JPH11133911A

JPH11133911A - 画像形成方法及び装置

Info

Publication number: JPH11133911A
Application number: JP29284297A
Authority: JP
Inventors: Akihiko Yamano; 明彦山野; Tatsuro Yamazaki; 達郎山崎; Hidetoshi Suzuki; 英俊鱸
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1997-10-24
Filing date: 1997-10-24
Publication date: 1999-05-21

Abstract

(57)【要約】【課題】画像形成パネルにおける発光輝度を抑えつ
つ、冷陰極素子から放出される電子の到達位置のずれを
最小限に抑える画像形成方法及び装置を提供する。【解決手段】ビデオ検出部７３は、入力した画像信号
に基づいて表示パネル６１に表示される画像の輝度を検
出し、その結果を輝度信号ｓ１１としてシステム制御部
７４に出力する。システム制御部７４は、この輝度信号
ｓ１１が基準値以上かどうかを調べ、以上であれば信号
ｓ２１を輝度調整部７８に出力する。輝度調整部７８
は、この信号ｓ２１に基づいて信号ｓ１６及び信号ｓ１
８のそれぞれをＶf制御部７５、高圧発生部７７のそれ
ぞれに出力し、Ｖf／Ｖaの比が一定になるような関係を
保持した状態で、表示パネル６１における発光輝度を抑
えるように電圧Ｖf及びＶaを変更する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子放出素子を用
いる画像形成方法及び装置に関するもので、特に複数の
電子放出素子を２次元平面上に配置した画像形成パネル
を使用する画像形成方法及び装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、電子放出素子として熱陰極素
子と冷陰極素子の２種類が知られている。このうち冷陰
極素子では、例えば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】表面伝導型放出素子としては、例えば、M.
I. Elinson, Radio E-ng. Electron Phys., 10, 1290,
(1965)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(Elinson)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 Solid Films”, 9,317 (1
972)］や、Ｉｎ2Ｏ3／ＳｎＯ2薄膜によるもの［M. Hart
well and C. G. Fonstad：”IEEE Trans. ED Conf.”，
519 (1975)］や、カーボン薄膜によるもの［荒木久
他：真空、第２６巻、第１号、２２（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２３に前述のM. Hartwellらによ
る素子の平面図を示す。同図において、３００１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。この導電性薄膜
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］，幅Ｗは、
０．１［ｍｍ］に設定されている。尚、図示の便宜か
ら、電子放出部３００５は導電性薄膜３００４の中央に
矩形の形状で示したが、これは模式的なものであり、実
際の電子放出部の位置や形状を忠実に表現しているわけ
ではない。 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。通電フォーミングとは、例えば前
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３０
０４を局所的に破壊もしくは変形もしくは変質せしめ、
電気的に高抵抗な状態の電子放出部３００５を形成する
ことである。尚、局所的に破壊もしくは変形もしくは変
質した導電性薄膜３００４の一部には亀裂が発生する。
この通電フォーミング後に導電性薄膜３００４に適宜の
電圧を印加した場合には、前記亀裂付近において電子放
出が行われる。

【０００６】ＦＥ型の例としては、例えば、W. P. Dyke
& W. W. Dolan，“Field emission”, Advance in Ele
ctron Physics, 8, 89 (1956)や、或は、C. A. Spind
t，“Physical properties of thin-film field emissi
on cathodes with molybdeniumcones”, J. Appl. Phy
s., 47, 5248 (1976)などが知られている。

【０００７】このＦＥ型の素子構成の典型的な例とし
て、図２４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。また、ＦＥ型の他の素子構成として、図２４
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。

【０００８】また、ＭＩＭ型の例としては、例えば、C.
A. Mead，“Operation of tunnel-emission Devices,
J. Appl. Phys., 32,646 (1961)などが知られている。
このＭＩＭ型の素子構成の典型的な例を図２５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、３０２３は厚さ８
０〜３００オングストローム程度の金属よりなる上電極
である。ＭＩＭ型においては、上電極３０２３と下電極
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。

【０００９】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
タを必要としない。従って、熱陰極素子よりも構造が単
純であり、微細な素子を作成可能である。また、基板上
に多数の素子を高い密度で配置しても、基板の熱溶融な
どの問題が発生しにくい。また、熱陰極素子がヒータの
加熱により動作するため応答速度が遅いのとは異なり、
冷陰極素子の場合には応答速度が速いという利点もあ
る。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。

【００１０】例えば、表面伝導型放出素子は、冷陰極素
子のなかでも特に構造が単純で製造も容易であることか
ら、大面積にわたり多数の素子を形成できる利点があ
る。そこで、例えば本出願人による特開昭６４−３１３
３２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。

【００１１】また、表面伝導型放出素子の応用について
は、例えば、画像表示装置、画像記録装置などの画像形
成装置や、荷電ビーム源、等が研究されている。

【００１２】特に、画像表示装置への応用としては、例
えば本出願人によるＵＳＰ５，０６６，８８３や特開平
２−２５７５５１号公報や特開平４−２８１３７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
電子の照射により発光する蛍光体とを組み合わせて用い
た画像表示装置が研究されている。表面伝導型放出素子
と蛍光体とを組み合わせて用いた画像表示装置は、従来
の他の方式の画像表示装置よりも優れた特性が期待され
ている。例えば、近年普及してきた液晶表示装置と比較
しても、自発光型であるためバックライトを必要としな
い点や、視野角が広い点が優れていると言える。

【００１３】また、ＦＥ型素子を多数個並べて駆動する
方法は、例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、例えば、R. Meyerらにより報告された
平板型表示装置が知られている。[R. Meyer:“Recent D
evelopment on Microtips Display at LETI”，Tech.Di
gest of 4th Int. Vacuum Microelectronics Conf., Na
gahama, pp. 6-9 (1991)]。

【００１４】また、ＭＩＭ型を多数個並べて画像表示装
置に応用した例は、例えば本出願人による特開平３−５
５７３８号公報に開示されている。

【００１５】本願発明者らは、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。

【００１６】本願発明者らは、例えば図２６に示す電気
的な配線方法によるマルチ電子源の製造を試みてきた。
即ち、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
源である。

【００１７】図中、４００１は冷陰極素子を模式的に示
し、４００２は行方向配線、４００３は列方向配線を示
している。行方向配線４００２及び列方向配線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クス配線
と呼ぶ。なお、図示の便宜上、６×６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、例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。

【００１８】冷陰極素子を単純マトリクス配線したマル
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。例えば、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、選択する行の冷陰極素子には電圧（Ｖe−
Ｖs）が印加され、また非選択行の冷陰極素子には電圧
（Ｖe−Ｖns）が印加される。これら電圧Ｖe，Ｖs，Ｖn
sを適宜の大きさの値にすれば、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。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源はいろいろな応
用可能性があり、例えば画像情報に応じた電気信号を適
宜印加すれば、画像表示装置用の電子源として好適に用
いることができる。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】上記のような冷陰極型
放出素子（電子放出素子）を電子源として用いた画像表
示装置において、冷陰極型放出素子から放出された電子
は高圧アノード電圧（以下Ｖaと呼ぶ）により加速され
蛍光体に衝突するが、ここで冷陰極型放出素子の数が増
大するほど装置の消費電力が大きくなってしまう。例え
ば冷陰極型放出素子の数を（ｍ×ｎ）とすると高圧部で
発生する消費電力Ｗは、Ｗ＝（ｍ×ｎ）×Ｉe×Ｖa （Ｖaは単位時間当たりの駆動時間、Ｉeは１つの素子から放出される放出電流）…(1) となり、例えばテレビジョン信号やコンピュータ信号を
表示する画像表示装置に応用する場合には、冷陰極型放
出素子の数が膨大なものとなり、その消費電力の増大が
大きな問題となる。また冷陰極型放出素子の数が大きく
なると、放出された電子が衝突する蛍光板の発熱が大き
くなるという問題も発生する。

【００２０】またこのような画像表示装置における発光
輝度は、それら電子放出素子から放出される電子放出
量、もしくは放出された電子が蛍光体に衝突する際のエ
ネルギーで決まるため、その電子放出量もしくは蛍光体
に衝突する電子のエネルギーを変えて輝度を調整してい
た。即ち、電子放出素子に印加する電圧もしくは蛍光体
と電子放出素子との間に印加する加速電圧を変化させて
いた。

【００２１】ここで消費電力Ｗを下げる場合には上式
(1)からも明らかなように、放出電流Ｉeもしくはアノー
ド電圧Ｖaを低下させる、即ち、発光輝度を減らせば良
いことがわかる。しかしながら、放出電流Ｉeもしくは
アノード電圧Ｖaを減らして消費電力を調整をした場合
には、以下に述べるような問題が発生していた。

【００２２】電子放出素子に印加する素子電圧を低下さ
せて放出電流Ｉeを減少させることにより発光輝度を調
整すると消費電力は確かに小さくなるが、放出された電
子が蛍光体に衝突する位置が素子電圧の変化に伴って変
動してしまう。これにより、例えば、放出された電子が
所望の色の蛍光体に衝突せずに隣の蛍光体に衝突した
り、またブラックストライプに衝突する等の原因により
色ズレが生じたりしていた。また蛍光体と電子放出素子
との間に印加するアノード電圧を変えた場合で同様の問
題が発生していた。

【００２３】本願発明者らは鋭意研究した結果、上記の
問題点の原因を見出した。これを図２７（Ａ）（Ｂ）を
参照して説明する。

【００２４】これらの電子放出素子においては、電子放
出部２３から放出された電子は負極２２から正極２１に
向かう方向の初速度成分を持つのが一般的である。従っ
て、放出された電子は鉛直方向には進行しない。更に
は、正極２１と負極２２が基板平面に並んでいるため、
正極２１と負極２２との間に駆動電圧Ｖfを印加したと
き、電子放出部２３の上方の空間に生成される電子分布
は、電子放出部２３を通り基板平面と垂直な線に対して
非対称な分布となる。即ち、図２７（Ａ）の一点鎖線に
対して非対称な分布となる。図２７（Ａ）では、電子放
出素子とターゲット２４の間の電位分布を点線で示して
いる。図示のように、点線で示された等電位面はターゲ
ット２４の近傍では基板平面とほぼ平行であるが、電子
放出素子の近傍では駆動電圧Ｖf［Ｖ］の影響により図
示のように傾斜したものとなる。このため、電子放出部
２３から放出された電子は、空間を飛翔する間に傾斜電
位によりＺ方向に力を受けると同時にＸ方向にも力をう
けることとなり、その軌道は図示のような曲線を描く。

【００２５】上述のような２つの理由により、放出され
た電子がターゲット２４を照射する位置は、電子放出部
２３の鉛直上方の位置からは距離ＬefだけＸ方向にずれ
た位置となる。図２７（Ｂ）は、ターゲット２４の上方
から見た場合の平面図で、図中の２５はターゲット下面
における電子の照射位置を模式的に示したものである
（なお、図２７（Ａ）は同図（Ｂ）の一点鎖線Ｊ−Ｊ’
に沿って切断した状態を示す断面図である）。

【００２６】そこで、ターゲット２４において電子の照
射位置２５が電子放出部２３の鉛直上方の位置からどの
ようにずれるかを一般化して表すために、便宜的にベク
トルＥfを用いてずれの方向と距離を表現する。

【００２７】まず、ベクトルＥfの方向は、基板平面上
に電子放出素子の負極２２、電子放出部２３の正極２１
が並んでいる方向と等しいと言える。例えば、図２７
（Ａ）の場合において、基板２０の上にＸ方向に沿って
電子放出素子の負極２２、電子放出部２３、正極２１が
順に並んでいるため、ベクトルＥfはＸ方向と同じ向き
になる。尚、基板２０の平面上に電子放出素子が形成さ
れている向き、およびベクトルＥfの向きを図示する便
宜上、これらを図２８に例示する方法で模式的に表すこ
とにする。図２８は、電子放出素子２６の負極、電子放
出部、正極がＸ方向に沿って並んで基板２０上に形成さ
れた例を示している。

【００２８】また、ベクトルＥfの大きさ（即ち、Ｌe
f）は、電子放出素子２６とターゲットの距離Ｌh、電子
放出素子２６の駆動電圧Ｖf、ターゲットの電位Ｖa、電
子放出素子２６の種類や形状などに依存して決まるが、
概略的な数値は下記式(2)により算出できる。

【００２９】Ｌef＝２ｘＫｘＬhｘＳＱＲＴ（Ｖf／Ｖa） …(2) 但し、ここでＬh［ｍ］は電子放出素子とターゲットと
の距離、Ｖfは電子放出素子に印加する素子電圧、Ｖa
は、ターゲットに印加する電圧、Ｋは電子放出素子の種
類や形状により決まる定数、及びＳＱＲＴ（）は（）の
平方根を示す。

【００３０】なお、上記式(2)において、概略的な数値
を求める際に、用いる電子放出素子の種類や形状が未知
の場合には、Ｋ＝１を代入する。また、電子放出素子の
種類や形状が既知の場合には、実験あるいは計算機シミ
ュレーションにより当該電子放出素子の定数Ｋを決定す
る。また、さらに高い精度でＬefを求めるには、Ｋを定
数ではなくＶfの関数とするのが望ましいが、画像表示
装置を設計する場合に要求される精度に対しては定数で
十分な場合が多い。

【００３１】本発明は上記従来例に鑑みてなされたもの
で、例えば画像形成パネルにおける発光輝度を抑制する
際の電子素子から放出される電子の到達位置のずれを最
小限に抑えることができる画像形成方法及び装置を提供
することを目的とする。

【００３２】また本発明の目的は、発光輝度が所定値以
上の時は、素子に印加される素子電圧と電子を加速する
ための加速電圧とを変更して消費電力及び画像形成パネ
ルの発熱を抑える画像形成方法及び装置を提供すること
にある。

【００３３】また本発明の目的は、形成される画像に色
ずれを抑えて、かつ消費電力や発熱量を抑えることがで
きる画像形成方法及び装置を提供することにある。

【００３４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の画像形成装置は以下のような構成を備える。
即ち、複数の電子放出素子を配置した画像形成パネルを
有する画像形成装置であって、前記電子放出素子のそれ
ぞれを駆動する駆動電圧を発生する駆動電圧発生手段
と、前記電子放出素子から放出される電子を加速するた
めの加速電圧を発生する加速電圧発生手段と、入力した
画像信号に基づいて前記表示パネルに表示される画像の
輝度を検出する輝度検出手段と、前記輝度検出手段によ
り検出された輝度に基づいて、前記駆動電圧と前記加速
電圧との比が略同じになるように前記駆動電圧発生手段
と前記加速電圧発生手段とを制御する制御手段とを有す
ることを特徴とする。

【００３５】また上記目的を達成するために本発明の画
像形成方法は以下のような工程を備える。即ち、電子放
出素子を配置した画像形成パネルに画像を形成する画像
形成方法であって、入力した画像信号に基づいて前記表
示パネルに表示される画像の輝度を検出する輝度検出工
程と、前記輝度検出工程で検出された輝度に基づいて、
前記駆動電圧と前記加速電圧との比が略同じになるよう
に駆動電圧と前記加速電圧の値を変更するに制御する制
御工程とを有することを特徴とする。ここでいう電子放
出素子は、駆動電圧により加速電圧の印加方向とは垂直
な成分を有する電場が発生するものであるとき本発明は
有効である。また複数の電子放出素子を配置する場合は
マトリクス状に配列すると好適である。

【００３６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する前に、本願発明の概要を簡単に説明する。

【００３７】図１０は、Ｖf／Ｖaの比を一定にしたま
ま、素子電圧Ｖfを線形に変化させた場合の発光輝度の
変化を示す図である。この図１０から明らかなように、
素子に印加される素子電圧Ｖfに対して、電子放出量が
概ね指数関数的に増加している。

【００３８】本発明の実施の形態では、画像表示装置の
発光輝度を検出もしくは予測し、その結果を輝度評価値
として出力する手段と、その輝度評価値により発光輝度
を制御する手段とを備え、発光画面全体の平均濃度が所
定値以上にならないように抑制することで、消費電力の
増大や蛍光板の発熱を抑えかつ、色ズレ等のない高品位
の画像表示装置を実現するものである。

【００３９】また上式(2)で示した様に、ＳＱＲＴ（Ｖf
／Ｖa）を一定に保てばＬefが一定となり、蛍光体に衝
突する電子の位置ズレが起こらない。この場合、蛍光体
に印加する電圧Ｖa及び電子放出素子に印加する電圧Ｖf
の双方を同時に制御し、その両者の比が一定になるよう
に制御する。このとき従来技術でも説明した通り、ＳＱ
ＲＴ（Ｖf／Ｖa）の値と発光輝度とは比例しないので、
輝度調整信号に対して所望の輝度変化が行われるよう
に、輝度調整量に対する変化量を求めてＶa，Ｖfを決定
して制御する。上述のように本発明の実施の形態に用い
る電子放出素子は、正極、負極、電子放出部を構成部材
として備え、しかもこれら構成部材が基板平面上に並ん
で形成されている（尚、負極の一部が電子放出部を兼ね
る素子でも良い）。このような要件を満たすものとして
は、例えば表面伝導型放出素子や、横形の電界放出素子
を挙げることができる。以下、表面伝導型放出素子、横
型の電界放出素子の順に説明する。表面伝導型放出素子
には、例えば、前記従来図１の態様や、電子放出部の近
傍に微粒子を備えた態様がある。前者に関しては、既に
従来技術の欄で説明したように種々の材料のものが知ら
れているが、これらは全て本発明の実施の形態に用いる
電子放出素子として適する。後者に関しては、後述の実
施の形態において材料、構成、製法などを詳しく説明す
るが、全て本発明に用いる電子放出素子として適する。
即ち、本発明の実施の形態において、表面伝導型放出素
子を用いる場合には、該素子の材料、構成、製法などに
特に制限はない。

【００４０】そして、表面伝導型放出素子に関しては、
電子が偏向される方向を示すベクトルＥｆは、図７に示
す向きとなる。図７（Ａ）は断面図、（Ｂ）は平面図で
あり、図中の４０は基板、４１は正極、４２は負極、４
３は電子放出部、ＶＦは表面伝導型放出素子に駆動電圧
を印加するための電源である。次に、横型の電界放出素
子とは、電界放出素子の中でも特に負極４２、電子放出
部４３、正極４１が基板平面に沿って並設された態様の
ものをさしている。例えば、前記（従来図２）の素子
は、基板平面に対して垂直方向に負極：電子放出部、正
極が設けられているため、横形の範疇には含まれない
が、例えば図８（Ａ）〜（Ｃ）に例示する素子は横形の
範疇に含まれる。

【００４１】図８（Ａ）〜（Ｃ）は、横形の電子放出素
子が基板平面上にＸ方向に沿って形成されている典型例
を示す斜視図である。

【００４２】図中、５０は基板、５１は正極、５２は負
極、５３は電子放出部を示している。横形の電子放出素
子には、この図８に例示したもの以外にも、いろいろな
形状のものが考えられるが、要するに図４を参照して前
述したように、電子ビームの軌道が鉛直方向から偏向す
るものであれば本発明の実施の形態に用いる素子として
適する。従って、例えば図８（Ａ）〜（Ｃ）に示す形態
に、電子ビームの強度を変調するための変調電極を付加
したものでもよい。また、電子放出部５３は、負極の一
部がこれを兼ねるものであってもよいし、負極のうえに
付加した部材であってもよい。また横形の電界放出素子
の電子放出部に用いる材料には、例えば高融点金属やダ
イアモンドが挙げられるが、良好に電子を放出する材料
であればこれに限るものではない。

【００４３】更に、横形の電界放出素子に関しては、電
子ビームが偏向される方向を示すベクトルＥfは、図９
（Ａ）（Ｂ）に示す向きとなる。図９（Ａ）は断面図、
（Ｂ）は平面図であり、図中の５０は基板、５１は正
極、５２は負極、５３は電子放出部、ＶＦは素子に駆動
電圧を印加するための電源である。

【００４４】以上、本発明で用いるのに好適な電子放出
素子について説明したが、本実施の形態の画像表示装置
においては表面伝導型放出素子を用いた。

【００４５】以下、添付図面を参照して本発明の好適な
実施の形態を詳細に説明する。

【００４６】図１は本発明の実施の形態の画像表示装置
の構成を示すブロック図である。

【００４７】図において、６１は本実施の形態の画像表
示パネルを示し、ここでは水平（行９方向に４８０個、
垂直（列）方向に２４０個の蛍光体がＲ，Ｇ，Ｂの順に
縦ストライプ状に配列され、各蛍光体に対応する電子放
出素子が行方向配線と列方向配線により（２４０×４８
０）の単純マトリクス状に配線されているものとし、こ
の画像表示パネル６１の各素子を線順次に駆動する例で
説明する。

【００４８】入力されたテレビジョン（ＴＶ）信号ｓ１
は、デコーダ部６２によりＲ，Ｇ，Ｂ信号にデコードさ
れ、アナログプリプロセス部６３に入力される。アナロ
グプリプロセス部６３は、同期分離回路、色調整回路、
コントラスト制御回路、直流再生回路、ブライトネス制
御回路、マトリックス回路、ローパスフィルタなどの回
路を有し、信号レベル制御、直流再生、帯域制限された
Ｒ，Ｇ，Ｂ信号のそれぞれを、対応するＡ／Ｄコンバー
タ６４ａ〜６４ｃに出力する。またＰＬＬ制御のための
同期信号（sync）をタイミング制御部６５に出力するほ
か、Ｒ，Ｇ，Ｂ信号をマトリックス部で混合して得た輝
度信号ｓ２０をビデオ検出部７３ヘ送る。

【００４９】Ａ／Ｄコンバータ６４ａ〜６４ｃのそれぞ
れは、タイミング制御部６５からのサンプリングクロッ
クｓ２により、各アナログＲ，Ｇ，Ｂ信号をサンプリン
グして所定の階調数のデジタル信号に変換する。これら
Ａ／Ｄコンバータ６４ａ〜６４ｃからのデジタル画像信
号ｓ９を入力したデジタルプロセス部６６は、その画像
信号ｓ９に対してガンマ処理や、輪郭強調やノイズ抑制
のためのデジタルフィルタ処理を行い、その結果をデー
タ並べ替え部６７へデジタル信号で出力する。また、デ
ジタルプロセス部６６は、システム制御部７４からの係
数データｓ１５により輪郭強調の制御やコントラスト制
御も行う。

【００５０】データ並べ替え部６７は、図３の水平タイ
ミング図に示すように、１水平期間に相当するＲ，Ｇ，
Ｂそれぞれ１６０個のデータ（ｓ９）をシリアル画像デ
ータｓ１０で示すように時間軸方向に圧縮し、かつ蛍光
体の色配列に対応した順にＲＧＢデータを並べ替えて、
シフトレジスタ６８に１ライン４８０個のシリアル画像
データとして転送する。

【００５１】シフトレジスタ６８は、シリアル画像デー
タｓ１０をシフトクロックｓ６に同期して読み込み、１
ライン４８０個のデータから成るシリアル画像データを
パラレルデータに変換して、水平ブランキング期間に変
調信号発生部６９に送る。

【００５２】本実施の形態においては、変調信号発生部
６９はパルス幅変調方式により、シフトレジスタ６８か
ら入力されるパラレルデータ（画像データ）を変調して
おり、表示パネル６１の１行分の電子放出素子の数に対
応する４８０個（１６０画素）のパルス幅変調器を有し
ている。そして１水平期間中に、各々のパルス幅変調器
に入力される画像データの大きさに比例した時間幅を持
つパルス信号をパルス幅変調信号ｓ７に基づいて発生し
て水平駆動用ドライバ７０に出力する。水平駆動用ドラ
イバ７０は、Ｖf制御部７５からの信号ｓ１７により電
子放出素子に印加するパルス信号の電圧振幅Ｖeを制御
して表示パネル６１に出力する。

【００５３】図２の垂直タイミング図に示すように、タ
イミング制御部６５から出力される行走査のためのタイ
ミング信号ｓ８（V_START，H_CLK）を入力するシフトレ
ジスタ７１は、表示パネル６１の行方向配線に接続され
た電子放出素子を選択して駆動走査するための行選択信
号を垂直駆動用ドライバ７２に出力する。垂直駆動用ド
ライバ７２は、表示パネル６１の２４０行分のトランジ
スタなどのスイッチング素子を含み、これらスイッチン
グ素子のそれぞれは行方向配線が選択された時に導通
し、Ｖf制御部７５から出力されるバイアス電圧Ｖsを表
示パネル６１の選択された行方向配線に印加する。

【００５４】このように１行方向配線が選択されて駆動
される毎に、水平駆動用ドライバ７０から、その選択さ
れた行に対応する１ライン分の画像データが出力され
て、表示パネル６１に線順次で画像が表示される。

【００５５】図４は本実施の形態のシステム制御部７４
の構成を示すブロック図である。

【００５６】図４において、本実施の形態のシステム制
御部７４は、ＣＰＵ８１，ＲＯＭ８２，ＲＡＭ８３，Ｅ
ＥＰＲＯＭ８４，Ａ／Ｄコンバータ８５，Ｄ／Ａコンバ
ータ８６，Ｉ／Ｏポート８７を含み、ＲＯＭ８２に格納
された制御プログラムに基づいてＣＰＵ８１が制御処理
を実行することにより装置全体の制御が行われる。Ｄ／
Ａコンバータ８６の出力信号ｓ１３，ｓ１４はコントラ
スト制御、ブライトネス制御のための制御信号であり、
これらの信号はアナログプリプロセス部６３に伝達さ
れ、Ｒ，Ｇ，Ｂ信号のレベルや直流再生量をコントロー
ルする。輝度調整信号ｓ２１は、消費電力低減のために
輝度調整部７８をコントロールするための制御信号であ
る。

【００５７】再び図１に戻り、ユーザインターフェース
部７６は、画質調整などのユーザ要求をシステム制御部
７４に伝達したり、システム制御部７４から出力される
諸情報を表示しており、これらの情報のやり取りは信号
ｓ１２により行われる。

【００５８】ビデオ検出部７３は、アナログプリプロセ
ス部６３から出力される輝度信号ｓ２０を、タイミング
制御部６５から出力される水平ブランキングが付加され
た１フィールド毎のゲートの信号ｓ５（図２参照）によ
り積分し、輝度信号ｓ２０の平均値をフィールド毎に検
出し、その検出した結果を示す平均輝度信号ｓ１１をシ
ステム制御部７４に出力する。この平均輝度信号ｓ１１
は、図４のＡ／Ｄコンバータ８５によってデジタル信号
に変換された後、ＣＰＵ８１に取り込まれる。そして、
ＣＰＵ８１は、この入力したデジタル平均輝度値と基準
値とを比較し、基準値よりも大きい場合に輝度調整信号
ｓ２１を輝度調整部７８に出力する。

【００５９】図５は、輝度調整部７８の構成を示すブロ
ック図である。

【００６０】図５において、９１はＶf制御用ＲＯＭ、
９２はＶa制御用ＲＯＭであり、それぞれ輝度調整信号
ｓ２１をアドレス信号として入力し、それぞれ対応する
Ｖf，Ｖaの値を増減させる指示データｓ１６，ｓ１８を
出力する。尚、これらＲＯＭ９１，９２の同じアドレス
に記憶された指示データ同士は、前述したように、素子
電圧Ｖfとアノード電圧Ｖaとの比が一定になるような値
に設定されている。指示データｓ１６は、選択されてい
る電子放出素子に印加する印加電圧Ｖfの値を制御する
ための制御信号で、Ｖf制御部７５に入力される。また
指示データｓ１８は、電子放出素子から放出された電子
を加速するためのアノード電圧Ｖaを出力する高圧発生
部７７に出力され、そこから出力される高圧電圧Ｖaの
値が制御される。こうして電圧パルスの振幅Ｖfと加速
電圧Ｖaとの比を略一定にした状態で、素子電圧Ｖf，ア
ノード電圧Ｖaを変化させるように制御する。この制御
の結果、電子ビーム位置のズレの無い状態で表示パネル
６１の発光輝度をある基準値以下に制御することができ
る。

【００６１】図６は本実施の形態のシステム制御部７４
における制御処理を示すフローチャートで、この処理を
実行する制御プログラムはＲＯＭ８２に記憶されてい
る。

【００６２】まずステップＳ３１で、ビデオ検出部で検
出された平均輝度信号ｓ１１を入力し、ステップＳ３２
で、その平均輝度信号ｓ１１の値が基準値よりも大きい
かどうかをみる。基準値よりも大きい時はステップＳ３
３に進み、Ｖf制御部７５から出力される信号ｓ１７に
より制御される電圧振幅Ｖe、及びバイアス電圧Ｖsを制
御し、高圧発生部７７から出力されるアノード電圧Ｖa
を制御するための輝度調整信号ｓ２１を出力する。これ
により、平均輝度信号ｓ１１の値が基準値以上のとき
は、Ｖf制御部７５により各素子に印加される素子電圧
Ｖfと、アノード電圧Ｖaとが、Ｖf／Ｖaとの比を略一定
にした状態で変更されて、その結果、平均輝度が下げら
れ、消費電力及び蛍光体の発熱を抑えることができる。
しかも、この電圧制御により、電子が蛍光体に衝突する
位置（Ｌef）が変動されないため、表示される画像の色
ずれ等を防止できる。

【００６３】以上の例では、各Ｒ，Ｇ，Ｂの蛍光体が縦
ストライプに配列されている表示パネル６１において、
アナログプリプロセス部６３からの輝度信号ｓ２０によ
る輝度評価値に基づいて、各素子に印加される素子電圧
Ｖf及びアノード電圧Ｖaを制御して発光輝度を抑える例
を説明した。この場合では、輝度信号ｓ２０にはＲ，
Ｇ，Ｂ信号が同等の割合で混合されている（例；輝度信
号ｓ２０＝（Ｒ＋Ｇ＋Ｂ）／３）が、例えば市松配列の
ようにＲ，Ｇ，Ｂの蛍光体の数が異なる場合には、その
割合で輝度信号ｓ２０を生成する。

【００６４】更に、表示パネル６１の発光輝度を求める
輝度信号を得るために、高圧発生部７７に平均高圧アノ
ード電流を検出する手段、或は高圧発生部７７へ電力供
給する電源ラインの平均供給電流を検出する手段等を設
け、これら手段により検出した平均高圧アノード電流、
或は平均供給電流を示す信号ｓ２２をシステム制御部７
４に出力してもよい。＜本実施の形態の表面伝導型放出素子の製法及び用途説
明＞図１１は、本実施の形態の表示パネル１０００の外
観斜視図であり、その内部構造を示すために表示パネル
１０００の１部を切り欠いて示している。

【００６５】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、例えばフリットガ
ラスを接合部に塗布し、大気中あるいは窒素雰囲気中
で、４００℃〜５００℃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。

【００６６】リアプレート１００５には、基板１００１
が固定されているが、この基板１００１上には表面伝導
型放出素子１００２がＮ×Ｍ個形成されている（ここで
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。例えば、高品位テレビジョ
ンの表示を目的とした表示装置においては、Ｎ＝３００
０，Ｍ＝１０００以上の数を設定することが望ましい。
本実施の形態においては、Ｎ＝３０７２，Ｍ＝１０２４
とした）。前記Ｎ×Ｍ個の表面伝導型放出素子１００２
は、Ｍ本の行方向配線１００３とＮ本の列方向配線１０
０４により単純マトリクス配線されている。前記１００
１〜１００４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。

【００６７】本実施の形態においては、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。

【００６８】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。本実施の形態の
表示パネル１０００はカラー表示用であるため、蛍光膜
１００８の部分にはＣＲＴの分野で用いられる赤
（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）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１２（Ａ）
に示すようにストライプ状に塗り分けられ、各色の蛍光
体のストライプの間には黒色の導電体１０１０が設けて
ある。この黒色の導電体１０１０を設ける目的は、電子
の照射位置に多少のずれがあっても表示色にずれが生じ
ないようにするためや、外光の反射を防止して表示コン
トラストの低下を防ぐため、更には電子による蛍光膜の
チャージアップを防止するためなどである。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。

【００６９】また、３原色の蛍光体の塗り分け方は図１
２（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１２（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。

【００７０】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。このメタルバック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ため、負イオンの衝突から蛍光膜１
００８を保護するため、電子加速電圧を印加するための
電極として作用させるため、蛍光膜１００８を励起した
電子の導電路として作用させるためなどである。このメ
タルバック１００９は、蛍光膜１００８をフェースプレ
ート基板１００７上に形成した後、蛍光膜表面を平滑化
処理し、その上にアルミニウムを真空蒸着する方法によ
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。

【００７１】また、本実施の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、例えばＩＴＯを材料とする透明電極を設けてもよ
い。

【００７２】また、Ｄx1〜ＤxMおよびＤy1〜ＤyNおよび
Ｈｖは、当該表示パネル１０００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１
００３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とそれぞれ電気的に接続している。

【００７３】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［to
rr］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１×１０マイナス
５乗ないしは１×１０マイナス７乗［torr］の真空度に
維持される。

【００７４】以上、本発明の実施の形態の表示パネル１
０００の基本構成と製法を説明した。

【００７５】次に、この実施の形態の表示パネル１００
０に用いたマルチ電子源の製造方法について説明する。
本実施の形態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、本願発明者らは、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出している。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、上記実施
の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源の構造
について述べる。

【００７６】（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。

【００７７】（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１３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。

【００７８】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、例えばＳｉＯ2を材料とする絶縁層
を積層した基板などを用いることができる。

【００７９】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、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。

【００８０】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の範囲から適当な数値を選んで
設計されるが、なかでも表示装置に応用するために好ま
しいのは数マイクロメータより数十マイクロメータの範
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の範囲から
適当な数値が選ばれる。

【００８１】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。

【００８２】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、中でも好ましいのは１０オングストロ
ームから２００オングストロームの範囲のものである。
また、微粒子膜の膜厚は、以下に述べるような諸条件を
考慮して適宜設定される。即ち、素子電極１１０２或は
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。

【００８３】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
酸化物や、ＨｆＢ2，ＺｒＢ2，ＬａＢ6，ＣｅＢ6，ＹＢ
4，ＧｄＢ4などをはじめとする硼化物や、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。

【００８４】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／□］の範囲に含ま
れるよう設定した。

【００８５】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１３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。

【００８６】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。この亀裂は、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１３においては模式的に示した。

【００８７】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。

【００８８】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。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１３
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１１１３の一部を除去した素子を図示した。

【００８９】以上、好ましい素子の基本構成を述べた
が、実施の形態においては以下のような素子を用いた。
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］とした。

【００９０】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。

【００９１】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１４（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１３と同一である。

【００９２】（１）まず、図１４（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。これら電極を形成するにあたっては、予め基板
１１０１を洗剤、純水、有機溶剤を用いて十分に洗浄
後、素子電極の材料を堆積させる（堆積する方法として
は、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１１０
３）を形成する。

【００９３】（２）次に、同図（ｂ）に示すように、導
電性薄膜１１０４を形成する。この導電性薄膜１１０４
を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
の形態では主要元素としてＰｄを用いた。また、実施の
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）。

【００９４】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、本実施の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。

【００９５】（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１１
０３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。

【００９６】この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（即ち、電子放出部１１０
５）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。

【００９７】通電方法をより詳しく説明するために、図
１５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、本実施の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
モニタするためのモニタパルスＰｍを適宜の間隔で三角
波パルスの間に挿入し、その際に流れる電流を電流計１
１１１で計測した。

【００９８】本実施の形態においては、例えば１０のマ
イナス５乗［torr］程度の真空雰囲気下において、例え
ばパルス幅Ｔ１を１［ミリ秒］、パルス間隔Ｔ２を１０
［ミリ秒］とし、波高値Ｖｐｆを１パルスごとに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、モニタパルスＰｍを挿入した。
フォーミング処理に悪影響を及ぼすことがないように、
モニタパルスの電圧Ｖｐｍは０．１［Ｖ］に設定した。
そして、素子電極１１０２と１１０３の間の電気抵抗が
１×１０の６乗［オーム］になった段階、すなわちモニ
タパルス印加時に電流計１１１１で計測される電流が１
×１０のマイナス７乗［Ａ］以下になった段階で、フォ
ーミング処理にかかわる通電を終了した。

【００９９】なお、上記の方法は、本実施例の表面伝導
型放出素子に関する好ましい方法であり、例えば微粒子
膜の材料や膜厚、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。

【０１００】（４）次に、図１４（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。この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。

【０１０１】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。

【０１０２】通電方法をより詳しく説明するために、図
１６（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。本実施の形態においては、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Ｔ
４は１０［ミリ秒］とした。なお、上述の通電条件は、
本実施の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。

【０１０３】図１４（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し、活性化用電源１１１
２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１６（ｂ）に示す。活性化電源１１
１２からパルス電圧を印加しはじめると、時間の経過と
ともに放出電流Ｉeは増加するが、やがて飽和してほと
んど増加しなくなる。このように、放出電流Ｉeがほぼ
飽和した時点で活性化用電源１１１２からの電圧印加を
停止し、通電活性化処理を終了する。

【０１０４】なお、上述の通電条件は、本実施の形態の
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。

【０１０５】以上のようにして、図１４（ｅ）に示す平
面型の表面伝導型放出素子を製造した。

【０１０６】（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。

【０１０７】図１７は、本実施の形態の垂直型の基本構
成を説明するための模式的な断面図であり、図中の１２
０１は基板、１２０２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、１２１３は通電活性化処理により形成した薄
膜、である。

【０１０８】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１３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。このような垂直型で、段差が存在
する場合であっても面内に電位分布が生じている場合に
は本発明は有効である。この場合は、段差があることに
よって駆動電圧による電場の向きが平面型に比べて傾く
ので、平面型の場合とは前述の（２）式のＫの値は異な
るが、加速電圧と駆動電圧との比をほぼ一定に保つこと
によりビームのずれを抑制できることに変わりはない。
即ち、本実施の形態は、加速電圧の方向に対して垂直な
成分を有する電場が生じる場合に有効である。

【０１０９】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１８（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１７
と同一である。

【０１１０】（１）まず、図１８（ａ）に示すように、
基板１２０１上に素子電極１２０３を形成する。

【０１１１】（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。

【０１１２】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。

【０１１３】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。

【０１１４】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。

【０１１５】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
１４（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）。

【０１１６】（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１４（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）。

【０１１７】以上のようにして、図１８（ｆ）に示す垂
直型の表面伝導型放出素子を製造した。

【０１１８】（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。

【０１１９】図１９に、本実施の形態の表示装置に用い
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。

【０１２０】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。

【０１２１】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。

【０１２２】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。

【０１２３】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。

【０１２４】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。

【０１２５】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。

【０１２６】（多数素子を単純マトリクス配線したマル
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クス配線したマルチ電子源の
構造について述べる。

【０１２７】図２０に示すのは、前記図１１の表示パネ
ル１０００に用いたマルチ電子源の平面図である。基板
１００１上には、前記図１３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。

【０１２８】図２０のＡ−Ａ’に沿った断面を図２１に
示す。

【０１２９】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。

【０１３０】図２２は、前記説明の表面伝導型放出素子
を電子源として用いたディスプレイパネルに、例えばテ
レビジョン放送をはじめとする種々の画像情報源より提
供される画像情報を表示できるように構成した多機能表
示装置の一例を示すための図である。図中、１０００は
前述したディスプレイパネル、２１０１はディスプレイ
パネルの駆動回路、２１０２はディスプレイコントロー
ラ、２１０３はマルチプレクサ、２１０４はデコーダ、
２１０５は入出力インターフェース回路、２１０６はＣ
ＰＵ、２１０７は画像生成回路、２１０８および２１０
９および２１１０は画像メモリインターフェース回路、
２１１１は画像入力インターフェース回路、２１１２お
よび２１１３はＴＶ信号受信回路、２１１４は入力部で
ある。

【０１３１】（なお、本表示装置は、例えばテレビジョ
ン信号のように映像情報と音声情報の両方を含む信号を
受信する場合には、当然映像の表示と同時に音声を再生
するものであるが、本発明の特徴と直接関係しない音声
情報の受信，分離，再生，処理，記憶などに関する回路
やスピーカなどについては説明を省略する。）以下、画
像信号の流れに沿って各部の機能を説明してゆく。

【０１３２】まず、ＴＶ信号受信回路２１１３は、例え
ば電波や空間光通信などのような無線伝送系を用いて伝
送されるＴＶ画像信号を受信するための回路である。受
信するＴＶ信号の方式は特に限られるものではなく、例
えば、ＮＴＳＣ方式、ＰＡＬ方式、ＳＥＣＡＭ方式など
の諸方式でもよい。また、これらよりさらに多数の走査
線よりなるＴＶ信号（例えばＭＵＳＥ方式をはじめとす
るいわゆる高品位ＴＶ）は、大面積化や大画素数化に適
した前記ディスプレイパネルの利点を生かすのに好適な
信号源である。ＴＶ信号受信回路２１１３で受信された
ＴＶ信号は、デコーダ２１０４に出力される。

【０１３３】また、ＴＶ信号受信回路２１１２は、例え
ば同軸ケーブルや光ファイバーなどのような有線伝送系
を用いて伝送されるＴＶ画像信号を受信するための回路
である。前記ＴＶ信号受信回路２１１３と同様に、受信
するＴＶ信号の方式は特に限られるものではなく、また
本回路で受信されたＴＶ信号もデコーダ２１０４に出力
される。

【０１３４】また、画像入力インターフェース回路２１
１１は、例えばＴＶカメラや画像読み取りスキャナなど
の画像入力装置から供給される画像信号を取り込むため
の回路で、取り込まれた画像信号はデコーダ２１０４に
出力される。

【０１３５】また、画像メモリインターフェース回路２
１１０は、ビデオテープレコーダ（以下ＶＴＲと略す）
に記憶されている画像信号を取り込むための回路で、取
り込まれた画像信号はデコーダ２１０４に出力される。

【０１３６】また、画像メモリインターフェース回路２
１０９は、ビデオディスクに記憶されている画像信号を
取り込むための回路で、取り込まれた画像信号はデコー
ダ２１０４に出力される。

【０１３７】また、画像メモリインターフェース回路２
１０８は、いわゆる静止画ディスクのように、静止画像
データを記憶している装置から画像信号を取り込むため
の回路で、取り込まれた静止画像データはデコーダ２１
０４に出力される。

【０１３８】また、入出力インターフェース回路２１０
５は、本表示装置と、外部のコンピュータもしくはコン
ピュータネットワークもしくはプリンタなどの出力装置
とを接続するための回路である。画像データや文字デー
タ・図形情報の入出力を行うのはもちろんのこと、場合
によっては本表示装置の備えるＣＰＵ２１０６と外部と
の間で制御信号や数値データの入出力などを行うことも
可能である。

【０１３９】また、画像生成回路２１０７は、前記入出
力インターフェース回路２１０５を介して外部から入力
される画像データや文字・図形情報や、あるいはＣＰＵ
２１０６より出力される画像データや文字・図形情報に
基づき表示用画像データを生成するための回路である。
本回路の内部には、例えば画像データや文字・図形情報
を蓄積するための書き換え可能メモリや、文字コードに
対応する画像パターンが記憶されている読みだし専用メ
モリや、画像処理を行うためのプロセッサなどをはじめ
として画像の生成に必要な回路が組み込まれている。本
回路により生成された表示用画像データは、デコーダ２
１０４に出力されるが、場合によっては前記入出力イン
ターフェース回路２１０５を介して外部のコンピュータ
ネットワークやプリンタ入出力することも可能である。

【０１４０】また、ＣＰＵ２１０６は、主として本表示
装置の動作制御や、表示画像の生成や選択や編集に関わ
る作業を行う。

【０１４１】例えば、マルチプレクサ２１０３に制御信
号を出力し、ディスプレイパネルに表示する画像信号を
適宜選択したり組み合わせたりする。また、その際には
表示する画像信号に応じてディスプレイパネルコントロ
ーラ２１０２に対して制御信号を発生し、画面表示周波
数や走査方法（例えばインターレースかノンインターレ
ースか）や一画面の走査線の数など表示装置の動作を適
宜制御する。

【０１４２】また、前記画像生成回路２１０７に対して
画像データや文字・図形情報を直接出力したり、あるい
は前記入出力インターフェース回路２１０５を介して外
部のコンピュータやメモリをアクセスして画像データや
文字・図形情報を入力する。

【０１４３】なお、ＣＰＵ２１０６は、むろんこれ以外
の目的の作業にも関わるものであっても良い。例えば、
パーソナルコンピュータやワードプロセッサなどのよう
に、情報を生成したり処理する機能に直接関わっても良
い。

【０１４４】あるいは、前述したように入出力インター
フェース回路２１０５を介して外部のコンピュータネッ
トワークと接続し、例えば数値計算などの作業を外部機
器と協同して行っても良い。

【０１４５】また、入力部２１１４は、前記ＣＰＵ２１
０６に使用者が命令やプログラム、あるいはデータなど
を入力するためのものであり、例えばキーボードやマウ
スのほか、ジョイスティック，バーコードリーダー，音
声認識装置など多様な入力機器を用いる事が可能であ
る。

【０１４６】また、デコーダ２１０４は、前記２１０７
ないし２１１３より入力される種々の画像信号を３原色
信号、または輝度信号とＩ信号，Ｑ信号に逆変換するた
めの回路である。なお、同図中に点線で示すように、デ
コーダ２１０４は内部に画像メモリを備えるのが望まし
い。これは、例えばＭＵＳＥ方式をはじめとして、逆変
換するに際して画像メモリを必要とするようなテレビ信
号を扱うためである。また、画像メモリを備えることに
より、静止画の表示が容易になる、あるいは前記画像生
成回路２１０７およびＣＰＵ２１０６と協同して画像の
間引き，補間，拡大，縮小，合成をはじめとする画像処
理や編集が容易に行えるようになるという利点が生まれ
るからである。

【０１４７】また、マルチプレクサ２１０３は、前記Ｃ
ＰＵ２１０６より入力される制御信号に基づき表示画像
を適宜選択するものである。すなわち、マルチプレクサ
２１０３はデコーダ２１０４から入力される逆変換され
た画像信号のうちから所望の画像信号を選択して駆動回
路２１０１に出力する。その場合には、一画面表示時間
内で画像信号を切り替えて選択することにより、いわゆ
る多画面テレビのように、一画面を複数の領域に分けて
領域によって異なる画像を表示することも可能である。

【０１４８】また、ディスプレイパネルコントローラ２
１０２は、前記ＣＰＵ２１０６より入力される制御信号
に基づき駆動回路２１０１の動作を制御するための回路
である。

【０１４９】まず、ディスプレイパネルの基本的な動作
にかかわるものとして、例えばディスプレイパネルの駆
動用電源（図示せず）の動作シーケンスを制御するため
の信号を駆動回路２１０１に対して出力する。また、デ
ィスプレイパネルの駆動方法に関わるものとして、例え
ば画面表示周波数や走査方法（例えばインターレースか
ノンインターレースか）を制御するための信号を駆動回
路２１０１に対して出力する。

【０１５０】また、場合によっては表示画像の輝度やコ
ントラストや色調やシャープネスといった画質の調整に
関わる制御信号を駆動回路２１０１に対して出力する場
合もある。

【０１５１】また、駆動回路２１０１は、ディスプレイ
パネル１０００に印加する駆動信号を発生するための回
路であり、前記マルチプレクサ２１０３から入力される
画像信号と、前記ディスプレイパネルコントローラ２１
０２より入力される制御信号に基づいて動作するもので
ある。

【０１５２】以上、各部の機能を説明したが、図２２に
例示した構成により、本表示装置においては多様な画像
情報源より入力される画像情報をディスプレイパネル１
０００に表示する事が可能である。すなわち、テレビジ
ョン放送をはじめとする各種の画像信号はデコーダ２１
０４において逆変換された後、マルチプレクサ２１０３
において適宜選択され、駆動回路２１０１に入力され
る。一方、ディスプレイコントローラ２１０２は、表示
する画像信号に応じて駆動回路２１０１の動作を制御す
るための制御信号を発生する。駆動回路２１０１は、上
記画像信号と制御信号に基づいてディスプレイパネル１
０００に駆動信号を印加する。これにより、ディスプレ
イパネル１０００において画像が表示される。これらの
一連の動作は、ＣＰＵ２１０６により統括的に制御され
る。

【０１５３】また、本表示装置においては、前記デコー
ダ２１０４に内蔵する画像メモリや、画像生成回路２１
０７およびＣＰＵ２１０６が関与することにより、単に
複数の画像情報の中から選択したものを表示するだけで
なく、表示する画像情報に対して、例えば拡大，縮小，
回転，移動，エッジ強調，間引き，補間，色変換，画像
の縦横比変換などをはじめとする画像処理や、合成，消
去，接続，入れ換え，はめ込みなどをはじめとする画像
編集を行う事も可能である。また、本実施例の説明では
特に触れなかったが、上記画像処理や画像編集と同様
に、音声情報に関しても処理や編集を行うための専用回
路を設けても良い。

【０１５４】したがって、本表示装置は、テレビジョン
放送の表示機器，テレビ会議の端末機器，静止画像およ
び動画像を扱う画像編集機器，コンピュータの端末機
器，ワードプロセッサをはじめとする事務用端末機器，
ゲーム機などの機能を一台で兼ね備える事が可能で、産
業用あるいは民生用として極めて応用範囲が広い。

【０１５５】なお、上記図２２は、表面伝導型放出素子
を電子源とするディスプレイパネルを用いた表示装置の
構成の一例を示したにすぎず、これのみに限定されるも
のではない事は言うまでもない。例えば、図２２の構成
要素のうち使用目的上必要のない機能に関わる回路は省
いても差し支えない。またこれとは逆に、使用目的によ
ってはさらに構成要素を追加しても良い。例えば、本表
示装置をテレビ電話機として応用する場合には、テレビ
カメラ，音声マイク，照明機，モデムを含む送受信回路
などを構成要素に追加するのが好適である。

【０１５６】本表示装置においては、とりわけ表面伝導
型放出素子を電子源とするディスプレイパネルが容易に
薄形化できるため、表示装置全体の奥行きを小さくする
ことが可能である。それに加えて、表面伝導型放出素子
を電子源とするディスプレイパネルは大画面化が容易で
輝度が高く視野角特性にも優れるため、本表示装置は臨
場感あふれ迫力に富んだ画像を視認性良く表示する事が
可能である。

【０１５７】以上説明したように本実施の形態によれ
ば、表面伝導型電子放出素子および横型電界放出素子を
電子源とした画像表示装置において、色ズレや輝度の段
差を無くして、表示パネルにおける発光輝度を抑えるこ
とが可能となった。

【０１５８】また本実施の形態によれば、画像表示装置
の平均輝度をある基準値以下に抑制することが出来、そ
れにより画像表示装置の消費電力や蛍光板における発熱
を抑えることが出来る。

【０１５９】また本実施の形態では、平均輝度に基づい
て全体の発光輝度を制御することにより、例えば画像中
心部の主要対象の輝度が高く、その周辺の輝度が低いよ
うな画像の場合でも、主要対象の輝度を落とすことなく
良好な表示を行うことが出来る。

【０１６０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、画
像形成パネルにおける発光輝度を抑えつつ、冷陰極素子
から放出される電子の到達位置のずれを最小限に抑える
ことができる。

【０１６１】また本発明によれば、発光輝度が所定値以
上の時は、素子に印加される素子電圧と電子を加速する
ための加速電圧とを変更して消費電力及び画像形成パネ
ルの発熱を抑えることができるという効果がある。

【０１６２】また本発明によれば、形成される画像に色
ずれを抑えて、かつ消費電力や発熱量を抑えることがで
きるという効果がある。

【０１６３】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の画像表示装置の構成を示
すブロック図である。

【図２】本実施の形態の表示パネルの垂直駆動タイミン
グを示すタイミングチャートである。

【図３】本実施の形態の表示パネルの水平駆動タイミン
グを示すタイミングチャートである。

【図４】本実施の形態のシステム制御部の構成を示すブ
ロック図である。

【図５】本実施の形態の輝度調整部の構成を示すブロッ
ク図である。

【図６】本実施の形態のシステム制御部の制御動作を示
すフローチャートである。

【図７】表面伝導型放出素子の方向を定義するための断
面図（Ａ）と平面図（Ｂ）である。

【図８】典型的な横型の電界放出素子を示す斜視図であ
る。

【図９】横型の電界放出素子方向を定義するための断面
図（Ａ）と平面図（Ｂ）である。

【図１０】電子放出素子への印加電圧Ｖfと加速電圧Ｖa
との比を一定にしたまま素子電圧Ｖfを線形に変化させ
たときの相対輝度を示すグラフ図である。

【図１１】本実施の形態の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１２】本実施の形態の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１３】本実施の形態で用いた平面型の表面伝導型放
出素子の平面図（Ａ），断面図（Ｂ）である。

【図１４】本実施の形態の平面型表面伝導型放出素子の
製造工程を示す断面図である。

【図１５】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１６】通電活性化処理の際の印加電圧波形（ａ），
放出電流Ｉeの変化（ｂ）を示す図である。

【図１７】本実施の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１８】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１９】本実施の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グラフ図である。

【図２０】本実施の形態で用いたマルチ電子源の基板の
一部平面図である。

【図２１】本実施の形態で用いた図２０のマルチ電子源
の基板のＡ−Ａ’断面図である。

【図２２】本発明の実施の形態の画像表示装置を用いた
多機能画像表示装置のブロック図である。

【図２３】従来知られた表面伝導型放出素子の一例を示
す図である。

【図２４】従来知られたＦＥ型素子の一例を示す図であ
る。

【図２５】従来知られたＭＩＭ型素子の一例を示す図で
ある。

【図２６】単純マトリクス配線を説明する図である。

【図２７】電子放出素子から放出される電子の軌道を示
す断面図（Ａ）と平面図（Ｂ）である。

【図２８】電子放出素子が形成されている方向を示すた
めの模式図である。

【符号の説明】

６１，１０００表示パネル６２デコーダ部６３アナログプリプロセス部６４ａ〜６４ｃＡ／Ｄコンバータ部６５タイミング制御部６６デジタルプロセス部６７データ並び替え部７３ビデオ検出部７４システム制御部７５Ｖf制御部７７高圧発生部７８輝度調整部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電子放出素子を配置した画像形成パネル
を有する画像形成装置であって、前記電子放出素子のそれぞれを駆動する駆動電圧を発生
する駆動電圧発生手段と、前記電子放出素子から放出される電子を加速するための
加速電圧を発生する加速電圧発生手段と、入力した画像信号に基づいて前記表示パネルに表示され
る画像の輝度を検出する輝度検出手段と、前記輝度検出手段により検出された輝度に基づいて、前
記駆動電圧と前記加速電圧との比が略同じになるように
前記駆動電圧発生手段と前記加速電圧発生手段とを制御
する制御手段と、を有することを特徴とする画像形成装
置。
【請求項２】請求項１に記載の画像形成装置であっ
て、前記制御手段は、前記輝度検出手段により検出され
た輝度と基準値とを比較し、輝度が前記基準値を越えた
場合に前記駆動電圧と前記加速電圧を変更することを特
徴とする。
【請求項３】請求項２に記載の画像形成装置であっ
て、前記制御手段は、前記輝度検出手段により検出され
た輝度に対応するアドレスに前記駆動電圧と前記加速電
圧とを制御するための制御データを記憶する記憶手段を
更に有することを特徴とする。
【請求項４】請求項１又は２に記載の画像形成装置で
あって、前記輝度検出手段は、入力した画像信号の輝度
レベルの平均値を算出する平均値算出手段を有し、前記
平均値を輝度値として出力することを特徴とする。
【請求項５】請求項１に記載の画像形成装置であっ
て、前記加速電圧発生手段により発生される加速電圧に
より流れる電流値を検出する電流値検出手段を更に有
し、前記制御手段は前記電流値の平均値に基づいて前記
駆動電圧発生手段と前記加速電圧発生手段とを制御する
ことを特徴とする。
【請求項６】請求項１に記載の画像形成装置であっ
て、前記加速電圧発生手段に供給される電流値を検出す
る電流検出手段を更に有し、前記制御手段は前記供給さ
れる電流値に基づいて前記駆動電圧発生手段と前記加速
電圧発生手段とを制御することを特徴とする。
【請求項７】請求項１乃至６のいずれか１項に記載の
画像形成装置であって、前記電子放出素子は表面伝導型
放出素子であることを特徴とする。
【請求項８】複数の電子放出素子を配置した画像形成
パネルに画像を形成する画像形成方法であって、入力した画像信号に基づいて前記表示パネルに表示され
る画像の輝度を検出する輝度検出工程と、前記輝度検出工程で検出された輝度に基づいて、前記駆
動電圧と前記加速電圧との比が略同じになるように駆動
電圧と前記加速電圧の値を変更するに制御する制御工程
と、を有することを特徴とする画像形成方法。
【請求項９】請求項８に記載の画像形成方法であっ
て、前記制御工程では、前記輝度検出工程で検出された
輝度と基準値とを比較し、前記輝度が前記基準値を越え
た場合に前記駆動電圧と前記加速電圧を変更することを
特徴とする。
【請求項１０】請求項９に記載の画像形成方法であっ
て、前記制御工程では、前記輝度検出工程で検出された
輝度に対応するアドレスに前記駆動電圧と前記加速電圧
とを制御するための制御データを記憶するメモリにアク
セスして前記駆動電圧と前記加速電圧とを制御するデー
タを取り出すことを特徴とする。
【請求項１１】請求項８又は９に記載の画像形成方法
であって、前記輝度検出工程では、入力した画像信号の
輝度レベルの平均値を算出する平均値算出工程を有し、
前記平均値を輝度値として出力することを特徴とする。
【請求項１２】請求項８に記載の画像形成方法であっ
て、前記加速電圧により流れる電流値を検出する電流値
検出工程を更に有し、前記制御工程では前記電流値の平
均値に基づいて前記駆動電圧と前記加速電圧とを変更す
ることを特徴とする。
【請求項１３】請求項８に記載の画像形成方法であっ
て、前記加速電圧を発生するために供給される電流値を
検出する電流検出工程を更に有し、前記制御工程では、
前記供給される電流値に基づいて前記駆動電圧と前記加
速電圧とを変更することを特徴とする。
【請求項１４】請求項８乃至１３のいずれか１項に記
載の画像形成方法であって、前記電子放出素子は表面伝
導型放出素子であることを特徴とする。