JP2992927B2

JP2992927B2 - 画像形成装置

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Publication number: JP2992927B2
Application number: JP31779794A
Authority: JP
Inventors: 茂樹吉田; 宏一郎中西
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1994-11-29
Filing date: 1994-11-29
Publication date: 1999-12-20
Anticipated expiration: 2014-12-20
Also published as: JPH08153460A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、特に冷陰極型電子放出
素子を駆動素子として備えた電子源を用いて構成した表
示装置や露光装置等の画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】昨今、画像形成装置、特にフラットディ
スプレイ装置として、液晶ディスプレイ装置、ＥＬディ
スプレイ装置、プラズマディスプレイ装置などが実用さ
れているが、視野角、カラー化、輝度などの点でいまだ
に不十分であり、従来の陰極線管（ＣＲＴ）に代替でき
るような状況には至っていない。

【０００３】一方、コンピューターによる情報処理の高
度化やテレビジョン放送の高画質化に伴い、高精彩で大
画面のフラットディスプレイ装置に対するニーズは急速
に高まりつつある。

【０００４】従来より、画像表示用として、電子線加速
型のフラットディスプレイ装置がいくつか提案されてい
る。例えば、米国特許第３４０８５３２号公報、同第３
９３５４９９号公報、特開昭５６−２８４４５号公報に
は、平面状の熱陰極電子源を有し、この電子源から電子
線を引き出し、蛍光体画素に対応する多数の孔部を設け
た制御電極群により、電子線を制御、加速して蛍光体に
照射氏、所望の蛍光体画素を発光させるフラットディス
プレイ装置が開示されている。

【０００５】また、フラットディスプレイ装置の電子源
として、上記熱陰極電子源に代えて冷陰極電子源を用い
ようとする試みもなされている。

【０００６】上記の冷陰極電子源として用いられる冷陰
極型電子放出素子には、電界放出型（以下、「ＦＥ型」
と称す。）、金属／絶縁層／金属型（以下、「ＭＩＭ
型」と称す。）や表面伝導型電子放出素子等がある。

【０００７】ＦＥ型の例としては、Ｗ．Ｐ．Ｄｙｋ
ｅａｎｄＷ．Ｗ．Ｄｏｌａｎ， “Ｆｉｅｌｄ
ｅｍｉｓｓｉｏｎ”，ＡｄｖａｎｃｅｉｎＥｌ
ｅｃｔｒｏｎＰｈｙｓｉｃｓ，８，８９（１９５
６）あるいはＣ．Ａ．Ｓｐｉｎｄｔ， “ＰＨＹＳ
ＩＣＡＬＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｈｉｎ−ｆ
ｉｌｍｆｉｅｌｄｅｍｉｓｓｉｏｎｃａｔｈｏｄ
ｅｓｗｉｔｈｍｏｌｙｂｄｅｎｕｍｃｏｎｅ
ｓ”，Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，４７，５２
４８（１９７６）等が知られている。

【０００８】ＭＩＭ型の例としては、Ｃ．Ａ．Ｍｅ
ａｄ，Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，３２，６４６
（１９６１）等が知られている。

【０００９】表面伝導型電子放出素子の例としては、
Ｍ．Ｉ．Ｅｌｉｎｓｏｎ，ＲａｄｉｏＥｎｇ．
ＥｌｅｃｔｒｏｎＰｈｙｓ．，１０，１２９０
（１９６５）等がある。

【００１０】表面伝導型電子放出素子は、絶縁性基板上
に形成された小面積の導電性薄膜に、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。この表面伝導型電子放出素子としては、前記
エリンソン等によるＳｎＯ₂薄膜を用いたもの、Ａｕ薄
膜によるもの［Ｇ．Ｄｉｔｔｍｅｒ： “ＴｈｉｎＳ
ｏｌｉｄＦｉｌｍｓ”，９，３１７（１９７
２）］、Ｉｎ₂ Ｏ₃ ／ＳｎＯ₂ 薄膜によるもの［Ｍ．
ＨａｒｔｗｅｌｌａｎｄＣ．Ｇ．Ｆｏｎｓｔａ
ｄ： “ＩＥＥＥＴｒａｎｓ．ＥＤＣｏｎ
ｆ．”，５１９（１９７５）］、カーボン薄膜による
もの［荒木久他：真空、第２６巻、第１号、２２頁
（１９８３）］等が報告されている。

【００１１】従来、これらの表面伝導型電子放出素子に
おいては、導電性微粒子からなる導電性薄膜に予めフォ
ーミングと称される通電処理により電子放出部を形成す
るのが一般的であった。フォーミングは、前記導電性薄
膜の両端に電圧を印加通電することで通常行われ、導電
性薄膜を局所的に破壊、変形もしくは変質させて構造を
変化させ、電気的に高抵抗な状態の電子放出部を形成す
る処理である。尚、電子放出部では導電性薄膜の一部に
亀裂が発生しており、その亀裂付近から電子放出が行わ
れる。

【００１２】上述の表面伝導型電子放出素子は、構造が
単純であることから、大面積にわたり多数素子を配列形
成できる利点がある。そこで、この特徴を活かすための
種々の応用が研究されている。例えば、荷電ビーム源、
表示装置等の画像形成装置への利用が挙げられる。

【００１３】従来、多数の表面伝導型電子放出素子を配
列形成した例としては、並列に表面伝導型電子放出素子
を配列し、個々の素子の両端（両素子電極）を配線（共
通配線とも呼ぶ）にて各々結線した行を多数行配列（梯
型配置とも呼ぶ）した電子源が挙げられる（例えば、特
開昭６４−３１３３２号公報、特開平１−２８３７４９
号公報、特開平２−２５７５５２号公報）。

【００１４】また、特に表示装置においては、液晶を用
いた表示装置と同様の平板型表示装置とすることが可能
で、しかもバックライトが不要な自発光型の表示装置と
して、表面伝導型電子放出素子を多数配置した電子源
と、この電子源からの電子線の照射により可視光を発光
する蛍光体とを組み合わせた表示装置が提案されている
（アメリカ特許第５０６６８８３号明細書、本出願人に
よる特開平３−２６１０２４号公報等）。

【００１５】以上述べたディスプレイ装置は、いずれも
装置内の真空排気を必要とするものであるが、この様な
ディスプレイ装置においては、通常、装置内の真空度を
維持する目的でゲッター処理が行われる。

【００１６】一般にゲッターには、蒸発型と非蒸発型が
ある。

【００１７】蒸発型ゲッターは、その一部が開放された
金属管の内部に、例えばＢａ，ＳｒまたはＭｇなどの真
空維持材（以下、「ゲッター材」と称す）を入れたもの
で、直線形状、リング形状のものなどがある。このゲッ
ター材は、誘導加熱あるいは通電加熱などによりフラッ
シュし、ゲッター材をディスプレイ内面に付着させるこ
とで、装置内の残留ガスをゲッター材で吸着し、装置内
の真空度の維持を図るものである。

【００１８】非蒸発型ゲッターは、Ｚｒ，Ｖ，Ｆｅ合金
などから成り、真空中で３００℃程度に加熱されると、
ガス吸着能力を持ち、装置内の真空度維持作用を持つ。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のゲッター処理においては、以下のような問題点が有
った。

【００２０】（１）ゲッター材をフラッシュした際、装
置内に配置された電子源やその他の制御電極部材などに
もゲッター材が付着すると、表示画像の画質の劣化の原
因となる。電子源のなかでも冷陰極電子源、とりわけ電
界放出型電子放出素子や、特に表面伝導型電子放出素子
などの冷陰極型電子放出素子は、それらの表面状態の変
化は電子放出性能に大きな影響を及ぼすため、ゲッター
材の該素子表面への付着は好ましからぬ影響を与える。
そのため、ゲッターの設置位置は、上記問題が生じぬよ
う設計する必要があった。

【００２１】（２）ディスプレイ装置が大面積になるに
つれ、装置の内表面積が増大し、装置内の真空度を十分
に維持するためには、ゲッター材の付着面積を増大させ
なければならない。従って、ゲッター材が必要とされる
装置内面に十分に行き渡るよう、ゲッターの配置場所及
びゲッター材料など考慮されなければならないが、上述
（１）の問題もあって、ゲッターの適切な設置場所を確
保することは困難である。

【００２２】（３）一度ゲッター処理を行った後でも、
装置内表面に付着している有機物質が時間が経つにつれ
真空中に蒸発などして、残留有機物質の分圧が或る程度
高くなると、装置内表面に再付着する。この時、電子源
に有機物質が付着すると、特に表面伝導型電子放出素子
においては素子特性（電流−電圧特性）が変化してしま
うため、反復してゲッター処理を行って有機物質の分圧
を低下させる必要があるが、従来のゲッター処理方法で
はこれを行うことが困難である。

【００２３】

【００２４】本発明は、画像形成装置の大面積化に対応
した必要十分なゲッター能力を確保し得る画像形成装置
を提供することを目的とする。

【００２５】

【課題を解決するための手段及び作用】上記目的を達成
するために成された本発明の構成は以下の通りである。

【００２６】

【００２７】

【００２８】本発明は、冷陰極型電子放出素子からなる
駆動用素子を有する電子源と、該電子源から放出される
電子線の照射により画像を形成する蛍光体とを有する画
像形成装置において、対面する位置に蛍光体を有しない
表面伝導型電子放出素子からなり、真空中の有機成分の
ゲッターとして用いられるゲッター用素子を具備するこ
とを特徴とする画像形成装置である。

【００２９】上記本発明は、さらにその特徴として、前
記駆動用素子が配置された空間と連絡するゲッター室を
有し、該ゲッター室内に前記ゲッター用素子が配置され
ていることを含む。

【００３０】本発明における駆動用素子として用いられ
る冷陰極型電子放出素子としては、先述したようなＦＥ
型、ＭＩＭ型、及び表面伝導型電子放出素子等が挙げら
れ、特に構造が単純で製造も容易な表面伝導型電子放出
素子が好適である。また、ゲッター用素子としては表面
伝導型電子放出素子が用いられる。尚、本明細書におい
て「駆動用素子」とは、電子の発生源としての電子源の
本来の目的で駆動される素子を意味し、「ゲッター用素
子」とは、真空中の残留有機成分等のゲッターとして用
いられる素子を意味する。本発明において、表面伝導型
電子放出素子からなるゲッター用素子がゲッターとして
如何に作用するかは、詳しくは後述する。

【００３１】上記のように、本発明は、冷陰極型電子放
出素子を備えた電子源を用いた画像形成装置に係るもの
で、本発明の構成及び作用を以下に詳しく説明する。

【００３２】まず、本発明における駆動用素子として好
適で、ゲッター用素子として用いられる表面伝導型電子
放出素子の基本的な構成と製造方法について説明する。

【００３３】本発明に好適な表面伝導型電子放出素子の
基本的な構成としては、一対の素子電極が同一面上に形
成された平面型と、一対の素子電極が絶縁層を介して上
下に位置する垂直型の２つの構成が挙げられる。

【００３４】先ず、平面型の表面伝導型電子放出素子に
ついて説明する。

【００３５】図１（ａ），（ｂ）は平面型表面伝導型電
子放出素子の基本的な構成を示す図である。図１（ａ）
は平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ’断面図で
あり、１は基板、２は電子放出部、３は電子放出部２を
含む導電性薄膜、４と５は素子電極である。

【００３６】基板１としては、例えば石英ガラス、Ｎａ
等の不純物含有量を減少させたガラス、青板ガラス、青
板ガラスにスパッタ法等によりＳｉＯ₂ を積層した積層
体、及びアルミナ等のセラミックス等が挙げられる。

【００３７】対向する素子電極４，５の材料としては、
一般的導体材料が用いられ、例えばＮｉ，Ｃｒ，Ａｕ，
Ｍｏ，Ｗ，Ｐｔ，Ｔｉ，Ａｌ，Ｃｕ，Ｐｄ等の金属或は
合金、及びＰｄ，Ａｇ，Ａｕ，ＲｕＯ₂ ，Ｐｄ−Ａｇ等
の金属或は金属酸化物とガラス等から構成される印刷導
体、Ｉｎ₂ Ｏ₃ −ＳｎＯ₂ 等の透明導電体、及びポリシ
リコン等の半導体導体材料等から適宜選択される。

【００３８】素子電極間隔Ｌ、素子電極長さＷ１、導電
性薄膜３の形状等は、応用される形態等によって、適宜
設計される。

【００３９】素子電極間隔Ｌは、通常は数百Å〜数百μ
ｍであり、素子電極間に印加する電圧と電子放出し得る
電界強度等により設定されるが、好ましくは、数μｍ〜
数十μｍである。

【００４０】素子電極長さＷ１は、電極の抵抗値や電子
放出特性を考慮すると、好ましくは数μｍ〜数百μｍで
あり、また素子電極厚ｄは、数百Å〜数μｍである。

【００４１】尚、図１に示される平面型表面伝導型電子
放出素子は、基板１上に、素子電極４，５、導電性薄膜
３の順に積層されたものとなっているが、基板１上に、
導電性薄膜３、素子電極４，５の順に積層したものとし
てもよい。

【００４２】導電性薄膜３は、良好な電子放出特性を得
るためには、微粒子で構成された微粒子膜であるのが特
に好ましく、その膜厚は、素子電極４，５へのステップ
カバレージ、素子電極４，５間の抵抗値及び後述するフ
ォーミング条件等によって、適宜設定される。この導電
性薄膜３の膜厚は、好ましくは数Å〜数千Åで、特に好
ましくは１０Å〜５００Åであり、その抵抗値は、１０
³ 〜１０⁷ Ω／□のシート抵抗値である。

【００４３】尚、上記微粒子膜とは、複数の微粒子が集
合した膜であり、その微細構造として、微粒子が個々に
分散配置した状態のみならず、微粒子が互いに隣接、あ
るいは重なり合った状態（島状も含む）の膜を指す。微
粒子膜である場合、微粒子の粒径は、数Å〜数千Åであ
るのが好ましく、特に好ましくは１０Å〜２００Åであ
る。

【００４４】導電性薄膜３を構成する主な材料は、例え
ばＰｄ，Ｐｔ，Ｒｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｔｉ，Ｉｎ，Ｃｕ，
Ｃｒ，Ｆｅ，Ｚｎ，Ｓｎ，Ｔａ，Ｗ，Ｐｂ等の金属、Ｐ
ｄＯ，ＳｎＯ₂ ，Ｉｎ₂ Ｏ₃ ，ＰｂＯ，Ｓｂ₂ Ｏ₃ ，Ｗ
Ｏ_x 等の酸化物、ＨｆＢ₂ ，ＺｒＢ₂ ，ＬａＢ₆ ，Ｃｅ
Ｂ₆ ，ＹＢ₄ ，ＧｄＢ₄ 等の硼化物、ＴｉＣ，ＺｒＣ，
ＨｆＣ，ＴａＣ，ＳｉＣ，ＷＣ等の炭化物、ＴｉＮ，Ｚ
ｒＮ，ＨｆＮ等の窒化物、Ｓｉ，Ｇｅ等の半導体、カー
ボンからなる。

【００４５】電子放出部２には亀裂が含まれており、電
子放出はこの亀裂付近から行われる。この亀裂を含む電
子放出部２及び亀裂自体は、導電性薄膜３の膜厚、膜
質、材料及び後述するフォーミング条件等の製法に依存
して形成される。従って、電子放出部２の位置及び形状
は図１に示されるような位置及び形状に特定されるもの
ではない。

【００４６】亀裂は、数Å〜数百Åの粒径の導電性微粒
子を有することもある。この導電性微粒子は、導電性薄
膜３を構成する材料の元素の一部、あるいは全てと同様
の物である。また、亀裂を含む電子放出部２及びその近
傍の導電性薄膜３は炭素及び炭素化合物を有することも
ある。

【００４７】次に、垂直型表面伝導型電子放出素子の基
本的な構成について説明する。

【００４８】図２は、垂直型表面伝導型電子放出素子の
基本的な構成を示す図であり、図中２１は段差形成部材
で、その他図１と同じ符号は同じ部材を示すものであ
る。

【００４９】基板１、電子放出部２、導電性薄膜３、素
子電極４，５は、前述した平面型表面伝導型電子放出素
子と同様の材料で構成されたものである。

【００５０】段差形成部材２１は、例えば真空蒸着法、
印刷法、スパッタ法等で付設されたＳｉＯ₂ 等の絶縁性
材料で構成されたものである。この段差形成部材２１の
膜厚は、先に述べた平面型表面伝導型電子放出素子の素
子電極間隔Ｌ（図１参照）に対応するもので、段差形成
部材２１の作成法や素子電極４，５間に印加する電圧と
電子放出し得る電界強度等により設定されるが、好まし
くは数百Å〜数十μｍであり、特に好ましくは数百Å〜
数μｍである。

【００５１】導電性薄膜３は、通常、素子電極４，５の
作成後に形成されるので、素子電極４，５の上に積層さ
れる。また、平面型表面伝導型電子放出素子の説明にお
いても述べたように、電子放出部２の形成は、導電性薄
膜３の膜厚、膜質、材料及び後述するフォーミング条件
等の製法に依存するので、その位置及び形状は図２に示
されるような位置及び形状に特定されるものではない。

【００５２】尚、以下の説明は、上述の平面型表面伝導
型電子放出素子と垂直型表面伝導型電子放出素子のう
ち、平面型を例に説明するが、垂直型としてもよい。

【００５３】次に、図１に示した構成の表面伝導型電子
放出素子を例に、図３の製造工程図に基づいてその製造
方法の一例を説明するが、本発明の電子源において、駆
動用素子とゲッター用素子が共に表面伝導型電子放出素
子からなる場合には、これらは全く同様な製造方法で同
時に作製することができる。尚、図１と同一の符号のも
のは、同一である。

【００５４】１）絶縁性基板１を洗剤、純水および有機
溶剤により十分に洗浄後、真空蒸着法，スパッタ法等に
より素子電極材料を堆積させた後、フォトリソグラフィ
ー技術により該基板１の面上に素子電極４，５を形成す
る（図３（ａ））。

【００５５】２）素子電極４，５を形成した絶縁性基板
１上に、有機金属溶液を塗布して放置することにより、
有機金属薄膜を形成する。尚、有機金属溶液とは、前述
の導電性薄膜３の構成材料の金属を主元素とする有機化
合物の溶液である。この後、有機金属薄膜を加熱焼成処
理し、リフトオフ、エッチング等によりパターニング
し、導電性薄膜３を形成する（図３（ｂ））。尚、ここ
では、有機金属溶液の塗布法により説明したが、これに
限ることなく、真空蒸着法、スパッタ法、化学的気相堆
積法、分散塗布法、ディッピング法、スピンナー法等に
よって形成される場合もある。

【００５６】３）続いて、フォーミングと呼ばれる通電
処理を施す。素子電極４，５間に不図示の電源より通電
すると、導電性薄膜３の部位に構造の変化した電子放出
部２が形成される（図３（ｃ））。この通電処理により
導電性薄膜３を局所的に破壊、変形もしくは変質せし
め、構造の変化した部位が電子放出部２である。

【００５７】フォーミングの電圧波形の例を図４に示
す。

【００５８】電圧波形は、特にパルス波形が好ましく、
パルス波高値を定電圧とした電圧パルスを連続的に印加
する場合（図４（ａ））と、パルス波高値を増加させな
がら電圧パルスを印加する場合（図４（ｂ））がある。

【００５９】まず、パルス波高値を定電圧とした場合に
ついて説明する。図４（ａ）におけるＴ１及びＴ２は電
圧波形のパルス幅とパルス間隔であり、例えば、Ｔ１を
１μ秒〜１０ｍ秒、Ｔ２を１０μ秒〜１００ｍ秒とし、
三角波の波高値（フォ−ミング時のピ−ク電圧）を前述
した表面伝導型電子放出素子の形態に応じて適宜選択し
て、適当な真空度の真空分囲気下で、数秒から数十分印
加する。尚、印加する電圧波形は、図示される三角波に
限定されるものではなく、矩形波等の所望の波形を用い
ることができる。

【００６０】次に、パルス波高値を増加させながら電圧
パルスを印加する場合について説明する。図４（ｂ）に
おけるＴ１及びＴ２は図４（ａ）と同様であり、三角波
の波高値（フォ−ミング時のピ−ク電圧）を、例えば
０．１Ｖステップ程度づつ増加させ、図４（ａ）の説明
と同様の適当な真空雰囲気下で印加する。

【００６１】尚、パルス間隔Ｔ２中で、導電性薄膜３
（図１及び図２参照）を局所的に破壊、変形もしくは変
質させない程度の電圧、例えば０．１Ｖ程度の電圧で素
子電流を測定して抵抗値を求め、例えば１Ｍオーム以上
の抵抗を示した時にフォーミングを終了する。

【００６２】４）次に、フォーミング工程が終了した素
子に活性化工程を施すことが好ましい。

【００６３】活性化工程とは、例えば１０^-4〜１０^-5Ｔ
ｏｒｒ程度の真空度で、フォーミング工程での説明と同
様に、パルス波高値を一定にしたパルスの印加を繰り返
す処理のことを言い、真空中に存在する有機物質から炭
素及び炭素化合物を電子放出部２（図１参照）に堆積さ
せることで、素子電流、放出電流（詳しくは後述する）
の状態を著しく向上させることができる工程である。こ
の活性化工程は、例えば素子電流や放出電流を測定しな
がら行って、例えば放出電流が飽和した時点で終了する
ようにすれば効果的であるので好ましい。また、活性化
工程でのパルス波高値は、好ましくは素子を駆動する際
に印加する駆動電圧の波高値である。

【００６４】尚、上記炭素及び炭素化合物とは、グラフ
ァイト（単結晶及び多結晶の双方を指す）、非晶質カー
ボン（非晶質カーボン、及びこれと多結晶グラファイト
との混合物を指す）である。また、その堆積膜厚は、好
ましくは５００Å以下、より好ましくは３００Å以下で
ある。

【００６５】５）更に好ましくは、こうして作製した表
面伝導型電子放出素子を、フォーミング工程及び活性化
工程での真空度より高い真空度の真空雰囲気にて動作駆
動する。また、より好ましくは、このより高い真空度の
真空雰囲気下で８０℃〜１５０℃の加熱後、動作駆動す
る。

【００６６】上記５）の工程により、これ以上の炭素及
び炭素化合物の堆積が抑制され、素子電流及び放出電流
が安定する。

【００６７】以上の工程によって本発明に関わる表面伝
導型電子放出素子を製造することができるが、ゲッター
用素子として用いられる表面伝導型電子放出素子は、駆
動用素子とは異なり、必ずしも上記４）の活性化工程以
降の工程を経る必要はない。

【００６８】本発明に関わるゲッター用素子は、電子源
あるいは画像形成装置等の真空装置内の真空度の低下防
止や、真空度の質の低下防止の為に機能するものであ
り、具体的には、素子電極４，５間に電圧を印加するこ
とにより、上記活性化工程での作用と同様、真空中に存
在する有機物質から炭素及び炭素化合物を素子上に堆積
させることで、ゲッターとして機能するものである。

【００６９】本発明に関わるゲッター用素子はゲッター
材を用いないため、これを用いてゲッター処理を行って
も、真空装置内の電子源部材等へのゲッター材の付着が
無い。従って、冷陰極型電子放出素子からなる駆動用素
子の電子放出特性に影響を与えることなく、真空度およ
び真空の質を維持できる。

【００７０】次に、本発明に関わる駆動用素子として好
適に用いられる表面伝導型電子放出素子の基本特性を以
下に説明する。

【００７１】図５は、前述の製造工程を経た表面伝導型
電子放出素子の電子放出特性を測定するための測定評価
系の一例を示す概略構成図で、まずこの測定評価系を説
明する。

【００７２】図５において、図１と同じ符号は同じ部材
を示す。また、５１は素子に素子電圧Ｖｆを印加するた
めの電源、５０は素子電極４，５間の導電性薄膜３を流
れる素子電流Ｉｆを測定するための電流計、５４は電子
放出部２より放出される放出電流Ｉｅを捕捉するための
アノード電極、５３はアノ−ド電極５４に電圧を印加す
るための高圧電源、５２は電子放出部２より放出される
放出電流Ｉｅを測定するための電流計、５５は真空装
置、５６は排気ポンプである。

【００７３】表面伝導型電子放出素子及びアノ−ド電極
５４等は真空装置５５内に設置され、この真空装置５５
には不図示の真空計等の必要な機器が具備されており、
所望の真空下で表面伝導型電子放出素子の測定評価がで
きるようになっている。

【００７４】排気ポンプ５６は、ターボポンプ、ロータ
リーポンプ等からなる通常の高真空装置系と、イオンポ
ンプ等からなる超高真空装置系とから構成されている。
また、真空装置５５全体及び表面伝導型電子放出素子の
基板１は、不図示のヒーターにより２００℃程度まで加
熱できるようになっている。尚、この測定評価系は、後
述するような表示パネル（図８における２０１参照）の
組み立て段階において、表示パネル及びその内部を真空
装置５５及びその内部として構成することで、前述のフ
ォーミング工程及び活性化工程における測定評価及び処
理に応用することができるものである。

【００７５】以下に述べる表面伝導型電子放出素子の基
本特性は、上記測定評価系のアノ−ド電極５４の電圧を
１ｋＶ〜１０ｋＶとし、アノ−ド電極５４と表面伝導型
電子放出素子の距離Ｈを２ｍｍ〜８ｍｍとして通常測定
を行う。

【００７６】まず、放出電流Ｉｅ及び素子電流Ｉｆと、
素子電圧Ｖｆの関係の典型的な例を図６（図中の実線）
に示す。尚、図６において、放出電流Ｉｅは素子電流Ｉ
ｆに比べて著しく小さいので、任意単位で示されてい
る。

【００７７】図６から明らかなように、本発明に関わる
駆動用素子としての表面伝導型電子放出素子は、放出電
流Ｉｅに対する次の３つの特徴的特性を有する。

【００７８】まず第１に、表面伝導型電子放出素子はあ
る電圧（しきい値電圧と呼ぶ：図６中のＶｔｈ）以上の
素子電圧Ｖｆを印加すると急激に放出電流Ｉｅが増加
し、一方、しきい値電圧Ｖｔｈ以下では放出電流Ｉｅが
殆ど検出されない。即ち、放出電流Ｉｅに対する明確な
しきい値電圧Ｖｔｈを持った非線形素子である。

【００７９】第２に、放出電流Ｉｅが素子電圧Ｖｆに対
して単調増加する特性（ＭＩ特性と呼ぶ）を有するた
め、放出電流Ｉｅは素子電圧Ｖｆで制御できる。

【００８０】第３に、アノード電極５４（図５参照）に
捕捉される放出電荷は、素子電圧Ｖｆを印加する時間に
依存する。即ち、アノード電極５４に捕捉される電荷量
は、素子電圧Ｖｆを印加する時間により制御できる。

【００８１】図６に実線で示した特性は、放出電流Ｉｅ
が素子電圧Ｖｆに対してＭＩ特性を有すると同時に、素
子電流Ｉｆも素子電圧Ｖｆに対してＭＩ特性を有してい
るが、図６に破線で示すように、素子電流Ｉｆは素子電
圧Ｖｆに対して電圧制御型負性抵抗特性（ＶＣＮＲ特性
と呼ぶ）を示す場合もある。いずれの特性を示すかは、
素子の製法及び測定時の測定条件等に依存する。但し、
素子電流Ｉｆが素子電圧Ｖｆに対してＶＣＮＲ特性を有
する素子でも、放出電流Ｉｅは素子電圧Ｖｆに対してＭ
Ｉ特性を有する。

【００８２】以上のような本発明に関わる駆動用素子と
して好適な表面伝導型電子放出素子の特徴的特性のた
め、複数の素子を配置した電子源や画像形成装置等で
も、入力信号に応じて、容易に放出電子量を制御するこ
とができることとなり、多方面への応用ができる。

【００８３】次に、本発明の電子源及び画像形成装置に
おける駆動用素子及びゲッター用素子の配置について説
明する。

【００８４】本発明における表面伝導型電子放出素子か
らなるゲッター用素子は、先述したように駆動用素子の
電子放出特性に影響を与えることなくゲッター処理を行
い得るものであるため、駆動用素子と同じ空間に配置す
ることも可能であり、基本的にこれらの配置は特に限定
されない。

【００８５】しかしながら、例えば蛍光体等の画像形成
部材を備えた画像形成装置において、駆動用素子とゲッ
ター用素子を近接して同一空間に配置した場合、これら
を同時に動作させると、ゲッター用素子からの放出電子
も画像形成に寄与してしまう。このため、駆動用素子と
ゲッター用素子が同時に動作するよう配線及び駆動回路
等を構成する場合には、例えば、画像形成装置の一部
に、駆動用素子が配置される空間と連絡するゲッター室
を設け、このゲッター室内にゲッター用素子を配置す
る。このゲッター室は、画像形成装置の側面に設けた空
間、あるいは画像形成装置を上下２重構造とし、画像形
成部材を配置していない側の空間等を用いることができ
る。

【００８６】尚、駆動用素子とゲッター用素子が同時に
は動作するものではない場合には、これらを近接して同
一空間に配置することができ、例えば、駆動用素子１個
に対してゲッター用素子を１個配置してもよいし、駆動
用素子の周囲にゲッター用素子を配置するなどしてもよ
い。

【００８７】このように本発明では、極めて小さなゲッ
ター素子を比較的自由に複数配置できることから、十分
なゲッター能力を確保することができるため、大面積の
画像形成装置においても十分な真空度の維持を図ること
ができる。

【００８８】次に、本発明の電子源における駆動用素子
の配列（駆動方法に直接関係する配列方法）について、
駆動用素子として好適な表面伝導型電子放出素子を用い
た場合を例に、その駆動方法と共に説明する。

【００８９】本発明の電子源における駆動用素子として
の表面伝導型電子放出素子の配列方式としては、従来の
技術の項で述べたような梯型配置の他、ｍ本のＸ方向配
線の上にｎ本のＹ方向配線を層間絶縁層を介して設置
し、表面伝導型電子放出素子の一対の素子電極に各々Ｘ
方向配線、Ｙ方向配線を接続した配列方式が挙げられ
る。これを以後単純マトリクス配置と呼ぶ。まず、この
単純マトリクス配置について詳述する。

【００９０】前述した表面伝導型電子放出素子の基本的
特性によれば、印加される素子電圧Ｖｆがしきい値電圧
Ｖｔｈを超える場合には、印加するパルス状電圧の波高
値とパルス幅で電子放出量を制御できる。一方、しきい
値電圧Ｖｔｈ以下では、殆ど電子の放出はされない。従
って、多数の表面伝導型電子放出素子を駆動用素子とし
て配置した場合においても、単純なマトリクス配線だけ
で入力信号に応じて制御したパルス状電圧を印加し、個
々の素子を選択して独立に駆動可能となる。

【００９１】単純マトリクス配置は上記原理に基づくも
のであり、本発明の電子源の一例である単純マトリクス
配置の電子源の構成について、図８に基づいて更に説明
する。

【００９２】図８において、基板１は既に説明したよう
なガラス板等であり、この基板１上に配列された駆動用
素子としての表面伝導型電子放出素子１０４、及びゲッ
ター用素子６０１の個数及び形状は用途に応じて適宜設
定されるものである。

【００９３】図８においては、Ｙ方向配線１０３を駆動
用素子１０４との共通配線としてゲッター用素子６０１
も単純マトリクス配置されているが、本発明ではゲッタ
ー用素子の配列（駆動方法に直接関係する配列方法）及
びその駆動方法は特に重要な意味を持つものではなく、
特に限定されない。例えば、基板１の周囲や、駆動用素
子１０４を配列した基板面とは反対の面に、別配線でゲ
ッター用素子６０１を配置してもよい。

【００９４】駆動用素子１０４を配線するｍ本のＸ方向
配線１０２は、各々外部端子Ｄｘ１，Ｄｘ２，・・・Ｄ
ｘｍを有するもので、基板１上に、真空蒸着法，印刷
法，スパッタ法等で形成した導電性金属等である。ま
た、多数の駆動用素子１０４にほぼ均等に電圧が供給さ
れるように、材料、膜厚、配線幅が設定されている。

【００９５】ゲッター用素子６０１を配線するｍ本のＸ
方向配線６０２は、各々外部端子Ｓｘ１，Ｓｘ２，・・
・Ｓｘｍを有するもので、Ｘ方向配線１０２と同様に作
成され、Ｘ方向配線と１本づつ交互に並列に形成されて
いる。

【００９６】駆動用素子１０４及びゲッター用素子６０
１を配線するｎ本のＹ方向配線１０３は、各々外部端子
Ｄｙ１，Ｄｙ２，・・・Ｄｙｎを有するもので、Ｘ方向
配線１０２と同様に作成される。

【００９７】これらｍ本のＸ方向配線１０２及びｍ本の
Ｘ方向配線６０２と、ｎ本のＹ方向配線１０３間には、
不図示の層間絶縁層が設置され、電気的に分離されて、
マトリクス配線を構成している。尚、このｍ，ｎは共に
正の整数である。

【００９８】不図示の層間絶縁層は、真空蒸着法，印刷
法，スパッタ法等で形成されたＳｉＯ₂ 等であり、Ｘ方
向配線１０２及びＸ方向配線６０２を形成した基板１の
全面或は一部に所望の形状で形成され、特に、Ｘ方向配
線１０２及びＸ方向配線６０２と、Ｙ方向配線１０３の
交差部の電位差に耐え得るように、膜厚、材料、製法が
適宜設定される。

【００９９】更に、駆動用素子１０４及びゲッター用素
子６０１の対向する素子電極（不図示）が、それぞれｍ
本のＸ方向配線１０２及び６０２と、ｎ本のＹ方向配線
１０３とに、真空蒸着法，印刷法，スパッタ法等で形成
された導電性金属等からなる結線１０５によって電気的
に接続されているものである。

【０１００】ここで、ｍ本のＸ方向配線１０２及び６０
２と、ｎ本のＹ方向配線１０３と、結線１０５と、対向
する素子電極とは、その構成元素の一部あるいは全部が
同一であっても、またそれぞれ異なっていてもよく、前
述の素子電極の材料等より適宜選択される。これら素子
電極への配線は、素子電極と材料が同一である場合に
は、素子電極と総称する場合もある。また、駆動用素子
１０４及びゲッター用素子６０１は、基板１あるいは不
図示の層間絶縁層上どちらに形成してもよい。

【０１０１】また、詳しくは後述するが、前記Ｘ方向配
線１０２には、Ｘ方向に配列された駆動用素子１０４の
行を入力信号に応じて走査するために、走査信号を印加
する不図示の走査信号印加手段が電気的に接続されてい
る。

【０１０２】一方、Ｙ方向配線１０３には、Ｙ方向に配
列された駆動用素子１０４の列の各列を入力信号に応じ
て変調するために、変調信号を印加する不図示の変調信
号印加手段が電気的に接続されている。各駆動用素子１
０４に印加される駆動電圧は、当該駆動用素子に印加さ
れる走査信号と変調信号の差電圧として供給されるもの
である。

【０１０３】また、ゲッター用素子６０１を動作させる
際には、ゲッター用素子６０１に直流電圧あるいは交流
電圧が印加されるよう、Ｘ方向配線６０２とＹ方向配線
１０３に信号が印加される。尚、ゲッター用素子６０１
を動作させる際には、駆動用素子１０４は駆動されな
い。

【０１０４】次に、図７に示したような単純マトリクス
配置の本発明の電子源を用いた本発明の画像形成装置の
一例を、図８〜図１０を用いて説明する。尚、図８は表
示パネル２０１の基本構成図であり、図９は蛍光膜１１
４を示す図であり、図１０は図８の表示パネル２０１で
ＮＴＳＣ方式のテレビ信号に応じてテレビジョン表示を
行うための駆動回路の一例を示すブロック図である。

【０１０５】図８において、図７の符号と同じ符号は、
同一部材を示しており、１は駆動用素子１０４及びゲッ
ター用素子６０１を配置した電子源の基板、１１１は基
板１を固定したリアプレ−ト、１１６はガラス基板１１
３の内面に画像形成部材であるところの蛍光膜１１４と
メタルバック１１５等が形成されたフェ−スプレ−ト、
１１２は支持枠である。リアプレ−ト１１１，支持枠１
１２及びフェ−スプレ−ト１１６は、これらの接合部分
にフリットガラス等を塗布し、大気中あるいは窒素雰囲
気中で４００℃〜５００℃で１０分間以上焼成すること
で封着して、外囲器１１８を構成している。

【０１０６】外囲器１１８は、上述の如く、フェ−スプ
レ−ト１１６、支持枠１１２、リアプレ−ト１１１で構
成されている。しかし、リアプレ−ト１１１は主に基板
１の強度を補強する目的で設けられるものであり、基板
１自体で十分な強度を持つ場合は別体のリアプレ−ト１
１１は不要であり、基板１に直接支持枠１１２を封着
し、フェ−スプレ−ト１１６、支持枠１１２、基板１に
て外囲器１１８を構成しても良い。また、フェースプレ
ート１１６とリアプレート１１１の間に、スペーサーと
呼ばれる不図示の支持体を更に設置することで、大気圧
に対して十分な強度を有する外囲器１１８とすることも
できる。

【０１０７】蛍光膜１１４は、モノクロ−ムの場合は蛍
光体１２２のみから成るが、カラ−の場合は、蛍光体１
２２の配列により、ブラックストライプ（図９（ａ））
あるいはブラックマトリクス（図９（ｂ））等と呼ばれ
る黒色導電材１２１と、蛍光体１２２とで構成される。
ブラックストライプ、ブラックマトリクスを設ける目的
は、カラ−表示の場合必要となる三原色の各蛍光体１２
２間の塗り分け部を黒くすることで混色等を目立たなく
することと、蛍光膜１１４における外光反射によるコン
トラストの低下を抑制することである。黒色導電材１２
１の材料としては、通常よく用いられている黒鉛を主成
分とする材料だけでなく、導電性があり、光の透過及び
反射が少ない材料であれば他の材料を用いることもでき
る。

【０１０８】ガラス基板１１３に蛍光体１２２を塗布す
る方法としては、モノクロ−ム、カラ−によらず、沈殿
法や印刷法が用いられる。

【０１０９】また、図８に示されるように、蛍光膜１１
４の内面側には通常メタルバック１１５が設けられる。
メタルバック１１５の目的は、蛍光体１２２（図９参
照）の発光のうち内面側への光をフェ−スプレ−ト１１
６側へ鏡面反射することにより輝度を向上すること、高
圧端子Ｈｖから電子ビ−ム加速電圧を印加するための電
極として作用すること、外囲器１１８内で発生した負イ
オンの衝突によるダメ−ジからの蛍光体１２２の保護等
である。メタルバック１１５は、蛍光膜１１４の作製
後、蛍光膜１１４の内面側表面の平滑化処理（通常、フ
ィルミングと呼ばれる）を行い、その後Ａｌを真空蒸着
等で堆積することで作製できる。

【０１１０】フェ−スプレ−ト１１６には、更に蛍光膜
１１４の導電性を高めるため、蛍光膜１１４の外面側に
透明電極（不図示）を設けてもよい。

【０１１１】前述の封着を行う際、カラ−の場合は各色
蛍光体１２２と駆動用素子１０４とを対応させなくては
いけないため、十分な位置合わせを行う必要がある。

【０１１２】外囲器１１８内は、不図示の排気管を通
じ、１０^-7Ｔｏｒｒ程度の真空度にされ、封止される。

【０１１３】尚、本発明に関わる駆動用素子あるいはゲ
ッター用素子として表面伝導型電子放出素子を用いる場
合には、前述のフォーミング及びこれ以降の表面伝導型
電子放出素子の各製造工程は、通常、外囲器１１８の封
止直前又は封止後に行われるもので、その内容は前述の
ようにして適宜設定される。

【０１１４】上述の表示パネル２０１は、例えば図１０
に示されるような駆動回路で駆動することができる。但
し、ここでは画像表示駆動について説明するため、ゲッ
ター用素子の駆動回路については省略している。

【０１１５】図１０において、２０１は前記表示パネル
であり、２０２は走査回路、２０３は制御回路、２０４
はシフトレジスタ、２０５はラインメモリ、２０６は同
期信号分離回路、２０７は変調信号発生器、Ｖｘ及びＶ
ａは直流電圧源である。

【０１１６】図１０に示されるように、表示パネル２０
１は、外部端子Ｄｘ１ないしＤｘｍ、外部端子Ｄｙ１な
いしＤｙｎ、及び高圧端子Ｈｖを介して外部の電気回路
と接続されている。このうち、外部端子Ｄｘ１ないしＤ
ｘｍには、前記表示パネル２０１内に設けられている駆
動用素子、すなわちｍ行ｎ列の行列状にマトリクス配置
された駆動用素子群を１行（ｎ素子）づつ順次駆動して
行くための走査信号が印加される。

【０１１７】一方、外部端子Ｄｙ１ないしＤｙｎには、
前記走査信号により選択された１行の各駆動用素子の出
力電子ビームを制御する為の変調信号が印加される。

【０１１８】また、高圧端子Ｈｖには、直流電圧源Ｖａ
より、例えば１０ｋＶの直流電圧が供給される。これは
駆動用素子１０４より出力される電子ビームに、蛍光体
を励起するのに十分なエネルギーを付与する為の加速電
圧である。

【０１１９】走査回路２０２は、内部にｍ個のスイッチ
ング素子（図１０中、Ｓ１ないしＳｍで模式的に示す）
を備えるもので、各スイッチング素子Ｓ１〜Ｓｍは、直
流電圧源Ｖｘの出力電圧もしくは０Ｖ（グランドレベ
ル）のいずれか一方を選択して、表示パネル２０１の外
部端子Ｄｘ１ないしＤｘｍと電気的に接続するものであ
る。各スイッチング素子Ｓ１〜Ｓｍは、制御回路２０３
が出力する制御信号Ｔｓｃａｎに基づいて動作するもの
で、実際には、例えばＦＥＴのようなスイッチング機能
を有する素子を組み合わせることにより容易に構成する
ことが可能である。

【０１２０】本例における前記直流電圧源Ｖｘは、駆動
用素子１０４であるところの前記表面伝導型電子放出素
子の特性（しきい値電圧）に基づき、走査されていない
表面伝導型電子放出素子に印加される駆動電圧がしきい
値電圧以下となるような一定電圧を出力するよう設定さ
れている。

【０１２１】制御回路２０３は、外部より入力される画
像信号に基づいて適切な表示が行われるように、各部の
動作を整合させる働きをもつものである。次に説明する
同期信号分離回路２０６より送られる同期信号Ｔｓｙｎ
ｃに基づいて、各部に対してＴｓｃａｎ、Ｔｓｆｔ及び
Ｔｍｒｙの各制御信号を発生する。

【０１２２】同期信号分離回路２０６は、外部から入力
されるＮＴＳＣ方式のテレビ信号から、同期信号成分と
輝度信号成分とを分離する為の回路で、良く知られてい
るように、周波数分離（フィルター）回路を用いれば、
容易に構成できるものである。同期信号分離回路２０６
により分離された同期信号は、これも良く知られるよう
に、垂直同期信号と水平同期信号より成る。ここでは説
明の便宜上、Ｔｓｙｎｃとして図示する。一方、前記テ
レビ信号から分離された画像の輝度信号成分を便宜上Ｄ
ＡＴＡ信号と図示する。このＤＡＴＡ信号はシフトレジ
スタ２０４に入力される。

【０１２３】シフトレジスタ２０４は、時系列的にシリ
アル入力される前記ＤＡＴＡ信号を、画像の１ライン毎
にシリアル／パラレル変換するためのもので、前記制御
回路２０３より送られる制御信号Ｔｓｆｔに基づいて動
作する。この制御信号Ｔｓｆｔは、シフトレジスタ２０
４のシフトクロックであると言い換えても良い。また、
シリアル／パラレル変換された画像１ライン分（駆動用
素子のｎ素子分の駆動データに相当する）のデータは、
Ｉｄ１ないしＩｄｎのｎ個の並列信号として前記シフト
レジスタ２０４より出力される。

【０１２４】ラインメモリ２０５は、画像１ライン分の
データを必要時間だけ記憶する為の記憶装置であり、制
御回路２０３より送られる制御信号Ｔｍｒｙに従って適
宜Ｉｄ１ないしＩｄｎの内容を記憶する。記憶された内
容は、Ｉ’ｄ１ないしＩ’ｄｎとして出力され、変調信
号発生器２０７に入力される。

【０１２５】変調信号発生器２０７は、前記画像データ
Ｉ’ｄ１ないしＩ’ｄｎの各々に応じて、駆動用素子の
各々を適切に駆動変調する為の信号線で、その出力信号
は、外部端子Ｄｙ１ないしＤｙｎを通じて表示パネル２
０１内の駆動用素子に印加される。

【０１２６】前述したように、表面伝導型電子放出素子
は電子放出に明確なしきい値電圧を有しており、しきい
値電圧を超える電圧が印加された場合にのみ電子放出が
生じる。また、しきい値電圧を超える電圧に対しては、
表面伝導型電子放出素子への印加電圧の変化に応じて放
出電流も変化して行く。表面伝導型電子放出素子の材料
や構成、製造方法を変える事により、しきい値電圧の値
や、印加電圧に対する放出電流の変化の度合いが変わる
場合もあるが、いずれにしても以下のような事が言え
る。

【０１２７】即ち、表面伝導型電子放出素子にパルス状
の電圧を印加する場合、例えばしきい値電圧以下の電圧
を印加しても電子放出は生じないが、しきい値電圧を超
える電圧を印加する場合には電子放出を生じる。その
際、第１には電圧パルスの波高値を変化させることによ
り、出力される電子ビームの強度を制御することが可能
である。第２には、電圧パルスの幅を変化させることに
より、出力される電子ビームの電荷の総量を制御するこ
とが可能である。

【０１２８】従って、入力信号に応じて、駆動用素子と
しての表面伝導型電子放出素子を変調する方式として
は、電圧変調方式とパルス幅変調方式とが挙げられる。
電圧変調方式を行う場合、変調信号発生器２０７として
は、一定の長さの電圧パルスを発生するが、入力される
データに応じて適宜パルスの波高値を変調できる電圧変
調方式の回路を用いる。また、パルス幅変調方式を行う
場合、変調信号発生器２０７としては、一定の波高値の
電圧パルスを発生するが、入力されるデータに応じて適
宜パルス幅を変調できるパルス幅変調方式の回路を用い
る。

【０１２９】シフトレジスタ２０４やラインメモリ２０
５は、デジタル信号式のものでもアナログ信号式のもの
でもよく、画像信号のシリアル／パラレル変換や記憶が
所定の速度で行えるものであればよい。

【０１３０】デジタル信号式を用いる場合には、同期信
号分離回路２０６の出力信号ＤＡＴＡをデジタル信号化
する必要がある。これは同期信号分離回路２０６の出力
部にＡ／Ｄ変換器を設けることで行える。

【０１３１】また、これと関連して、ラインメモリ２０
５の出力信号がデジタル信号かアナログ信号かにより、
変調信号発生器２０７に設けられる回路が若干異なるも
のとなる。

【０１３２】即ち、デジタル信号で電圧変調方式の場
合、変調信号発生器２０７には、例えば良く知られてい
るＤ／Ａ変換回路を用い、必要に応じて増幅回路等を付
け加えればよい。また、デジタル信号でパルス幅変調方
式の場合、変調信号発生器２０７は、例えば高速の発振
器及び発振器の出力する波数を計数する計数器（カウン
タ）及び計数器の出力値と前記メモリの出力値を比較す
る比較器（コンパレータ）を組み合わせた回路を用いる
ことで容易に構成することができる。更に、必要に応じ
て、比較器の出力するパルス幅変調された変調信号を表
面伝導型電子放出素子の駆動電圧にまで電圧増幅するた
めの増幅器を付け加えてもよい。

【０１３３】一方、アナログ信号で電圧変調方式の場
合、変調信号発生器２０７には、例えばよく知られてい
るオペアンプ等を用いた増幅回路を用いればよく、必要
に応じてレベルシフト回路等を付け加えてもよい。ま
た、アナログ信号でパルス幅変調方式の場合、例えばよ
く知られている電圧制御型発振回路（ＶＣＯ）を用いれ
ばよく、必要に応じて表面伝導型電子放出素子の駆動電
圧にまで電圧増幅するための増幅器を付け加えてもよ
い。

【０１３４】以上のような表示パネル２０１及び駆動回
路を有する本発明の画像形成装置は、外部端子Ｄｘ１〜
Ｄｘｍ及びＤｙ１〜Ｄｙｎから電圧を印加することによ
り、任意の駆動用素子１０４であるところの表面伝導型
電子放出素子から電子を放出させることができ、高圧端
子Ｈｖを通じてメタルバック１１５あるいは透明電極
（不図示）に高電圧を印加して電子ビ−ムを加速し、加
速した電子ビームを蛍光膜１１４に衝突させることで生
じる励起・発光によって、ＮＴＳＣ方式のテレビ信号に
応じてテレビジョン表示を行うことができるものであ
る。

【０１３５】尚、以上説明した構成は、表示等に用いら
れる本発明の画像形成装置を得る上で必要な概略構成で
あり、例えば各部材の材料等、詳細な部分は上述の内容
に限られるものではなく、画像形成装置の用途に適する
よう、適宜選択されるものである。また、入力信号例と
してＮＴＳＣ方式を挙げたが、本発明の画像形成装置は
これに限られるものではなく、ＰＡＬ，ＳＥＣＡＭ方式
等の他の方式でもよく、更にはこれらよりも多数の走査
線からなるＴＶ信号、例えばＭＵＳＥ方式をはじめとす
る高品位ＴＶ方式でもよい。

【０１３６】次に、前述の梯型配置の電子源及びこれを
用いた本発明の画像形成装置の一例について、図１１及
び図１２を用いて説明する。

【０１３７】図１１において、１は基板、１０４は駆動
用素子、６０１はゲッター用素子、３０４は駆動用素子
１０４及びゲッター用素子６０１の各行を接続する共通
配線で１０本設けられており、各々外部端子Ｄ１〜Ｄ１
０を有している。

【０１３８】駆動用素子１０４及びゲッター用素子６０
１は、基板１上にそれぞれ並列に複数個配置される。こ
れを素子行と呼ぶ。そしてこの素子行が複数行配置され
て電子源を構成している。

【０１３９】各素子行の共通配線３０４（例えば外部端
子Ｄ１とＤ２の共通配線３０４）間に適宜の駆動電圧を
印加することで、各素子行を独立に駆動することが可能
である。即ち、電子ビームを放出させたい駆動用素子の
素子行にはしきい値電圧を超える電圧を印加し、電子ビ
ームを放出させたくない駆動用素子の素子行にはしきい
値電圧以下の電圧を印加するようにすればよい。また、
ゲッター用素子を動作させる場合も同様である。

【０１４０】図１２は、上記梯型配置の電子源を備えた
表示パネル３０１の構造を示す図である。

【０１４１】図１２において、３０２はグリッド電極、
３０３は電子が通過するための開口、Ｄ１〜Ｄｍは各素
子行に電圧を印加するための外部端子、Ｇ１〜Ｇｎはグ
リッド電極３０２に接続された端子である。

【０１４２】尚、図１２において図８と同じ符号は同じ
部材を示すものであり、図８に示される単純マトリクス
配置の電子源を用いた表示パネル２０１との大きな違い
は、基板１とフェースプレート１１６の間にグリッド電
極３０２を備えている点である。

【０１４３】基板１とフェースプレート１１６の間に
は、上記のようにグリッド電極３０２が設けられてい
る。このグリッド電極３０２は、駆動用素子１０４から
放出された電子ビームを変調することができるもので、
梯型配置の素子行と直交して設けられたストライプ状の
電極に、電子ビームを通過させるために、各駆動用素子
１０４に対応して１個づつ円形の開口３０３を設けたも
のとなっている。

【０１４４】グリッド電極３０２の形状や配置位置は、
必ずしも図１２に示すようなものでなくともよく、開口
３０３をメッシュ状に多数設けることもあり、またグリ
ッド電極３０２を、例えば駆動用素子１０４の周囲や近
傍に設けてもよい。

【０１４５】外部端子Ｄ１〜Ｄｍ及びＧ１〜Ｇｎは不図
示の駆動回路に接続されている。そして、素子行を１列
づつ順次駆動（走査）していくのと同期して、グリッド
電極３０２の列に画像１ライン分の変調信号を印加する
ことにより、各電子ビームの蛍光膜１１４への照射を制
御し、画像を１ラインづつ表示することができる。

【０１４６】以上のように、本発明の画像形成装置は、
単純マトリクス配置及び梯型配置のいずれの本発明の電
子源を用いても得ることができ、上述したテレビジョン
放送の表示装置のみならず、テレビ会議システム、コン
ピューター等の表示装置として好適な画像形成装置が得
られる。更には、感光ドラム等とで構成した光プリンタ
−の露光装置としても用いることができるものである。

【０１４７】

【実施例】以下に実施例を挙げ、本発明を更に説明す
る。

【０１４８】［実施例１］本実施例では、駆動用素子及
びゲッター用素子として図１に示したような表面伝導型
電子放出素子を用い、図７に示したような単純マトリク
ス配置の電子源を作製し、更に、この電子源を用いて図
８に示したような画像形成装置を作製した例を説明す
る。

【０１４９】電子源の一部の平面図を図１３に示す。ま
た、図中のＡ−Ａ’断面図を図１４に示す。但し、図
７，図８，図１３，図１４において同じ符号は同じ部材
を示す。

【０１５０】ここで、１は基板、１０４は駆動用素子、
６０１はゲッター用素子、１０２は駆動用素子１０４と
結線されるＸ方向配線、６０２はゲッター用素子６０１
と結線されるＸ方向配線、１０３は駆動用素子１０４及
びゲッター用素子６０１と結線されるＹ方向配線、３は
導電性薄膜、４，５は素子電極、、４０１は層間絶縁
層、４０２は素子電極４とＸ方向配線１０２，６０１と
の電気的接続のためのコンタクトホ−ルである。

【０１５１】まず、本実施例の電子源の製造方法を、図
１５を用いて工程順に従って具体的に説明する。尚、以
下の工程ａ〜ｈは、図１５の（ａ）〜（ｈ）に対応す
る。

【０１５２】工程ａ：清浄化した青板ガラス上に厚さ
０．５μｍのシリコン酸化膜をスパッタ法で形成した基
板１上に、真空蒸着により、厚さ５０ÅのＣｒ、厚さ６
０００ÅのＡｕを順次積層した後、ホトレジスト（ＡＺ
１３７０ヘキスト社製）をスピンナ−により回転塗
布、ベ−クした後、ホトマスク像を露光、現像して、Ｘ
方向配線１０２及び６０１のレジストパタ−ンを形成
し、Ａｕ／Ｃｒ堆積膜をウエットエッチングして、所望
の形状のＸ方向配線１０２及び６０１を形成した。

【０１５３】工程ｂ：次に、厚さ１．０μｍのシリコン
酸化膜からなる層間絶縁層４０１をＲＦスパッタ法によ
り堆積した。

【０１５４】工程ｃ：工程ｂで堆積したシリコン酸化膜
にコンタクトホ−ル４０２を形成するためのホトレジス
トパタ−ンを作り、これをマスクとして層間絶縁層４０
１をエッチングしてコンタクトホ−ル４０２を形成し
た。エッチングはＣＦ₄ とＨ₂ガスを用いたＲＩＥ（Ｒ
ｅａｃｔｉｖｅＩｏｎＥｔｃｈｉｎｇ）法によっ
た。

【０１５５】工程ｄ：その後、素子電極４，５と素子電
極間ギャップＬとなるべきパタ−ンをホトレジスト（Ｒ
Ｄ−２０００Ｎ−４１日立化成社製）で形成し、真空
蒸着法により、厚さ５０ÅのＴｉ、厚さ１０００ÅのＮ
ｉを順次堆積した。ホトレジストパターンを有機溶剤で
溶解し、Ｎｉ／Ｔｉ堆積膜をリフトオフし、素子電極間
隔Ｌが３μｍ、幅Ｗ１が３００μｍの素子電極４，５を
形成した。

【０１５６】工程ｅ：素子電極４，５の上に上配線１０
３のホトレジストパタ−ンを形成した後、厚さ５０Åの
Ｔｉ，厚さ５０００ÅのＡｕを順次真空蒸着により堆積
し、リフトオフにより不要の部分を除去して、所望の形
状のＹ方向配線１０３を形成した。

【０１５７】工程ｆ：素子電極間ギャップＬおよびこの
近傍に開口を有するマスクにより、膜厚１０００ÅのＣ
ｒ膜４０３を真空蒸着により堆積・パターニングし、そ
の上に有機Ｐｄ（ｃｃｐ−４２３０奥野製薬（株）
製）をスピンナー塗布した後、空気中で３００℃、１２
分間の加熱焼成処理をした。このようにして形成された
主としてＰｄＯよりなる微粒子からなる導電性薄膜３の
膜厚は１００Å、シート抵抗値は５×１０⁴ Ω／□であ
った。

【０１５８】工程ｇ：リフトオフ法によりＣｒ膜４０３
を除去して、所望のパターン形状を有する導電性薄膜３
を形成した。

【０１５９】工程ｈ：全面にレジストを塗布し、マスク
を用いて露光の後現像し、コンタクトホール４０２部分
のみレジストを除去した。この後、真空蒸着により、厚
さ５０ÅのＴｉ、厚さ５０００ÅのＡｕを順次堆積し、
リフトオフにより不要な部分を除去することによりコン
タクトホール４０２を埋め込んだ。

【０１６０】以上の工程により、絶縁性基板１上にＸ方
向配線１０２，６０３、層間絶縁層４０１、Ｙ方向配線
１０３、駆動用素子１０４、ゲッター用素子６０１等を
形成し、未フォーミングの電子源を得た。

【０１６１】以上のようにして作製した未フォ−ミング
の電子源を用いて画像形成装置を作製した。作製手順を
図８及び図９を参照して以下に説明する。

【０１６２】まず、上記未フォ−ミングの電子源の基板
１をリアプレ−ト１１１に固定した後、基板１の５ｍｍ
上方に、フェ−スプレ−ト１１６（ガラス基板１１３の
内面に画像形成部材であるところの蛍光膜１１４とメタ
ルバック１１５が形成されて構成される。）を支持枠１
１２を介し配置し、フェ−スプレ−ト１１６、支持枠１
１２、リアプレ−ト１１１の接合部にフリットガラスを
塗布し、大気中で４００℃で１０分焼成することで封着
した。また、リアプレ−ト１１１への基板１の固定もフ
リットガラスで行った。

【０１６３】画像形成部材であるところの蛍光膜１１４
は、カラーを実現するために、ストライプ形状（図９
（ａ）参照）の蛍光体とし、先にブラックストライプを
形成し、その間隙部にスラリー法により各色蛍光体１２
２を塗布して蛍光膜１１４を作製した。ブラックストラ
イプの材料として通常よく用いられている黒鉛を主成分
とする材料を用いた。

【０１６４】また、蛍光膜１１４の内面側にはメタルバ
ック１１５を設けた。メタルバック１１５は、蛍光膜１
１４の作製後、蛍光膜１１４の内面側表面の平滑化処理
（通常、フィルミングと呼ばれる）を行い、その後、Ａ
ｌを真空蒸着することで作製した。

【０１６５】フェ−スプレ−ト１１６には、更に蛍光膜
１１４の導電性を高めるため、蛍光膜１１４の外面側に
透明電極が設けられる場合もあるが、本実施例では、メ
タルバック１１５のみで十分な導電性が得られたので省
略した。

【０１６６】前述の封着を行う際、カラーの場合は各色
蛍光体１２２と駆動用素子１０４とを対応させなくては
いけないため、十分な位置合わせを行った。

【０１６７】以上のようにして完成した外囲器１１８内
の雰囲気を排気管（不図示）を通じ真空ポンプにて排気
し、十分な真空度に達した後、容器外端子Ｄｘ１ないし
ＤｘｍとＤｙ１ないしＤｙｎを通じ、駆動用素子１０４
の素子電極４，５間に電圧を印加し、前述のフォ−ミン
グ処理を行い、電子放出部２を形成した。

【０１６８】同様に、容器外端子Ｓｘ１ないしＳｘｍと
Ｄｙ１ないしＤｙｎを通じ、ゲッター用素子６０１の素
子電極４，５間に電圧を印加し、前述のフォ−ミング処
理を行い、電子放出部２を形成した。

【０１６９】本実施例ではフォーミング処理に図４
（ａ）に示した電圧波形を用い、Ｔ１を１ｍ秒、Ｔ２を
１０ｍ秒とし、三角波の波高値（フォーミング時のピー
ク電圧）は５Ｖとし、１×１０^-6Ｔｏｒｒ程度の真空度
で６０秒間行った。このようにして作成された電子放出
部２は亀裂を含んでおり、パラジウム元素を主成分とす
る微粒子が分散配置された状態となり、その微粒子の平
均粒径は３０Åであった。

【０１７０】この後、不図示の排気管を通じ、外囲器１
１８内を１０^-6.5Ｔｏｒｒ程度の真空度とし、該排気管
をガスバ−ナで熱することで溶着し、外囲器１１８の封
止を行った。最後に、封止後の真空度を維持するため
に、高周波加熱法でゲッタ−処理を行った。ゲッターは
Ｂａを主成分とした。

【０１７１】以上のようにして完成した表示パネル２０
１（図８参照）において、駆動用素子１０４に電圧を印
加して電子放出させる前に、容器外端子Ｓｘ１ないしＳ
ｘｍとＤｙ１ないしＤｙｎを通じ、ゲッター用素子６０
１に電圧を印加し、電子放出させた。この処理により、
真空容器（外囲器１１８）内に残留した炭素や炭素化合
物を、ゲッター用素子６０１の電子放出部２等に吸着さ
せた。

【０１７２】次に、容器外端子Ｄｘ１ないしＤｘｍとＤ
ｙ１ないしＤｙｎを通じ、走査信号及び変調信号を不図
示の信号発生手段により各々駆動用素子１０４に印加す
ることにより電子放出させると共に、高圧端子Ｈｖを通
じてメタルバック１１５に数ｋＶ以上の高圧を印加し
て、電子ビ−ムを加速し、蛍光膜１１４に衝突させ、励
起・発光させることで画像表示を行った。その結果、長
期にわたり安定した良質の表示画像が得られた。

【０１７３】本実施例において、ゲッター用素子６０１
を駆動させて行うゲッター処理は、画像表示装置の使用
経過に伴い適宜施せばよく、長期にわたって真空容器内
の真空度と質を維持することができる。

【０１７４】［実施例２］実施例１と同様な表面伝導型
電子放出素子からなる駆動用素子とゲッター用素子を用
いて、図１１に示したような梯型配置の電子源を作製
し、これを用いて図１２に示したような画像形成装置を
作製した。尚、表示パネル３０１の作製方法は実施例１
と同様であるため、省略する。

【０１７５】本実施例の画像形成装置において、駆動用
素子１０４に電圧を印加して画像を表示する前に、ゲッ
ター用素子６０１の各素子行の共通配線３０４、即ち相
隣接する外部端子Ｄ２とＤ３、Ｄ４とＤ５、Ｄ６とＤ
７、Ｄ８とＤ９の共通配線３０４に電圧を印加し、ゲッ
ター用素子６０１から電子放出させてゲッター処理を行
った。

【０１７６】次に、駆動用素子１０４の各素子行の共通
配線３０４、即ち相隣接する外部端子Ｄ１とＤ２、Ｄ３
とＤ４、Ｄ５とＤ６、Ｄ７とＤ８、Ｄ９とＤ１０の共通
配線３０４に電圧を印加し、駆動用素子１０４から電子
放出させ、その放出電子をグリッド電極３０２に印加し
た画像信号で変調し、画像表示させた。その結果、実施
例１と同様、長期にわたって安定した良質の表示画像が
得られた。

【０１７７】本実施例の画像表示装置においても、上記
ゲッター処理は、装置の使用経過に伴い適宜施せばよ
く、長期にわたって真空容器内の真空度とその質を維持
することができた。

【０１７８】［実施例３］プレーナー型冷陰極電子放出
素子を駆動用素子に、表面伝導型電子放出素子をゲッタ
ー用素子に用いた例を説明する。

【０１７９】図１６に本実施例のプレーナー型冷陰極電
子放出素子の製造プロセスを示す。以下、製造方法を説
明する。

【０１８０】１）Ｓｉウエハー基板７００の表面に絶縁
層として熱酸化により厚さ１．５μｍのＳｉＯ₂ 膜７０
１を形成後、このＳｉＯ₂ 膜７０１の表面に厚さ０．２
μｍのＷ₂ Ｃ膜７０２を形成した。このＷ₂ Ｃ膜７０２
をホトエッチング技術によって凸状部７０３を有する冷
陰極７０４とゲート電極７０５を同時に形成した。冷陰
極凸状部７０３とゲート電極７０５の間隔は１μｍと
し、冷陰極凸状部７０３の先端曲率半径は１μｍ程度で
ある（図１６（ａ））。

【０１８１】２）次に、この基板７００をバッファエッ
チ溶液（ＨＦ：ＮＨ₄ Ｆ＝１：６）に浸漬してＳｉＯ₂
膜７０１を等方性エッチングし、冷陰極先端部下部に凹
部７０６を形成っし、冷陰極先端部をひさし状にすると
同時に、冷陰極下部に先端曲率半径が０．１μｍ以下の
凸状部７０３を形成した（図１６（ｂ））。

【０１８２】３）次に、この基板７００をフッ硝酸に浸
漬して、冷陰極のひさし部７０８が完全に除去されるま
で上下方向から等方エッチングをした。下方向からのエ
ッチングは、０．１μｍ以下の先端曲率半径の凸状部７
０３を有する冷陰極下部の絶縁層７０１に沿って起こる
ため、ひさし部分が除去されれば、０．１μｍ以下の先
端曲率半径の凸状部先端７０９を有する冷陰極７０４が
形成された。この冷陰極７０４及びゲート電極７０５の
膜厚は０．１μｍ程度である（図１６（ｃ））。

【０１８３】以上のようにしてプレーナー型冷陰極電子
放出素子からなる駆動用素子を作製したＳｉウエハー基
板７００上に、駆動用素子の周辺部に実施例１と同様の
表面伝導型電子放出素子からなるゲッター用素子を作製
・配置し、電子源を得た。

【０１８４】さらに、この電子源を用いて、実施例１と
同様の表示パネルを形成し、画像形成装置とした。

【０１８５】本実施例の画像形成装置において、駆動用
素子に電圧を印加して画像を表示する前に、ゲッター用
素子から電子放出させてゲッター処理を行った。

【０１８６】次に、駆動用素子から電子放出させ、画像
表示させた。その結果、実施例１と同様、長期にわたっ
て安定した良質の表示画像が得られた。

【０１８７】本実施例の画像表示装置においても、上記
ゲッター処理は、装置の使用経過に伴い適宜施せばよ
く、長期にわたって真空容器内の真空度とその質を維持
することができた。

【０１８８】［実施例４］実施例１と同様な表面伝導型
電子放出素子からなる駆動用素子とゲッター用素子を用
い、画像を形成するための駆動用素子の周辺にゲッター
用素子を配置した電子源を用いて、図１７に示すような
画像形成装置を作製した。尚、図１７中、図８の符号と
同一のものは同等部材を示している。

【０１８９】本実施例の電子源では、駆動用素子１０４
は実施例１と同様にマトリクス状に配置・配線し、その
周辺にゲッター用素子６０１を配置した。但し、ゲッタ
ー用素子６０１に対面するガラス基板１１３には、蛍光
膜１１４とメタルバック１１５は設けていない。

【０１９０】尚、表示パネル２０１の作製方法は実施例
１と同様であるため、省略する。

【０１９１】本実施例の画像形成装置において、駆動用
素子１０４に電圧を印加して画像を表示する前に、ゲッ
ター用素子６０１から電子放出させて、ゲッター処理を
行った。

【０１９２】次に、ゲッター用素子６０１の駆動を止
め、駆動用素子１０４から電子放出させ、画像表示させ
た。その結果、実施例１と同様、長期にわたって安定し
た良質の表示画像が得られた。

【０１９３】本実施例の画像表示装置においても、上記
ゲッター処理は、装置の使用経過に伴い適宜施せばよ
く、長期にわたって真空容器内の真空度とその質を維持
することができた。

【０１９４】本実施例の構成においても、ゲッター用素
子６０１は極めて小型であるため、画像を形成するため
の駆動用素子１０４以外の空間が極端に広くなることは
なく、画像形成装置全体をコンパクトにまとめることが
できる。

【０１９５】［実施例５］実施例１と同様な表面伝導型
電子放出素子からなる駆動用素子とゲッター用素子を用
いて、図１８に示すような画像形成装置を作製した。
尚、図１８中、図８の符号と同一のものは同等部材を示
している。

【０１９６】本実施例の電子源では、駆動用素子１０４
は実施例１と同様にマトリクス状に配置・配線し、その
周辺にゲッター用素子６０１を配置した。表示パネル２
０１には、仕切枠８０１によって、駆動用素子１０４が
配置された画像形成用の空間から仕切られた、ゲッター
室８００が設けられており、ゲッター用素子６０１はこ
のゲッター室８００内に配置されている。仕切枠８０１
は適当な大きさの開口部８０２を有するものであり、駆
動用素子１０４が配置された画像形成用の空間とゲッタ
ー室８００は通じている。尚、ゲッター用素子６０１に
対面するガラス基板１１３には、蛍光膜１１４とメタル
バック１１５は設けていない。

【０１９７】本実施例の画像形成装置において、駆動用
素子１０４に電圧を印加して画像を表示する前に、ゲッ
ター用素子６０１から電子放出させて、ゲッター処理を
行った。

【０１９８】次に、ゲッター用素子６０１の駆動を止
め、駆動用素子１０４から電子放出させ、画像表示させ
た。その結果、実施例１と同様、長期にわたって安定し
た良質の表示画像が得られた。

【０１９９】本実施例の画像表示装置においても、上記
ゲッター処理は、装置の使用経過に伴い適宜施せばよ
く、長期にわたって真空容器内の真空度とその質を維持
することができた。

【０２００】本実施例のような構成の場合、ゲッター用
素子６０１に蛍光面からのイオンなどが付着しにくく、
ゲッター機能をより長く維持することができる。

【０２０１】また、ゲッター室８００を別に設けている
ため、画像形成用の空間からの制約をあまり受けること
がなく、ゲッター用素子６０１の数を自由に設定でき
る。そのため、大画面装置を形成する場合にも必要十分
なゲッター能力を持たせることができる。

【０２０２】さらに、ゲッター室８００には画像を形成
するための電子を引き出す電極がなく、空間的にも区切
られているため、駆動用素子１０４と同時に動作させる
ことができる。

【０２０３】［実施例６］実施例１と同様な表面伝導型
電子放出素子からなる駆動用素子とゲッター用素子を用
いて、図１９に示すような画像形成装置を作製した。
尚、図１９中、図８の符号と同一のものは同等部材を示
している。

【０２０４】本実施例の電子源は２層構造を有するもの
で、上層（中間プレート９００上）に駆動用素子１０４
が実施例１と同様にマトリクス状に配置・配線されてお
り、下層（リアプレート１１１上）にゲッター用素子６
０１を配置した。中間プレート９００とフェースプレー
ト１１６間の画像形成用の空間と、中間プレート９００
とリアプレート１１１間の空間は、中間プレート９００
の側部で通じている。尚、これらの空間は、例えば中間
プレート９００の適当な位置に開口部を設けるなどして
通じさせることもできる。

【０２０５】本実施例の画像形成装置において、駆動用
素子１０４に電圧を印加して画像を表示する前に、ゲッ
ター用素子６０１から電子放出させて、ゲッター処理を
行った。

【０２０６】次に、ゲッター用素子６０１の駆動を止
め、駆動用素子１０４から電子放出させ、画像表示させ
た。その結果、実施例１と同様、長期にわたって安定し
た良質の表示画像が得られた。

【０２０７】本実施例の画像表示装置においても、上記
ゲッター処理は、装置の使用経過に伴い適宜施せばよ
く、長期にわたって真空容器内の真空度とその質を維持
することができた。

【０２０８】本実施例のような構成の場合も、実施例５
と同様、ゲッター用素子６０１に蛍光面からのイオンな
どが付着しにくく、ゲッター機能をより長く維持するこ
とができる。

【０２０９】また、中間プレート９００とリアプレート
１１１間の空間をゲッター室８００としているため、画
像形成用の空間からの制約をあまり受けることがなく、
ゲッター用素子６０１の数を自由に設定できる。そのた
め、大画面装置を形成する場合にも必要十分なゲッター
能力を持たせることができる。

【０２１０】さらに、ゲッター室８００には画像を形成
するための電子を引き出す電極がなく、空間的にも区切
られているため、駆動用素子１０４と同時に動作させる
ことができる。

【０２１１】［実施例７］図２０は、実施例１の表示パ
ネル（ディスプレイパネル）２０１（図８参照）を、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本
発明の画像表示装置の一例を示す図である。

【０２１２】図中２０１はディスプレイパネル、１００
１はディスプレイパネルの駆動回路、１００２はディス
プレイコントローラ、１００３はマルチプレクサ、１０
０４はデコーダ、１００５は入出力インターフェース回
路、１００６はＣＰＵ、１００７は画像生成回路、１０
０８，１００９及び１０１０は画像メモリインターフェ
ース回路、１０１１は画像入力インターフェース回路、
１０１２及び１０１３はＴＶ信号受信回路、１０１４は
入力部である。

【０２１３】尚、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
ピーカーなどについては説明を省略する。

【０２１４】以下、画像信号の流れに沿って各部を説明
してゆく。

【０２１５】先ず、ＴＶ信号受信回路１０１３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。

【０２１６】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、ＳＥ
ＣＡＭ方式などの諸方式でも良い。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２０１の利点
を生かすのに好適な信号源である。

【０２１７】ＴＶ信号受信回路１０１３で受信されたＴ
Ｖ信号は、デコーダ１００４に出力される。

【０２１８】画像ＴＶ信号受信回路１０１２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１０１３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１００４に出力さ
れる。

【０２１９】画像入力インターフェース回路１０１１
は、例えばＴＶカメラや画像読取スキャナーなどの画像
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１００４に出力さ
れる。

【０２２０】画像メモリインターフェース回路１０１０
は、ビデオテープレコーダー（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１００４に出力される。

【０２２１】画像メモリインターフェース回路１００９
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１０
０４に出力される。

【０２２２】画像メモリ−インターフェース回路１００
８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１００４
に出力される。

【０２２３】入出力インターフェース回路１００５は、
本表示装置と、外部のコンピュータ、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・図形情報の入出
力を行な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ＣＰＵ１００６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なうことも可能である。

【０２２４】画像生成回路１００７は、前記入出力イン
ターフェース回路１００５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、或いはＣＰＵ１００６
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出し専用メモリや、
画像処理を行な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。

【０２２５】本回路により生成された表示用画像データ
は、デコーダ１００４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１００５を介して外部
のコンピュータネットワークやプリンターに出力するこ
とも可能である。

【０２２６】ＣＰＵ１００６は、主として本表示装置の
動作制御や、表示画像の生成、選択、編集に関わる作業
を行なう。

【０２２７】例えば、マルチプレクサ１００３に制御信
号を出力し、ディスプレイパネル２０１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１００２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。また、前記画像生成回路１００７に
対して画像データや文字・図形情報を直接出力したり、
或いは前記入出力インターフェース回路１００５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。

【０２２８】尚、ＣＰＵ１００６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。或いは前述したように、入出力インターフェース回
路１００５を介して外部のコンピューターネットワーク
と接続し、例えば数値計算などの作業を外部機器と協同
して行なっても良い。

【０２２９】入力部１０１４は、前記ＣＰＵ１００６に
使用者が命令やプログラム、或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他、
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ことが可能である。

【０２３０】デコーダ１００４は、前記１００７ないし
１０１３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１
００４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。

【０２３１】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。或いは前記画像生成回路１００７及
びＣＰＵ１００６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
なるという利点が得られる。

【０２３２】マルチプレクサ１００３は前記ＣＰＵ１０
０６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１００３はデ
コーダ１００４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１００１に
出力する。その場合には、一画面表示時間内で画像信号
を切り換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。

【０２３３】ディスプレイパネルコントローラ１００２
は、前記ＣＰＵ１００６より入力される制御信号に基づ
き駆動回路１００１の動作を制御するための回路であ
る。

【０２３４】ディスプレイパネル２０１の基本的な動作
に関わるものとして、例えばディスプレイパネル２０１
の駆動用電源（不図示）の動作シーケンスを制御するた
めの信号を駆動回路１００１に対して出力する。ディス
プレイパネル２０１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１００１に対して出力する。また、場合によって
は、表示画像の輝度、コントラスト、色調、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１０
０１に対して出力する場合もある。

【０２３５】駆動回路１００１は、ディスプレイパネル
２０１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１００３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１００２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。

【０２３６】以上、各部の機能を説明したが、図２０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２
０１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１００４
において逆変換された後、マルチプレクサ１００３にお
いて適宜選択され、駆動回路１００１に入力される。一
方、ディスプレイコントローラ１００２は、表示する画
像信号に応じて駆動回路１００１の動作を制御するため
の制御信号を発生する。駆動回路１００１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２０１に
駆動信号を印加する。これにより、ディスプレイパネル
２０１において画像が表示される。これらの一連の動作
は、ＣＰＵ１００６により統括的に制御される。

【０２３７】本画像形成装置においては、前記デコーダ
１００４に内蔵する画像メモリや、画像生成回路１００
７及びＣＰＵ１００６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、入れ替え、はめ込みなどをはじめとする画像
編集を行なうことも可能である。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なうための
専用回路を設けても良い。

【０２３８】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、コンピューターの端末機
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ことが可能で、
産業用或いは民生用として極めて応用範囲が広い。

【０２３９】尚、図２０は、表面伝導型電子放出素子を
駆動用素子とする表示パネルを用いた画像形成装置とす
る場合の構成の一例を示したに過ぎず、本発明の画像形
成装置がこれのみに限定されるものでないことは言うま
でもない。

【０２４０】例えば図２０の構成要素の内、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更に構成要素
を追加しても良い。例えば、本画像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などを構成要素に
追加するのが好適である。

【０２４１】本画像形成装置においては、とりわけ本発
明によるディスプレイパネル２０１の薄型化が容易なた
め、表示装置の奥行きを小さくすることができる。それ
に加えて、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、臨場感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。

【０２４２】

【発明の効果】以上説明したように、表面伝導型電子放
出素子からなるゲッター用素子を備えた本発明の画像表
示装置によれば、以下の効果が得られる。

【０２４３】（１）ゲッター材を用いずにゲッター処理
を行うことができるため、表面状態により電子放出特性
が左右されやすい冷陰極型電子放出素子（特に表面伝導
型電子放出素子等）からなる駆動用素子に、ゲッター材
の付着などの影響を与えることなく、真空度の低下防
止、真空の質の低下防止を実現できる。これにより、電
子源の電子放出特性の劣化を防止でき、長期にわたり安
定した良質の画像を得ることができる。

【０２４４】（２）ゲッター用素子は小さく複数の配置
も比較的自由にできるため、大面積の電子源や画像形成
装置とした場合にも、必要十分なゲッター能力を容易に
確保することができる。

【０２４５】（３）ゲッター材の付着の問題がないた
め、駆動用素子とゲッター用素子とを同一空間に配置す
ることもでき、実効的なゲッター機能を高めることがで
きる。

【０２４６】（４）反復してゲッター処理を行うことが
できるため、経時的な真空度及び真空の質の低下にも容
易に対応することができる。

【０２４７】以上のように、本発明によれば、カラー画
像にも対応可能で、高精細かつ表示品位の高い大面積フ
ラットディスプレーが、実現される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に関わる駆動用素子及びゲッター用素子
として好適な平面型表面伝導型電子放出素子の一構成例
を示す図である。

【図２】本発明に関わる駆動用素子及びゲッター用素子
として好適な垂直型表面伝導型電子放出素子の一構成例
を示す図である。

【図３】図１の平面型表面伝導型電子放出素子の製造方
法の一例を説明するための断面図である。

【図４】フォーミング処理に用いる電圧波形の一例であ
る。

【図５】表面伝導型電子放出素子の電子放出特性を測定
するための測定評価系の概略図である。

【図６】表面伝導型電子放出素子の、放出電流Ｉｅ及び
素子電流Ｉｆと、素子電圧Ｖｆの関係の典型的な例を示
す図である。

【図７】本発明の単純マトリクス配置の電子源の一例を
示す概略図である。

【図８】本発明の単純マトリクス配置の電子源を備えた
表示パネルの概略構成を示す部分切り欠き斜視図であ
る。

【図９】表示パネルに用いる蛍光膜の構成例を示す図で
ある。

【図１０】ＮＴＳＣ方式のテレビ信号に応じて画像表示
を行う画像形成装置の駆動回路の一例を示すブロック図
である。

【図１１】本発明の梯型配置の電子源の一例を示す概略
図である。

【図１２】本発明の梯型配置の電子源を備えた表示パネ
ルの概略構成を示す部分切り欠き斜視図である。

【図１３】実施例１にて示す単純マトリクス配置の電子
源の部分平面図である。

【図１４】図１３の電子源の部分断面図である。

【図１５】図１３の電子源の製造工程を説明するための
断面図である。

【図１６】実施例３にて示す電子源の駆動用素子に用い
たプレーナー型冷陰極電子放出素子の製造工程を説明す
るための図である。

【図１７】実施例４にて示す画像形成装置の部分断面図
である。

【図１８】実施例５にて示す画像形成装置の部分断面図
である。

【図１９】実施例６にて示す画像形成装置の部分断面図
である。

【図２０】実施例７にて示す画像形成装置のブロック図
である。

【符号の説明】

１基板２電子放出部３導電性薄膜４，５素子電極２１段差形成部材５０導電性薄膜３を流れる素子電流Ｉｆを測定するた
めの電流計５１表面伝導型電子放出素子に素子電圧Ｖｆを印加す
るための電源５２電子放出部２より放出される放出電流Ｉｅを測定
するための電流計５３アノード電極５４に電圧を印加するための高圧電
源５４電子放出部２より放出される電子を捕捉するため
のアノ−ド電極５５真空装置５６排気ポンプ１０２駆動用素子１０４に結線されたＸ方向配線１０３駆動用素子１０４及びゲッター用素子６０１に
結線されたＹ方向配線１０４駆動用素子１０５結線１１１リアプレ−ト１１２支持枠１１３ガラス基板１１４蛍光膜１１５メタルバック１１６フェ−スプレ−トＨｖ高圧端子１１８外囲器１２１黒色導電材１２２蛍光体２０１表示パネル２０２走査回路２０３制御回路２０４シフトレジスタ２０５ラインメモリ２０６同期信号分離回路２０７変調信号発生器Ｖａ直流電圧源Ｖｘ直流電圧源３０１表示パネル３０２グリッド電極３０３電子が通過するための開口３０４共通配線４０１層間絶縁膜４０２コンタクトホール４０３Ｃｒ膜６０１ゲッター用素子６０２ゲッター用素子６０１に結線されたＸ方向配線７００基板７０１絶縁層７０２Ｗ₂ Ｃ膜７０３凸状部７０４冷陰極７０５ゲート電極７０６凹部７０７絶縁体凸部７０８ひさし状部分７０９冷陰極凸状部先端８００ゲッター室８０１仕切枠８０２開口部９００中間プレート１００１ディスプレイパネル２０１の駆動回路１００２ディスプレイコントローラ１００３マルチプレクサ１００４デコーダ１００５入出力インターフェース回路１００６ＣＰＵ１００７画像生成回路１００８，１００９，１０１０画像メモリインターフ
ェース回路１０１１画像入力インターフェース回路１０１２，１０１３ＴＶ信号受信回路１０１４入力部

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】冷陰極型電子放出素子からなる駆動用素
子を有する電子源と、該電子源から放出される電子線の
照射により画像を形成する蛍光体とを有する画像形成装
置において、対面する位置に蛍光体を有しない表面伝導型電子放出素
子からなり、真空中の有機成分のゲッターとして用いら
れるゲッター用素子を具備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は、前記駆
動用素子が配置された空間と連絡するゲッター室を有
し、該ゲッター室内に前記ゲッター用素子が配置されて
いることを特徴とする画像形成装置。