JP3274345B2 - 画像表示装置及び前記装置における画像表示方法 - 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、基板上に複数の電
子放出素子を備えた電子源とその駆動方法及び装置と、
前記電子源を用いた画像表示方法及びその装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、電子放出素子として熱陰極素
子と冷陰極素子の２種類が知られている。このうち冷陰
極素子では、例えば表面伝導型電子放出素子や、電界放
出型素子（以下ＦＥ型と記す）や、金属／絶縁層／金属
型放出素子（以下ＭＩＭ型と記す）などが知られてい
る。

【０００３】表面伝導型電子放出素子としては、例え
ば、M. I. Elinson, Radio E-ng. Electron Phys., 10,
1290, (1965)や、後述する他の例が知られている。

【０００４】表面伝導型電子放出素子は、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
表面伝導型電子放出素子としては、前記エリンソン(Eli
nson)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”,9,3
17 (1972)］や、Ｉｎ2Ｏ3／ＳｎＯ2薄膜によるもの［M.
Hartwell and C. G.Fonstad：”IEEE Trans. ED Con
f.”，519 (1975)］や、カーボン薄膜によるもの［荒木
久 他：真空、第２６巻、第１号、２２（１９８３）］
等が報告されている。

【０００５】これらの表面伝導型電子放出素子の素子構
成の典型的な例として、図２８に前述のM. Hartwellら
による素子の平面図を示す。図２８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。

【０００６】M. Hartwellらによる素子をはじめとして
上述の表面伝導型電子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１Ｖ／分程度の非常にゆっくりとした
レートで昇圧する直流電圧を印加して通電し、導電性薄
膜３００４を局所的に破壊もしくは変形もしくは変質せ
しめ、電気的に高抵抗な状態の電子放出部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。

【０００７】またＦＥ型の例としては、例えば、W. P.
Dyke & W. W. Dolan，“Field emission”, Advance in
Electron Physics, 8, 89 (1956)や、或は、C. A. Spi
ndt，“Physical properties of thin-film field emis
sion cathodes with molybdenium cones”, J. Appl. P
hys., 47, 5248 (1976)などが知られている。

【０００８】ＦＥ型の素子構成の典型的な例として、図
２９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３０１
４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。

【０００９】また、ＦＥ型の他の素子構成として、図２
９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。

【００１０】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。
ＭＩＭ型の素子構成の典型的な例を図３０に示す。同図
は断面図であり、図において、３０２０は基板で、３０
２１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８０〜
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３０
２１の間に適宜の電圧を印加することにより、上電極３
０２３の表面より電子放出を起こさせるものである。

【００１１】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
のような理由により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。

【００１２】例えば、表面伝導型電子放出素子は、冷陰
極素子の中でも特に構造が単純で製造も容易であること
から、大面積に亙り多数の素子を形成できる利点があ
る。そこで例えば本願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。

【００１３】また、表面伝導型電子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。

【００１４】特に画像表示装置への応用としては、例え
ば本願出願人による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、表面伝導型電子放出素
子と電子ビームの照射により発光する蛍光体とを組み合
わせて用いた画像表示装置が研究されている。このよう
な表面伝導型電子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。

【００１５】また、ＦＥ型を多数個ならべて駆動する方
法は、例えば、本願出願人によるUSP 4,904,895号に開
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 Develop
ment on Microtips Display at LETI”, Tech. Digest
of 4th Int. Vacuum Microelectronics Conf., Nagaham
a, pp 6〜9(1991)]。

【００１６】また、ＭＩＭ型を多数個並べて画像表示装
置に応用した例は、例えば本願出願人による特開平３−
５５７３８号に開示されている。

【００１７】本願発明者らは、上記従来技術に記載した
ものを初めとして、種々の材料、製法、構造の冷陰極素
子を試みてきた。更に、多数の冷陰極素子を配列したマ
ルチ電子ビーム源、並びにこのマルチ電子ビーム源を応
用した画像表示装置について研究を行ってきた。

【００１８】本願発明者らは、例えば図３１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、冷陰極素子を２次元的に多数個配列し、これらの
素子を図示のようにマトリクス状に配線したマルチ電子
ビーム源である。

【００１９】図中、４００１は冷陰極素子を模式的に示
したもの、４００２は行方向配線、４００３は列方向配
線を示している。行方向配線４００２及び列方向配線４
００３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。尚、図示の便宜上、６×６のマトリクス
で示しているが、マトリクスの規模はむろんこれに限っ
たわけではなく、例えば画像表示装置用のマルチ電子ビ
ーム源の場合には、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】表面伝導型電子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行の表面伝導型電子放出素子を
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４
００２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による電圧降下を無視すれば、選択す
る行の表面伝導型電子放出素子には、（Ｖe−Ｖs）の電
圧が印加され、また非選択行の表面伝導型電子放出素子
には（Ｖe−Ｖns）の電圧が印加される。ここで、これ
らＶe，Ｖs，Ｖnsの電圧値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電子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４００３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、表面伝導型電子放出
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】従って、表面伝導型電子放出素子を単純マ
トリクス配線したマルチ電子ビーム源には種々の応用で
きる可能性があり、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。

【００２２】このような表面伝導型放出素子を用いたカ
ラー画像表示装置では、そのフェースプレート上にマル
チ電子源から放出された電子が衝突することにより発光
する赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色の蛍光体が図
３２に示す様にデルタ状に配列されている。このデルタ
配列は、同図に示すように上下の２ラインで蛍光体のピ
ッチが行方向に１／２ピッチずれている。そのため、図
３３に示すように、各蛍光体に対応する放出素子部１０
１０も同様に水平方向に１／２ピッチずらして配置する
必要がある。しかしながらこのような配列にすると、列
方向配線１０１２を同図のように蛇行させる必要があ
る。

【００２３】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、放出
素子部を蛍光体の配置に合わせて各行毎に１／２ピッチ
ずつずらして配置すると、それに対応して列方向配線１
０１２を蛇行しなければならない。しかし、このように
配線が蛇行すると、配線が直線である場合に比べてパタ
ーンの引き回しが複雑になって製作しにくく、また、こ
のような配線の蛇行は配線そのものの長さを長くするこ
とになり配線抵抗が増大するという問題があった。

【００２４】本発明は上記従来例に鑑みてなされたもの
で、列方向配線を蛇行させることなく複数の電子放出素
子をマトリクス上に配列した電子源とその駆動方法及び
装置と、前記電子源を用いた画像表示方法及びその装置
を提供することを目的とする。

【００２５】本発明の目的は、デルタ状に配列された蛍
光体を列方向配線を直線にして正マトリクス状に配列さ
れた電子放出素子により照射駆動して画像を表示できる
電子源とその駆動方法及び装置と、前記電子源を用いた
画像表示方法及びその装置を提供することにある。

【００２６】また本発明は、１つの蛍光体を複数の電子
放出素子よりの放出電子で駆動することにより、発光輝
度を高めることができる電子源とその駆動方法及び装置
と、前記電子源を用いた画像表示方法及びその装置を提
供することにある。

【００２７】本発明の他の目的は、表示に要する電子放
出素子の数を減らして製造コストの低下、製造工程の削
減を達成できる電子源とその駆動方法及び装置と、前記
電子源を用いた画像表示方法及びその装置を提供するこ
とにある。

【００２８】また本発明の他の目的は、１行に配列され
た電子放出素子からの放出電子で２行分の画像を表示で
きる電子源とその駆動方法及び装置と、前記電子源を用
いた画像表示方法及びその装置を提供することにある。

【００２９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の電子源は以下のような構成を備える。即ち、
マトリクス状に配列された複数の電子放出素子を備える
電子源であって、列方向配線に対して時計回り方向と反
時計回り方向に所定角度回転させた電子放出素子を交互
に配置し、同一行に位置している前記電子放出素子の一
方の電極が共通の行方向配線に接続され、前記同一行に
位置している前記電子放出素子の他方の電極がそれぞれ
異なる列方向配線に接続されている。

【００３０】また上記目的を達成するために本発明の電
子源の駆動装置は以下のような構成を備える。即ち、請
求項１に記載の電子源の駆動装置であって、前記複数の
電子放出素子を行単位に選択する走査行選択手段と、前
記走査行選択手段による選択に同期して選択された行方
向配線に正極性の電位を印加する第１の行印加手段と、
前記第１の行印加手段により正極性の電位が印加された
行の電子放出素子の隣接する２個が接続されている列方
向配線に負極性で同じ電位の電圧信号を印加する第１の
列印加手段と、前記走査行選択手段による選択に同期し
て選択された行方向配線に負極性の電位を印加する第２
の行印加手段と、前記第２の行印加手段により負極性の
電位が印加された行の電子放出素子の、前記直前に印加
されたのとは異なる隣接する２個が接続されている列方
向配線に正極性で同じ電位の電圧信号を印加する第２の
列印加手段とを備える。

【００３１】更に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、マトリ
クス状に配列された複数の電子放出素子を備える電子源
を用いた画像表示装置であって、前記複数の電子放出素
子と異なる形状に配置された複数の蛍光体を有する表示
用プレートと、列方向配線に対して時計回り方向と反時
計回り方向に所定角度回転させた電子放出素子を交互に
配置し、同一行に位置している前記電子放出素子の内の
１つおきに配置された第１の電子放出素子の一方の電極
が共通の行方向配線に接続され、前記同一行に位置して
いる前記第１の電子放出素子以外の第２の電子放出素子
の一方の電極が次の行方向配線に接続され、前記第１の
電子放出素子の他方の電極がそれぞれ異なる列方向配線
に接続され、前記第２の電子放出素子の他方の電極のそ
れぞれが前記列方向配線のそれぞれに接続した電子源
と、前記複数の電子放出素子を行単位に選択する走査行
選択手段と、前記走査行選択手段による選択に同期して
選択された行方向配線に正極性の電位を印加する第１の
行印加手段と、前記第１の行印加手段により正極性の電
位が印加された行の電子放出素子に接続されている列方
向配線に負極性の画像信号を印加する第１の列印加手段
と、前記走査行選択手段により次に行が選択されると、
当該選択された行方向配線に正極性の電位を印加する第
２の行印加手段と、前記第２の行印加手段により正極性
の電位が印加された行の電子放出素子に接続されている
列方向配線に負極性の画像信号を印加する第２の列印加
手段とを有する。

【００３２】更に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、請求項
１に記載の電子源と、前記電子源の複数の電子放出素子
と異なる形状に配置された複数の蛍光体を有する表示用
プレートとを備えた画像表示装置における画像表示方法
であって、前記複数の電子放出素子を行単位に選択する
工程と、行の選択に同期して選択された行方向配線に負
極性の電位を印加する工程と、前記負極性の電位が印加
された行の１つおきに配置された第１の電子放出素子に
接続されている列方向配線に正極性の画像信号を印加す
る工程と、前記負極性の電位が印加された行の前記第１
の電子放出素子以外の電子放出素子に接続されている列
方向配線に正極性で、かつ次行の画像信号を印加する工
程とを備える。

【００３３】

【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。

【００３４】以下、本発明の実施の形態の画像表示装置
について説明するが、説明の便宜上本実施の形態の表示
パネル１０００の基本的構成と製法、電子源の構成と製
造方法、電子源を駆動する電気回路の構成及び駆動の方
法の順で説明する。

【００３５】（表示パネル１０００の構成と製造方法）
まず最初に本実施の形態の表面伝導型電子放出素子を基
板上にマトリクス状に配列した表示パネル１０００の構
成と製造法について具体的な例を示して説明する。

【００３６】図１は、本実施の形態に用いた表示パネル
１０００の外観斜視図であり、内部構造を示すためにパ
ネル１０００の１部を切り欠いて示している。

【００３７】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１０００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、大気中或は窒素雰
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。この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。

【００３８】リアプレート１００５には基板１００１が
固定されているが、該基板１００１上には表面伝導型放
出素子１００２が、図のように行及び列方向に対して斜
め方向に配置された状態で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＝３
０００，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＝１０２
４とした）。これらＮ×Ｍ個の表面伝導型放出素子１０
０２は、Ｍ本の行方向配線１００３とＮ本の列方向配線
１００４により単純マトリクス配線されている。これら
基板１００１、表面伝導型電子放出素子１００２、行方
向、列方向配線１００３，１００４によって構成される
部分をマルチ電子ビーム源と呼ぶ。なお、このマルチ電
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。

【００３９】尚、本実施の形態においては、気密容器の
リアプレート１００５にマルチ電子ビーム源の基板１０
０１を固定する構成としたが、マルチ電子ビーム源の基
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ビーム源の基
板１００１自体を用いてもよい。

【００４０】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。本実施の形態は
カラー表示装置用の表示パネル１０００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、例えば図２に示すよう
にデルタ状に塗り分けられ、各色の蛍光体の間には黒色
の導電体１０１０が設けてある。このような黒色の導電
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
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、電子ビーム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。

【００４１】なお、モノクローム画像表示用の表示パネ
ルを作成する場合には、単色の蛍光体材料を蛍光膜１０
０８に用いれば良く、また黒色導電材料は必ずしも用い
なくともよい。

【００４２】また、蛍光膜１００８のリアプレート１０
０５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や、負イオンの衝突か
ら蛍光膜１００８を保護するため、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ため、更には蛍
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１００８の表面を平滑化処理し、その上にＡ
ｌ（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。

【００４３】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。

【００４４】また、端子Ｄx1〜Ｄxm，Ｄy1〜Ｄynおよび
Ｈｖは、この表示パネル１０００と後述する駆動用電気
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。また、端子Ｄx1〜Ｄxmはマルチ電子
ビーム源の行方向配線１００３と、端子Ｄy1〜Ｄynはマ
ルチ電子ビーム源の列方向配線１００４と、Ｈｖはフェ
ースプレート１００７のメタルバック１００９と電気的
に接続している。

【００４５】また、この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
［torr］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。このゲッター膜とは、
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、
このゲッター膜の吸着作用により気密容器内は１×１０
のマイナス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。

【００４６】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。

【００４７】次に、前述の実施の形態の表示パネル１０
００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。本実施の形態の画像表示装置に用いるマルチ電
子ビーム源は、冷陰極素子を単純マトリクス配線した電
子源であれば、冷陰極素子の材料や形状或は製法に制限
はない。従って、例えば表面伝導型放出素子やＦＥ型、
或はＭＩＭ型などの冷陰極素子を用いることができる。
但し、表示画面が大きくてしかも安価な表示装置が求め
られる状況の下では、これらの冷陰極素子の中でも表面
伝導型放出素子が特に好ましい。即ち、ＦＥ型ではエミ
ッタコーンとゲート電極の相対位置や形状が電子放出特
性を大きく左右するため、極めて高精度の製造技術を必
要とするが、これは大面積化や製造コストの低減を達成
するには不利な要因となる。またＭＩＭ型では、絶縁層
と上電極の膜厚を薄くてしかも均一にする必要がある
が、これも大面積化や製造コストの低減を達成するには
不利な要因となる。その点、本実施の形態の表面伝導型
放出素子は比較的製造方法が単純なため、大面積化や製
造コストの低減が容易である。また、本願発明者らは表
面伝導型放出素子の中でも、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とりわけ電子放出特
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。従って、高輝度で大画面の画像表示装置のマルチ電
子ビーム源に用いるには最も好適であるといえる。そこ
で、上記実施の形態の表示パネル１０００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。

【００４８】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ビー
ム源の構造について述べる。

【００４９】（表面伝導型電子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電子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。

【００５０】図１７は、本実施の形態の表示パネル１０
００に使用されるマルチ電子源の製造工程の概略を示す
図である。

【００５１】まずステップＳ１００で、後述するように
基板１００１上に電極及び導電性薄膜を形成し、ステッ
プＳ１０１で、その基板を含む気密容器を作成し、その
気密容器内の排気した後、その電極間に電圧を印加して
電子放出部を形成する。そしてステップＳ１０２で、そ
の電子放出部に対して通電して活性化を実施する。

【００５２】（平面型の表面伝導型電子放出素子）まず
平面型表面伝導型電子放出素子の素子構成と製法につい
て説明する。

【００５３】図１８に示すのは、平面型の表面伝導型電
子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。

【００５４】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。

【００５５】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
積層した基板などを用いることができる。また、基板１
１０１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、Ｎｉ，Ｃｒ，Ａｕ，Ｍｏ，Ｗ，
Ｐｔ，Ｔｉ，Ｃｕ，Ｐｄ，Ａｇ等をはじめとする金属、
或はこれらの金属の合金、或は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。これら電
極１１０２，１１０３を形成するには、例えば真空蒸着
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（例えば印刷技術）を用いて
形成してもさしつかえない。

【００５６】素子電極１１０２と１１０３の形状は、こ
の表面伝導型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。

【００５７】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。この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、或は微
粒子が互いに隣接した構造か、或は微粒子が互いに重な
り合った構造が観測される。この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１
０オングストロームから５００オングストロームの間で
ある。

【００５８】また、微粒子膜を形成するのに用いられう
る材料としては、例えば、Ｐｄ，Ｐｔ，Ｒｕ，Ａｇ，Ａ
ｕ，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。

【００５９】以上述べたように、導電性薄膜１１０４を
微粒子膜で形成したが、そのシート抵抗値については、
１０の３乗から１０の７乗［オーム／ｓｑ］の範囲に含
まれるよう設定した。

【００６０】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１８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。

【００６１】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。
この亀裂内には、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１８においては模式的に示した。

【００６２】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。

【００６３】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。

【００６４】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１８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１１
１３の一部を除去した素子を図示した。

【００６５】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。

【００６６】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］とした。

【００６７】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。

【００６８】次に、好適な平面型の表面伝導型電子放出
素子の製造方法について説明する。図１９（ａ）〜
（ｄ）は、表面伝導型電子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１８と同一で
ある。

【００６９】（１）まず、図１９（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。この素子電極１１０２，１１０３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した後、素子電極の材料を堆積させ
る。この材料を堆積する方法としては、例えば、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・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。

【００７０】（２）次に、同図（ｂ）に示すように、導
電性薄膜１１０４を形成する。

【００７１】この導電性薄膜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。

【００７２】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、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などを用いる場合もあ
る。

【００７３】（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。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１
１０４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、この電子放出部１１０
５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。

【００７４】このフォーミング時の通電方法をより詳し
く説明するために、図２０に、フォーミング用電源１１
１０から印加する適宜の電圧波形の一例を示す。

【００７５】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１１１１で計
測した。

【００７６】本実施の形態においては、例えば１０のマ
イナス５乗［torr］程度の真空雰囲気下において、例え
ばパルス幅Ｔ１を１［ミリ秒］、パルス間隔Ｔ２を１０
［ミリ秒］とし、波高値Ｖpfを１パルスごとに０．１
［Ｖ］ずつ昇圧した。そして、三角波を５パルス印加す
るたびに１回の割りで、モニタパルスＰｍを挿入した。
ここで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、即ち、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。

【００７７】尚、上記の方法は、本実施の形態の表面伝
導型電子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、或は素子電極間隔Ｌなど表面伝
導型電子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。

【００７８】（４）次に、図１９（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。

【００７９】具体的には、１０のマイナス２乗乃至１０
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。

【００８０】この通電活性化における通電方法をより詳
しく説明するために、図２１（ａ）に、活性化用電源１
１１２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Ｔ４は１０［ミリ秒］とした。尚、上
述の通電条件は、本実施の形態の表面伝導型電子放出素
子に関する好ましい条件であり、表面伝導型電子放出素
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。

【００８１】図１９（ｄ）に示す１１１４は該表面伝導
型電子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。尚、基板１１０１を
表示パネル１０００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１０００の蛍光面をアノード
電極１１１４として用いる。そして活性化用電源１１１
２から電圧を印加する間、電流計１１１６で放出電流Ｉ
e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１１１２の動作を制御する。電流計１１１６
で計測された放出電流Ｉeの一例を図２１（ｂ）に示
す。

【００８２】こうして活性化電源１１１２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Ｉ
e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。

【００８３】なお、上述の通電条件は、本実施の形態の
表面伝導型電子放出素子に関する好ましい条件であり、
表面伝導型電子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。

【００８４】以上のようにして、図１９（ｅ）に示す平
面型の表面伝導型電子放出素子を製造した。

【００８５】（垂直型の表面伝導型電子放出素子）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
た表面伝導型電子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電子放出素子の構成に
ついて説明する。

【００８６】図２２は、垂直型の基本構成を説明するた
めの模式的な断面図である。

【００８７】図において、１２０１は基板、１２０２と
１２０３は素子電極、１２０６は段差形成部材、１２０
４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。

【００８８】この垂直型の表面伝導型電子放出素子が先
に説明した平面型の表面伝導型電子放出素子と異なる点
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１８の平面型素子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１２０
２および１２０３、微粒子膜を用いた導電性薄膜１２０
４、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１
２０６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。

【００８９】次に、垂直型の表面伝導型電子放出素子の
製法について説明する。図２３（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
２２と同一である。

【００９０】（１）まず、図２３（ａ）に示すように、
基板１２０１上に素子電極１２０３を形成する。

【００９１】（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などの他の成膜方法を用い
てもよい。

【００９２】（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。

【００９３】（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。

【００９４】（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、例えば塗布法など
の成膜技術を用いればよい。

【００９５】（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１９（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）。

【００９６】（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１９（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）。

【００９７】以上のようにして、図２３（ｆ）に示す垂
直型の表面伝導型電子放出素子を製造した。

【００９８】（表示装置に用いた表面伝導型電子放出素
子の特性）以上、平面型と垂直型の表面伝導型電子放出
素子について、その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。

【００９９】図２４は、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、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
す。尚、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
各々任意の単位で図示した。

【０１００】この表示装置に用いた表面伝導型電子放出
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。

【０１０１】第１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。即ち、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。

【０１０２】第２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。

【０１０３】第３に、表面伝導型電子放出素子に印加す
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。

【０１０４】以上のような特性を有するため、表面伝導
型電子放出素子を表示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
けた表示装置において、第１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。即
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。そして駆動する素子
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。

【０１０５】また、第２の特性か、又は第３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。

【０１０６】（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、上述の表面伝導型電子放
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。

【０１０７】図２５に示すのは、前述の図１の表示パネ
ル１０００に用いたマルチ電子ビーム源の平面図であ
る。ここで、基板１００１上には、図１９で示したもの
と同様な表面伝導型電子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１００
４とにより、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。

【０１０８】図２５のＡ−Ａ’に沿った断面図を図２６
に示す。

【０１０９】尚、このような構造のマルチ電子源は、予
め基板上に行方向配線電極１００３、列方向配線電極１
００４、電極間絶縁層（不図示）および表面伝導型電子
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、前述したように、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。

【０１１０】［実施の形態１］ （表示パネル１０００の駆動回路の説明）次に、本実施
の形態の表示パネル１０００を用いた実施の形態１の画
像表示装置の電気回路の構成を説明する。

【０１１１】図３は、本実施の形態の表示パネル１００
０を駆動するための実施の形態１の回路の基本構成を示
すブロック図である。

【０１１２】図中、２３はデコーダで、入力したテレビ
ジョン信号（ＮＴＳＣ信号等）から同期信号Ｓ１と画像
データ（ＲＧＢ信号）を分離し、同期信号Ｓ１をタイミ
ング制御回路１５に出力するとともに、画像データをデ
ータ配列変換器２２に出力している。タイミング制御回
路１５は、この同期信号Ｓ１からスイッチ切り換え信号
Ｓ２，Ｓ３を発生して、それぞれ切替回路１８のスイッ
チ１７及び電圧供給回路２０のスイッチ２１に出力して
いる。尚、信号Ｓ２，Ｓ３のそれぞれは、１水平走査
（１Ｈ）毎に各スイッチ１７，２１を切換えている。デ
ータ配列変換器２２は、入力したＲＧＢ画像データをシ
リアル／パラレル変換器１４にシリアルで出力してい
る。こうしてシリアル／パラレル変換器１４でシリアル
からパラレルデータに変換された画像データ（Ｄ1〜Ｄ
n）は、パルス幅変調器１３に入力されてパルス幅変調
され、パルス幅変調信号（Ｄ1'〜Ｄn'）として変調信号
電圧変換器１２に出力される。こうして電圧信号に変換
されたパルス信号が表示パネル１０００の列方向端子
（Ｄy1〜Ｄyn）に入力される。スイッチ２１はこの電圧
信号の極性を切り換えるためのスイッチで、電源２６或
は２７のいずれかからの電圧を変調信号電圧変換器１２
に出力している。２４は高圧端子Ｈvにアノード電圧
（加速電圧）Ｖaを入力するための電源である。

【０１１３】２０は変調信号電圧発生器１２に電圧を供
給する電圧供給回路である。１９は走査行選択回路で、
表示パネル１０００の表示駆動する行を選択して、その
選択した行にパルス信号Ｓ５を出力している。反転回路
２５は、パルス発生器１６から出力されるパルス信号Ｓ
４の極性を反転するための反転回路である。

【０１１４】以下、各部の機能について説明する。

【０１１５】入力したテレビジョン信号は、デコーダ２
３により同期信号Ｓ１と画像データとに分離されて出力
されている。データ配列変換器２２は、デコーダ２３か
ら供給される３原色（ＲＧＢ）の輝度信号を表示パネル
１０００の画素配列に合わせてサンプリングし、シリア
ルな画像データとしてシリアル／パラレル変換器１４に
出力している。タイミング制御回路１５はデコーダ２３
より供給される同期信号Ｓ１に基づいて各部の動作タイ
ミングを調整するためのタイミング制御信号（Ｓ２，Ｓ
３，および他の不図示の信号）を発生している。シリア
ル／パラレル変換器１４は、データ配列変換器２２から
出力された画像データを画像の１ライン分（即ち、ｎ画
素）を蓄積し、シリアル信号からパラレル信号に変換し
てＤ1〜Ｄnで示されるｎ個の並列画像データを出力して
いる。パルス幅変調器１３は、シリアル／パラレル変換
器１４から入力されるｎ個の画素データに基づいてパル
ス幅変調信号Ｄ1'〜Ｄn'を変調信号電圧変換器１２に出
力している。

【０１１６】変調信号電圧変換器１２は、パルス幅変調
器１３から出力された変調信号の電圧を、マルチ電子ビ
ーム源を駆動するのに適した電圧に変換するための電圧
変換回路である。この変調信号電圧変換器１２には、電
圧供給回路２０からそれぞれ極性の異なる電圧が供給さ
れる。この電圧供給回路２０には切替えスイッチ２１が
設けられており、スイッチ２１は信号Ｓ３により１水平
同期時間（１Ｈ）ごとに切り替えられる。即ち、スイッ
チ２１がａ側の端子に接続されている場合は、変調パル
スがハイレベルの時に−Ｖf［Ｖ］が印加され、スイッ
チ２１がｂ側端子に接続されている時には＋Ｖf［Ｖ］
が印加されるようになっている。

【０１１７】パルス発生器１６は表示パネル１０００の
１ラインを選択駆動するためのパルス信号Ｓ４を発生し
て切替回路１８に出力している。この切替回路１８は、
このパルス信号Ｓ４の極性を反転するための回路で、タ
イミング制御回路１５からの信号Ｓ２により、切替えス
イッチ１８が１Ｈごとに切り替えられる。この切替回路
１８から出力される信号Ｓ５は、スイッチ１７がａ側端
子に接続されている時には、パルス発生器１６からのパ
ルス信号Ｓ４がそのまま走査行選択回路１９に出力さ
れ、スイッチ１７がｂ側端子に接続されている時には、
反転器２５を通って、その極性が反転された信号Ｓ５と
して走査行選択回路１９に入力される。走査行選択回路
１９は、タイミング制御回路１５からの信号Ｓ２に応じ
て表示パネル１０００の行方向端子Ｄx1〜Ｄxmのｍ本の
走査ラインのうち、１つの行方向ラインを選択して、そ
の選択した走査線に信号Ｓ５を伝達している。

【０１１８】図４は、本実施の形態１の表示パネル１０
００の電子源基板の構成を説明する図で、ここでは水平
型の電子放出素子の場合で示している。

【０１１９】ここで例えば、表示パネル１０００のｉ行
目の蛍光体１００８−１に表示する際には、電子放出素
子１００２の内、電子放出部１１０５が図のＹ軸に対し
て反時計回り方向にθ度の角度となるように配置され、
行方向配線１００３−２に接続された電極１１０２と、
列方向配線１００４−１に接続された電極１１０３とに
挟まれている放出素子が駆動される。また、表示パネル
１０００の（ｉ＋１）行目の蛍光体１００８−２に表示
する際には、電子放出素子１００２の内、電子放出部１
１０５が図のＹ軸に対して時計回り方向にθ度の角度と
なるように配置され、列方向配線１００４−１，１００
４−２に接続された電極１１０３と行方向配線１００３
−２に接続された電極１１０２とに挟まれている放出素
子が駆動される。従って、ｉ行目に画像を表示する場合
には、走査行選択回路１９で行方向配線１００３−２を
選択して、その行方向配線に正の電位を印加し、列方向
配線の各対となっている線（例えば図４の１００４−
１）に同じ負極性のパルス信号を印加することにより達
成でき、また（ｉ＋１）行を表示する際には、走査行選
択回路１９で行方向配線１００３−２を選択して、その
行方向配線に負の極性の電位を印加し、列方向配線の隣
接する２つの線（例えば図４の１００４−１の右側の線
と１００４−２の左側の線）に同じ正極性のパルス信号
を印加することにより達成できる。尚、図４において、
点線で示された部分１００８は、フェースプレート１０
０７上の蛍光体位置を示している。

【０１２０】尚、変調信号電圧変換器１２は、常に隣接
する２本の列方向端子を選択して、これら２つの端子に
同じ映像信号に基づくパルス幅変調信号を印加してい
る。また走査行選択回路１９は、例えばノンインターレ
ースで表示する際には、２行表示すると次の走査行を選
択し、インターレース表示の場合は各行を表示するごと
に次の走査行を選択するように動作する。

【０１２１】図５は、１つの電子放出素子１００２の電
子放出部１１０５を図４の断面Ａ−Ａ’で切った場合の
断面図である。

【０１２２】本実施の形態の表示パネル１０００では、
フェースプレート１００７の内側には蛍光体１００８が
塗布されている。電極１１０２，１１０３はそれぞれ行
方向配線１００３、列方向配線１００４と接続されてお
り、ある値以上の素子電圧（Ｖf［Ｖ］）が印加される
と、電子放出部１１０５から電子が放出される。こうし
て放出された電子は、フェースプレート１００７と電子
放出部１１０５との間に印加されたアノード電圧Ｖa
［Ｖ］によりフェースプレート１００７方向に加速され
てフェースプレート１００７に照射される。この時、放
出された電子は中心軸１００に沿って電子放出部１１０
５の真上方向に進むのではなく、電子軌道１０１で示す
ように進む。この電子軌道１０１は、電極１１０２が正
極性で電極１１０３が負極性となるよう素子電圧Ｖfを
印加した場合のものである。この場合、中心軸１００と
電子のランディング位置との間の距離Ｌefは次式（１）
により算出できる。

【０１２３】

【数１】

【０１２４】 Ｌｅｆ＝２×Ｋ×Ｌｈ×ＳＱＲＴ（Ｖf／Ｖa） （１） 但し、Ｌｈ［ｍ］は、放出素子と蛍光体との距離 Ｋは、放出素子の種類や形状により決まる定数 ＳＱＲＴ（Ａ）は、Ａの平方根を示している。

【０１２５】定電圧源２４は、端子Ｈvを介して表示パ
ネル１０００の蛍光膜１００８にＶa［Ｖ］のアノード
電圧を印加している。

【０１２６】次に、本実施の形態１の表示駆動回路にお
ける動作タイミングを図６のタイミングチャートを参照
して説明する。図中、図３と共通する信号を示す記号は
同じものを使用している。

【０１２７】ＮＴＳＣ信号等の映像信号は、デコーダ２
３、データ配列変換器２２、シリアル／パラレル変換器
１４、パルス幅変調器１３を通ってパルス幅変調信号Ｄ
1'〜Ｄn'に変換される。図６のパルス幅信号Ｄ'jは列方
向のｊ番目の信号を示し、Ｄ'j+1は同じ列方向の（ｊ＋
１）番目の信号を、Ｄ'j+2は（ｊ＋２）番目の列方向信
号を示したものである。これらのパルス信号は、最初の
１水平走査期間（１Ｈ）では、列方向信号Ｄ'jとＤ'j+1
に同じ信号が入力され、次の１水平走査期間（１Ｈ）で
は信号Ｄ'j+1とＤ'j+2に同じ信号が入力されるというパ
ターンが繰り返される。

【０１２８】タイミング制御回路１５から出力されるス
イッチ切替え信号Ｓ２，Ｓ３は、１Ｈごとに発生されて
スイッチ１７，２１のそれぞれを切り換えている。図６
において、各信号Ｓ２，Ｓ３における“ａ”“ｂ”は、
各スイッチにおいて接続される端子を表している。電圧
供給回路２０から変調信号電圧変換器１２に供給される
電圧は、スイッチ２１が端子ａに接続されている時には
負極性に、端子ｂに接続されている時には正極性にな
る。このため表示パネル１０００に入力される映像信号
Ｄyj，Ｄyj+1，Ｄyj+2は、図６に示す様になる。

【０１２９】また、パルス発生器１６から出力されるパ
ルス信号Ｓ４は、１Ｈ周期で発生する。本実施の形態１
では、パルス信号Ｓ４の極性を正極性とする。このパル
ス信号Ｓ４の極性を切り換えるための切替回路１８のス
イッチ１７を切り換えるための信号Ｓ２は、タイミング
制御回路１５から１Ｈ周期で出力されるので、スイッチ
１７は１Ｈごとに端子ａと端子ｂとに交互に接続され
る。これにより切替回路１８から出力される走査信号Ｄ
xiは、図６に示すように、１Ｈごとに極性が反転した信
号となる。この時、映像信号Ｄyj，Ｄyj+1，Ｄyj+2と走
査信号Ｓ５の極性とは常に反対でなければならない。

【０１３０】このようなタイミングで表示パネル１００
０を駆動すると、表示パネル１０００のｉ行目の電子放
出素子には、最初の１Ｈでは映像信号（Ｄy1〜Ｄyn）が
負極性で、走査信号（Ｄx1〜Ｄxm）が正極性となって電
圧が印加され、次の１Ｈでは映像信号（Ｄy1〜Ｄyn）が
正極性で、走査信号（Ｄx1〜Ｄxm）が負極性となって電
圧が印加される。

【０１３１】図５を参照して前述したように、本実施の
形態の表面伝導型素子は電極１１０２が正極性、電極１
１０３が負極性の時は、電子放出部１１０５から放出さ
れる電子は電子軌道１０１を描いて蛍光体１００８に到
達する。ここで電極１１０２を負極性、電極１１０３を
正極性というように、電極１１０２，１１０３の極性を
反対にすると、電子軌道は１０２（図の破線）で示すよ
うになる。

【０１３２】図７は、以上の様にして実施の形態１の表
示パネル１０００を駆動した際、各々の電子放出部１１
０５からどのように蛍光体１００８に電子が照射される
かを示した図である。

【０１３３】図７は、表示パネル１０００を図１のＺ軸
方向から見た図であり、蛍光体１００８はフェースプレ
ート１００７の内側に設けられており、列方向配線１０
０４、行方向配線１００３、電極１１０２，１１０３及
び放出素子１００２はリアプレート（基板）１００１上
に配置されている。

【０１３４】図７において、矢印は電子放出部１１０５
から放出される電子の軌道を示しており、矢印の始点は
電子放出部１１０５、終点は蛍光体１００８上にある。

【０１３５】最初の１Ｈでは、ｉ行目の放出素子１００
２に、列方向配線１００４より映像信号（Ｄy1〜Ｄyn）
が負極性で、行方向配線１００３より走査信号（Ｄx1〜
Ｄxn）が正極性で印加される。すると電子の軌道は図の
実線で示す矢印のようになり、２ｉ行目の蛍光体１００
８に照射される。この時、ｊ列目の蛍光体１００８に
は、２つの放出素子からの電子が照射される。ここでｊ
列目の蛍光体を照射している２つの放出素子の映像信号
線には同じ映像信号（パルス幅変調信号）が入力されて
いるので、ｊ列目の蛍光体１００８は１つの放出素子か
らの電子で発光する場合に比べて２倍の輝度で発光する
ことになる。

【０１３６】このようにして１Ｈごとに走査信号（Ｄx1
〜Ｄxn）と映像信号（Ｄy1〜Ｄyn）の極性を入れ変え、
最初の１Ｈと次の１Ｈで対になる２本の列方向配線を変
えながら、隣合う列方向配線１００４に同じ映像信号を
印加することにより、デルタ配列の蛍光体１００８を使
用して２倍の輝度の画像を表示することができる。

【０１３７】［実施の形態２］次に、実施の形態２の表
示装置の表示回路の構成について図８を参照して説明す
る。図８は、本実施の形態２の表示回路の基本構成を示
すブロック図で、前述の図３と共通する部分は同じ番号
で示し、その説明を省略している。

【０１３８】図９は、表示パネル１０００における素子
配列を説明するための図である。

【０１３９】表示パネル１０００のｊ列目の素子は、放
出素子１００２の電子放出部１１０５が図のＹ軸に対し
て反時計回り方向に６０度の角度となるように配置さ
れ、行方向配線１００３に接続された電極１１０２と列
方向配線１００４に接続された電極１１０３とに挟まれ
ている。また表示パネル１０００の（ｊ＋１）列目の素
子は、放出素子１００２の電子放出部１１０５が図のＹ
軸に対して時計回り方向に６０度の角度となるように配
置され、列方向配線１００４に接続された電極１１０３
と行方向配線１００３に接続された電極１１０２とに挟
まれている。各放出素子１００２は、蛍光体１００８の
２行に対して１行の割合で配置され、かつ１行における
放出素子の数は、ｉ行の蛍光体１００８の数と（ｉ＋
１）行の蛍光体１００８の数との和に等しくなってい
る。また、行方向配線１００３の数は放出素子の行数と
同じ数であり、列方向配線１００４の数は１行中の放出
素子の数と同じになっている。

【０１４０】尚、この実施の形態２においても、表示パ
ネル１０００における放出素子１００２と放出電子のラ
ンディング位置との関係は、前述の図５の場合と同様で
ある。

【０１４１】走査信号発生器２９は、画像を表示するタ
イミングに合わせて、表示パネル１０００が内蔵するマ
ルチ電子ビーム源を順次走査するための走査信号を発生
している。具体的には、表示パネル１０００の行方向端
子Ｄx1〜Ｄxmに接続されたｍ本の走査線の内の１ライン
に選択電圧Ｖs［Ｖ］を、他の（ｍ−１）ラインに非選
択電圧を印加している。このラインの切替は、タイミン
グ制御回路１５ａから出力される走査タイミング制御信
号Ｓ２に基づいて行われる。

【０１４２】図１０は、以上のように表示装置を駆動し
た際、各々の電子放出部１１０５からどのように蛍光体
１００８に電子が照射されるのかを示した図である。

【０１４３】図１０は、表示パネル１０００を図１のＺ
軸方向から見た図であり、蛍光体１００８はフェースプ
レート１００７の内側に設けられており、列方向配線１
００４、行方向配線１００３、電極１１０２，１１０３
及び放出素子１００２は、基板１００１上に配置されて
いる。

【０１４４】図１０において、矢印は電子放出部１１０
５から放出される電子の軌道を示し、矢印の始点は電子
放出部１１０５、終点は蛍光体１００８上に位置してい
る。以下、この図を参照して表示パネル１０００のｉ行
目に表示する場合を説明する。

【０１４５】走査信号発生器２９によりｉ行目の走査線
１００３−ｉが選択されると、そのｉ行目の行方向配線
１００３−ｉの電位はＶs［Ｖ］に、列方向配線１００
４の電位がＶf［Ｖ］になる。これにより放出素子１０
０２から電子が放出され、その軌道は図１０の矢印のよ
うになる。

【０１４６】即ち、図１０に示すように、ｉ行目の放出
素子の内、列方向配線１００４−１，１００４−３，１
００４−５等に接続された放出素子から放出された電子
は２ｉ行目の蛍光体１００８に照射され、同じｉ行目の
放出素子の内、列方向配線１００４−２，１００４−４
等に接続された放出素子から放出された電子は（２ｉ＋
１）行目の蛍光体１００８に照射されている。同様に、
（ｉ＋１）行目の放出素子の内、列方向配線１００４−
１，１００４−３，１００４−５等に接続された放出素
子から放出された電子は（２ｉ＋２）行目の蛍光体１０
０８に照射され、同じ（ｉ＋１）行目の放出素子の内、
列方向配線１００４−２，１００４−４等に接続された
放出素子から放出された電子は（２ｉ＋３）行目の蛍光
体１００８に照射されている。ここで２ｉ行目の蛍光体
１００８と（２ｉ＋１）行目の蛍光体１００８とは、行
方向に１／２ピッチずれて配置されているため、デルタ
配列をした２行の蛍光体が１度で照射されて発光するこ
とになる。

【０１４７】図１１は、本発明の実施の形態２の表示回
路の動作タイミングを示すタイミング図である。

【０１４８】このようにして１行に配列された放出素子
の電子放出部１１０５の角度を、ｊ列目では画面の鉛直
方向に対して反時計回りに−６０度、（ｊ＋１）列目で
は６０度というように交互に傾けて配置することによ
り、電子放出素子を正マトリクス状に配列して列方向配
線１００４を蛇行させることなく、デルタ状に配列され
た蛍光体１００８に電子を照射させて画像を表示するこ
とができる。また、１行の放出素子を選択して２行分の
蛍光体１００８を同時に発光させることができるため１
行当たりの発光時間を約２倍にでき、その発光輝度を約
２倍にすることができる。

【０１４９】［実施の形態３］次に本発明の実施の形態
３について説明する。本実施の形態３の場合も、表示パ
ネル１０００の製法、その好ましい電子放出素子１００
２の構造と製法、電気回路の構成については前述の実施
の形態と同じである。但し、前述の実施の形態において
は、図３の列方向配線１００４の本数が１行中の放出素
子の個数と同数で、行方向配線１００３の本数が放出素
子の行数と同数であったのに対して、本実施の形態３で
は列方向配線１００４の本数は１行中の蛍光体１００８
の数と同数、行方向配線１００３の数は蛍光体１００８
の行数と同じであるという点が異なる。このため前述の
実施の形態１における図１の構成は本実施の形態３では
図１２のようになり、前述の図２５は図１３のようにな
る。

【０１５０】また、前述の実施の形態２においては、走
査線（行方向配線１００３）側が負極性で、映像信号
（列方向配線１００４）側が正極性となるように信号を
入力していたが、本実施の形態３においては、これとは
逆に走査線側を正極性、映像信号側を負極性となるよう
に信号を入力する。尚、この実施の形態３における画像
表示回路の構成は、前述の図８の構成において、電源２
８の出力を負極性にし、走査信号発生器２９の出力信号
を正極性とすることで実現できるため、その説明を省略
する。

【０１５１】本実施の形態３の表示パネル１０００ａの
構成を図１４に示す。

【０１５２】表示パネル１０００ａのｉ行目を表示する
際には、放出素子の電子放出部１１０５が図のＹ軸に対
して反時計回り方向に６０度の角度で配置された放出素
子が選択駆動され、（ｉ＋１）行目を表示する際には、
同じく電子放出部１１０５が図のＹ軸に対して時計回り
方向に６０度の角度となるように配置された放出素子が
選択駆動されて表示が行われる。この表示パネル１００
０ａでは、電子放出素子は蛍光体１００８の２行に対し
て１行の割合で配置され、かつ１行における放出素子の
数はｉ行の蛍光体１００８の数と（ｉ＋１）行の蛍光体
１００８の数との和となっている。また、行方向配線１
００３の数は、蛍光体１００８の行数と同じ数、更に列
方向配線１００４の数は１行中の蛍光体１００８の数と
同じ数である。

【０１５３】次に、この表示パネル１０００ａを用いて
表示を行う場合の動作を図１５を用いて説明する。

【０１５４】図１５は、前述の図１０と同様に図１２の
表示パネル１０００ａをＺ軸方向から見た図である。

【０１５５】２ｉ行目の蛍光体１００８を発光させる際
には、２ｉ行目の行方向配線１００３−１を選択し、列
方向配線１００４から映像信号を入力する。これにより
ｉ行目の放出素子の内、２ｉ行目の行方向配線１００３
−１に接続された放出素子から電子が図の実線矢印のよ
うに放出され、この放出された電子は２ｉ行目の蛍光体
１００８に照射される。

【０１５６】次に（２ｉ＋１）行目の蛍光体１００８を
発光させる際には、（２ｉ＋１）行目の行方向配線１０
０３−２を選択し、列方向配線１００４から映像信号を
入力する。これにより、ｉ行目の放出素子の内、（２ｉ
＋１）行目の行方向配線１００３−２に接続された放出
素子から電子が図の破線矢印のように放出され、この放
出された電子は（２ｉ＋１）行目の蛍光体１００８に照
射される。

【０１５７】この実施の形態３における動作タイミング
を図１６に示す。

【０１５８】このようにして列方向配線を配線を蛇行さ
せることなく、デルタ状に配列された蛍光体１００８に
電子を照射して画像表示を行うことができる。更に、本
実施の形態３の場合、前述の実施の形態２に比べて、列
方向配線１００４の配線ピッチを２倍にとることができ
るため、表示パネルの製作がより容易となる。

【０１５９】図２７は、本実施の形態の表面伝導型電子
放出素子を電子ビーム源として用いた表示パネル１００
０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ブロック図である。

【０１６０】図中、１０００は本実施の形態の表示（デ
ィスプレイ）パネル、２１０１は表示パネル１０００の
駆動回路、２１０２はディスプレイコントローラ、２１
０３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、２
１０７は画像生成回路、２１０８および２１０９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２１
１３はＴＶ信号受信回路、２１１４は入力部である。
尚、本実施の形態の表示装置は、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、本実施の形態の表示パネル１０００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
能を説明する。

【０１６１】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
た前記表示パネル１０００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Ｔ
Ｖ信号は、デコーダ２１０４に出力される。ＴＶ信号受
信回路２１１２は、例えば同軸ケーブルや光ファイバな
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。またＴＶ信号受信回路２
１１３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。

【０１６２】画像入力インターフェース回路２１１１
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。画像メモリインターフェース回路２１１０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。画像メモリ
インターフェース回路２１０９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。画像
メモリインターフェース回路２１０８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２１０４に出力される。入出
力インターフェース回路２１０５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。

【０１６３】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、或はＣＰＵ２１
０６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２１０
４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。

【０１６４】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。例えば、マルチプレクサ２１０３に制御信号を
出力し、表示パネル１０００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。そして画像生成回路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。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。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
部機器と協動して行っても良い。

【０１６５】入力部２１１４は、前記ＣＰＵ２１０６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、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。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。

【０１６６】マルチプレクサ２１０３は、ＣＰＵ２１０
６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。ディスプレイパ
ネル・コントローラ２１０２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。

【０１６７】まず、表示パネル１０００の基本的な動作
にかかわるものとして、例えば表示パネル１０００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、表
示パネル１０００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。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。駆動回路２１０１は、表示パ
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、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２１０２
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。

【０１６８】以上、各部の機能を説明したが、図２７に
例示した構成により、本実施の形態の表示装置において
は、多様な画像情報源より入力される画像情報を表示パ
ネル１０００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
２１０４において逆変換された後、マルチプレクサ２１
０３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表示パネル１０００
に駆動信号を印加する。これにより、表示パネル１００
０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。

【０１６９】また、本実施の形態の表示装置において
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２１０７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
実施の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。

【０１７０】従って、本実施の形態の表示装置は、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。尚、この図２７は、表面伝導型電子放出素子を電子
ビーム源とする表示パネル１０００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。例えば、図２７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、この表示装置をテレビ
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。

【０１７１】この表示装置においては、とりわけ表面伝
導型電子放出素子を電子ビーム源とする表示パネル１０
００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
導型電子放出素子を電子ビーム源とする表示パネル１０
００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ことが可能である。

【０１７２】なお、本発明は、複数の機器（例えばホス
トコンピュータ、インタフェイス機器、リーダ、プリン
タなど）から構成されるシステムに適用しても、一つの
機器からなる装置（例えば、複写機、ファクシミリ装置
など）に適用してもよい。

【０１７３】また、本発明の目的は、前述した実施形態
の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記
録した記憶媒体を、システムあるいは装置に供給し、そ
のシステムあるいは装置のコンピュータ（またはＣＰＵ
やＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを
読出し実行することによっても、達成されることは言う
までもない。

【０１７４】この場合、記憶媒体から読出されたプログ
ラムコード自体が本発明の新規な機能を実現することに
なり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発
明を構成することになる。

【０１７５】プログラムコードを供給するための記憶媒
体としては、例えば、フロッピディスク、ハードディス
ク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ
−Ｒ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭな
どを用いることができる。

【０１７６】また、コンピュータが読出したプログラム
コードを実行することにより、前述した実施形態の機能
が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示
に基づき、コンピュータ上で稼働しているＯＳ（オペレ
ーティングシステム）などが実際の処理の一部または全
部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が
実現される場合も含まれる。

【０１７７】さらに、記憶媒体から読出されたプログラ
ムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボード
やコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わる
メモリに書込まれた後、そのプログラムコードの指示に
基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わ
るＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行い、そ
の処理によって前述した実施形態の機能が実現される場
合も含まれる。

【０１７８】以上説明したように本実施の形態によれ
ば、デルタ配列の蛍光体を持つ表示装置において、列方
向配線を蛇行させる必要がなくなる。そのため、列方向
配線は直線でよく、配線作成の負荷を軽減できる。

【０１７９】また本実施の形態によれば、蛍光体の数に
対して電子放出素子の数を少なくできるため、製造コス
トの低減、装置の小型化を実現できる。

【０１８０】また１つの蛍光体に複数の電子放出素子か
らの放出電子を照射できるため、消費電力を増大させる
ことなく、その発光輝度を高めることができる。

【０１８１】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、列
方向配線を蛇行させることなく複数の電子放出素子をマ
トリクス上に配列した電子源とその駆動方法及び装置
と、前記電子源を用いた画像表示方法及びその装置を提
供できる。

【０１８２】また本発明によれば、デルタ状に配列され
た蛍光体を列方向配線を直線にして正マトリクス状に配
列された電子放出素子により照射駆動して画像を表示で
きるという効果がある。

【０１８３】また本発明によれば、１つの蛍光体を複数
の電子放出素子よりの放出電子で駆動することにより発
光輝度を高めることができる。

【０１８４】更に本発明によれば、表示に要する電子放
出素子の数を減らして製造コストの低下、製造工程の削
減を達成できるという効果がある。

【０１８５】また本発明によれば、１行に配列された電
子放出素子からの放出電子で２行分の画像を表示でき
る。

【０１８６】

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施の形態の表示パネルの一部を切り欠いて
示す外観斜視図である。

【図２】本実施の形態の表示パネルに使用される蛍光体
の配列状態を説明する図である。

【図３】本実施の形態１の画像表示回路の構成を示すブ
ロック図である。

【図４】本実施の形態１の電子源の構成を示す平面図で
ある。

【図５】電子放出素子から放出された電子が蛍光体に到
達する位置関係を説明する図である。

【図６】本実施の形態１の回路の動作を示すタイミング
チャートである。

【図７】本実施の形態１における電子放出素子から蛍光
体への電子放出を説明する図である。

【図８】本実施の形態２の画像表示回路の構成を示すブ
ロック図である。

【図９】本実施の形態２の電子放出素子の配列を説明す
る図である。

【図１０】本実施の形態２における電子放出素子から蛍
光体への電子放出を説明する図である。

【図１１】本実施の形態１の回路の動作を示すタイミン
グチャートである。

【図１２】本実施の形態３の表示パネルの一部を切り欠
いて示す外観斜視図である。

【図１３】本実施の形態３の電子源の電子放出素子の配
列を示す図である。

【図１４】本実施の形態３の表示パネルにおける電子放
出素子の配列を説明する図である。

【図１５】本実施の形態３における電子放出素子から蛍
光体への電子放出を説明する図である。

【図１６】本実施の形態３の回路の動作を示すタイミン
グチャートである。

【図１７】本実施の形態におけるマルチ電子源の製造工
程を示すフローチャートである。

【図１８】本実施の形態で用いた平面型の表面伝導型電
子放出素子の平面図（ａ）、断面図（ｂ）である。

【図１９】平面型の表面伝導型電子放出素子製造工程を
示す断面図である。

【図２０】通電フォーミング処理の際の印加電圧波形例
を示す図である。

【図２１】通電活性化処理の際の印加電圧波形（ａ）、
放出電流Ｉeの変化（ｂ）例を示す図である。

【図２２】本実施の形態で用いた垂直型の表面伝導型電
子放出素子の断面図である。

【図２３】垂直型の表面伝導型電子放出素子の製造工程
を示す断面図である。

【図２４】本実施の形態で用いた表面伝導型電子放出素
子の典型的な特性を示すグラフ図である。

【図２５】本実施の形態で用いたマルチ電子ビーム源の
基板の平面図である。

【図２６】本実施の形態で用いたマルチ電子ビーム源の
基板の一部断面図である。

【図２７】本発明の実施の形態である多機能画像表示装
置の構成を示すブロック図である。

【図２８】従来の表面伝導型電子放出素子の構成を示す
図である。

【図２９】従来のＦＥ型電子放出素子の構成を示す図で
ある。

【図３０】従来のＭＩＭ型電子放出素子の構成を示す図
である。

【図３１】従来のマルチ電子源のマトリクス配線を説明
する図である。

【図３２】デルタ配列の蛍光体を説明する図である。

【図３３】蛍光体の配列に合わせて電子放出素子を配列
した際、電子放出素子が水平方向に１／２ピッチずれる
ことによる列方向配線の蛇行を説明する図である。

【符号の説明】

１２ 変調信号電圧変換器 １３ パルス幅変調器 １４ シリアル／パラレル変換器 １５，１５ａ タイミング制御回路 １６ パルス発生器 １７，２１ 切替スイッチ １９ 走査行選択回路 ２２ データ配列変換器 ２４，２６，２７ 電源 ２５ 反転回路 ２９ 走査信号発生器 １０００，１０００ａ 表示パネル １００１ 絶縁性基板 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 １００７ フェースプレート １００８ 蛍光膜 １０１０ 黒色導電体 １１０２，１１０３，１２０２，１２０３ 素子電極 １１０５、１２０５ 電子放出部 １１１０ フォーミング用電源 １１１１，１１１６ 電流計 １１１２ 活性化用電源

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平９−198003（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−199064（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−213246（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−342636（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01J 31/12

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 それぞれが対向する一対の電極を有する
   複数の電子放出素子を複数の行方向配線及び列方向配線
   を用いてマトリクス状に配列した電子源を用いた画像表
   示装置であって、 前記複数の電子放出素子の配列形態とは異なるデルタ形
   状に配置された複数の蛍光体を有する表示用プレート
   と、各電子放出素子の前記一対の電極が対向する方向と前記
   列方向配線の各方向とが交差し、１つの行において、隣
   接する電子放出素子間で、前記一対の電極が対向する方
   向が交差するように電子放出素子を 配置し、同一行に位
   置している前記電子放出素子の一方の電極が共通の行方
   向配線に接続され、前記同一行に位置している前記電子
   放出素子の他方の電極がそれぞれ異なる列方向配線に接
   続された電子源と、 前記複数の電子放出素子を行単位に選択する走査行選択
   手段と、 前記走査行選択手段による選択に同期して選択された行
   方向配線に正極性の電位を印加する第１の行印加手段
   と、 前記第１の行印加手段により正極性の電位が印加された
   行方向配線に接続された電子放出素子の隣接する各２個
   からなる第１の素子対群のそれぞれを接続する隣接する
   各２本の列方向配線のそれぞれに負極性で走査行の画像
   信号に応じたパルス幅の同じ電位を印加する第１の列印
   加手段と、 前記走査行選択手段による選択に同期して選択された前
   記行方向配線に負極性の電位を印加する第２の行印加手
   段と、 前記第２の行印加手段により負極性の電位が印加された
   前記行方向配線に接続された電子放出素子の内、前記第
   １の素子対群とは異なる電子放出素子の隣接する各２個
   からなる第２の素子対群のそれぞれを接続する隣接する
   各２本の列方向配線のそれぞれに正極性で前記走査行の
   次の走査行の画像信号に応じたパルス幅の同じ電位の画
   像信号を印加する第２の列印加手段とを有し、前記第１及び第２の素子対群の各素子対 からの放出電子
   で前記複数の蛍光体のそれぞれを照射することを特徴と
   する画像表示装置。
2. 【請求項２】 それぞれが対向する一対の電極を有する
   複数の電子放出素子 を複数の行方向配線及び列方向配線
   を用いてマトリクス状に配列した電子源を用いた画像表
   示装置であって、 前記複数の電子放出素子の配列形態とは異なるデルタ形
   状に配置された複数の蛍光体を有する表示用プレート
   と、一つの行において、隣接する 列方向配線に対して時計回
   り方向と反時計回り方向に所定角度回転させた電子放出
   素子を交互に配置し、同一行に位置している前記電子放
   出素子の一方の電極が共通の行方向配線に接続され、前
   記同一行に位置している前記電子放出素子の他方の電極
   がそれぞれ各列方向配線に接続された電子源と、 前記複数の電子放出素子を行単位に選択する走査行選択
   手段と、 前記走査行選択手段による選択に同期して選択された前
   記共通の行方向配線に電圧を印加する行印加手段と、 前記共通の行方向配線に印加された電圧と逆極性で走査
   行の画像信号に応じたパルス幅の電圧を前記列方向配線
   の一つおきに印加する第１列印加手段と、前記共通の行方向配線に印加された電圧と逆極性で前記
   走査行の次の走査行の画像信号に応じたパルス幅の電圧
   を、前記第１列印加手段で印加した列方向の配線以外の
   配線に印加する第２印加手段と、 を備えることを特徴とする画像表示装置。
3. 【請求項３】 それぞれが対向する一対の電極を有する
   複数の電子放出素子を複数の行方向配線及び列方向配線
   を用いてマトリクス状に配列した電子源を用いた画像表
   示装置であって、一つの行において、 時計回り方向と反時計回り方向に所
   定角度回転させた電子放出素子を交互に配置して共通の
   列方向配線に接続し、同一行に位置している前記電子放
   出素子の内の１つおきに配置された第１の電子放出素子
   の一方の電極が共通の行方向配線に接続され、前記同一
   行に位置している前記第１の電子放出素子以外の第２の
   電子放出素子の一方の電極が前記共通の行方向配線の次
   の行方向配線に接続され、前記第１の電子放出素子の他
   方の電極がそれぞれ異なる列方向配線に接続され、前記
   第２の電子放出素子の他方の電極のそれぞれが前記複数
   の列方向配線のそれぞれに接続された電子源と、 前記複数の電子放出素子を行単位に選択する走査行選択
   手段と、 前記走査行選択手段による選択に同期して、選択された
   電子放出素子を接続する前記共通の行方向配線に電圧を
   印加し、次の行走査のタイミングで前記共通の行方向配
   線の次の行方向配線に電圧を印加する行印加手段と、前記共通の行印加手段への電圧の印加に同期して、 前記
   共通の行方向配線に印加された電圧と逆極性で走査行の
   画像信号に応じたパルス幅の電圧を前記列方向配線のそ
   れぞれに印加し、前記共通の行方向配線の次の行方向配
   線への電圧の印加に同期して、前記走査行の次の行の画
   像信号に応じたパルス幅の電圧を前記列方向配線のそれ
   ぞれに印加する列印加手段と、 を有することを特徴とする画像表示装置。
4. 【請求項４】 前記所定角度は６０度であることを特徴
   とする請求項２又は３に記載の画像表示装置。
5. 【請求項５】 前記電子放出素子の電子放出部の略中心
   が前記蛍光体の２行の間に位置し、かつ電子放出素子の
   行数は蛍光体の行数の半分であることを特徴とする請求
   項１乃至３のいずれか１項に記載の画像表示装置。
6. 【請求項６】 前記電子放出素子の電子放出部の略中心
   が行方向に対して蛍光体の行方向の長さを約１：３に分
   割する位置に設けられていることを特徴とする請求項１
   乃至３のいずれか１項に記載の画像表示装置。
7. 【請求項７】 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１乃至６のいずれか１項
   に記載の画像表示装置。
8. 【請求項８】 請求項１に記載の画像表示装置における
   画像表示方法であって、 前記複数の電子放出素子を行単位に選択する工程と、 行の選択に同期して選択された行方向配線に正極性の電
   位を印加する工程と、 前記正極性の電位が印加された行の電子放出素子の隣接
   する前記第１の素子対群のそれぞれが接続されている各
   ２本の列方向配線のそれぞれに負極性で走査行の画像信
   号に応じたパルス幅の同じ電位の画像信号を印加する工
   程と、 行の選択に同期して選択された行方向配線に負極性の電
   位を印加する工程と、 前記負極性の電位が印加された行の電子放出素子の内、
   前記直前に印加された前記第１の素子対群とは異なる前
   記第２の素子対群のそれぞれが接続されている各２本の
   列方向配線のそれぞれに正極性で前記走査行の次の走査
   行の画像信号に応じたパルス幅の同じ電位の画像信号を
   印加する工程とを有し、前記第１及び第２の素子対群のそれぞれ素子対 からの放
   出電子で前記複数の蛍光体のそれぞれを照射することを
   特徴とする画像表示方法。
9. 【請求項９】 請求項２に記載の画像表示装置における
   画像表示方法であって、 前記複数の電子放出素子を行単位に選択する工程と、 行の選択に同期して選択された行方向配線に電圧を印加
   する工程と、 前記行方向配線に印加された電圧と逆極性で走査行の画
   像信号に応じたパルス幅の電圧を前記複数の列方向配線
   の一つおきにに印加する第１印加工程と、前記行方向配線に印加された電圧と逆極性で前記走査行
   の次の走査行の画像信号に応じたパルス幅の電圧を、前
   記第１印加工程で印加していない前記列方向配線に印加
   する第２印加工程と、 を有することを特徴とする画像表示方法。
10. 【請求項１０】 請求項３に記載の画像表示装置におけ
    る画像表示方法であって、 前記複数の電子放出素子を行単位に選択する工程と、 行選択に同期して選択された電子放出素子を接続する前
    記共通の行方向配線に電圧を印加する第１印加工程と、 前記共通の行方向配線に接続された電子放出素子に接続
    されている前記複数の列方向配線のそれぞれに前記電圧
    と逆極性で走査行の画像信号に応じたパルス幅の電圧を
    印加する工程と、前記共通の行方向配線の次の行方向配線に電圧を印加す
    る第２印加工程と、 前記次の行方向配線に接続された 電子放出素子に接続さ
    れている前記列方向配線のそれぞれに、前記第２印加に
    おける前記電圧と逆極性で前記走査行の次の走査行の画
    像信号に応じたパルス幅の電圧の画像信号を印加する工
    程と、 を有することを特徴とする画像表示方法。