JP3423600B2 - 画像表示方法及び装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像表示装置の駆
動回路、それを用いた画像表示装置及びそれらの駆動方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、薄型大画面表示装置の研究開発が
盛んに行われている。本発明者は、薄型大画面表示装置
として、冷陰極を電子源に用いた研究を行っている。

【０００３】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。

【０００４】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。

【０００５】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。

【０００６】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１９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。

【０００７】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。即ち、通電フォーミングとは、
通電により電子放出部を形成するものであり、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。

【０００８】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、例えば本出願人に
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。

【０００９】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。

【００１０】このＦＥ型の素子構成の典型的な例とし
て、図２０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２０
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。

【００１１】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２１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。

【００１２】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。

【００１３】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。

【００１４】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。

【００１５】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。

【００１６】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)]。

【００１７】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。

【００１８】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、並びにこのマル
チ電子源を応用した画像表示装置に付いて研究を行って
きた。例えば図２２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。即ち、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
トリクス状に配線したマルチ電子源である。

【００１９】図中、４００１は表面伝導型放出素子を模
式的に示したもの、４００２は行方向配線、４００３は
列方向配線である。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及び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、例えば画像表示す値用のマルチ電
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。

【００２０】このように表面伝導型放出素子を単純マト
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４０
０２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４０
０４及び４００５による電圧効果を無視すれば、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（Ｖ
ｅ−Ｖｎｓ）の電圧が印加される。ここで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。

【００２１】以下、選択時の素子印加電圧（Ｖｅ−Ｖ
ｓ）をＶfと呼ぶ。

【００２２】さらに、上述のように単純マトリクス配線
したマルチ電子源から電子ビームを得る別の方法とし
て、列方向配線に駆動電圧Ｖｅを印加するための電圧源
を接続するのではなく駆動電流を供給するための電流源
を接続して、選択する行の行方向配線には選択電圧Ｖｓ
を印加し、同時に非選択の行の行方向配線には非選択電
圧Ｖｎｓを印加して駆動する方法もある。これにより、
表面伝導型放出素子の強い閾値特性により、その選択さ
れた行の素子だけから電子ビームが得ることができる。
ここで電子源に流れる電流を、以下素子電流Ｉfと呼
び、放出される電子ビーム電流を放出電流Ｉeと呼ぶ。

【００２３】従って、表面伝導型放出素子を単純マトリ
クス配線したマルチ電子源はいろいろな応用の可能性が
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。

【００２４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、表面伝
導型放出素子を単純マトリクス配線したマルチ電子源に
は実際には以下に述べるような問題が発生していた。

【００２５】前述のように、駆動電圧を印加もしくは駆
動電流を印加し、パルス幅変調を行うことで所望のビー
ム出力が得られるが、その駆動手段からマルチ電子源ま
での有限の長さをもつ配線のインダクタンス成分や、隣
接する配線間の容量成分、浮遊容量成分などが原因とな
って発生する共振によるパルス印加（立ち上がり）時の
リンギングを抑制するために、駆動電流を印加する方式
もしくは駆動電圧を印加する場合も電流制限を施す方式
をとることが多い。一方、パルス印加終了時（立ち下が
り）時においては、浮遊容量により蓄積された電荷を速
やかに放電させ立ち下がり時間を短くするために、スイ
ッチング手段を設け、低インピーダンスである電圧バイ
アスを印加することが多かった。これらの手段により、
マルチ電子源の印加電圧の定格値を超えるようなリンギ
ングの発生を防ぎつつ、各素子の駆動を行っていた。

【００２６】しかし、上記構成においても、別の問題が
発生していた。

【００２７】即ち、図２に示すように、隣接する２本
（あるいはそれ以上）の配線間にパルス幅の異なるパル
ス信号が印加された時に、幅の長い方のパルスが配線間
容量により隣の先に立ち下がったパルス信号の影響を受
けて信号レベルが低下し、実効印加量が低下してしまう
現象が発生する。このような現象により、パルス幅で階
調表現している場合には、隣接配線の影響で階調性に誤
差が発生することになる。特に、大画面のパネルを構成
する場合は配線間容量が増大し、この階調性の誤差が大
きくなってしまうという問題がある。

【００２８】本発明は上記従来例に鑑みてなされたもの
で、隣接する配線間での浮遊容量に伴う信号レベルの変
動を抑えて、所定の輝度を忠実に再現して画像を表示で
きる画像表示方法及び装置を提供することを目的とす
る。

【００２９】また本発明の目的は、隣接する信号線の信
号が立ち下げることによる信号線上の信号レベルの変動
を最小限に抑えることにより、表示される画像の輝度の
変動を目立たなくした画像表示方法及び装置を提供する
ことにある。

【００３０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の画像表示装置は以下のような構成を備える。
即ち、複数の行配線と複数の列配線によりマトリクス状
に接続された複数の電子放出素子を有する電子源と、画
像信号に応じて前記複数の列配線のそれぞれに印加する
信号を生成する信号生成手段と、前記信号生成手段によ
り生成された信号が表示信号であるとき、対応する列配
線に第１定電流源よりの電流を流し込む電流印加手段
と、前記信号生成手段により生成された信号が非表示信
号であるとき、第２定電流源により、対応する列配線を
介して前記電流印加手段により流し込む電流方向とは逆
の方向に電流を流すように駆動する駆動手段と、を有す
ることを特徴とする。

【００３１】上記目的を達成するために本発明の画像表
示方法は以下のような工程を備える。即ち、複数の行配
線と複数の列配線によりマトリクス状に接続された複数
の電子放出素子を有する電子源を駆動して画像を表示す
る画像表示方法であって、画像信号に応じて前記複数の
列配線のそれぞれに印加する信号を生成する信号生成工
程と、前記信号生成工程で生成された信号が表示信号で
あるとき、対応する列配線に第１定電流源よりの電流を
流し込む電流印加工程と、前記信号生成工程で生成され
た信号が非表示信号であるとき、第２定電流源により、
対応する列配線を介して前記電流印加手段により流し込
む電流方向とは逆の方向に電流を流すように駆動する駆
動工程と、を有することを特徴とする。

【００３２】

【発明の実施の形態】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。

【００３３】（実施の形態１）図１は、本発明の実施の
形態１の画像表示装置の回路構成を示すブロック図、図
３は図１の回路による効果を説明するための図、図４は
図１の各部の信号タイミングを示す波形図である。

【００３４】図１において、１１はｍ×ｎのマトリクス
状に、後述する素子電圧−放出電流特性を有する表面伝
導型放出素子を複数配列した表示パネルである。１は映
像信号を入力するための映像入力信号端子、２はアナロ
グ信号処理部で、Ａ／Ｄ変換部３において映像輝度信号
を所定の階調数でデジタル化するために、アナログ映像
信号の黒レベルのクランプや振幅レベルの調整、帯域制
限などを行う。４は同期分離部で、入力した映像信号か
ら同期信号（水平、垂直同期信号など）を分離してい
る。５はタイミング発生部で、同期分離部４から出力さ
れる同期信号を入力し、Ａ／Ｄ部３や各種部分に必要な
タイミング信号を供給している。

【００３５】Ａ／Ｄ部３は映像アナログ輝度信号を１水
平期間当たりｎ個のシリアルデジタル信号に変換して出
力しており、このデジタル信号は水平シフトレジスタ６
に送られて保持され、パラレル信号に変換されて１ライ
ンメモリ７に送られて記憶される。列配線駆動部１０
は、各列配線毎に、入力される輝度データに応じた後述
のＰＷＭジェネレータ１０１の出力パルス信号がオンの
時にスイッチ回路１０３を介して列配線に電流を印加す
るための電流源Ｉ１と、輝度データがオフの時にスイッ
チ回路１０３を通して電流源Ｉ２で電流制限された直流
バイアス電圧（接地レベル）を与えるためのベース接地
トランジスタ１００と、それらのオン・オフを切り替え
る輝度データに比例したパルス幅の信号を出力するＰＷ
Ｍジェネレータ(PWN GEN)１０１を備える。即ち、スイ
ッチ回路１０３は、ＰＷＭジェネレータ(PWN GEN)１０
１からのパルス信号（輝度データ）がハイレベルのとき
に電流源Ｉ１からの電流を列配線に流し、そのパルス信
号がロウレベルになると、その列配線をトランジスタ１
００側に接続するとともに、そのトランジスタ１００を
オンさせている。ここで輝度データがハイレベルの時に
素子に印加する電圧が定格値を超えないための保護とし
て、列配線に印加される電圧をＶｍにクリップするため
のダイオード１０２も備えている。尚、この列配線駆動
部１０の電流源Ｉ２に接続されている電位Ｖssは、グラ
ンドレベル或いは−数Ｖ程度であっても良い。またＶdd
は図３の電位Ｖeとほぼ同等の電位である。

【００３６】行配線駆動部９は、表示パネル１１の各行
毎に行配線に直流電圧バイアスＶｓを印加するか、行配
線を接地するかを選択するスイッチ回路１１０を有し、
垂直シフトレジスタ８からの出力信号により、これらス
イッチ回路１１０の接続を順次切り換えて表示パネル１
１の各行に順に直流電圧バイアスＶｓを印加することに
より、表示パネル１１の各ラインを順次走査・駆動され
る。この垂直シフトレジスタは、例えばタイミング発生
部５よりの水平同期信号を入力し、その水平同期信号を
入力する毎に、行配線を順次切り換えて選択するように
信号を出力している。

【００３７】この列配線の駆動電圧波形は、図２に示す
ようなパルス信号のオフ（立ち下がり）時、トランジス
タ１００により低インピーダンスで接地レベルに切替え
られる。これにより、隣接する行配線間での浮遊容量に
よる実効電圧の低下が、図３に示すように電流制限を施
すことにより改善される。

【００３８】次に図４を参照して、図１の回路の動作を
説明する。

【００３９】図４において、４０１は映像信号入力端子
１に入力されるアナログ映像信号を示し、４０２はこの
アナログ映像信号をＡ／Ｄ変換し、水平シフトレジスタ
６及び１ラインメモリ７を介して列配線駆動部１０に入
力される各ライン毎のデジタルデータを示している。４
０３は１ライン分、即ち、ｎ個のパルス幅変調回路１０
０より出力されるパルス幅変調信号を示しており、これ
ら各パルス信号のパルス幅は、デジタル輝度データの輝
度に応じたパルス幅となっている。４０４は垂直シフト
レジスタ８の出力信号を示し、水平同期信号が入力され
る度に行配線を順次切り換えて選択している。４０５は
各行配線に印加される電位を示しており、垂直シフトレ
ジスタ８の出力信号により選択された行配線に電位Ｖs
が印加される様子を示している。

【００４０】この例においては、パルスの立ち上がり時
間は電流源Ｉ１による駆動のため遅くなっているが、例
えばある電圧までは電圧源で駆動し、その後、電流源が
働くような構成にして、その駆動信号立ち上がり時間を
急峻にした場合においても、同様の効果が得られる。

【００４１】（実施の形態２）図５は、本発明の実施の
形態２の画像表示装置の回路構成を示すブロック図で、
前述の図１と共通する部分は同じ番号で示し、その説明
を省略する。

【００４２】列配線駆動部１０ａは、各列配線毎に、輝
度データ（パルス信号）がオンの時に電流を印加するた
めの電流源Ｉ１と、オフ時に抵抗１０５（ｒ）で電流制
限された直流バイアス電圧（接地レベル）を与えるか、
或いは直流バイアスＶｂを与えるかを切り替えるスイッ
チ回路１０４を備えている。ＰＷＭジェネレータ(PWMGE
N)１０１は更に、パルス信号の立ち下がり時のはじめの
短い期間でまず直流バイアスＶｂを与え、その後、抵抗
１０５を介して電流制限された接地レベルバイアスを与
えるようにしている。尚、電流源Ｉ１からの電流供給が
オン時に、列配線に印加される電圧が定格を超えないた
めの保護として、ダイオード１０２により印加電圧をＶ
ｍにクリップしている点は同じである。

【００４３】このような構成により、列配線に印加され
る電圧波形は、図６に示すように電圧Ｖｂまでは急速に
立ち下がり、その後、電流制限抵抗１０５と配線の浮遊
容量分で決まる時定数に基づいて緩やかに立ち下がる。
この効果により、図２に示すような、クロストークによ
る実効電圧の低下分がより小さくなって、実効電圧の低
下が改善されることが判る。

【００４４】この実施の形態２の構成は前述の実施の形
態１よりはクロストークの影響が大きいものの、実施の
形態１の場合に比べて、輝度データ（パルス信号）立ち
下がり時間をより短くすることができる。特に、後述す
る駆動電圧−発光輝度（素子放出電流）に急峻な閾値特
性を持つ表面伝導型放出素子を用いた表示パネルにおい
ては、急峻に立ち下げる電圧幅（Ｖｅ−Ｖｂ）が小さく
ても、表示される輝度の点では十分に追随できる。

【００４５】尚、この図５の回路の動作は前述の図４の
タイミング図と同様であるため、その説明を省略する。

【００４６】＜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７は、本実施の形態の表示パネル１
０００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。

【００４７】図中、１００５はリアプレート、１００６
は側壁、１００７はフェースプレートであり、１００５
〜１００７により表示パネルの内部を真空に維持するた
めの気密容器を形成している。この気密容器を組み立て
るにあたっては、各部材の接合部に十分な強度と気密性
を保持させるため封着する必要があるが、例えばフリッ
トガラスを接合部に塗布し、大気中あるいは窒素雰囲気
中で、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。

【００４８】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。

【００４９】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。

【００５０】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８（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。

【００５１】また、３原色の蛍光体の塗り分け方は図８
（Ａ）に示したストライプ状の配列に限られるものでは
なく、たとえば図８（Ｂ）に示すようなデルタ状配列
や、それ以外の配列であってもよい。なお、モノクロー
ムの表示パネルを作成する場合には、単色の蛍光体材料
を蛍光膜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。

【００５２】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。

【００５３】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。

【００５４】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。

【００５５】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。

【００５６】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。

【００５７】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。したがって、例えば表面伝導型放出素子
やＦＥ型、或いはＭＩＭ型等の冷陰極素子を用いること
ができる。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。

【００５８】（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。

【００５９】（平面型の表面伝導型放出素子）まず最初
に、平面型の表面伝導型放出素子の素子構成と製法につ
いて説明する。図９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１
１０３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、１１
１３は通電活性化処理により形成した薄膜である。

【００６０】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。

【００６１】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。

【００６２】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。

【００６３】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。

【００６４】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。

【００６５】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。

【００６６】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。

【００６７】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９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。

【００６８】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９においては模式的に示した。

【００６９】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。

【００７０】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９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。

【００７１】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。

【００７２】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。

【００７３】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１０（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９と同一である。

【００７４】（１）まず、図１０（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。

【００７５】（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）。

【００７６】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。

【００７７】（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。

【００７８】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。

【００７９】通電方法をより詳しく説明するために、図
１１に、フォーミング用電源１１１０から印加する適宜
の電圧波形の一例を示す。微粒子膜で作られた導電性薄
膜をフォーミングする場合には、パルス状の電圧が好ま
しく、本実施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。

【００８０】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。

【００８１】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。

【００８２】（４）次に、図１０（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。

【００８３】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。

【００８４】通電方法をより詳しく説明するために、図
１２（ａ）に、活性化用電源１１１２から印加する適宜
の電圧波形の一例を示す。本実施の形態においては、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。

【００８５】図１０（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１２（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。

【００８６】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。

【００８７】以上のようにして、図１０（ｅ）に示す平
面型の表面伝導型放出素子を製造した。

【００８８】（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。

【００８９】図１３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。

【００９０】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９の平面型における素子電極間隔Ｌ
は、垂直型においては段差形成部材１２０６の段差高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。

【００９１】次に、垂直型の表面伝導型放出素子の製法
について説明する。図１４（ａ）〜（ｆ）は、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１２０１上に素子電極１２０３を形成する。

【００９３】（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。

【００９４】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。

【００９５】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。

【００９６】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。

【００９７】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
１０（ｃ）を用いて説明した平面型の通電フォーミング
処理と同様の処理を行えばよい）。

【００９８】（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１０（ｄ）を用いて説明し
た平面型の通電活性化処理と同様の処理を行えばよ
い）。

【００９９】以上のようにして、図１４（ｆ）に示す垂
直型の表面伝導型放出素子を製造した。

【０１００】（表示装置に用いた表面伝導型放出素子の
特性）以上、平面型と垂直型の表面伝導型放出素子につ
いて素子構成と製法を説明したが、次に表示装置に用い
た素子の特性について述べる。

【０１０１】図１５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。

【０１０２】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。

【０１０３】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。

【０１０４】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。

【０１０５】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。

【０１０６】以上のような特性を有するため、表面伝導
型放出素子を表示装置に好適に用いることができた。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。

【０１０７】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。

【０１０８】（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。

【０１０９】図１６に示すのは、前記図７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１
００１上には、前記図９で示したものと同様な表面伝導
型放出素子が配列され、これらの素子は行方向配線電極
１００３と列方向配線電極１００４により単純マトリク
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。

【０１１０】図１６のＡ−Ａ’に沿った断面を図１７に
示す。

【０１１１】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。

【０１１２】図１８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。

【０１１３】（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。

【０１１４】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。

【０１１５】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。

【０１１６】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。

【０１１７】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。

【０１１８】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。

【０１１９】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。

【０１２０】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。

【０１２１】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。

【０１２２】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。

【０１２３】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。

【０１２４】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。

【０１２５】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。

【０１２６】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。

【０１２７】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。

【０１２８】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。

【０１２９】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。

【０１３０】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。

【０１３１】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。

【０１３２】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。

【０１３３】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。

【０１３４】以上、各部の機能を説明したが、図１８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。

【０１３５】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。

【０１３６】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。

【０１３７】なお、上記図１８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１８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。

【０１３８】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。

【０１３９】以上説明したように本実施の形態によれ
ば、パルス幅変調により駆動される（ｍ×ｎ）マトリク
ス配列された表面伝導型放出素子を用いた表示パネルに
おいて、隣接する配線間のクロストークによる、選択駆
動されている配線上の実効印加電圧が低下するのを抑え
ることができ、これにより良好な階調特性を有する画像
を表示できる。

【０１４０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、隣
接する配線間での浮遊容量に伴う信号レベルの変動を抑
えて、所定の輝度を忠実に再現して画像を表示できると
いう効果がある。

【０１４１】また本発明によれば、隣接する信号線の信
号が立ち下げることによる信号線上の信号レベルの変動
を最小限に抑えることにより、表示される画像の輝度の
変動を目立たなくできるという効果がある。

【０１４２】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１の画像表示装置の回路構
成を示すブロック図である。

【図２】本発明の課題を説明するための図である。

【図３】図１の回路による効果を説明するための図であ
る。

【図４】本発明の実施の形態１，２の画像表示装置の動
作タイミングを説明する図である。

【図５】本発明の実施の形態２の画像表示装置の回路構
成を示すブロック図である。

【図６】図５の回路による効果を説明するための図であ
る。

【図７】本発明の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８】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９】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１０】平面型の表面伝導型放出素子の製造工程を示
す断面図である。

【図１１】通電フォーミング処理の際の印加電圧波形を
示す図である。

【図１２】通電活性化処理の際の印加電圧波形（ａ），
放電電流Ｉeの変化（ｂ）を示す図である。

【図１３】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１４】垂直型の表面伝導型放出素子の製造工程を示
す断面図である。

【図１５】本実施の形態の表面伝導型放出素子の典型的
な特性を示すグラフである。

【図１６】本実施の形態で用いたマルチ電子源の基板の
平面図である。

【図１７】図８のＡ−Ａ’の断面図である。

【図１８】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１９】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２０】従来知られたＦＥ型電子放出素子の一例を示
す図である。

【図２１】従来知られたＭＩＭ型電子放出素子の一例を
示す図である。

【図２２】課題の発生した電子放出素子の配線方法を説
明する図である。

【符号の説明】

２ アナログ信号処理部 ３ Ａ／Ｄ部 ４ 同期信号分離部 ５ タイミング発生部 ６ 水平シフトレジスタ ７ １ラインメモリ ８ 垂直シフトレジスタ ９ 行配線駆動部 １０ 列配線駆動部 １１ 表示パネル部 １００ トランジスタ １０１ パルス幅変調回路(PWM GEN) １０３，１０４，１１０ スイッチ回路 １０２ ダイオード

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01J 31/12 G09G 3/20 - 3/22

Claims (13)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の行配線と複数の列配線によりマト
   リクス状に接続された複数の電子放出素子を有する電子
   源と、 画像信号に応じて前記複数の列配線のそれぞれに印加す
   る信号を生成する信号生成手段と、 前記信号生成手段により生成された信号が表示信号であ
   るとき、対応する列配線に第１定電流源よりの電流を流
   し込む電流印加手段と、 前記信号生成手段により生成された信号が非表示信号で
   あるとき、第２定電流源により、対応する列配線を介し
   て前記電流印加手段により流し込む電流方向とは逆の方
   向に電流を流すように駆動する駆動手段と、を有するこ
   とを特徴とする画像表示装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の画像表示装置であっ
   て、前記信号生成手段は前記画像信号の輝度に応じたパ
   ルス幅の信号を生成することを特徴とする画像表示装
   置。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の画像表示装置であっ
   て、前記電流印加手段は、前記信号生成手段により生成
   されたパルス信号がオンのとき、前記第１定電流源と前
   記対応する列配線とを接続して当該列配線に電流を流し
   込むための第１スイッチ回路を有することを特徴とする
   画像表示装置。
4. 【請求項４】 請求項２に記載の画像表示装置であっ
   て、前記駆動手段は、前記信号生成手段により生成され
   たパルス信号がオフのとき、前記第２定電流源と前記対
   応する列配線とを接続し、当該列配線より低電位側に電
   流を流すための第２スイッチ回路を有することを特徴と
   する画像表示装置。
5. 【請求項５】 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の
   画像表示装置であって、前記複数の電子放出素子はｍ×
   ｎ個のマトリクス状に配列されていることを特徴とする
   画像表示装置。
6. 【請求項６】 請求項５に記載の画像表示装置であっ
   て、更に、前記画像信号の表示タイミングに合わせて前
   記複数の行配線のそれぞれを順次選択して駆動すること
   を特徴とする画像表示装置。
7. 【請求項７】 請求項１乃至６のいずれか１項に記載の
   画像表示装置であって、前記電子放出素子はＦＥ型の電
   子放出素子であることを特徴とする画像表示装置。
8. 【請求項８】 請求項１乃至６のいずれか１項に記載の
   画像表示装置であって、前記電子放出素子は、ＭＩＭ型
   の電子放出素子であることを特徴とする画像表示装置。
9. 【請求項９】 請求項１乃至６のいずれか１項に記載の
   画像表示装置であって、前記電子放出素子は表面伝導型
   電子放出素子であることを特徴とする画像表示装置。
10. 【請求項１０】 複数の行配線と複数の列配線によりマ
    トリクス状に接続された複数の電子放出素子を有する電
    子源を駆動して画像を表示する画像表示方法であって、 画像信号に応じて前記複数の列配線のそれぞれに印加す
    る信号を生成する信号生成工程と、 前記信号生成工程で生成された信号が表示信号であると
    き、対応する列配線に第１定電流源よりの電流を流し込
    む電流印加工程と、 前記信号生成工程で生成された信号が非表示信号である
    とき、第２定電流源により、対応する列配線を介して前
    記電流印加手段により流し込む電流方向とは逆の方向に
    電流を流すように駆動する駆動工程と、を有することを
    特徴とする画像表示方法。
11. 【請求項１１】 請求項１０に記載の画像表示方法であ
    って、前記信号生成工程では前記画像信号の輝度に応じ
    たパルス幅の信号を生成することを特徴とする画像表示
    方法。
12. 【請求項１２】 請求項１０又は１１に記載の画像表示
    方法であって、前記複数の電子放出素子はｍ×ｎ個のマ
    トリクス状に配列されていることを特徴とする画像表示
    方法。
13. 【請求項１３】 請求項１０に記載の画像表示方法であ
    って、更に、前記画像信号の表示タイミングに合わせて
    前記複数の行配線のそれぞれを順次選択して駆動する走
    査駆動工程を有することを特徴とする画像表示方法。