子が電子放出を行わな
い電位に設定することで、入力映像信号がない状態は、
各端子Ｄｙ１〜Ｄｙｎ電位は固定され、電子放出を行う
ことはない。
行うスイッチ回路３０は、前述したパルス幅変調回路７
出力の電圧ドライブパルス（ＰＷ１、ＰＷ２…）によっ
て行われる。即ち、入力映像信号強度に対応したパルス
を発生している間は、スイッチ回路３０はｏｆｆ状態に
あり、定電流回路の出力によって表示パネルの各素子は
定電流駆動される。これに対し入力映像信号がない期間
は、スイッチ回路３０はｏｎ状態となって、端子Ｄｙ１
からＤｙｎは、一定電位にクランプされる。この時のク
ランプ電位を表示パネル１の各素子が電子放出を行わな
い電位に設定することで、入力映像信号がない状態は、
各端子Ｄｙ１〜Ｄｙｎ電位は固定され、電子放出を行う
ことはない。
【００３５】電流出力パルスが供給されたパネルでは走
査回路２が選択した行に接続された表面伝導型放出素子
のみが供給されたパルス幅に応じた期間だけ電子を放出
し、蛍光体が発光する。走査回路２が選択する行を順次
走査することで２次元画像が形成される。本発明の特徴
である、定電流回路１７とスイッチ回路３０の詳細につ
いて図３によって説明する。定電流回路１７は、列方向
配線のｎ本だけの独立した定電流源を備えている。各定
電流源はオペアンプ、トランジスタ、抵抗器から構成さ
れる。各定電流源からの電流出力は Ｉ＝（Ｖｃｃ−Ｖｓ）／Ｒ （１） で決定される。ここで、Ｖｃｃは電源電圧、Ｖｓはオペ
アンプの入力電圧、Ｒは図中の抵抗器の抵抗値である。
電流出力値は、（１）式に従って適当にパラメータを選
んで決定する。このうち、Ｖｓは容易に変えられるた
め、Ｖｓを制御して電流量を決定するのが便利である。
査回路２が選択した行に接続された表面伝導型放出素子
のみが供給されたパルス幅に応じた期間だけ電子を放出
し、蛍光体が発光する。走査回路２が選択する行を順次
走査することで２次元画像が形成される。本発明の特徴
である、定電流回路１７とスイッチ回路３０の詳細につ
いて図３によって説明する。定電流回路１７は、列方向
配線のｎ本だけの独立した定電流源を備えている。各定
電流源はオペアンプ、トランジスタ、抵抗器から構成さ
れる。各定電流源からの電流出力は Ｉ＝（Ｖｃｃ−Ｖｓ）／Ｒ （１） で決定される。ここで、Ｖｃｃは電源電圧、Ｖｓはオペ
アンプの入力電圧、Ｒは図中の抵抗器の抵抗値である。
電流出力値は、（１）式に従って適当にパラメータを選
んで決定する。このうち、Ｖｓは容易に変えられるた
め、Ｖｓを制御して電流量を決定するのが便利である。
【００３６】一方、スイッチ回路３０は、トランジスタ
３１と抵抗器３９で構成され、このトランジスタ３１の
ベース電位を独立にｏｎ／ｏｆｆすることでスイッチン
グを行う。即ち、トランジスタ３１のエミッタを定電流
出力に接続し、コレクタをＧＮＧに接続する。そしてト
ランジスタ３１のベースをスイッチ信号であるパルス幅
変調回路出力の電圧ドライブパルス（ＰＷ１、ＰＷ２
…）に接続する。
３１と抵抗器３９で構成され、このトランジスタ３１の
ベース電位を独立にｏｎ／ｏｆｆすることでスイッチン
グを行う。即ち、トランジスタ３１のエミッタを定電流
出力に接続し、コレクタをＧＮＧに接続する。そしてト
ランジスタ３１のベースをスイッチ信号であるパルス幅
変調回路出力の電圧ドライブパルス（ＰＷ１、ＰＷ２
…）に接続する。
【００３７】この時のスイッチ動作について説明する。
電圧ドライブパルスは前述したように入力映像信号強度
に対応した一定の振幅の電圧パルスである。いま、電圧
パルスが０ＶとＶｃｃの間で変化するパルスであるとす
る。先ず、電圧パルスが“Ｈｉ”（パルス高＝Ｖｃｃ）
の時を考える。定電流回路出力（Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３…）
の電位がＶｃｃを越えることはないため、トランジスタ
３１はｏｆｆ状態にある。従って、各端子Ｄｙ１からＤ
ｙｎは定電流で駆動される。
電圧ドライブパルスは前述したように入力映像信号強度
に対応した一定の振幅の電圧パルスである。いま、電圧
パルスが０ＶとＶｃｃの間で変化するパルスであるとす
る。先ず、電圧パルスが“Ｈｉ”（パルス高＝Ｖｃｃ）
の時を考える。定電流回路出力（Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３…）
の電位がＶｃｃを越えることはないため、トランジスタ
３１はｏｆｆ状態にある。従って、各端子Ｄｙ１からＤ
ｙｎは定電流で駆動される。
【００３８】これに対し、電圧パルスが“Ｌｏ”（パル
ス高＝ＧＮＤ）の場合は、トランジスタがｏｎし、定電
流回路の出力電流はトランジスタ３１のコレクタ側に流
れる。この時、端子はほぼ０Ｖ（正確にはＶｂｅ：順方
向電圧降下電圧）の定電位に保たれる。つまりまとめる
と、 電圧ドライブパルス ＳＷトランジスタ モード パネル “Ｈｉ” ｏｆｆ 定電流 点灯状態 “Ｌｏ” ｏｎ 定電圧 非点灯状態 となる。即ち、素子から電子放出を行って、パネルを点
灯する場合は、定電流で駆動し、パネルを点灯しない場
合は、定電圧にクランプするように駆動を行った。
ス高＝ＧＮＤ）の場合は、トランジスタがｏｎし、定電
流回路の出力電流はトランジスタ３１のコレクタ側に流
れる。この時、端子はほぼ０Ｖ（正確にはＶｂｅ：順方
向電圧降下電圧）の定電位に保たれる。つまりまとめる
と、 電圧ドライブパルス ＳＷトランジスタ モード パネル “Ｈｉ” ｏｆｆ 定電流 点灯状態 “Ｌｏ” ｏｎ 定電圧 非点灯状態 となる。即ち、素子から電子放出を行って、パネルを点
灯する場合は、定電流で駆動し、パネルを点灯しない場
合は、定電圧にクランプするように駆動を行った。
【００３９】駆動時の設定電流値の決定方法を説明す
る。単純マトリックス構成のパネル上の一つの素子を駆
動する際は、通常ｍ本の行から１ライン：例えば欄番号
Ｍを選択し（“行”半選択と呼ぶ。）、同時にｎ本の列
から１ライン：例えばライン番号Ｎを選択する（“列”
半選択と呼ぶ。）。この時、マトリックス上の素子は、
Ａ：選択電圧が印加され選ばれた１個の素子（位置Ｍ：
Ｎ）、Ｂ：半選択状態の素子（ｍ＋ｎ−１個）、Ｃ：全
く選択されない素子（ｍ×ｎ−ｍ−ｎ個）の３つに分類
される。単純マトリックスを構成する各素子の特性は駆
動信号に対して非線形に変化するため、半選択状態Ｂ、
非選択状態Ｃにある素子は選択されることなく一つの素
子のみ（選択状態の素子Ａ）が選択的に駆動される。し
かしながら実際には選択された素子と同じ行乃至は列上
の選択されない素子（半選択状態Ｂの素子）の応答の影
響が無視できない。
る。単純マトリックス構成のパネル上の一つの素子を駆
動する際は、通常ｍ本の行から１ライン：例えば欄番号
Ｍを選択し（“行”半選択と呼ぶ。）、同時にｎ本の列
から１ライン：例えばライン番号Ｎを選択する（“列”
半選択と呼ぶ。）。この時、マトリックス上の素子は、
Ａ：選択電圧が印加され選ばれた１個の素子（位置Ｍ：
Ｎ）、Ｂ：半選択状態の素子（ｍ＋ｎ−１個）、Ｃ：全
く選択されない素子（ｍ×ｎ−ｍ−ｎ個）の３つに分類
される。単純マトリックスを構成する各素子の特性は駆
動信号に対して非線形に変化するため、半選択状態Ｂ、
非選択状態Ｃにある素子は選択されることなく一つの素
子のみ（選択状態の素子Ａ）が選択的に駆動される。し
かしながら実際には選択された素子と同じ行乃至は列上
の選択されない素子（半選択状態Ｂの素子）の応答の影
響が無視できない。
【００４０】例えば、位置（Ｍ、Ｎ）素子を電圧＋Ｖｆ
で駆動するため、行半選択電位−１／２Ｖｆ、列半選択
電位は＋１／２Ｖｆを印加する。この時列選択線に流れ
る電流は列Ｎ上に存在するｍ−１個の表面伝導型放出素
子に＋１／２Ｖｆの電圧を印加した際に流れる半選択状
態の素子電流の総和と位置（Ｍ、Ｎ）の選択素子に＋Ｖ
ｆの電圧を印加したときに流れる素子電流の和になる。
即ち、定電流駆動時の設定素子電流量は（２）式とな
る。
で駆動するため、行半選択電位−１／２Ｖｆ、列半選択
電位は＋１／２Ｖｆを印加する。この時列選択線に流れ
る電流は列Ｎ上に存在するｍ−１個の表面伝導型放出素
子に＋１／２Ｖｆの電圧を印加した際に流れる半選択状
態の素子電流の総和と位置（Ｍ、Ｎ）の選択素子に＋Ｖ
ｆの電圧を印加したときに流れる素子電流の和になる。
即ち、定電流駆動時の設定素子電流量は（２）式とな
る。
【００４１】
【数１】 実際に用いた単一素子の（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）特性よりＩｆ値を決定する。例えば、＋Ｖｆ＝
１４Ｖ印加時の素子電流Ｉｆ［＋Ｖｆ＝１４、（Ｍ、
Ｎ）］＝０．７ｍＡで放出電流Ｉｅが１μＡとする。こ
れに列選択線に流れる電流は、列Ｎ上に存在するｍ−１
個の表面伝導型放出素子に＋１／２Ｖｆ（−７Ｖ）の電
圧を印加した際に流れる半選択状態の素子電流の総和分
の０．３ｍＡと、選択素子への電流０．７ｍＡを加え
て、“１ｍＡ”を駆動時の定電流回路の設定電流値とす
る。
電圧Ｖｆ）特性及び、（素子電流Ｉｆ）対（素子印加電
圧Ｖｆ）特性よりＩｆ値を決定する。例えば、＋Ｖｆ＝
１４Ｖ印加時の素子電流Ｉｆ［＋Ｖｆ＝１４、（Ｍ、
Ｎ）］＝０．７ｍＡで放出電流Ｉｅが１μＡとする。こ
れに列選択線に流れる電流は、列Ｎ上に存在するｍ−１
個の表面伝導型放出素子に＋１／２Ｖｆ（−７Ｖ）の電
圧を印加した際に流れる半選択状態の素子電流の総和分
の０．３ｍＡと、選択素子への電流０．７ｍＡを加え
て、“１ｍＡ”を駆動時の定電流回路の設定電流値とす
る。
【００４２】即ち、操作回路２出力を、選択電圧Ｖｓ＝
−７Ｖと非選択電圧＝０Ｖとし、選択する行を順次走査
しながら、列選択線を入力映像信号強度に対応した幅を
有する波高値１ｍＡの電流パルスで駆動することで、選
択素子を０．７ｍＡの定電流で駆動し、１μＡの電子放
出を行った。定電流回路出力を１ｍＡに設定するため、
（１）式に従って定電流回路の各パラメータを以下のよ
うに決定した。
−７Ｖと非選択電圧＝０Ｖとし、選択する行を順次走査
しながら、列選択線を入力映像信号強度に対応した幅を
有する波高値１ｍＡの電流パルスで駆動することで、選
択素子を０．７ｍＡの定電流で駆動し、１μＡの電子放
出を行った。定電流回路出力を１ｍＡに設定するため、
（１）式に従って定電流回路の各パラメータを以下のよ
うに決定した。
【００４３】 Ｖｃｃ＝１０Ｖ、Ｒ＝５ｋΩ、Ｖｓ＝５Ｖ 前述したように、Ｖｓを変えることで容易に定電流回路
の出力電流を変えられる。従って、輝度を調整するため
に、Ｖｓ値を変化させて出力電流量を制御し、表示パネ
ル１の平均輝度を変えた。次に実際の各回路からの出力
波形がどうなっているかを示したのが図４である。表示
パネルの列方向配線の一つの端子Ｄｙ１につながる駆動
線に注目し、時間と共に（ａ）から（ｃ）に示すような
輝度の映像信号入力が行われたとする。この時パルス幅
変調変換回路出力である電圧ドライブパルス（ＰＷ１、
ＰＷ２…）波形を図４（ｄ）に、定電流回路出力を図４
（ｅ）に示す。さらに実際の端子Ｄｙ１の電圧変化を図
４（ｆ）に放出電流Ｉｅの様子を（ｇ）に示す。
の出力電流を変えられる。従って、輝度を調整するため
に、Ｖｓ値を変化させて出力電流量を制御し、表示パネ
ル１の平均輝度を変えた。次に実際の各回路からの出力
波形がどうなっているかを示したのが図４である。表示
パネルの列方向配線の一つの端子Ｄｙ１につながる駆動
線に注目し、時間と共に（ａ）から（ｃ）に示すような
輝度の映像信号入力が行われたとする。この時パルス幅
変調変換回路出力である電圧ドライブパルス（ＰＷ１、
ＰＷ２…）波形を図４（ｄ）に、定電流回路出力を図４
（ｅ）に示す。さらに実際の端子Ｄｙ１の電圧変化を図
４（ｆ）に放出電流Ｉｅの様子を（ｇ）に示す。
【００４４】図４から、（ｅ）の定電流出力が、電圧パ
ルス（ｄ）によってスイッチされ、端子Ｄｙ１の電圧で
モニタすると、ＳＷ回路がｏｆｆの時は定電圧〜Ｖｂｅ
になり、ＳＷ回路がｏｎの時は定電流駆動により、選択
素子へ電流が流れ、電圧（〜７Ｖ）が発生していること
がわかる。この時、放出電流Ｉｅ（ｇ）で観測すると、
１μＡの振幅の電流放出を行っていた。また映像信号の
信号強度に応じて、定電流で駆動される時間が変化さ
れ、階調制御された。
ルス（ｄ）によってスイッチされ、端子Ｄｙ１の電圧で
モニタすると、ＳＷ回路がｏｆｆの時は定電圧〜Ｖｂｅ
になり、ＳＷ回路がｏｎの時は定電流駆動により、選択
素子へ電流が流れ、電圧（〜７Ｖ）が発生していること
がわかる。この時、放出電流Ｉｅ（ｇ）で観測すると、
１μＡの振幅の電流放出を行っていた。また映像信号の
信号強度に応じて、定電流で駆動される時間が変化さ
れ、階調制御された。
【００４５】なお、本参考例１において定電流回路は一
例として図３の構成のものを説明したが、回路構成はこ
れに限らず、入力信号に応じて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。例えば大きな出
力電流が必要な場合はトランジスタの部分にダーリント
ン接続したり、出力をカレントミラー構成にしても良
い。またこれらの電圧／電流変換型の定電流回路以外に
も定電流ダイオードを用いても良い。
例として図３の構成のものを説明したが、回路構成はこ
れに限らず、入力信号に応じて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。例えば大きな出
力電流が必要な場合はトランジスタの部分にダーリント
ン接続したり、出力をカレントミラー構成にしても良
い。またこれらの電圧／電流変換型の定電流回路以外に
も定電流ダイオードを用いても良い。
【００４６】また本参考例１では、スイッチ回路とし
て、ｐｎｐバイポーラトランジスタを用いて、スイッチ
速度が早いエミッタフォロワ型スイッチ回路を構成した
が、他にも、ｎｐｎバイポーラトランジスタを用いてエ
ミッタ型スイッチ回路を構成してもよい。また大きな電
流をスイッチさせるときにはトランジスタをダーリント
ン接続してもよい。 （表示パネルの構成と製造法） 次に、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。
て、ｐｎｐバイポーラトランジスタを用いて、スイッチ
速度が早いエミッタフォロワ型スイッチ回路を構成した
が、他にも、ｎｐｎバイポーラトランジスタを用いてエ
ミッタ型スイッチ回路を構成してもよい。また大きな電
流をスイッチさせるときにはトランジスタをダーリント
ン接続してもよい。 （表示パネルの構成と製造法） 次に、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。
【００４７】図５は、参考例１の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。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。リアプレート１００５には、基
板１００１が固定されているが、該基板上には表面伝導
型放出素子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＝３００
０，Ｍ＝１０００以上の数を設定することが望ましい。
本参考例１においては、Ｎ＝３０７２，Ｍ＝１０２４と
した。）前記ＮｘＭ個の表面伝導型放出素子は、Ｍ本の
行方向配線１００３とＮ本の列方向配線１００４により
単純マトリックス配線されている。本参考例１では、行
方向配線は、前述の走査配線になり、列方向配線は前述
のデータ配線になる。前記、１００１〜１００４によっ
て構成される部分をマルチ電子源と呼ぶ。なお、マルチ
電子源の製造方法や構造については、後で詳しく述べ
る。
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。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。リアプレート１００５には、基
板１００１が固定されているが、該基板上には表面伝導
型放出素子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＝３００
０，Ｍ＝１０００以上の数を設定することが望ましい。
本参考例１においては、Ｎ＝３０７２，Ｍ＝１０２４と
した。）前記ＮｘＭ個の表面伝導型放出素子は、Ｍ本の
行方向配線１００３とＮ本の列方向配線１００４により
単純マトリックス配線されている。本参考例１では、行
方向配線は、前述の走査配線になり、列方向配線は前述
のデータ配線になる。前記、１００１〜１００４によっ
て構成される部分をマルチ電子源と呼ぶ。なお、マルチ
電子源の製造方法や構造については、後で詳しく述べ
る。
【００４８】本参考例１においては、気密容器のリアプ
レート１００５にマルチ電子源の基板１００１を固定す
る構成としたが、マルチ電子源の基板１００１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源の基板１００１自体を用いても
よい。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。本参考例１はカラー表
示装置であるため、蛍光膜１００８の部分にはＣＲＴ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６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が設けられてあ
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１０
１０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。
レート１００５にマルチ電子源の基板１００１を固定す
る構成としたが、マルチ電子源の基板１００１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源の基板１００１自体を用いても
よい。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。本参考例１はカラー表
示装置であるため、蛍光膜１００８の部分にはＣＲＴ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６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が設けられてあ
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１０
１０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。
【００４９】また、３原色の蛍光体の塗り分け方は前記
図６（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６（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。
図６（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６（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。
【００５０】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。
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。
【００５１】また、本参考例１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。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はマルチ電子源の行方向配線１００
３と、Ｄｙ１〜Ｄｙｎはマルチ電子源の列方向配線１０
０４と、Ｈｖはフェースプレートのメタルバック１００
９と電気的に接続している。
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。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はマルチ電子源の行方向配線１００
３と、Ｄｙ１〜Ｄｙｎはマルチ電子源の列方向配線１０
０４と、Ｈｖはフェースプレートのメタルバック１００
９と電気的に接続している。
【００５２】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１×１
０マイナス５乗ないしは１×１０マイナス７乗［Ｔｏｒ
ｒ］の真空度に維持される。
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１×１
０マイナス５乗ないしは１×１０マイナス７乗［Ｔｏｒ
ｒ］の真空度に維持される。
【００５３】以上、本発明にかかる参考例１の表示パネ
ルの基本構成と製法を説明した。次に、前記参考例１の
表示パネルに用いたマルチ電子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源
は、表面伝導型放出素子を単純マトリックス配線した電
子源であれば、表面伝導型放出素子の材料や形状あるい
は製法に制限はない。しかしながら、発明者らは、表面
伝導型放出素子の中では、電子放出部もしくはその周辺
部を微粒子膜から形成したものが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源
に用いるには、最も好適であると言える。そこで、上記
参考例１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ックス配線したマルチ電子源の
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７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、１１
０２と１１０３は素子電極、１１０４は導電性薄膜、１
１０５は通電フォーミング処理により形成した電子放出
部、１１１３は通電活性化処理により形成した薄膜であ
る。
ルの基本構成と製法を説明した。次に、前記参考例１の
表示パネルに用いたマルチ電子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源
は、表面伝導型放出素子を単純マトリックス配線した電
子源であれば、表面伝導型放出素子の材料や形状あるい
は製法に制限はない。しかしながら、発明者らは、表面
伝導型放出素子の中では、電子放出部もしくはその周辺
部を微粒子膜から形成したものが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源
に用いるには、最も好適であると言える。そこで、上記
参考例１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ックス配線したマルチ電子源の
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７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、１１
０２と１１０３は素子電極、１１０４は導電性薄膜、１
１０５は通電フォーミング処理により形成した電子放出
部、１１１３は通電活性化処理により形成した薄膜であ
る。
【００５４】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。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、Ｎｉ，Ｃｒ，Ａｕ，Ｍ
ｏ，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Ｉｎ2
Ｏ3−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。
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。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、Ｎｉ，Ｃｒ，Ａｕ，Ｍ
ｏ，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Ｉｎ2
Ｏ3−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。
【００５５】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。
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。
【００５６】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。
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。
【００５７】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。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。
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。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。
【００５８】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，Ｓｎ
Ｏ2，Ｉｎ2Ｏ3，ＰｂＯ，Ｓｂ2Ｏ3，などをはじめとす
る酸化物、ＨｆＢ2，ＺｒＢ2，ＬａＢ6，ＣｅＢ6，ＹＢ
4，ＧｄＢ4，などをはじめとする硼化物、ＴｉＣ，Ｚｒ
Ｃ，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。
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，Ｓｎ
Ｏ2，Ｉｎ2Ｏ3，ＰｂＯ，Ｓｂ2Ｏ3，などをはじめとす
る酸化物、ＨｆＢ2，ＺｒＢ2，ＬａＢ6，ＣｅＢ6，ＹＢ
4，ＧｄＢ4，などをはじめとする硼化物、ＴｉＣ，Ｚｒ
Ｃ，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。
【００５９】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。なお、導電性薄膜１１０４と素子
電極１１０２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７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。
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。なお、導電性薄膜１１０４と素子
電極１１０２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７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。
【００６０】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７においては模式的に示した。
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７においては模式的に示した。
【００６１】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。
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。
【００６２】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７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１１１
３の一部を除去した素子を図示した。以上、好ましい素
子の基本構成を述べたが、参考例１においては以下のよ
うな素子を用いた。
精密に図示するのは困難なため、図７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１１１
３の一部を除去した素子を図示した。以上、好ましい素
子の基本構成を述べたが、参考例１においては以下のよ
うな素子を用いた。
【００６３】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。微
粒子膜の主要材料としてＰｄもしくはＰｄＯ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。
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。微
粒子膜の主要材料としてＰｄもしくはＰｄＯ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。
【００６４】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８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１０２と同一である。 １）まず、図８（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。
の製造方法について説明する。図８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１０２と同一である。 １）まず、図８（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。
【００６５】形成するにあたっては、あらかじめ基板１
１０１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、（ａ）に示した一対の素子電極（１１０２と１１
０３）を形成する。
１０１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、（ａ）に示した一対の素子電極（１１０２と１１
０３）を形成する。
【００６６】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、本参考例１では主要元素としてＰ
ｄを用いた。また、参考例１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。） 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、本参考例１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。
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、本参考例１では主要元素としてＰ
ｄを用いた。また、参考例１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。） 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、本参考例１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。
【００６７】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。
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。
【００６８】通電方法をより詳しく説明するために、図
９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、本参考例１の場合には同図に示すようにパルス幅Ｔ
１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１
１１１で計測した。
９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、本参考例１の場合には同図に示すようにパルス幅Ｔ
１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１
１１１で計測した。
【００６９】参考例１においては、たとえば１０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１
０［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。
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１
０［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。
【００７０】なお、上記の方法は、本参考例１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。４）次に、
図８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。
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。４）次に、
図８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。
【００７１】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。
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。
【００７２】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。
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。
【００７３】通電方法をより詳しく説明するために、図
１０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。本参考例１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
参考例１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。
１０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。本参考例１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
参考例１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。
【００７４】図１０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１
１１６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１０（ｂ）に示すが、活性化用電源１１１２からの
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。
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１
１１６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１０（ｂ）に示すが、活性化用電源１１１２からの
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。
【００７５】なお、上述の通電条件は、本参考例１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。以上のようにして、
図８（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、
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。
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。以上のようにして、
図８（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、
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。
【００７６】図１１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。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１２０
６の側面を被覆している点にある。したがって、前記図
１０２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として設定さ
れる。なお、基板１２０１、素子電極１２０２および１
２０３、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。
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。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１２０
６の側面を被覆している点にある。したがって、前記図
１０２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として設定さ
れる。なお、基板１２０１、素子電極１２０２および１
２０３、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。
【００７７】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１２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
１と同一である。 １）まず、図１２（ａ）に示すように、基板１２０１上
に素子電極１２０３を形成する。
について説明する。図１２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
１と同一である。 １）まず、図１２（ａ）に示すように、基板１２０１上
に素子電極１２０３を形成する。
【００７８】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。
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。
【００７９】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１２０３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。
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１２０３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。
【００８０】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８（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８（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。） 以上のようにして、図１２（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。
電フォーミング処理を行い、電子放出部を形成する。
（図８（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８（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。） 以上のようにして、図１２（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。
【００８１】図１３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。
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。
【００８２】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。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Ｉ
ｅはほとんど検出されない。
関して以下に述べる３つの特性を有している。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Ｉ
ｅはほとんど検出されない。
【００８３】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。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Ｉｅの大きさを制御でき
る。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。
閾値電圧Ｖｔｈを持った非線形素子である。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Ｉｅの大きさを制御でき
る。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。
【００８４】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Ｖｔｈ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Ｖ
ｔｈ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。
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Ｖｔｈ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Ｖ
ｔｈ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。
【００８５】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。 （多数素子を単純マトリックス配線したマルチ電子源の
構造）次に、上述の表面伝導型放出素子を基板上に配列
して単純マトリックス配線したマルチ電子源の構造につ
いて述べる。
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。 （多数素子を単純マトリックス配線したマルチ電子源の
構造）次に、上述の表面伝導型放出素子を基板上に配列
して単純マトリックス配線したマルチ電子源の構造につ
いて述べる。
【００８６】図１４に示すのは、前記図５の表示パネル
に用いたマルチ電子源の平面図である。基板上には、前
記図７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により単純マトリックス状に配線され
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。
に用いたマルチ電子源の平面図である。基板上には、前
記図７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により単純マトリックス状に配線され
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。
【００８７】図１４のＡ−Ａ’に沿った断面を、図１５
に示す。なお、この様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。 ［参考例２］ 次に本発明の参考例２について図１６、図１７を用いて
説明する。
に示す。なお、この様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。 ［参考例２］ 次に本発明の参考例２について図１６、図１７を用いて
説明する。
【００８８】本参考例２における表面伝導型放出素子及
びパネル構造については参考例１と同様であり、駆動回
路も図２と同じである。そこで本参考例２の主題である
スイッチ回路３０に構成について図１６で以下説明す
る。本参考例２においては、スイッチ回路３０はエンハ
ンスメント型ｎＭＯＳトランジスタをソース設置して用
いている。各定電流出力にｎＭＯＳトランジスタのドレ
インを接続し、ソースを０Ｂにする。またゲートはパル
ス幅変調回路出力の電圧パルス（ＰＷ１、ＰＷ２…）に
接続する。
びパネル構造については参考例１と同様であり、駆動回
路も図２と同じである。そこで本参考例２の主題である
スイッチ回路３０に構成について図１６で以下説明す
る。本参考例２においては、スイッチ回路３０はエンハ
ンスメント型ｎＭＯＳトランジスタをソース設置して用
いている。各定電流出力にｎＭＯＳトランジスタのドレ
インを接続し、ソースを０Ｂにする。またゲートはパル
ス幅変調回路出力の電圧パルス（ＰＷ１、ＰＷ２…）に
接続する。
【００８９】この時、ゲート電位を変化させることでＭ
ＯＳトランジスタをｏｎ／ｏｆｆし、負荷電流をスイッ
チングし、定電流駆動と定電圧駆動の切り換えを行っ
た。次に実際の各回路からの出力波形がどうなっている
かを示したのが図１７である。表示パネル１の列方向配
線の一つの端子Ｄｙ１につながる駆動線に注目し、時間
と共に（ａ）から（ｃ）に示すような輝度の映像信号入
力が行われたとする。この時、パルス幅変調変換回路出
力である電圧ドライプパルス（ＰＷ１、ＰＷ２…）波形
を図１７（ｄ）、定電流回路出力を図１７（ｅ）に示
す。さらに実際の端子Ｄｙ１の電圧変化を図１７（ｆ）
に放出電流Ｉｅの様子を（ｇ）に示す。
ＯＳトランジスタをｏｎ／ｏｆｆし、負荷電流をスイッ
チングし、定電流駆動と定電圧駆動の切り換えを行っ
た。次に実際の各回路からの出力波形がどうなっている
かを示したのが図１７である。表示パネル１の列方向配
線の一つの端子Ｄｙ１につながる駆動線に注目し、時間
と共に（ａ）から（ｃ）に示すような輝度の映像信号入
力が行われたとする。この時、パルス幅変調変換回路出
力である電圧ドライプパルス（ＰＷ１、ＰＷ２…）波形
を図１７（ｄ）、定電流回路出力を図１７（ｅ）に示
す。さらに実際の端子Ｄｙ１の電圧変化を図１７（ｆ）
に放出電流Ｉｅの様子を（ｇ）に示す。
【００９０】ソース接地型のスイッチ回路はゲート電位
の変化と、出力変化の極性が反対であるため、電圧パル
ス（ｄ）の極性が参考例１とは反対になっている。また
ソース接地型のスイッチ回路では、ｏｎ時に、ドレイン
電位はほぼソース電位に等しくなる。即ち、端子Ｄｙ１
電圧：図１７（ｆ）でモニタすると、ＳＷ回路がｏｆｆ
の時は定電圧＝０Ｖになり、ＳＷ回路がｏｎの時は定電
流駆動により、選択素子への電流が流れ、電圧（〜７
Ｖ）が発生している。この時、放出電流Ｉｅ（ｇ）で観
測すると、１μＡの振幅の電流放出を行っていた。
の変化と、出力変化の極性が反対であるため、電圧パル
ス（ｄ）の極性が参考例１とは反対になっている。また
ソース接地型のスイッチ回路では、ｏｎ時に、ドレイン
電位はほぼソース電位に等しくなる。即ち、端子Ｄｙ１
電圧：図１７（ｆ）でモニタすると、ＳＷ回路がｏｆｆ
の時は定電圧＝０Ｖになり、ＳＷ回路がｏｎの時は定電
流駆動により、選択素子への電流が流れ、電圧（〜７
Ｖ）が発生している。この時、放出電流Ｉｅ（ｇ）で観
測すると、１μＡの振幅の電流放出を行っていた。
【００９１】本参考例２で用いた、ｎＭＯＳソース接地
型のスイッチ回路は、バイポーラトランジスタのエミッ
タ接地型のＳＷ回路と比較した場合、スイッチの際のト
ランジスタのベース電荷蓄積効果が発生しないため高速
のスイッチができる。 ［実施形態］ 次に本発明の実施形態について図１８、図１９、図２０
を用いて説明する。本実施形態における表面伝導型放出
素子及びパネル構造については参考例１と同様である。
そこで本発明の主題である画像表示装置の駆動方法及び
駆動回路についてのみ以下に説明する。
型のスイッチ回路は、バイポーラトランジスタのエミッ
タ接地型のＳＷ回路と比較した場合、スイッチの際のト
ランジスタのベース電荷蓄積効果が発生しないため高速
のスイッチができる。 ［実施形態］ 次に本発明の実施形態について図１８、図１９、図２０
を用いて説明する。本実施形態における表面伝導型放出
素子及びパネル構造については参考例１と同様である。
そこで本発明の主題である画像表示装置の駆動方法及び
駆動回路についてのみ以下に説明する。
【００９２】図１８中、１は前述の表示パネルで、参考
例１で説明したものと同様のものである。また、走査回
路２、タイミング発生回路４、デコーダ３、Ｓ／Ｈ回路
５等も参考例１において説明したものと同一である。８
は、パルス高変調回路でＳ／Ｐ変換回路６の出力データ
に応じた振幅の電圧信号を発生するものである。１７は
定電流回路で入力電圧に応じた電流信号を発生する。定
電流回路１７は内部に電圧／電流変換回路（Ｖ／Ｉ変換
回路）を備えている。また本実施形態でも定電流回路の
電流出力を定電流／定電圧に切り換えるスイッチ回路３
０を備えている。
例１で説明したものと同様のものである。また、走査回
路２、タイミング発生回路４、デコーダ３、Ｓ／Ｈ回路
５等も参考例１において説明したものと同一である。８
は、パルス高変調回路でＳ／Ｐ変換回路６の出力データ
に応じた振幅の電圧信号を発生するものである。１７は
定電流回路で入力電圧に応じた電流信号を発生する。定
電流回路１７は内部に電圧／電流変換回路（Ｖ／Ｉ変換
回路）を備えている。また本実施形態でも定電流回路の
電流出力を定電流／定電圧に切り換えるスイッチ回路３
０を備えている。
【００９３】本実施形態では、映像信号の強度に応じて
高さが変わる所定電圧値のパルスを発生させて階調の制
御を行っている。例えば、映像信号強度が最大時に、放
出電流１μＡを行う場合を考える。この時は、参考例１
より、波高値１ｍＡの電流パルスで駆動することで、選
択素子を０．７ｍＡの定電流で駆動し、１μＡの電子放
出を行うことが分かっている。
高さが変わる所定電圧値のパルスを発生させて階調の制
御を行っている。例えば、映像信号強度が最大時に、放
出電流１μＡを行う場合を考える。この時は、参考例１
より、波高値１ｍＡの電流パルスで駆動することで、選
択素子を０．７ｍＡの定電流で駆動し、１μＡの電子放
出を行うことが分かっている。
【００９４】今、定電流回路の回路定数がＶｃｃ＝１０
Ｖ、Ｒ＝５ｋΩ、であるとすると、パルス高変調回路は
Ｖｓ＝５Ｖの出力電圧を発生すれば良い。このように映
像信号の強度に応じてパルス高変調回路の出力電圧（Ａ
Ｍ１、ＡＭ２…）を変調して表示パネルの階調制御を行
なった。次に、本実施形態で用いたスイッチ回路３０に
ついて説明する。本実施形態では図１９に示すようにダ
イオード３６をスイッチとして用いた。ダイオードのア
ノード（Ａ）側を電流信号出力に接続し、カソード電位
を駆動パルスによりＶｃｃ−０Ｖ間で駆動することによ
り定電流駆動と定電圧駆動の切り換えを行った。即ち、
カソード電位が０Ｖの時は、ダイオードがｏｎし、駆動
線を一定電位に保つ。これに対し、カソード電位をＶｃ
ｃにするとダイオードはｏｆｆし、定電流駆動される。
Ｖ、Ｒ＝５ｋΩ、であるとすると、パルス高変調回路は
Ｖｓ＝５Ｖの出力電圧を発生すれば良い。このように映
像信号の強度に応じてパルス高変調回路の出力電圧（Ａ
Ｍ１、ＡＭ２…）を変調して表示パネルの階調制御を行
なった。次に、本実施形態で用いたスイッチ回路３０に
ついて説明する。本実施形態では図１９に示すようにダ
イオード３６をスイッチとして用いた。ダイオードのア
ノード（Ａ）側を電流信号出力に接続し、カソード電位
を駆動パルスによりＶｃｃ−０Ｖ間で駆動することによ
り定電流駆動と定電圧駆動の切り換えを行った。即ち、
カソード電位が０Ｖの時は、ダイオードがｏｎし、駆動
線を一定電位に保つ。これに対し、カソード電位をＶｃ
ｃにするとダイオードはｏｆｆし、定電流駆動される。
【００９５】本実施形態では、映像信号の強度に応じて
高さが変わる所定幅のパルスを発生させて階調の制御を
行っているため、列方向配線電極の各端子Ｄｙ１〜Ｄｙ
ｎを駆動する電流は映像信号に応じて変化する。従っ
て、映像信号の水平同期信号ＨＳＹＮＣに同期して、振
幅変調回路の出力を更新する必要がある。この時、駆動
電流の振幅も変化するが、変化前後の振幅不安定状態時
は、素子を駆動を行わないように、駆動パルスにより電
流駆動から定電圧駆動にＳＷする。これにより異常電圧
が素子に印加されるのを防いでいる。このためにタイミ
ング発生回路は、水平同期信号ＨＳＹＮＣに同期した一
定幅のパルス信号を発生し、設定電流変化時は、駆動線
は定電圧駆動となって異常点灯しないようにしている。
高さが変わる所定幅のパルスを発生させて階調の制御を
行っているため、列方向配線電極の各端子Ｄｙ１〜Ｄｙ
ｎを駆動する電流は映像信号に応じて変化する。従っ
て、映像信号の水平同期信号ＨＳＹＮＣに同期して、振
幅変調回路の出力を更新する必要がある。この時、駆動
電流の振幅も変化するが、変化前後の振幅不安定状態時
は、素子を駆動を行わないように、駆動パルスにより電
流駆動から定電圧駆動にＳＷする。これにより異常電圧
が素子に印加されるのを防いでいる。このためにタイミ
ング発生回路は、水平同期信号ＨＳＹＮＣに同期した一
定幅のパルス信号を発生し、設定電流変化時は、駆動線
は定電圧駆動となって異常点灯しないようにしている。
【００９６】次に実際の各回路からの出力波形がどうな
っているのかを示したのが図２０である。表示パネル１
の列方向配線の一つの端子Ｄｙ１につながる駆動線に注
目し、時間と共に（ａ）から（ｃ）に示すような輝度の
映像信号入力が行われたとする。この時、パルス高変調
変換回路出力（ＡＷ１、ＡＷ２…）波形を図２０
（ｄ）、前述した水平同期信号に同期した駆動パルスを
図２０（ｅ）に示す。さらに実際の端子Ｄｙ１の電圧変
化を図２０（ｆ）に放出電流Ｉｅの様子を（ｇ）に示
す。
っているのかを示したのが図２０である。表示パネル１
の列方向配線の一つの端子Ｄｙ１につながる駆動線に注
目し、時間と共に（ａ）から（ｃ）に示すような輝度の
映像信号入力が行われたとする。この時、パルス高変調
変換回路出力（ＡＷ１、ＡＷ２…）波形を図２０
（ｄ）、前述した水平同期信号に同期した駆動パルスを
図２０（ｅ）に示す。さらに実際の端子Ｄｙ１の電圧変
化を図２０（ｆ）に放出電流Ｉｅの様子を（ｇ）に示
す。
【００９７】図２０から、（ｅ）の駆動パルスに同期し
てスイッチが行われ、端子Ｄｙ１電圧でモニタすると、
ダイオード３６がｏｎの時は定電圧〜Ｖｆ（順方向電圧
降下量）になり、ダイオード３６がｏｆｆの時は定電流
駆動により、選択素子へ電流が流れ、電圧（〜７Ｖ）が
発生していた。この時、放出電流Ｉｅ（ｇ）で観測する
と、映像信号強度が最大時に１μＡの振幅の電流放出を
行い、また輝度データに対応して放出電流量が変調され
ることが観測された。 [参考例３]参考例３ は、電子放出させない素子に接続した列方向配
線を、参考例１〜３とは違う回路で電位固定する。その
上、電子放出させる素子に接続した列方向配線の電位と
非走査の行配線の電位を概ね等しくする。
てスイッチが行われ、端子Ｄｙ１電圧でモニタすると、
ダイオード３６がｏｎの時は定電圧〜Ｖｆ（順方向電圧
降下量）になり、ダイオード３６がｏｆｆの時は定電流
駆動により、選択素子へ電流が流れ、電圧（〜７Ｖ）が
発生していた。この時、放出電流Ｉｅ（ｇ）で観測する
と、映像信号強度が最大時に１μＡの振幅の電流放出を
行い、また輝度データに対応して放出電流量が変調され
ることが観測された。 [参考例３]参考例３ は、電子放出させない素子に接続した列方向配
線を、参考例１〜３とは違う回路で電位固定する。その
上、電子放出させる素子に接続した列方向配線の電位と
非走査の行配線の電位を概ね等しくする。
【００９８】本参考例３のマルチ電子源の駆動方法とそ
れを用いた画像形成装置は、例えば、図２１に示すよう
に、以下の構成を備える。すなわち、行方向配線と列方
向配線に表面伝導型放出素子１００２の一対の素子電極
をそれぞれ結線した単純マトリックス構成のマルチ電子
源１と、駆動信号に基づいて所定の変調を行って電流信
号を生成し、マルチ電子源１を駆動する駆動部とを備え
る。また、走査回路２により選択した行方向配線を電位
Ｖｓに固定し、走査信号を印加していない行方向配線を
電位Ｖｎｓに固定する。さらに、選択された走査信号を
印加した配線上であるが電子放出をさせない素子に対す
る変調信号を印加する列方向配線の駆動電位を電位Ｖｇ
に固定する。電子放出させる素子に対する変調信号を印
加する列方向配線には定電流回路１７’によって定電流
Ｉｏｕｔを出力するために、おおよそＶｅを印加する。
ここで、ＶｅとＶｎｓの電位差は素子から所望の電子放
出量が得られる電位差であり、ＶｎｓとＶｇの電位差及
びＶｇとＶｓとの電位差が、ともに素子の電子放出が起
こる閾値よりも小さくなるように、かつＶｎｓがおよそ
Ｖｅと等しくなるように設定する。
れを用いた画像形成装置は、例えば、図２１に示すよう
に、以下の構成を備える。すなわち、行方向配線と列方
向配線に表面伝導型放出素子１００２の一対の素子電極
をそれぞれ結線した単純マトリックス構成のマルチ電子
源１と、駆動信号に基づいて所定の変調を行って電流信
号を生成し、マルチ電子源１を駆動する駆動部とを備え
る。また、走査回路２により選択した行方向配線を電位
Ｖｓに固定し、走査信号を印加していない行方向配線を
電位Ｖｎｓに固定する。さらに、選択された走査信号を
印加した配線上であるが電子放出をさせない素子に対す
る変調信号を印加する列方向配線の駆動電位を電位Ｖｇ
に固定する。電子放出させる素子に対する変調信号を印
加する列方向配線には定電流回路１７’によって定電流
Ｉｏｕｔを出力するために、おおよそＶｅを印加する。
ここで、ＶｅとＶｎｓの電位差は素子から所望の電子放
出量が得られる電位差であり、ＶｎｓとＶｇの電位差及
びＶｇとＶｓとの電位差が、ともに素子の電子放出が起
こる閾値よりも小さくなるように、かつＶｎｓがおよそ
Ｖｅと等しくなるように設定する。
【００９９】この構成によれば、電子放出させる素子の
ある列方向配線に接続された素子のうち、選択された走
査信号を印加した配線上の素子にはおよそＶｅ−Ｖｓの
電位が印加されるが、選択されていないすなわち走査信
号を印加していない配線上の素子への印加電圧はほとん
ど０に近くなる。よって各表面伝導型放出素子を駆動す
るために列方向配線に注入された電流は全て電子放出さ
せる素子に流れ、他の素子に回りこむことがない。よっ
て、半選択状態の電流の総和Ｉｆｎを考慮することなく
各素子を定電流で駆動でき、簡単な回路で配線抵抗に起
因する非一様な電子放出分布を補償することを容易に実
現できることが本参考例３の一つのポイントである。
ある列方向配線に接続された素子のうち、選択された走
査信号を印加した配線上の素子にはおよそＶｅ−Ｖｓの
電位が印加されるが、選択されていないすなわち走査信
号を印加していない配線上の素子への印加電圧はほとん
ど０に近くなる。よって各表面伝導型放出素子を駆動す
るために列方向配線に注入された電流は全て電子放出さ
せる素子に流れ、他の素子に回りこむことがない。よっ
て、半選択状態の電流の総和Ｉｆｎを考慮することなく
各素子を定電流で駆動でき、簡単な回路で配線抵抗に起
因する非一様な電子放出分布を補償することを容易に実
現できることが本参考例３の一つのポイントである。
【０１００】次に、本参考例３の画像表示装置の駆動方
法について詳細に説明する。まず、図２２を参照して、
表面伝導型放出素子を含む画像表示装置の構成について
説明する。図中１０１は表示パネルで、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源、すなわ
ち、ｍ行ｎ列の行列状にマトリッ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行くための走査
信号が印加される。
法について詳細に説明する。まず、図２２を参照して、
表面伝導型放出素子を含む画像表示装置の構成について
説明する。図中１０１は表示パネルで、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源、すなわ
ち、ｍ行ｎ列の行列状にマトリッ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行くための走査
信号が印加される。
【０１０１】一方、端子Ｄｘ１からＤｘｍ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。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、不図示の直流電圧源の２つの出
力電圧ＶｓもしくはＶｓｎ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、タイミング
信号発生回路（後述）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、ＦＥＴのようなスイ
ッチング素子を組み合わせることにより、たとえば図２
３のようなプッシュ−プル（ｐｕｓｈ−ｐｕｌｌ）構成
で容易に実現できる。図２４に示すように、制御信号Ｔ
scanから生成された各行配線に対応するタイミング信号
Ｔｘｍに同期して、出力Ｖｘｍが電位ＶｓとＶｎｓの２
値間で切り換えられる。
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。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、不図示の直流電圧源の２つの出
力電圧ＶｓもしくはＶｓｎ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、タイミング
信号発生回路（後述）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、ＦＥＴのようなスイ
ッチング素子を組み合わせることにより、たとえば図２
３のようなプッシュ−プル（ｐｕｓｈ−ｐｕｌｌ）構成
で容易に実現できる。図２４に示すように、制御信号Ｔ
scanから生成された各行配線に対応するタイミング信号
Ｔｘｍに同期して、出力Ｖｘｍが電位ＶｓとＶｎｓの２
値間で切り換えられる。
【０１０２】尚、前記直流電源電圧Ｖｓは、本参考例３
の場合には前述する図１３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
−７［Ｖ］とした。列方向配線への通電電流が０．５な
いし１ｍＡとすると、その時の印加電圧はおおよそ７．
５ないし８［Ｖ］となる。そこで選択されていない行方
向配線には、Ｖｎｓ＝７．５［Ｖ］の電圧を印加するよ
うにした。これにより選択されていない素子に印加され
る駆動電圧は電子放出しきい値電圧以下となる。
の場合には前述する図１３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
−７［Ｖ］とした。列方向配線への通電電流が０．５な
いし１ｍＡとすると、その時の印加電圧はおおよそ７．
５ないし８［Ｖ］となる。そこで選択されていない行方
向配線には、Ｖｎｓ＝７．５［Ｖ］の電圧を印加するよ
うにした。これにより選択されていない素子に印加され
る駆動電圧は電子放出しきい値電圧以下となる。
【０１０３】次に、入力された画像信号の流れについて
説明する。入力されたコンポジット画像信号をデコーダ
で３原色の輝度信号及び水平、垂直同期信号（ＨＳＹＮ
Ｃ，ＶＳＹＮＣ）に分離する。タイミング信号発生回路
１０４では、ＨＳＹＮＣ，ＶＳＹＮＣ信号に同期して各
種タイミング信号を発生させる。ＲＧＢ輝度信号はＳ／
Ｈ回路などで適当なタイミングでサンプリングされ保持
される。保持された信号は、シフトレジスタ回路１０６
で画像形成パネルの各蛍光体のならびに対応した順番に
並んだ一行ごとのパラレル画像信号に変換され、ラッチ
回路１０５により記憶される。
説明する。入力されたコンポジット画像信号をデコーダ
で３原色の輝度信号及び水平、垂直同期信号（ＨＳＹＮ
Ｃ，ＶＳＹＮＣ）に分離する。タイミング信号発生回路
１０４では、ＨＳＹＮＣ，ＶＳＹＮＣ信号に同期して各
種タイミング信号を発生させる。ＲＧＢ輝度信号はＳ／
Ｈ回路などで適当なタイミングでサンプリングされ保持
される。保持された信号は、シフトレジスタ回路１０６
で画像形成パネルの各蛍光体のならびに対応した順番に
並んだ一行ごとのパラレル画像信号に変換され、ラッチ
回路１０５により記憶される。
【０１０４】続いて、パルス幅変調回路１１１で画像信
号に強度に対応したパルス幅を持つパルス信号に変換さ
れる。更に効率補正回路１０８で各素子の放出電流量／
通電電流量の効率のばらつきをパルス高に反映させたド
ライブパルスが生成される。ドライブパルスは電圧／電
流変換回路１１２により電圧量から電流量に変換され
る。画像形成時には、電流出力は表示パネルの端子Ｄｙ
１ないしＤｙｎを通じて表示パネル１０１内の表面伝導
型放出素子に通電される。電流出力パルスが供給された
パネルでは、走査回路１０２が選択した行に接続された
表面伝導型放出素子のみが供給されたパルス幅に応じた
期間だけ電子を放出し、蛍光体が発光する。走査回路１
０２が選択される行を順次走査することで、２次元画像
が形成される。
号に強度に対応したパルス幅を持つパルス信号に変換さ
れる。更に効率補正回路１０８で各素子の放出電流量／
通電電流量の効率のばらつきをパルス高に反映させたド
ライブパルスが生成される。ドライブパルスは電圧／電
流変換回路１１２により電圧量から電流量に変換され
る。画像形成時には、電流出力は表示パネルの端子Ｄｙ
１ないしＤｙｎを通じて表示パネル１０１内の表面伝導
型放出素子に通電される。電流出力パルスが供給された
パネルでは、走査回路１０２が選択した行に接続された
表面伝導型放出素子のみが供給されたパルス幅に応じた
期間だけ電子を放出し、蛍光体が発光する。走査回路１
０２が選択される行を順次走査することで、２次元画像
が形成される。
【０１０５】次に、電圧／電流変換回路１１２について
説明する。電圧／電流変換回路は入力された電圧信号の
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
回路である。電圧／電流変換回路１１２は、列方向配線
の本数分の入力する信号に対して、それぞれ電圧／電流
変換器（図２５）を備え、その出力はそれぞれ表示パネ
ルの端子Ｄｙ１、Ｄｙ２、Ｄｙ３、・・・Ｄｙｎに接続
されている。各電圧／電流変換回路２００１は、たとえ
ば、図２６のようなカレントミラー回路による定電流回
路で構成されている。図において、２００２はオペアン
プ、２００５はＮＰＮトランジスタ、２００３はＰＮＰ
トランジスタ、２００６はＭＯＳＦＥＴ、２００４は抵
抗（抵抗値Ｒ）である。図２６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
が決定され、 Ｉｏｕｔ＝Ｖｉｎ／Ｒ なる関係が成立する。そこで、電圧／電流変換回路の設
計パラメータを適当な値にすることで電圧信号に応じて
表面伝導型放出素子に流すＩｏｕｔを制御できる。
説明する。電圧／電流変換回路は入力された電圧信号の
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
回路である。電圧／電流変換回路１１２は、列方向配線
の本数分の入力する信号に対して、それぞれ電圧／電流
変換器（図２５）を備え、その出力はそれぞれ表示パネ
ルの端子Ｄｙ１、Ｄｙ２、Ｄｙ３、・・・Ｄｙｎに接続
されている。各電圧／電流変換回路２００１は、たとえ
ば、図２６のようなカレントミラー回路による定電流回
路で構成されている。図において、２００２はオペアン
プ、２００５はＮＰＮトランジスタ、２００３はＰＮＰ
トランジスタ、２００６はＭＯＳＦＥＴ、２００４は抵
抗（抵抗値Ｒ）である。図２６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
が決定され、 Ｉｏｕｔ＝Ｖｉｎ／Ｒ なる関係が成立する。そこで、電圧／電流変換回路の設
計パラメータを適当な値にすることで電圧信号に応じて
表面伝導型放出素子に流すＩｏｕｔを制御できる。
【０１０６】また、図２６の回路では入力電圧Ｖｉｎが
比較電圧Ｖｒｅｆ以下の場合、本発明のスイッチである
ＭＯＳＦＥＴ２００６がオペアンプ２００２によりｏｎ
となり、列方向配線への出力電圧がＶｇとなり、非点灯
素子に接続した列配線の電位が固定される。また、非点
灯素子に対応する列方向配線に接続された素子は、選択
行、非選択行に関わらず半選択状態となる。
比較電圧Ｖｒｅｆ以下の場合、本発明のスイッチである
ＭＯＳＦＥＴ２００６がオペアンプ２００２によりｏｎ
となり、列方向配線への出力電圧がＶｇとなり、非点灯
素子に接続した列配線の電位が固定される。また、非点
灯素子に対応する列方向配線に接続された素子は、選択
行、非選択行に関わらず半選択状態となる。
【０１０７】次に、実際の変調回路からの入力波形がど
のような電流波形に変換されるかを示したのが図２７で
ある。表示パネル列方向配線Ｄｙ１に注目し、この駆動
ラインに対して時間と共に（ａ）に示すような輝度デー
タをパルス幅に、素子ごとの電子放出効率の補正をパル
ス高に変調をかけられた電圧入力が行われたとする。こ
の時電圧／電流変換回路出力である素子電流Ｉｆ波形を
（ｂ）に、更に放出電流Ｉｅの様子を（ｃ）に示す。図
４から、素子特性ばらつきを駆動電流パルスの波高値で
補正されているので、放出電流Ｉｅを観測すると、どの
素子からの放出電流も１μＡにそろっている。本参考例
３によれば、電圧／電流変換回路により表面伝導型放出
素子に流れる素子電流を変調したため、配線抵抗等で生
じる電圧降下を補償でき、しかも素子数が増えることに
よる半選択素子への回り込み電流を極わずかに抑えるこ
とができるため、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。
のような電流波形に変換されるかを示したのが図２７で
ある。表示パネル列方向配線Ｄｙ１に注目し、この駆動
ラインに対して時間と共に（ａ）に示すような輝度デー
タをパルス幅に、素子ごとの電子放出効率の補正をパル
ス高に変調をかけられた電圧入力が行われたとする。こ
の時電圧／電流変換回路出力である素子電流Ｉｆ波形を
（ｂ）に、更に放出電流Ｉｅの様子を（ｃ）に示す。図
４から、素子特性ばらつきを駆動電流パルスの波高値で
補正されているので、放出電流Ｉｅを観測すると、どの
素子からの放出電流も１μＡにそろっている。本参考例
３によれば、電圧／電流変換回路により表面伝導型放出
素子に流れる素子電流を変調したため、配線抵抗等で生
じる電圧降下を補償でき、しかも素子数が増えることに
よる半選択素子への回り込み電流を極わずかに抑えるこ
とができるため、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。
【０１０８】尚、本参考例３において、電圧／電流変換
回路は図２５、図２６の構成のものを説明したが、回路
構成はこれに限られず、入力信号に応じて表面伝導型放
出素子に流す電流を変調できるものであればよい。たと
えば、大きな出力電流が必要な場合は、トランジスタの
部分にダーリントン接続しても良い。 ［実施形態２］ 以上の実施形態で、電子放出素子として表面伝導型放出
素子を用いるマルチ電子源並びに表示パネルについて説
明したが、これらが内蔵する表面伝導型放出素子を他の
種類の電子放出素子で代用して実施した場合にも本発明
の駆動方法は有効である。
回路は図２５、図２６の構成のものを説明したが、回路
構成はこれに限られず、入力信号に応じて表面伝導型放
出素子に流す電流を変調できるものであればよい。たと
えば、大きな出力電流が必要な場合は、トランジスタの
部分にダーリントン接続しても良い。 ［実施形態２］ 以上の実施形態で、電子放出素子として表面伝導型放出
素子を用いるマルチ電子源並びに表示パネルについて説
明したが、これらが内蔵する表面伝導型放出素子を他の
種類の電子放出素子で代用して実施した場合にも本発明
の駆動方法は有効である。
【０１０９】発明者等は、電子放出素子としてＦＥ素子
を用いたマルチ電子源ならびに表示パネルに対して前記
実施形態の駆動方法を実施したところ、半選択素子に流
れる電流を大幅に低減できた。たとえば、図２８Ａある
いは図２８Ｂあるいは図２８Ｃに例示するような横形Ｆ
Ｅ素子（lateral-type field emitter）を表面伝導型放
出素子の代わりに用いた。図２８Ａ〜図２８Ｃにおい
て、１１０１はガラス基板、７０１は電子放出部、７０
２は負電極、７０３はゲート（正電極）、である。これ
らの横形ＦＥ素子はいずれも負電極７０２とゲート７１
３の間に適宜の駆動電圧を印加することで、電子放出部
７０１より電子ビームを放出されるものである。
を用いたマルチ電子源ならびに表示パネルに対して前記
実施形態の駆動方法を実施したところ、半選択素子に流
れる電流を大幅に低減できた。たとえば、図２８Ａある
いは図２８Ｂあるいは図２８Ｃに例示するような横形Ｆ
Ｅ素子（lateral-type field emitter）を表面伝導型放
出素子の代わりに用いた。図２８Ａ〜図２８Ｃにおい
て、１１０１はガラス基板、７０１は電子放出部、７０
２は負電極、７０３はゲート（正電極）、である。これ
らの横形ＦＥ素子はいずれも負電極７０２とゲート７１
３の間に適宜の駆動電圧を印加することで、電子放出部
７０１より電子ビームを放出されるものである。
【０１１０】図２９に、前記図２８Ａに示した横形ＦＥ
素子をマトリックス配線したマルチ電子源の平面図を例
として示す。図中、７０４は横形ＦＥ素子の負電極７０
２どうしを共通接続するための行配線、７０５は横形Ｆ
Ｅ素子のゲート同士を共通接続するための列配線であ
る。ここに例示した電子源並びに該マルチ電子源を備え
た画像表示装置に対しても、本発明の駆動方法を適用す
れば複雑な補償回路を設けなくても所望強度の電子ビー
ムを正確に出力させることが可能であった。また、半選
択素子で消費される電力も低減できた。
素子をマトリックス配線したマルチ電子源の平面図を例
として示す。図中、７０４は横形ＦＥ素子の負電極７０
２どうしを共通接続するための行配線、７０５は横形Ｆ
Ｅ素子のゲート同士を共通接続するための列配線であ
る。ここに例示した電子源並びに該マルチ電子源を備え
た画像表示装置に対しても、本発明の駆動方法を適用す
れば複雑な補償回路を設けなくても所望強度の電子ビー
ムを正確に出力させることが可能であった。また、半選
択素子で消費される電力も低減できた。
【０１１１】さらには、上述の例とは異なる他の電子放
出素子を用いた電子源や画像形成装置に対しても本発明
は有効であった。たとえば、Ｓｐｉｎｄｔ−ｔｙｐｅ
ｆｉｅｌｄ ｅｍｉｔｔｅｒやＭＩＭ−ｔｙｐｅ ｅｌ
ｅｃｔｒｏｎ ｅｍｉｔｔｅｒに対しても、もちろん有
効であった。
出素子を用いた電子源や画像形成装置に対しても本発明
は有効であった。たとえば、Ｓｐｉｎｄｔ−ｔｙｐｅ
ｆｉｅｌｄ ｅｍｉｔｔｅｒやＭＩＭ−ｔｙｐｅ ｅｌ
ｅｃｔｒｏｎ ｅｍｉｔｔｅｒに対しても、もちろん有
効であった。
【０１１２】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、複
数の電子放出素子をマトリックス状に配線し、これを所
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を行う表示装置において、 （１）定電流源の出力電流がゼロになって、接続された
配線電位がハイインピーダンス状態によって生じる、ハ
イインピーダンスの配線上の素子の異常点灯を防止する
ことができる。
数の電子放出素子をマトリックス状に配線し、これを所
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を行う表示装置において、 （１）定電流源の出力電流がゼロになって、接続された
配線電位がハイインピーダンス状態によって生じる、ハ
イインピーダンスの配線上の素子の異常点灯を防止する
ことができる。
【０１１３】（２）定電流源の出力電流がゼロになっ
て、接続された配線電位がハイインピーダンス状態なる
から起こる隣接ラインの電子軌道への悪影響を防止する
ことができる。これにより表示画面全体に渡って原映像
信号に対して極めて安定した画像を表示できる。
て、接続された配線電位がハイインピーダンス状態なる
から起こる隣接ラインの電子軌道への悪影響を防止する
ことができる。これにより表示画面全体に渡って原映像
信号に対して極めて安定した画像を表示できる。
【図１】本発明に係る一実施形態の駆動回路の概念図で
ある。
ある。
【図２】参考例１の映像信号のフローを表すブロック図
である。
である。
【図３】参考例１のスイッチと定電流回路の詳細図であ
る。
る。
【図４】参考例１の列方向配線１に関するタイムチャー
トである。
トである。
【図５】表示パネルの斜視図である。
【図６】フェースプレートの蛍光体配列図である。
【図７】平面型の表面伝導型放出素子の平面図（ａ）と
断面図（ｂ）である。
断面図（ｂ）である。
【図８】平面型の表面伝導型放出素子の作製工程を表す
図である。
図である。
【図９】フォーミング電圧を表すタイムチャートであ
る。
る。
【図１０】活性化電圧と放出電流のタイムチャートであ
る。
る。
【図１１】垂直型の表面伝導型放出素子の断面図であ
る。
る。
【図１２】垂直型の表面伝導型放出素子の作製工程を表
す図である。
す図である。
【図１３】表面伝導型放出素子の電圧、電流特性を表す
グラフである。
グラフである。
【図１４】マルチ電子源基板の平面図である。
【図１５】マルチ電子源基板の一部断面図である。
【図１６】参考例２のスイッチと定電流回路の詳細図で
ある。
ある。
【図１７】参考例２の列方向線１に関するタイムチャー
トである。
トである。
【図１８】実施形態の映像信号のフローを表すブロック
図である。
図である。
【図１９】実施形態のスイッチと定電流回路の詳細図で
ある。
ある。
【図２０】実施形態の列方向配線１に関するタイムチャ
ートである。
ートである。
【図２１】参考例３のマルチ電子源の駆動方法を示す図
である。
である。
【図２２】参考例３の画像表示装置の駆動方法を示す図
である。
である。
【図２３】プッシュ−プル（ｐｕｓｈ−ｐｕｌｌ）構成
のスイッチング素子を示す図である。
のスイッチング素子を示す図である。
【図２４】制御信号Ｔscanから生成された各行配線に対
応するタイミング信号Ｔｘｍに同期して、出力Ｖｘｍが
電位ＶｓとＶｎｓの２値間で切り換えられる様子を示す
図である。
応するタイミング信号Ｔｘｍに同期して、出力Ｖｘｍが
電位ＶｓとＶｎｓの２値間で切り換えられる様子を示す
図である。
【図２５】電圧／電流変換回路１１２が備える電圧／電
流変換器の構成を示す図である。
流変換器の構成を示す図である。
【図２６】電圧／電流変換回路２００１の構成例を示す
図である。
図である。
【図２７】変調回路からの入力波形がどのような電流波
形に変換されるかを示した図である。
形に変換されるかを示した図である。
【図２８Ａ】横形ＦＥ素子の構成例を示す図である。
【図２８Ｂ】横形ＦＥ素子の構成例を示す図である。
【図２８Ｃ】横形ＦＥ素子の構成例を示す図である。
【図２９】図２８Ａに示した横形ＦＥ素子をマトリック
ス配線したマルチ電子源の構成例の図である。
ス配線したマルチ電子源の構成例の図である。
【図３０】Ｍ．Ｈａｒｔｗｅｌｌが開示している表面伝
導型放出素子の平面図である。
導型放出素子の平面図である。
【図３１】従来のＦＥ型放出素子の断面図である。
【図３２】従来のＭＩＭ型放出素子の断面図である。
【図３３】単純マトリックス配線を表す図である。
【図３４】図３３のマルチ電子源を電流源で駆動する例
を示す図である。
を示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鱸 英俊 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 外處 泰之 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 (56)参考文献 特開 平６−289814（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−265399（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−36410（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−58286（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G09G 3/00 - 3/38 H01J 1/30 H01J 29/98 H01J 31/12
Claims (7)
- 【請求項１】 複数の電子放出素子を、複数のデータ配
線と複数の走査配線でマトリックス接続したマルチ電子
源を映像信号に基づいて駆動する駆動回路において、 出力する電流の振幅が映像信号に基づいて設定され、該
設定された一定の電流を出力する定電流出力部と、前記データ配線に一定の電圧を印加するか、もしくは 前
記データ配線と前記定電流出力部とを接続して前記設定
された電流を前記データ配線に流すか、を選択するスイ
ッチと、 前記走査配線を順次選択して走査信号を印加する走査回
路と、 を有しており、 前記スイッチは、前記走査信号を印加された走査配線に
接続された電子放出素子のうちの電子出射量が０以外で
あるべき電子放出素子が接続されるデータ配線と前記定
電流出力部とを接続して前記設定された電流を該データ
配線に流し、電子出射量が０であるべき電子放出素子が
接続されるデータ配線に一定の電圧を印加するものであ
り、かつ選択される走査配線の変更に伴って前記設定さ
れた電流の振幅が変更されるときに前記データ配線に一
定の電圧を印加するものであり、前記定電流出力部が前
記データ配線に流す電流は、前記電子出射量が０以外で
あるべき電子放出素子が電子を出射する大きさであるこ
とを特徴とする駆動回路。 - 【請求項２】 前記定電流出力部が出力する一定の電流
とは、所望の放出電流を得るために電子放出素子に流す
べき素子電流であり、前記データ配線に印加される一定
の電圧とは、前記一定の電圧と走査配線に印加される走
査電圧との差が前記電子放出素子の電子放出しきい値電
圧（Ｖｔｈ）よりも小さくなるように設定された電圧で
ある請求項１に記載の駆動回路。 - 【請求項３】 前記スイッチは、前記データ線と同数で
ある請求項１又は２のいずれか１項に記載の駆動回路。 - 【請求項４】 前記定電流出力部は、Ｖ／Ｉ変換器から
なる請求項１乃至３のいずれか１項に記載の駆動回路。 - 【請求項５】 複数の電子放出素子を複数のデータ配線
と複数の走査配線でマトリックス接続したマルチ電子源
と、前記マルチ電子源を駆動する駆動回路を有する電子
発生装置において、 出力する電流の振幅が映像信号に基づいて設定され、該
設定された一定の電流を出力する定電流出力部と、前記データ配線に一定の電圧を印加するか、もしくは 前
記データ配線と前記定電流出力部とを接続して前記設定
された電流を前記データ配線に流すか、を選択するスイ
ッチと、 前記走査配線を順次選択して走査信号を印加する走査回
路と、 を有しており、 前記スイッチは、前記走査信号を印加された走査配線に
接続された電子放出素子のうちの電子出射量が０以外で
あるべき電子放出素子が接続されるデータ配線と前記定
電流出力部とを接続して前記設定された電流を該データ
配線に流し、電子出射量が０であるべき電子放出素子が
接続されるデータ配線に一定の電圧を印加するものであ
り、かつ選択される走査配線の変更に伴って前記設定さ
れた電流の振幅が変更されるときに前記データ配線に一
定の電圧を印加するものであり、前記定電流出力部が前
記データ配線に流す電流は、前記電子出射量が０以外で
あるべき電子放出素子が電子を出射する大きさであるこ
とを特徴とする電子発生装置。 - 【請求項６】 前記電子放出素子は表面伝導型放出素子
である請求項５に記載の電子発生装置。 - 【請求項７】 複数の電子放出素子を複数のデータ配線
と複数の走査配線でマトリックス接続したマルチ電子源
と、前記マルチ電子源を駆動する駆動回路と、電子の照
射によって励起発光する蛍光体とを有する画像表示装置
において、 出力する電流の振幅が映像信号に基づいて設定され、該
設定された一定の電流を出力する定電流出力部と、前記データ配線に一定の電圧を印加するか、もしくは 前
記データ配線と前記定電流出力部とを接続して前記設定
された電流を前記データ配線に流すか、を選択するスイ
ッチと、 前記走査配線を順次選択して走査信号を印加する走査回
路と、 を有しており、 前記スイッチは、前記走査信号を印加された走査配線に
接続された電子放出素子のうちの電子出射量が０以外で
あるべき電子放出素子が接続されるデータ配線と前記定
電流出力部とを接続して前記設定された電流を該データ
配線に流し、電子出射量が０であるべき電子放出素子が
接続されるデータ配線に一定の電圧を印加するものであ
り、かつ選択される走査配線の変更に伴って前記設定さ
れた電流の振幅が変更されるときに前記データ配線に一
定の電圧を印加するものであり、前記定電流出力部が前
記データ配線に流す電流は、前記電子出射量が０以外で
あるべき電子放出素子が電子を出射する大きさであるこ
とを特徴とする画像表示装置。
Priority Applications (9)
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|---|---|---|---|
| JP20966896A JP3311246B2 (ja) | 1995-08-23 | 1996-08-08 | 電子発生装置、画像表示装置およびそれらの駆動回路、駆動方法 |
| US08/689,656 US6169528B1 (en) | 1995-08-23 | 1996-08-13 | Electron generating device, image display apparatus, driving circuit therefor, and driving method |
| CA002183824A CA2183824C (en) | 1995-08-23 | 1996-08-21 | Electron generating device, image display apparatus, driving circuit therefor, and driving method |
| EP96306140A EP0762371B1 (en) | 1995-08-23 | 1996-08-22 | Driving circuit for a display having a multi-electron source |
| AU64206/96A AU6420696A (en) | 1995-08-23 | 1996-08-22 | Electron generating device, image display apparatus, driving circuit therefor, and driving method |
| DE69636746T DE69636746T2 (de) | 1995-08-23 | 1996-08-22 | Treiberschaltung für eine Anzeige mit mehreren Elektronenquellen |
| KR1019960034822A KR100347840B1 (ko) | 1995-08-23 | 1996-08-22 | 다중-전자원구동회로및이를포함한이미지형성장치 |
| CN96111413A CN1066553C (zh) | 1995-08-23 | 1996-08-23 | 电子发生器件、图象显示器及其驱动电路 |
| AU21355/99A AU715713B2 (en) | 1995-08-23 | 1999-03-23 | Electron generating device, image display apparatus, driving circuit therefor, and driving method |
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| JP21455595 | 1995-08-23 | ||
| JP83496 | 1996-01-08 | ||
| JP8-834 | 1996-01-08 | ||
| JP20966896A JP3311246B2 (ja) | 1995-08-23 | 1996-08-08 | 電子発生装置、画像表示装置およびそれらの駆動回路、駆動方法 |
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|---|---|
| JPH09251277A JPH09251277A (ja) | 1997-09-22 |
| JP3311246B2 true JP3311246B2 (ja) | 2002-08-05 |
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ID=27274629
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP20966896A Expired - Fee Related JP3311246B2 (ja) | 1995-08-23 | 1996-08-08 | 電子発生装置、画像表示装置およびそれらの駆動回路、駆動方法 |
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|---|---|
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| EP (1) | EP0762371B1 (ja) |
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| CN (1) | CN1066553C (ja) |
| AU (2) | AU6420696A (ja) |
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| WO2000060568A1 (fr) | 1999-04-05 | 2000-10-12 | Canon Kabushiki Kaisha | Source d'électrons et dispositif de formation d'images |
| WO2000060569A1 (fr) | 1999-04-05 | 2000-10-12 | Canon Kabushiki Kaisha | Source d'electrons et dispositif de formation d'images |
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| JP3969985B2 (ja) | 2000-10-04 | 2007-09-05 | キヤノン株式会社 | 電子源及び画像形成装置の駆動方法、並びに画像形成装置 |
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