JPH09297556A

JPH09297556A - 画像形成装置及びその駆動回路及び電子ビーム発生装置及びその電子放出源の駆動方法

Info

Publication number: JPH09297556A
Application number: JP11080996A
Authority: JP
Inventors: Yasuyuki Todokoro; 康之外處; Hidetoshi Suzuki; 英俊鱸
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1996-05-01
Filing date: 1996-05-01
Publication date: 1997-11-18

Abstract

(57)【要約】【課題】複数の表面伝導型放出素子を形成した電子放
出源を備える画像形成装置において、その表示画面の輝
度の変動を防止可能な画像形成装置及びその駆動回路及
び電子ビーム発生装置及びその電子放出源の駆動方法の
提供。【解決手段】走査回路102は、表示ハ゜ネル101の端子Dx1
〜Dxmをタイミンク゛信号発生回路104が出力する制御信号に基
づいて選択する。タイミンク゛信号発生回路104は、駆動する
素子を１走査期間に渡って分散させるような制御信号を
生成し、ハ゜ルス幅変調回路111に送信する。画像形成ハ゜ネル1
01は、走査回路102が選択した行に接続された表面伝導
型放出素子のうち、ハ゜ルス幅変調回路111により供給され
たハ゜ルス幅に応じた期間だけ電子を放出し、不図示の蛍光
体を発光させる。走査回路102が、行を順次走査するこ
とにより２次元画像が形成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子源及びその応
用である電子ビーム発生装置及び画像形成装置に関し、
より詳しくは複数の表面伝導型放出素子を形成した電子
放出源を備える画像形成装置及びその駆動回路及び電子
ビーム発生装置及びその電子放出源の駆動方法に関す
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、例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等が知られている。

【０００３】ＦＥ型の例としては、例えば、Ｗ．Ｐ．Ｄ
ｙｋｅ＆Ｗ．Ｗ．Ｄｏｌａｎ，”Ｆｉｅｌｄｅｍｉｓ
ｓｉｏｎ”，ＡｄｖａｎｃｅｉｎＥｌｅｃｔｒｏｎ
Ｐｈｙｓｉｃｓ，８，８９（１９５６）や、あるい
は、Ｃ．Ａ．Ｓｐｉｎｄｔ，”Ｐｈｙｓｉｃａｌｐｒｏ
ｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｈｉｎ−ｆｉｌｍｆｉｅｌ
ｄｅｍｉｓｓｉｏｎｃａｔｈｏｄｅｓｗｉｔｈ
ｍｏｌｙｂｄｅｎｉｕｍｃｏｎｅｓ”，Ｊ．Ａｐｐｌ．
Ｐｈｙｓ．，４７，５２４８（１９７６）等が知られて
いる。

【０００４】また、ＭＩＭ型の例としては、例えば、
Ｃ．Ａ．Ｍｅａｄ，”Ｏｐｅｒａｔｉｏｎｏｆｔｕ
ｎｎｅｌ−ｅｍｉｓｓｉｏｎＤｅｖｉｃｅｓ，Ｊ．Ａ
ｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，３２，６４６（１９６１）等が知
られている。

【０００５】また、表面伝導型放出素子としては、例え
ば、Ｍ．Ｉ．Ｅｌｉｎｓｏｎ，ＲａｄｉｏＥｎｇ．Ｅ
ｌｅｃｔｒｏｎＰｈｙｓ．，１０，１２９０，（１９
６５）や、後述する他の例が知られている。

【０００６】表面伝導型放出素子は、基板上に形成され
た小面積の薄膜に、膜面に平行に電流を流すことにより
電子放出が生ずる現象を利用するものである。この表面
伝導型放出素子としては、前記エリンソン等によるＳｎ
Ｏ₂ 薄膜を用いたものの他に、Ａｕ薄膜によるもの
［Ｇ．Ｄｉｔｔｍｅｒ：”ＴｈｉｎＳｏｌｉｄＦｉ
ｌｍｓ”，９，３１７（１９７２）］や、Ｉｎ₂Ｏ₃ ／
ＳｎＯ₂ 薄膜によるもの［Ｍ．Ｈａｒｔｗｅｌｌａｎ
ｄＣ．Ｇ．Ｆｏｎｓｔａｄ：”ＩＥＥＥＴｒａｎ
ｓ．ＥＤＣｏｎｆ．”，５１９（１９７５）］や、カ
ーボン薄膜によるもの［荒木久他：真空、第２６巻、
第１号、２２（１９８３）］等が報告されている。これ
らの表面伝導型放出素子の素子構成の典型的な例を図１
９に示す。

【０００７】図１９は、従来例としての表面伝導型放出
素子の平面図であり、前述のＭ．Ｈａｒｔｗｅｌｌらに
よるものである。図中、３００１は基板であり、３００
４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。間隔Ｌは、
０．５〜１［ｍｍ］，Ｗは、０．１［ｍｍ］で設定され
ている。尚、図示するための便宜から、電子放出部３０
０５を導電性薄膜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。即ち、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１［Ｖ／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、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。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
子を形成できるという利点がある。そこで、例えば本出
願人による特開昭６４−３１３３２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。

【００１０】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、画像記録装置等の画像形成
装置や、荷電ビーム源等が研究されている。

【００１１】特に、画像形成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形成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
た画像形成装置は、従来の他の方式の画像形成装置より
も優れた特性が期待されている。例えば、近年普及して
きた液晶画像形成装置と比較しても、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。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本願の発明者らは、上
述の従来技術をはじめとして、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。更に、多数の
表面伝導型放出素子を配列したマルチ電子ビーム源、な
らびにこのマルチ電子ビーム源を応用した画像形成装置
について研究を行ってきた。

【００１３】発明者らは、たとえば図２０に示す電気的
な配線方法によるマルチ電子ビーム源を試みてきた。即
ち、表面伝導型放出素子を２次元に多数個配列し、これ
らの素子を同図に示すようにマトリクス状に配線したマ
ルチ電子ビーム源である。

【００１４】図２０は、従来例としての表面伝導型放出
素子を複数配列したマルチ電子ビーム源を説明する図で
ある。

【００１５】図中、４００１は、表面伝導型放出素子を
模式的に示している。４００２は、行方向配線、４００
３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。

【００１６】尚、図示の便宜上６ｘ６のマトリクスで示
しているが、マトリクスの大きさは例えば画像形成装置
用のマルチ電子ビーム源の場合には、所望の大きさの画
像表示を行うのに足りるだけの素子を配列し配線すれば
よいことは言うまでもない。

【００１７】表面伝導型放出素子を単純マトリクス配線
したマルチ電子ビーム源においては、所望の電子ビーム
を出力させるため、行方向配線４００２及び列方向配線
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
場合、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。また、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。上記の方法により、配線抵抗
４００４及び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Ｖ
ｅ−Ｖｎｓの電圧が印加される。駆動電圧Ｖｅ，選択電
圧Ｖｓ，そして非選択電圧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
望する強度の電子ビームが出力されるはずであり、また
列方向配線に各々異なる駆動電圧Ｖｅを印加すれば、選
択する行に存在するそれぞれの素子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。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
子ビーム源には、様々な応用が可能であり、例えば画像
情報に応じた電気信号を適宜印加すれば、画像形成装置
用の電子源として好適に用いることができる。

【００１８】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ビーム源には、実際には
以下に述べる問題が発生していた。

【００１９】上述の表面伝導型放出素子を応用した各種
画像形成パネルにおいては、高品位・高精細な画像が望
まれる。これを実現するには、行及び列の数が数百〜数
千にも達する非常に多くの素子を配列することが必要で
あり、且つ各素子が均一に電子放出することが要求され
る。

【００２０】単純マトリクス配線した素子の駆動方法に
おいて、上述のようにある行方向の配線を選択してその
行に接続されている素子を同時に駆動し、選択する行を
順次変化させて走査することにより、マトリクス全体の
素子を駆動する走査駆動方法がある。しかしながら前記
の走査駆動方法においては、ある行が選択された際、そ
の行に接続されている複数の表面伝導型放出素子を同時
に駆動すると、各表面伝導型放出素子に流れる電流の総
和が、現在選択されている行方向配線４００２に流れる
ことになる。その際、どの列方向配線も所定の電位に固
定した場合には、配線抵抗４００４により生じる電圧降
下のため、各素子電極毎の電位に不均一な分布が生じて
しまう。その結果、各素子に印加される実行電圧は、電
圧を印加している端子に近い素子ほど電圧が高く、遠い
素子ほど低くなるといった非一様な分布が生じる。この
現象は、マトリックスの規模が大きくなると、配線抵抗
による電圧降下は非常に大きなものとなり、それに応じ
て輝度にもかなり不均一な分布が生じるという問題が発
生する。

【００２１】また、各列方向配線に電圧Ｖｅを印加する
時間の長さを変えた場合を図２１に示す。

【００２２】図２１は、従来例としての放出素子への電
圧印加タイミングを示したタイミングチャートである。

【００２３】図中、各列方向配線Ｄｙ1〜Ｄｙnに電圧を
印加した場合、時刻ｔ０，ｔ１，ｔ２において電圧Ｖｅ
が印加されてい列方向配線の数が異なることがわかる
（但し、ｔは１走査時間）。従って、前述の配線抵抗に
より降下する電圧も変化し、結果として各素子に印加さ
れる電圧が変化することになるため、列方向配線に印加
する電圧Ｖｅは一定であるにも関わらず、素子からの電
子放出電流量が変化することになる。このような問題が
生じるため、上述の駆動方法を用いた場合、画像形成装
置の画素数を制限する要因にもなっていた。

【００２４】そこで本発明は、複数の表面伝導型放出素
子を形成した電子放出源を備える画像形成装置におい
て、その表示画面の輝度の変動を防止可能な画像形成装
置及びその駆動回路及び電子ビーム発生装置及びその電
子放出源の駆動方法の提供を目的とする。

【００２５】

【課題を解決するための手段】上記の目的達成のため、
本発明の電子ビーム発生装置は以下の構成を備える。

【００２６】即ち、一対の電極間に電子放出部を有する
表面伝導型の放出素子を行列状に複数配置し、前記一対
の電極をそれぞれ行方向配線及び列方向配線に接続した
電子放出源と、前記電子放出素子のうち、前記行方向配
線に接続されている放出素子だけを１行毎に順次選択・
走査する走査手段と、前記電子放出素子のうち、前記走
査手段に選択されている行方向配線に接続されている放
出素子だけに、前記列方向配線を介して電圧パルスを個
々に印加する電圧パルス印加手段と、前記電子放出部か
ら放出される電子を加速する加速電圧印加手段と、を備
えた電子ビーム発生装置において、更に、前記行方向配
線の１走査同期期間における前記電圧パルスの印加タイ
ミングを分散させる信号を生成し、前記電圧パルス印加
手段の電圧印加タイミングを制御するタイミング信号発
生手段を備えたことを特徴とする。これにより、行方向
配線に流れる電流量を減少させ、配線抵抗による電圧降
下を防止し、表示画面の輝度の変動の低減する。また、
上記の目的達成のため、本発明の画像形成装置は以下の
構成を備える。

【００２７】即ち、一対の電極間に電子放出部を有する
表面伝導型の放出素子を行列状に複数配置し、前記一対
の電極をそれぞれ行方向配線及び列方向配線に接続した
電子放出源と、複数の蛍光体を有し、前記電子放出源に
対向して配置された発光面と、前記発光面側に位置する
平板電極と、前記電子放出素子のうち、前記行方向配線
に接続されている放出素子だけを１行毎に順次選択・走
査する走査手段と、前記電子放出素子のうち、前記走査
手段に選択されている行方向配線に接続されている放出
素子だけに、前記列方向配線を介して電圧パルスを個々
に印加する電圧パルス印加手段と、前記放出素子と前記
平板電極との間に電圧を印加し、前記電子放出部から放
出される電子を加速する加速電圧印加手段と、を備えた
画像形成装置において、更に、前記行方向配線の１走査
同期期間における前記電圧パルスの印加タイミングを分
散させる信号を生成し、前記電圧パルス印加手段の電圧
印加タイミングを制御するタイミング信号発生手段を備
えたことを特徴とする。これにより、行方向配線に流れ
る電流量を減少させ、配線抵抗による電圧降下を防止
し、表示画面の輝度の変動の低減する。上記の何れの装
置においても好ましくは、前記タイミング信号発生手段
は、前記パルスを、前記１走査同期期間の開始時にパル
スが立ち上がる第１のグループと、前記１走査同期期間
の終了時にパルスが立ち下がる第２のグループとにグル
ープ分けすることにより、前記電圧印加タイミングを分
散させることを特徴とする。

【００２８】具体的には、前記走査手段に選択されてい
る行方向配線に接続されている放出素子のうち、奇数番
目の列方向配線に接続されている放出素子を前記第１の
グループとし、且つ偶数番目の列方向配線に接続されて
いる放出素子を前記第２のグループとする。または、前
記走査手段に選択されている行方向配線に接続されてい
る放出素子のうち、その行方向配線の左半分の放出素子
を前記第１のグループとし、且つその行方向配線の右半
分の放出素子を前記第２のグループとする。または、前
記走査手段に選択されている行方向配線に接続されてい
る放出素子のうち、前記電圧パルスの印加時間が長い順
に半数の放出素子を前記第１のグループとし、且つその
残りの半数の放出素子を前記第２のグループとする。

【００２９】更に好ましくは、前記タイミング信号発生
手段は、前記パルスのうちのあるパルスが立ち下がるタ
イミングに同期して次のパルスを立ち上げるべく、前記
信号を生成することにより、前記電圧印加タイミングを
分散させることを特徴とする。更に具体的には、前記パ
ルスのうち、あるパルスが立ち下がるタイミングに同期
して次のパルスを立ち上げた場合に、その立ち上げたパ
ルスの立ち下がりタイミングが前記１走査同期期間に収
まるかを判断し、収まらない場合は前記次のパルスの立
ち上げタイミングを前記１走査同期期間の開始時とする
ことを特徴とする。これにより、１走査同期期間におけ
る素子の駆動効率を向上する。

【００３０】更に本発明は、輝度信号を出力するデータ
用配線であるところの列方向配線と、走査信号を出力す
る走査配線であるところの行方向配線とが交わる位置を
１ドットとするドットマトリックス型の一般的な画像形
成装置の駆動回路にも適用することができる。即ち、本
発明の画像形成装置の駆動回路は、以下の特徴を備え
る。

【００３１】複数のデータ用配線と複数の走査配線との
交わる位置を１ドットとするドットマトリックス型の画
像形成装置の駆動回路であって、前記複数のデータ用配
線に輝度信号としてパルス幅信号を出力する画像形成装
置の駆動回路において、前記複数のデータ用配線を第１
と第２のグループに分けて、前記第１のグループに属す
るデータ用配線へは、立ち上がるタイミングが同じパル
ス幅信号を出力し、前記第２のグループに属するデータ
用配線へは、立ち下がるタイミングが同じパルス幅信号
を出力することを特徴とする。

【００３２】好ましくは、前記第１のグループに属する
データ用配線は、前記ドットマトリクスにおける奇数列
のドットに接続されるデータ用配線であり、且つ前記第
２のグループに属するデータ用配線は、前記ドットマト
リクスにおける偶数列のドットに接続されるデータ用配
線であることを特徴とし、或はまた、前記第１のグルー
プに属するデータ用配線は、前記ドットマトリクスにお
ける左半分のドットに接続されるデータ用配線であり、
且つ前記第２のグループに属するデータ用配線は、前記
ドットマトリクスにおける右半分のドットに接続される
データ用配線であってもよい。

【００３３】更に好ましくは、前記第１のグループに属
するデータ用配線に出力するパルス幅信号を立ち上げる
タイミングは、１水平走査期間の開始時であり、且つ前
記第２のグループに属するデータ用配線に出力するパル
ス幅信号を立ち下げるタイミングは、前記１水平走査期
間の終了時であってもよい。

【００３４】また、本発明は次の画像形成装置の駆動回
路も包含する。即ち、本発明の画像形成装置の駆動回路
は、以下の特徴を備える。

【００３５】複数のデータ用配線と複数の走査配線との
交わる位置を１ドットとするドットマトリックス型の画
像形成装置の駆動回路であって、前記複数のデータ用配
線に輝度信号としてパルス幅信号を出力する画像形成装
置の駆動回路において、前記複数のデータ用配線におけ
る、あるデータ用配線に出力するパルス幅信号が立ち下
がるタイミングに、前記あるデータ用配線とは異なるデ
ータ用配線に出力するパルス幅信号を立ち上げることを
特徴とする。

【００３６】このとき、好ましくは前記ドットマトリッ
クスにおける左端のドットに接続されているデータ用配
線から順にパルス幅信号を立ち上げ、その立ち上げるパ
ルス幅信号が１水平走査期間に収まらない場合には、そ
のパルス幅信号を立ち上げるタイミングを前記１水平走
査期間の開始時とすることを特徴とする。

【００３７】更に、前記ドットマトリクスは、電子放出
素子及びその電子放出素子が照射する電子によって発光
する蛍光体とを含むことを特徴とし、前記電子放出素子
は、表面伝導型放出素子であるとよい。

【００３８】また、前述の目的達成のため、本発明の電
子ビーム発生装置における電子放出源の駆動方法は以下
の構成を備える。

【００３９】即ち、一対の電極間に電子放出部を有する
表面伝導型の放出素子を行列状に複数配置し、前記一対
の電極をそれぞれ行方向配線及び列方向配線に接続した
電子放出源であって、前記電子放出素子のうち、前記行
方向配線に接続されている放出素子だけを１行毎に順次
選択・走査し、前記電子放出素子のうち、現在選択して
いる行方向配線に接続されている放出素子だけに、電圧
パルスを個々に印加する電圧パルス印加し、前記電子放
出部から放出される電子を加速するすることにより前記
電子放出源から電子ビームを発生させる電子ビーム発生
装置における電子放出源の駆動方法において、更に、前
記行方向配線の１走査同期期間における前記電圧パルス
の印加タイミングを分散させる信号を生成し、前記電圧
パルス印加時の電圧印加タイミングを制御することを特
徴とする。これにより、行方向配線に流れる電流量を減
少させ、配線抵抗による電圧降下を防止し、表示画面の
輝度の変動の低減する。好ましくは前記パルスを、前記
１走査同期期間の開始時にパルスが立ち上がる第１のグ
ループと、前記１走査同期期間の終了時にパルスが立ち
下がる第２のグループとにグループ分けすることによ
り、または前記パルスのうちのあるパルスが立ち下がる
タイミングに同期して次のパルスを立ち上げるべく、前
記信号を生成することにより、前記電圧印加タイミング
を分散させることを特徴とする。これにより、１走査同
期期間における素子の駆動効率を向上する。

【００４０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照して詳細に説明する。尚、本発明に好適な電子放出
素子の構造、製法、特性、及び画像形成装置の表示パネ
ル構造、製法等については、便宜上、実施形態について
説明した後で詳しく述べる。

【００４１】［第１の実施形態］以下、本発明の画像形
成装置の駆動方法について説明する。はじめに、表面伝
導型放出素子を有する画像形成装置の構成について図１
を参照して説明する。

【００４２】図１は、本発明の第１の実施形態としての
画像形成装置のブロック構成図である。

【００４３】図中、１０１は画像形成パネルであり、行
方向配線の端子Ｄｘ１からＤｘｍ及び列方向配線Ｄｙ１
からＤｙｎを介して画像形成装置上の他の電気回路と接
続されている。また、画像形成パネル１０１が有するフ
ェースプレート（図１に不図示）の高電圧端子は、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。端子Ｄｘ１からＤｘｍには、走査回路１０２
（後述）から、画像形成パネル１０１内部に設けられて
いるマルチ電子ビーム源、即ちｍ行ｎ列のマトリクス状
に配線された表面伝導型放出素子群を１行ずつ順次駆動
するための走査信号が入力される。一方、端子Ｄｙ１か
らＤｙｎには、パルス幅変調回路１１１（後述）から、
前記の走査信号により選択された一行に存在する表面伝
導型放出素子の出力電子ビームを素子毎に制御するため
の変調信号が入力される。

【００４４】次に、走査回路１０２の動作について図２
を参照して説明する。

【００４５】図２は、本発明の第１の実施形態としての
画像形成装置が有する走査回路の動作を説明する図であ
る。走査回路１０２は、内部にｍ個のスイッチング素子
を備えるもので、各スイッチング素子は、直流電圧源の
２つの出力電圧ＶｓもしくはＶｎｓのいずれか一方を選
択し、表示パネル１０１の端子Ｄｘ１乃至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１０４が出力する制御信号Ｔｓｃａ
ｎに基づいて動作し、図２に示すように制御信号Ｔｓｃ
ａｎ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との
２値間で切り換えられる。

【００４６】尚、直流電源電圧Ｖｓは、本実施形態の場
合には後述する図１５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。電子を放出させる素子への通電電流が
０．５ｍＡとすると、素子への印加電圧は１４．５
［Ｖ］となり、よって電子放出させる素子に接続された
列方向配線への印加電圧Ｖｅは７．５［Ｖ］となる。ま
た、選択している行において、電子を放出させない素子
への印加電圧が、しきい値電圧以下となるようにその素
子が接続された列方向配線への印加電圧Ｖｇを０［Ｖ］
とした。また選択されていない行方向配線への印加電圧
Ｖｎｓは０［Ｖ］とした。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。

【００４７】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は、不図示
のデコーダで３原色の輝度信号及び水平、垂直同期信号
（ＨＳＹＮＣ，ＶＳＹＮＣ）に分離され、それぞれアナ
ログ・デジタル（Ａ／Ｄ）変換回路１０６、タイミング
信号発生回路１０４に入力される。タイミング信号発生
回路１０４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。一方、ＲＧＢ輝度
信号は、Ａ／Ｄ変換回路１０６でデジタル信号に変換さ
れた後、ラッチ回路１０５で所定の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、順次パルス
位置計算回路１１２に送られる。

【００４８】次に、タイミング信号発生回路１０４で生
成される水平（行）方向への１走査期間（以下、１Ｈ）
における放出素子への電圧の印加タイミングについて図
５を参照して説明する。

【００４９】図５は、本発明の第１の実施形態としての
放出素子への電圧印加タイミングを示したタイミングチ
ャートである。

【００５０】図中、各パルスの立ち上がりタイミング
は、１列毎に交互に、即ち立ち上がりタイミングが揃う
パルス群（第１のグループ）と立ち下がりのタイミング
が揃うパルス群（第２のグループ）とに分かれている。
このような２つのグループに分かれるように、タイミン
グ信号発生回路１０４にて各列方向配線に印加するパル
ス（以下、電圧供給パルス）の立ち上がり・立ち下がり
の位置を計算する。計算された各パルスの位置データ
は、パルス幅変調回路１１１に送られ、図５に示すパル
ス高Ｖｅのパルスが生成され、表示パネルの端子Ｄｙ１
乃至Ｄｙｎを介して画像形成パネル１０１内部の表面伝
導型放出素子に通電される。

【００５１】電圧供給パルスが供給された画像形成パネ
ル１０１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、パルス幅変調回路１１１
により供給されたパルス幅に応じた期間だけ電子を放出
し、不図示の蛍光体を発光させる。そして走査回路１０
２が選択する行を順次走査することにより、２次元画像
が形成される。このように本実施形態では、行配線に流
れる電流は１Ｈにおいて２つのグループに分散させた。
従って、例えば走査線上に存在する全素子が最高輝度で
駆動されるような画像（例えば、全画面が白）の場合
は、従来と同様に前記の第１及び第２のグループの両方
の電圧供給パルスによる駆動タイミングが重なることに
なる、しかし、テレビジョン画像をはじめとして一般的
に、特に家庭で鑑賞される画像において全画面が白で表
示される確率は小さい。本願の出願人は、一般家庭の標
準的な視聴番組を評価用のサンプルとし、表示輝度の正
確性を光学測定した。その結果、全画面が白に表示する
ような特異な画面では従来と同様であるが、実用上の大
部分を占める中間調画面においては、本実施形態による
駆動方式の方が表示画面のバラツキ及び輝度の変動が少
ないという主観評価を得ている。従って、従来の駆動方
法と比較して行配線における配線抵抗による電圧降下が
低減され、表示画面の輝度の変動の低減も実現する。

【００５２】尚、第１のグループと第２のグループとに
分ける方法としては、本実施形態のように列方向に偶数
番目と奇数番目の素子に分ける以外に、同一行の放出素
子群を例えば表示画面の左半分と右半分とに分割しても
よい、また、より安定した効果を得るため、順次選択さ
れる走査線上の全素子において、その素子が表示すべき
輝度が大きい順に半数の素子を選択して第１のグループ
とし、残りの半数の素子を第２のグループとするのが望
ましい。

【００５３】［第２の実施形態］次に、本発明の第２の
実施形態について説明する。本実施形態の画像形成装置
の構成は、第１の実施形態における図１のブロック構成
図と基本的に同じであるため、異なる部分だけを説明す
る。第１の実施形態と異なるのは、図中のパルス位置計
算回路１１２とパルス幅変調回路１１１である。図３及
び図４によりこれらの動作を説明する。

【００５４】図３は、本発明の第２の実施形態としての
パルス位置計算回路及びパルス幅変調回路の動作を説明
する図である。

【００５５】図中、パルス位置計算回路２１２では、ま
ず図１のラッチ回路１０５から輝度信号に応じたパルス
幅データＴｗ１，Ｔｗ２，…，Ｔｗｎが加算器２０１に
順次送られ、各パルスの立ち下がり位置Ｔｆが計算され
る。加算器２０１では、一つ前に計算したパルスの立ち
下がり位置Ｔｆ（ｋ−１）（Ｔｗ１に対しては“０”）
とパルス幅データＴｗｋが加算され、そのパルスの立ち
下がり位置Ｔｆｋが計算される。計算された結果は、順
次シフトレジスタ２０２に送られる。また、加算器２０
１によるｃａｒｒｙデータを、立ち下がり位置データＴ
ｆｋ用シフトレジスタ２０２とは別のシフトレジスタ２
０３に送る。

【００５６】加算器２０１における計算結果が、その行
方向配線を駆動するのに割当てられた期間１Ｈを越えた
場合、即ち本実施形態では２５６（２の８乗）以上とな
った場合にｃａｒｒｙデータを発生し、シフトレジスタ
２０３にデータ“１”が送られる。Ｔｆ１〜Ｔｆｎまで
計算完了後に各データは、パルス幅変調回路２１１に送
られる。このパルス幅変調回路２１１は、カウンタ２０
４とｎ個の比較回路２５０を有している。

【００５７】図４は、本発明の第２の実施形態としての
パルス幅変調回路内部の比較回路を説明する図であり、
比較回路２５０には比較器２０５とフリップフロップ２
０６が備えられている。そして、パルス幅変調回路２１
１では、ｃａｒｒｙデータＣｋが“０”の場合、Ｄｙｋ
の出力はＤｙｋ−１の出力が立ち下がると同時に立ち上
がり、立ち下がり位置Ｔｆｋまで維持する。ｃａｒｒｙ
データＣｋが“１”の場合、まず割り当て期間のはじめ
にパルスを立ち下げ、計算された立ち下がり位置Ｔｆｋ
まで維持する。次に隣のＤｙｋ−１パルスが立ち下がる
と同時に立ち上がり、割り当て時間終了まで維持する。

【００５８】上記のような動作による放出素子への電圧
印加タイミングを図６に示す。

【００５９】図６は、本発明の第２の実施形態としての
放出素子への電圧印加タイミングを示したタイミングチ
ャートである。

【００６０】図中、１Ｈ期間の中で同時に駆動される素
子数が少なくなり、駆動パルスが順次生成されているこ
とが判る。そしてパルス高Ｖｅを有する各パルスは、、
表示パネルの端子Ｄｙ１乃至Ｄｙｎを介して画像形成パ
ネル１０１内部の表面伝導型放出素子に通電される。

【００６１】電圧供給パルスが供給された画像形成パネ
ル１０１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、パルス幅変調回路１１１
により供給されたパルス幅に応じた期間だけ電子を放出
し、不図示の蛍光体を発光させる。そして走査回路１０
２が選択する行を順次走査することにより、２次元画像
が形成される。このように本実施形態では、行配線に流
れる電流を１Ｈの全体に渡って平均化させているため、
配線抵抗による電圧降下の最大値（瞬時ピーク値）を抑
制し、しかも１走査期間中の電圧の変動を低減できる。

【００６２】＜表示パネルの構成と製造法＞次に、本発
明を適用した画像形成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。

【００６３】図７は、本発明の実施形態に用いた表示パ
ネルの斜視図であり、内部構造を示すためにパネルの１
部を切り欠いて示している。

【００６４】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、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。

【００６５】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。例えば、高品位テレビジョンの表示を目的
とした形成装置においては、Ｎ＝３０００，Ｍ＝１００
０以上の数を設定することが望ましい。本実施形態にお
いては、Ｎ＝３０７２，Ｍ＝１０２４とした。）前記Ｎ
ｘＭ個の表面伝導型放出素子は、Ｍ本の行方向配線１０
０３とＮ本の列方向配線１００４により単純マトリクス
配線されている。前記、１００１〜１００４によって構
成される部分をマルチ電子ビーム源と呼ぶ。尚、マルチ
電子ビーム源の製造方法や構造については、後で詳しく
述べる。

【００６６】本実施形態においては、気密容器のリアプ
レート１００５にマルチ電子ビーム源の基板１００１を
固定する構成としたが、マルチ電子ビーム源の基板１０
０１が十分な強度を有するものである場合には、気密容
器のリアプレートとしてマルチ電子ビーム源の基板１０
０１自体を用いてもよい。

【００６７】また、フェースプレート１００７の下面に
は、蛍光膜１００８が形成されている。本実施形態はカ
ラー画像形成装置であるため、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。この状態を図８に示す。

【００６８】図８は、本発明の実施形態としてのフェー
スプレートの蛍光体配列を示す図である。

【００６９】図中、各色の蛍光体は、例えば図８の
（Ａ）に示すようにストライプ状に塗り分けられ、蛍光
体のストライプの間には黒色の導電体１０１０が設けて
ある。黒色の導電体１０１０を設ける目的は、電子ビー
ムの照射位置に多少のずれがあっても表示色にずれが生
じないようにすることや、外光の反射を防止して表示コ
ントラストの低下を防ぐこと、電子ビームによる蛍光膜
のチャージアップを防止すること等である。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。

【００７０】また、３原色の蛍光体の塗り分け方は前記
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。

【００７１】尚、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。

【００７２】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
率を向上させることや、負イオンの衝突から蛍光膜１０
０８を保護することや、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ことや、蛍光膜１００８を
励起した電子の導電路として作用させること等である。
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。尚、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。

【００７３】また、本実施形態では用いなかったが、加
速電圧の印加用や蛍光膜の導電性向上を目的として、フ
ェースプレート基板１００７と蛍光膜１００８との間
に、例えばＩＴＯを材料とする透明電極を設けてもよ
い。

【００７４】また、Ｄx1〜Ｄxm及びＤy1〜Ｄyn及びＨｖ
は、当該表示パネルと不図示の電気回路とを電気的に接
続するために設けた気密構造の電気接続用端子である。
Ｄx1〜Ｄxmは、マルチ電子ビーム源の行方向配線１００
３と、Ｄy1〜Ｄynはマルチ電子ビーム源の列方向配線１
００４と、Ｈｖはフェースプレートのメタルバック１０
０９と電気的に接続している。

【００７５】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、例え
ばＢａを主成分とするゲッター材料をヒーターもしくは
高周波加熱により加熱し蒸着して形成した膜であり、該
ゲッター膜の吸着作用により気密容器内は１ｘ１０マイ
ナス５乗ないしは１ｘ１０マイナス７乗［Ｔｏｒｒ］の
真空度に維持される。以上、本発明実施形態の表示パネ
ルの基本構成と製法を説明した。

【００７６】次に、本実施形態の表示パネルに用いたマ
ルチ電子ビーム源の製造方法について説明する。本発明
の画像形成装置に用いるマルチ電子ビーム源は、表面伝
導型放出素子を単純マトリクス配線した電子放出源であ
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、本願の発明者らは、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。従っ
て、高輝度で大画面の画像形成装置のマルチ電子ビーム
源に用いるには、最も好適であると言える。そこで、上
記実施形態の表示パネルにおいては、電子放出部もしく
はその周辺部を微粒子膜から形成した表面伝導型放出素
子を用いた。そこで、まず好適な表面伝導型放出素子に
ついて基本的な構成と製法及び特性を説明し、その後で
多数の素子を単純マトリクス配線したマルチ電子ビーム
源の構造について述べる。

【００７７】＜表面伝導型放出素子の好適な素子構成と
製造法＞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種類が挙げられる。

【００７８】（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。

【００７９】図９は、本発明の実施形態としての表面伝
導型放出素子の平面図及び断面図である。

【００８０】図中、１１０１は基板、１１０２と１１０
３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、１１１３
は通電活性化処理により形成した薄膜である。

【００８１】基板１１０１としては、例えば、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、等を用いることができる。

【００８２】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。例えば、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Ｉｎ2 Ｏ3 −ＳｎＯ2 をはじめとする金属
酸化物、ポリシリコン等の半導体、等の中から適宜材料
を選択して用いればよい。電極を形成するには、例えば
真空蒸着等の製膜技術とフォトリソグラフィー、エッチ
ング等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（例えば印刷技術）を
用いて形成してもさしつかえない。

【００８３】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、なかでも画像形成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。

【００８４】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。

【００８５】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。即ち、素子電極１１０２
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、等である。

【００８６】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。

【００８７】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、例えば、Ｐｄ，Ｐｔ，Ｒｕ，Ａｇ，Ａ
ｕ，Ｔｉ，Ｉｎ，Ｃｕ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｚｎ，Ｓｎ，Ｔ
ａ，Ｗ，Ｐｂ，等をはじめとする金属や、ＰｄＯ，Ｓｎ
Ｏ2 ，Ｉｎ2 Ｏ3 ，ＰｂＯ，Ｓｂ2 Ｏ3 ，等をはじめと
する酸化物や、ＨｆＢ2 ，ＺｒＢ2 ，ＬａＢ6 ，ＣｅＢ
6 ，ＹＢ4 ，ＧｄＢ4 ，等をはじめとする硼化物や、Ｔ
ｉＣ，ＺｒＣ，ＨｆＣ，ＴａＣ，ＳｉＣ，ＷＣ，等をは
じめとする炭化物や、ＴｉＮ，ＺｒＮ，ＨｆＮ，等をは
じめとする窒化物や、Ｓｉ，Ｇｅ，等をはじめとする半
導体や、カーボン、等があげられ、これらの中から適宜
選択される。

【００８８】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。

【００８９】尚、導電性薄膜１１０４と素子電極１１０
２及び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。

【００９０】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。尚、実際の電子
放出部の位置や形状を精密且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。

【００９１】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及びその近
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。

【００９２】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
とするのが更に好ましい。

【００９３】尚、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。

【００９４】以上、好ましい素子の基本構成を述べた
が、実施形態においては以下のような素子を用いた。

【００９５】即ち、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。

【００９６】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。

【００９７】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。

【００９８】図１０は、本発明の実施形態としての平面
型の表面伝導型放出素子の製造工程を説明するための断
面図である。

【００９９】図中、（ａ）〜（ｄ）は、表面伝導型放出
素子の各製造工程を表わし、各部材の参照番号は図９と
同一である。

【０１００】１）まず、図１０（ａ）に示すように、基
板１１０１上に素子電極１１０２及び１１０３を形成す
る。

【０１０１】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、例えば、蒸着法やスパッタ法等の真空成膜技術を用
ればよい。）その後、堆積した電極材料を、フォトリソ
グラフィー・エッチング技術を用いてパターニングし、
（ａ）に示した一対の素子電極（１１０２と１１０３）
を形成する。

【０１０２】２）次に、同図（ｂ）に示すように、導電
性薄膜１１０４を形成する。

【０１０３】形成するにあたっては、まず前記（ａ）の
基板に有機金属溶液を塗布して乾燥し、加熱焼成処理し
て微粒子膜を成膜した後、フォトリソグラフィー・エッ
チングにより所定の形状にパターニングする。ここで、
有機金属溶液とは、導電性薄膜に用いる微粒子の材料を
主要元素とする有機金属化合物の溶液である。（具体的
には、本実施形態では主要元素としてＰｄを用いた。ま
た、実施形態では塗布方法として、ディッピング法を用
いたが、それ以外の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、本実施形態で用いた有機金属溶液の塗布による方法
以外の、例えば真空蒸着法やスパッタ法、あるいは化学
的気相堆積法等を用いる場合もある。

【０１０４】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。

【０１０５】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１１０５）に
おいては、薄膜に適当な亀裂が形成されている。尚、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。

【０１０６】通電方法をより詳しく説明するために、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。

【０１０７】図１１は、本発明の実施形態としての通電
フォーミング処理における印加電圧波形の一例を示す図
である。

【０１０８】同図において、微粒子膜で作られた導電性
薄膜をフォーミングする場合には、パルス状の電圧が好
ましく、本実施形態の場合には同図に示したようにパル
ス幅Ｔ１の三角波パルスをパルス間隔Ｔ２で連続的に印
加した。その際には、三角波パルスの波高値Ｖｐｆを、
順次昇圧した。また、電子放出部１１０５の形成状況を
モニターするためのモニターパルスＰｍを適宜の間隔で
三角波パルスの間に挿入し、その際に流れる電流を電流
計１１１１で計測した。

【０１０９】本実施形態においては、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、即ちモ
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。

【０１１０】尚、上記の方法は、本実施形態の表面伝導
型放出素子に関する好ましい方法であり、例えば微粒子
膜の材料や膜厚、あるいは素子電極間隔Ｌ等表面伝導型
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。

【０１１１】４）次に、図１０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。

【０１１２】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。）尚、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。

【０１１３】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。

【０１１４】次に、図１２を参照して通電方法をより詳
しく説明する。

【０１１５】図１２は、本発明の実施形態としての通電
活性化処理における印加電圧及び放出電流を説明する図
である。

【０１１６】図中、（ａ）は、活性化用電源１１１２か
ら印加する適宜の電圧波形の一例であり、（ｂ）は電圧
の印加に伴って放出される放出電流Ｉｅを示す。本実施
形態においては、一定電圧の矩形波を定期的に印加して
通電活性化処理を行ったが、具体的には，矩形波の電圧
Ｖａｃは１４［Ｖ］，パルス幅Ｔ３は１［ミリ秒］，パ
ルス間隔Ｔ４は１０［ミリ秒］とした。尚、上述の通電
条件は、本実施形態の表面伝導型放出素子に関する好ま
しい条件であり、表面伝導型放出素子の設計を変更した
場合には、それに応じて条件を適宜変更するのが望まし
い。

【０１１７】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あり、直流高電圧電源１１１５及び
電流計１１１６が接続されている。（尚、基板１１０１
を、表示パネルの中に組み込んでから活性化処理を行う
場合には、表示パネルの蛍光面をアノード電極１１１４
として用いる。）活性化用電源１１１２から電圧を印加
する間、電流計１１１６で放出電流Ｉｅを計測して通電
活性化処理の進行状況をモニターし、活性化用電源１１
１２の動作を制御する。電流計１１１６で計測された放
出電流Ｉｅの一例を図１２（ｂ）に示すが、活性化電源
１１１２からパルス電圧の印加を開始すると、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。

【０１１８】尚、上述の通電条件は、本実施形態の表面
伝導型放出素子に関する好ましい条件であり、表面伝導
型放出素子の設計を変更した場合には、それに応じて条
件を適宜変更するのが望ましい。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。

【０１１９】（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、即ち垂直
型の表面伝導型放出素子の構成について説明する。

【０１２０】図１３は、本発明の実施形態としての垂直
型の表面伝導型放出素子の断面図である。

【０１２１】図中、１２０１は基板、１２０２と１２０
３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。

【０１２２】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。従
って、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Ｌｓとして設
定される。尚、基板１２０１、素子電極１２０２及び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ように用
いることが可能である。また、段差形成部材１２０６に
は、例えばＳｉＯ2 のような電気的に絶縁性の材料を用
いる。

【０１２３】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。

【０１２４】図１４は、本発明の実施形態としての垂直
型の表面伝導型放出素子の製造工程を説明するための断
面図である。

【０１２５】図中、（ａ）〜（ｆ）は、表面伝導型放出
素子の各製造工程を表わし、各部材の参照番号は図１３
と同一である。

【０１２６】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。

【０１２７】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、例えばＳｉＯ2 をスパッタ法で積層すればよいが、
例えば真空蒸着法や印刷法等の他の成膜方法を用いても
よい。

【０１２８】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。

【０１２９】４）次に、同図（ｄ）に示すように、絶縁
層の一部を、例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。

【０１３０】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、例えば塗布法等の成
膜技術を用いればよい。

【０１３１】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
ング処理と同よう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１０（ｄ）を用いて説明した平面型の通
電活性化処理と同ようの処理を行えばよい。）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。

【０１３２】次に画像形成装置に用いた素子の特性につ
いて述べる。

【０１３３】＜画像形成装置に用いた表面伝導型放出素
子の特性＞図１５は、本発明の実施形態としての表面伝
導型放出素子の特性を示す図である。

【０１３４】同図は、（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）特性の典型的な例を示している。尚、放出電流Ｉ
ｅ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。

【０１３５】画像形成装置に用いた素子は、放出電流Ｉ
ｅに関して以下に述べる３つの特性を有している。

【０１３６】（１）ある電圧（これをしきい値電圧Ｖｔ
ｈ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、しきい値電圧Ｖｔ
ｈ未満の電圧では放出電流Ｉｅはほとんど検出されな
い。即ち、放出電流Ｉｅに関して、明確なしきい値電圧
Ｖｔｈを持った非線形素子である。

【０１３７】（２）放出電流Ｉｅは、素子に印加する電
圧Ｖｆに依存して変化するため、電圧Ｖｆで放出電流Ｉ
ｅの大きさを制御できる。

【０１３８】（３）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。

【０１３９】以上のような特性を有するため、表面伝導
型放出素子を形成装置に好適に用いることができた。例
えば多数の素子を表示画面の画素に対応して設けた形成
装置において、特性（１）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。即ち、駆動中
の素子には所望の発光輝度に応じてしきい値電圧Ｖｔｈ
以上の電圧を適宜印加し、非選択状態の素子にはしきい
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。また、特性（２）または
特性（３）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。

【０１４０】＜多数素子を単純マトリクス配線したマル
チ電子ビーム源の構造＞次に、上述の表面伝導型放出素
子を基板上に配列して単純マトリクス配線したマルチ電
子ビーム源の構造について述べる。

【０１４１】図１６は、本発明の実施形態としてのマル
チ電子ビーム源の基板の平面図である。

【０１４２】同図は、図７の表示パネルに用いたマルチ
電子ビーム源の平面図である。図中、基板上には、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て
おり、これらの素子は行方向配線電極１００３と列方向
配線電極１００４によって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。

【０１４３】図１７は、本発明の実施形態としてのマル
チ電子ビーム源の基板の断面図であり、図１６のＡ−
Ａ’断面を示している。

【０１４４】尚、このような構造のマルチ電子放出源
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）、及び表
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及び列方向配線電極１００
４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。

【０１４５】図１８は、本発明の実施形態としての画像
形成装置を用いた多機能画像形成装置のブロック構成図
である。

【０１４６】図中、２１００はディスプレイパネル、２
１０１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ＣＰＵ、２１０７は画像生成回路、
２１０８及び２１０９及び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及び２１１３はＴＶ信号受信回路、２１
１４は入力部である。尚、本画像形成装置は、例えばテ
レビジョン信号のように映像情報と音声情報の両方を含
む信号を受信する場合には、当然映像の表示と同時に音
声を再生するものであるが、本発明の特徴と直接関係し
ない音声情報の受信，分離，再生，処理，記憶等に関す
る回路やスピーカ等については説明を省略する。

【０１４７】以下、画像信号の流れに沿って各部の機能
を説明する。

【０１４８】まず、ＴＶ信号受信回路２１１３は、例え
ば電波や空間光通信等のような無線伝送系を用いて伝送
されるＴＶ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方式等の諸
方式でもよい。また、これらより更に多数の走査線より
なるＴＶ信号（例えばＭＵＳＥ方式をはじめとするいわ
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。

【０１４９】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等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と同ように、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。

【０１５０】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等の
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。

【０１５１】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。

【０１５２】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。

【０１５３】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。

【０１５４】また、入出力インターフェース回路２１０
５は、本画像形成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等の出力装置
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
によっては本画像形成装置の備えるＣＰＵ２１０６と外
部との間で制御信号や数値データの入出力等を行うこと
も可能である。

【０１５５】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等をはじめと
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２１
０４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。

【０１５６】また、ＣＰＵ２１０６は、主として本画像
形成装置の動作制御や、表示画像の生成や選択や編集に
関わる作業を行う。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方式または
ノンインターレース方式）や一画面の走査線の本数等の
画像形成装置の動作を適宜制御する。

【０１５７】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。尚、ＣＰＵ２１０６は、こ
れ以外の目的の作業にも関わるものであっても良いこと
は言うまでもない（例えば、パーソナルコンピュータや
ワードプロセッサ等のように、情報を生成したり処理す
る機能に直接関わっても良い）。あるいは、前述したよ
うに入出力インターフェース回路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
等の作業を外部機器と協同して行っても良い。

【０１５８】また、入力部２１１４は、前記ＣＰＵ２１
０６に使用者が命令やプログラム、あるいはデータ等を
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，音声認
識装置等多ような入力機器を用いることが可能である。

【０１５９】また、デコーダ２１０４は、画像生成回路
２１０７ないしＴＶ信号受信回路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。尚、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及びＣＰＵ２１
０６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。

【０１６０】また、マルチプレクサ２１０３は、ＣＰＵ
２１０６より入力される制御信号に基づき表示画像を適
宜選択するものである。即ち、マルチプレクサ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２１０
１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。

【０１６１】また、ディスプレイパネルコントローラ２
１０２は、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。

【０１６２】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方
式またはノンインターレース方式）を制御するための信
号を駆動回路２１０１に出力する。また、場合によって
は表示画像の輝度やコントラストや色調やシャープネス
といった画質の調整に関わる制御信号を駆動回路２１０
１に対して出力する場合もある。

【０１６３】また、駆動回路２１０１は、ディスプレイ
パネル２１００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。

【０１６４】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、本画像形成装置においては多様な
画像情報源より入力される画像情報をディスプレイパネ
ル２１００に表示することが可能である。即ち、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２
１０４において逆変換された後、マルチプレクサ２１０
３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２
１００に駆動信号を印加する。これにより、ディスプレ
イパネル２１００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。

【０１６５】また、本形成装置においては、デコーダ２
１０４に内蔵する画像メモリや、画像生成回路２１０７
及び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
比変換等をはじめとする画像処理や、合成，消去，接
続，入れ換え，はめ込み等をはじめとする画像編集を行
うことも可能である。また、本実施形態の説明では特に
触れなかったが、上記画像処理や画像編集と同ように、
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。

【０１６６】従って、本画像形成装置は、テレビジョン
放送の表示機器，テレビ会議の端末機器，静止画像及び
動画像を扱う画像編集機器，コンピュータの端末機器，
ワードプロセッサをはじめとすること務用端末機器，ゲ
ーム機等の機能を一台で兼ね備えることが可能で、産業
用あるいは民生用として極めて応用範囲が広い。尚、上
記の図１８の構成は、表面伝導型放出素子を電子ビーム
源とするディスプレイパネルを用いた画像形成装置の構
成の一例であり、これのみに限定されるものではないこ
とは言うまでもない。例えば、図１８の構成要素のうち
使用目的により、必要のない機能に関わる回路は省いて
も差し支えない。またこれとは逆に、使用目的によって
は更に構成要素を追加しても良い。例えば、本形成装置
をテレビ電話機として応用する場合には、テレビカメ
ラ，音声マイク，照明機，モデムを含む送受信回路等を
構成要素に追加するのが好適である。

【０１６７】本形成装置においては、とりわけ表面伝導
型放出素子を電子ビーム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、画像形成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
型放出素子を電子ビーム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、本画像形成装置は臨場感にあふれ、迫力に富んだ画
像を視認性良く表示することが可能である。

【０１６８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、複
数の表面伝導型放出素子を形成した電子放出源を備える
画像形成装置において、その表示画面の輝度の変動を防
止可能な画像形成装置及びその駆動回路及び電子ビーム
発生装置及びその電子放出源の駆動方法の提供が実現す
る。これにより、１行づつの線順次走査駆動を行う際、
放出素子の駆動タイミングを分散させることが可能とな
り、配線抵抗による電圧降下を防止することができる。
従って、輝度の変動のない良好な画像を得られるように
なる。

【０１６９】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態としての画像形成装置
のブロック構成図である。

【図２】本発明の第１の実施形態としての画像形成装置
が有する走査回路の動作を説明する図である。

【図３】本発明の第２の実施形態としてのパルス位置計
算回路及びパルス幅変調回路の動作を説明する図であ
る。

【図４】本発明の第２の実施形態としてのパルス幅変調
回路内部の比較回路を説明する図である。

【図５】本発明の第１の実施形態としての放出素子への
電圧印加タイミングを示したタイミングチャートであ
る。

【図６】本発明の第２の実施形態としての放出素子への
電圧印加タイミングを示したタイミングチャートであ
る。

【図７】本発明の実施形態に用いた表示パネルの斜視図
である。

【図８】本発明の実施形態としてのフェースプレートの
蛍光体配列を示す図である。

【図９】本発明の実施形態としての表面伝導型放出素子
の平面図及び断面図である。

【図１０】本発明の実施形態としての平面型の表面伝導
型放出素子の製造工程を説明するための断面図である。

【図１１】本発明の実施形態としての通電フォーミング
処理における印加電圧波形の一例を示す図である。

【図１２】本発明の実施形態としての通電活性化処理に
おける印加電圧及び放出電流を説明する図である。

【図１３】本発明の実施形態としての垂直型の表面伝導
型放出素子の断面図である。

【図１４】本発明の実施形態としての垂直型の表面伝導
型放出素子の製造工程を説明するための断面図である。

【図１５】本発明の実施形態としての表面伝導型放出素
子の特性を示す図である。

【図１６】本発明の実施形態としてのマルチ電子ビーム
源の基板の平面図である。

【図１７】本発明の実施形態としてのマルチ電子ビーム
源の基板の断面図である。

【図１８】本発明の実施形態としての画像形成装置を用
いた多機能画像形成装置のブロック構成図である。

【図１９】従来例としての表面伝導型放出素子の平面図
である。

【図２０】従来例としての表面伝導型放出素子を複数配
列したマルチ電子ビーム源を説明する図である。

【図２１】従来例としての放出素子への電圧印加タイミ
ングを示したタイミングチャートである。

【符号の説明】

１０１画像形成パネル１０２走査回路１０４タイミング信号発生回路１０５ラッチ回路１０６アナログ／デジタル変換回路１１１，２１１パルス幅変調回路１１２，２１２パルス位置計算回路２０１加算器２０２，２０３シフトレジスタ２０４カウンタ２０５比較器２０６フリップフロップ２５０比較回路１００１基板１００２表面伝導型放出素子１００３行方向配線１００４列方向配線１００５リアプレート１００６側壁１００７フェースプレート１００８蛍光膜１００９メタルバック１０１０黒色導電材１１０１基板１１０２，１１０３素子電極１１０４導電性薄膜１１０５電子放出部１１１０フォーミング用電源１１１１電流計１１１２活性化用電源１１１３薄膜１１１４アノード電極１１１５直流高電圧電源１１１６電流計１２０１基板１２０２，１２０３素子電極１２０４導電性薄膜１２０５電子放出部１２０６段差形成部材１２１３薄膜２１００ディスプレイパネル２１０１駆動回路２１０２ディスプレイコントローラ２１０３マルチプレクサ２１０４デコーダ２１０５入出力インターフェース回路２１０６ＣＰＵ２１０７画像生成回路２１０８，２１０９及び２１１０画像メモリインター
フェース回路２１１１画像入力インターフェース回路２１１２，２１１３ＴＶ信号受信回路２１１４入力部３００１基板３００４導電性薄膜３００５電子放出部４００１表面伝導型放出素子４００２行方向配線４００３列方向配線４００４，４００５配線抵抗

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一対の電極間に電子放出部を有する表面
伝導型の放出素子を行列状に複数配置し、前記一対の電
極をそれぞれ行方向配線及び列方向配線に接続した電子
放出源と、前記電子放出素子のうち、前記行方向配線に
接続されている放出素子だけを１行毎に順次選択・走査
する走査手段と、前記電子放出素子のうち、前記走査手
段に選択されている行方向配線に接続されている放出素
子だけに、前記列方向配線を介して電圧パルスを個々に
印加する電圧パルス印加手段と、前記電子放出部から放
出される電子を加速する加速電圧印加手段と、を備えた
電子ビーム発生装置において、更に、前記行方向配線の１走査同期期間における前記電
圧パルスの印加タイミングを分散させる信号を生成し、
前記電圧パルス印加手段の電圧印加タイミングを制御す
るタイミング信号発生手段を備えたことを特徴とする電
子ビーム発生装置。
【請求項２】前記タイミング信号発生手段は、前記パ
ルスを、前記１走査同期期間の開始時にパルスが立ち上
がる第１のグループと、前記１走査同期期間の終了時に
パルスが立ち下がる第２のグループとにグループ分けす
ることにより、前記電圧印加タイミングを分散させるこ
とを特徴とする請求項１記載の電子ビーム発生装置。
【請求項３】前記走査手段に選択されている行方向配
線に接続されている放出素子のうち、奇数番目の列方向
配線に接続されている放出素子を前記第１のグループと
し、且つ偶数番目の列方向配線に接続されている放出素
子を前記第２のグループとすることを特徴とする請求項
２記載の電子ビーム発生装置。
【請求項４】前記走査手段に選択されている行方向配
線に接続されている放出素子のうち、その行方向配線の
左半分の放出素子を前記第１のグループとし、且つその
行方向配線の右半分の放出素子を前記第２のグループと
することを特徴とする請求項２記載の電子ビーム発生装
置。
【請求項５】前記走査手段に選択されている行方向配
線に接続されている放出素子のうち、前記電圧パルスの
印加時間が長い順に半数の放出素子を前記第１のグルー
プとし、且つその残りの半数の放出素子を前記第２のグ
ループとすることを特徴とする請求項２記載の電子ビー
ム発生装置。
【請求項６】前記タイミング信号発生手段は、前記パ
ルスのうちのあるパルスが立ち下がるタイミングに同期
して次のパルスを立ち上げるべく、前記信号を生成する
ことにより、前記電圧印加タイミングを分散させること
を特徴とする請求項１記載の電子ビーム発生装置。
【請求項７】更に前記パルスのうち、あるパルスが立
ち下がるタイミングに同期して次のパルスを立ち上げた
場合に、その立ち上げたパルスの立ち下がりタイミング
が前記１走査同期期間に収まるかを判断し、収まらない
場合は前記次のパルスの立ち上げタイミングを前記１走
査同期期間の開始時とすることを特徴とする請求項６記
載の電子ビーム発生装置。
【請求項８】一対の電極間に電子放出部を有する表面
伝導型の放出素子を行列状に複数配置し、前記一対の電
極をそれぞれ行方向配線及び列方向配線に接続した電子
放出源と、複数の蛍光体を有し、前記電子放出源に対向
して配置された発光面と、前記発光面側に位置する平板
電極と、前記電子放出素子のうち、前記行方向配線に接
続されている放出素子だけを１行毎に順次選択・走査す
る走査手段と、前記電子放出素子のうち、前記走査手段
に選択されている行方向配線に接続されている放出素子
だけに、前記列方向配線を介して電圧パルスを個々に印
加する電圧パルス印加手段と、前記放出素子と前記平板
電極との間に電圧を印加し、前記電子放出部から放出さ
れる電子を加速する加速電圧印加手段と、を備えた画像
形成装置において、更に、前記行方向配線の１走査同期期間における前記電
圧パルスの印加タイミングを分散させる信号を生成し、
前記電圧パルス印加手段の電圧印加タイミングを制御す
るタイミング信号発生手段を備えたことを特徴とする画
像形成装置。
【請求項９】前記タイミング信号発生手段は、前記パ
ルスを、前記１走査同期期間の開始時にパルスが立ち上
がる第１のグループと、前記１走査同期期間の終了時に
パルスが立ち下がる第２のグループとにグループ分けす
ることにより、前記電圧印加タイミングを分散させるこ
とを特徴とする請求項８記載の画像形成装置。
【請求項１０】前記走査手段に選択されている行方向
配線に接続されている放出素子のうち、奇数番目の列方
向配線に接続されている放出素子を前記第１のグループ
とし、且つ偶数番目の列方向配線に接続されている放出
素子を前記第２のグループとすることを特徴とする請求
項９記載の画像形成装置。
【請求項１１】前記走査手段に選択されている行方向
配線に接続されている放出素子のうち、その行方向配線
の左半分の放出素子を前記第１のグループとし、且つそ
の行方向配線の右半分の放出素子を前記第２のグループ
とすることを特徴とする請求項９記載の画像形成装置。
【請求項１２】前記走査手段に選択されている行方向
配線に接続されている放出素子のうち、前記電圧パルス
の印加時間が長い順に半数の放出素子を前記第１のグル
ープとし、且つその残りの半数の放出素子を前記第２の
グループとすることを特徴とする請求項９記載の画像形
成装置。
【請求項１３】前記タイミング信号発生手段は、前記
パルスのうちのあるパルスが立ち下がるタイミングに同
期して次のパルスを立ち上げるべく、前記信号を生成す
ることにより、前記電圧印加タイミングを分散させるこ
とを特徴とする請求項８記載の画像形成装置。
【請求項１４】更に前記パルスのうち、あるパルスが
立ち下がるタイミングに同期して次のパルスを立ち上げ
た場合に、その立ち上げたパルスの立ち下がりタイミン
グが前記１走査同期期間に収まるかを判断し、収まらな
い場合は前記次のパルスの立ち上げタイミングを前記１
走査同期期間の開始時とすることを特徴とする請求項１
３記載の画像形成装置。
【請求項１５】複数のデータ用配線と複数の走査配線
との交わる位置を１ドットとするドットマトリックス型
の画像形成装置の駆動回路であって、前記複数のデータ
用配線に輝度信号としてパルス幅信号を出力する画像形
成装置の駆動回路において、前記複数のデータ用配線を第１と第２のグループに分け
て、前記第１のグループに属するデータ用配線へは、立
ち上がるタイミングが同じパルス幅信号を出力し、前記
第２のグループに属するデータ用配線へは、立ち下がる
タイミングが同じパルス幅信号を出力することを特徴と
する画像形成装置の駆動回路。
【請求項１６】前記第１のグループに属するデータ用
配線は、前記ドットマトリクスにおける奇数列のドット
に接続されるデータ用配線であり、且つ前記第２のグル
ープに属するデータ用配線は、前記ドットマトリクスに
おける偶数列のドットに接続されるデータ用配線である
ことを特徴とする請求項１５記載の画像形成装置の駆動
回路。
【請求項１７】前記第１のグループに属するデータ用
配線は、前記ドットマトリクスにおける左半分のドット
に接続されるデータ用配線であり、且つ前記第２のグル
ープに属するデータ用配線は、前記ドットマトリクスに
おける右半分のドットに接続されるデータ用配線である
ことを特徴とする請求項１５記載の画像形成装置の駆動
回路。
【請求項１８】前記第１のグループに属するデータ用
配線は、前記複数のデータ用配線のうち、パルス幅信号
が大きい順に半数のデータ用配線であり、且つ前記第２
のグループに属するデータ用配線は、その残りの半数の
データ用配線であることを特徴とする請求項１５記載の
画像形成装置の駆動回路。
【請求項１９】前記第１のグループに属するデータ用
配線に出力するパルス幅信号を立ち上げるタイミング
は、１水平走査期間の開始時であり、且つ前記第２のグ
ループに属するデータ用配線に出力するパルス幅信号を
立ち下げるタイミングは、前記１水平走査期間の終了時
であることを特徴とする請求項１５乃至請求項１９の何
れかに記載の画像形成装置の駆動回路。
【請求項２０】複数のデータ用配線と複数の走査配線
との交わる位置を１ドットとするドットマトリックス型
の画像形成装置の駆動回路であって、前記複数のデータ
用配線に輝度信号としてパルス幅信号を出力する画像形
成装置の駆動回路において、前記複数のデータ用配線における、あるデータ用配線に
出力するパルス幅信号が立ち下がるタイミングに、前記
あるデータ用配線とは異なるデータ用配線に出力するパ
ルス幅信号を立ち上げることを特徴とする画像形成装置
の駆動回路。
【請求項２１】前記ドットマトリックスにおける左端
のドットに接続されているデータ用配線から順にパルス
幅信号を立ち上げ、その立ち上げるパルス幅信号が１水
平走査期間に収まらない場合には、そのパルス幅信号を
立ち上げるタイミングを前記１水平走査期間の開始時と
することを特徴とする請求項２０記載の画像形成装置の
駆動回路。
【請求項２２】前記ドットマトリクスは、電子放出素
子及びその電子放出素子が照射する電子によって発光す
る蛍光体とを含むことを特徴とする請求項１５乃至請求
項２１の何れかに記載の画像形成装置の駆動回路。
【請求項２３】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２２記載の画像形成
装置の駆動回路。
【請求項２４】一対の電極間に電子放出部を有する表
面伝導型の放出素子を行列状に複数配置し、前記一対の
電極をそれぞれ行方向配線及び列方向配線に接続した電
子放出源であって、前記電子放出素子のうち、前記行方
向配線に接続されている放出素子だけを１行毎に順次選
択・走査し、前記電子放出素子のうち、現在選択してい
る行方向配線に接続されている放出素子だけに、電圧パ
ルスを個々に印加する電圧パルス印加し、前記電子放出
部から放出される電子を加速するすることにより前記電
子放出源から電子ビームを発生させる電子ビーム発生装
置における電子放出源の駆動方法において、更に、前記行方向配線の１走査同期期間における前記電
圧パルスの印加タイミングを分散させる信号を生成し、
前記電圧パルス印加時の電圧印加タイミングを制御する
ことを特徴とする電子放出源の駆動方法。
【請求項２５】前記パルスを、前記１走査同期期間の
開始時にパルスが立ち上がる第１のグループと、前記１
走査同期期間の終了時にパルスが立ち下がる第２のグル
ープとにグループ分けすることにより、前記電圧印加タ
イミングを分散させることを特徴とする請求項２４記載
の電子放出源の駆動方法。
【請求項２６】前記選択している行方向配線に接続さ
れている放出素子のうち、奇数番目の列方向配線に接続
されている放出素子を前記第１のグループとし、且つ偶
数番目の列方向配線に接続されている放出素子を前記第
２のグループとすることを特徴とする請求項２５記載の
電子放出源の駆動方法。
【請求項２７】前記選択している行方向配線に接続さ
れている放出素子のうち、その行方向配線の左半分の放
出素子を前記第１のグループとし、且つその行方向配線
の右半分の放出素子を前記第２のグループとすることを
特徴とする請求項２５記載の電子放出源の駆動方法。
【請求項２８】前記選択している行方向配線に接続さ
れている放出素子のうち、前記電圧パルスの印加時間が
長い順に半数の放出素子を前記第１のグループとし、且
つその残りの半数の放出素子を前記第２のグループとす
ることを特徴とする請求項２５記載の電子放出源の駆動
方法。
【請求項２９】前記パルスのうちのあるパルスが立ち
下がるタイミングに同期して次のパルスを立ち上げるべ
く、前記信号を生成することにより、前記電圧印加タイ
ミングを分散させることを特徴とする請求項２４記載の
電子放出源の駆動方法。
【請求項３０】更に前記パルスのうち、あるパルスが
立ち下がるタイミングに同期して次のパルスを立ち上げ
た場合に、その立ち上げたパルスの立ち下がりタイミン
グが前記１走査同期期間に収まるかを判断し、収まらな
い場合は前記次のパルスの立ち上げタイミングを前記１
走査同期期間の開始時とすることを特徴とする請求項２
９記載の電子放出源の駆動方法。