JP3586085B2 - 画像形成装置及びテレビジョン放送用表示装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の電子放出素子を有する電子源を用いた画像形成装置及びテレビジョン放送用表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、薄型の大画面表示装置の研究開発が盛んに行われている。本願発明者らは薄型大画面表示装置として、冷陰極を電子源に用いた研究を行っている。
【０００３】
従来から、電子放出素子として熱陰極素子と冷陰極素子の２種類が知られている。このうち冷陰極素子では、例えば表面伝導型放出素子や、電界放出型素子（以下ＦＥ型と記す）や、金属／絶縁層／金属型放出素子（以下ＭＩＭ型と記す）などが知られている。
【０００４】
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． Ｓｐｉｎｄｔ，“Ｐｈｙｓｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｔｈｉｎ−ｆｉｌｍ ｆｉｅｌｄ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｃａｔｈｏｄｅｓ ｗｉｔｈ ｍｏｌｙｂｄｅｎｉｕｍ ｃｏｎｅｓ”， Ｊ． Ａｐｐｌ． Ｐｈｙｓ．， ４７， ５２４８ （１９７６）などが知られている。
【０００５】
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。
【０００６】
表面伝導型放出素子としては、例えば、Ｍ． Ｉ． Ｅｌｉｎｓｏｎ， Ｒａｄｉｏ Ｅ−ｎｇ． Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｐｈｙｓ．， １０， １２９０， （１９６５）や、後述する他の例が知られている。
【０００７】
表面伝導型放出素子は、基板上に形成された小面積の薄膜に、膜面に平行に電流を流すことにより電子放出が生ずる現象を利用するものである。この表面伝導型放出素子としては、前記エリンソン（Ｅｌｉｎｓｏｎ）等によるＳｎＯ２薄膜を用いたものの他に、Ａｕ薄膜によるもの［Ｇ． Ｄｉｔｔｍｅｒ：“Ｔｈｉｎ Ｓｏｌｉｄ Ｆｉｌｍｓ”， ９，３１７ （１９７２）］や、Ｉｎ２Ｏ３／ＳｎＯ２薄膜によるもの［Ｍ． Ｈａｒｔｗｅｌｌ ａｎｄ Ｃ． Ｇ． Ｆｏｎｓｔａｄ：”ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ． ＥＤ Ｃｏｎｆ．”，５１９ （１９７５）］や、カーボン薄膜によるもの［荒木久 他：真空、第２６巻、第１号、２２（１９８３）］等が報告されている。
【０００８】
これらの表面伝導型放出素子の素子構成の典型的な例として、図４４に前述のＭ． Ｈａｒｔｗｅｌｌらによる素子の平面図を示す。同図において、３００１は基板で、３００４はスパッタで形成された金属酸化物よりなる導電性薄膜である。導電性薄膜３００４は図示のようにＨ字形の平面形状に形成されている。この導電性薄膜３００４に、後述の通電フォーミングと呼ばれる通電処理を施すことにより、電子放出部３００５が形成される。図中の間隔Ｌは、０．５〜１［ｍｍ］，幅Ｗは、０．１［ｍｍ］に設定されている。尚、図示の便宜から、電子放出部３００５は導電性薄膜３００４の中央に矩形の形状で示したが、これは模式的なものであり、実際の電子放出部の位置や形状を忠実に表現しているわけではない。
【０００９】
Ｍ． Ｈａｒｔｗｅｌｌらによる素子をはじめとして上述の表面伝導型放出素子においては、電子放出を行う前に導電性薄膜３００４に通電フォーミングと呼ばれる通電処理を施すことにより電子放出部３００５を形成するのが一般的であった。即ち、通電フォーミングとは、通電により電子放出部を形成するものであり、例えば前記導電性薄膜３００４の両端に一定の直流電圧、もしくは、例えば１Ｖ／分程度の非常にゆっくりとしたレートで昇圧する直流電圧を印加して通電し、導電性薄膜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。
【００１０】
上述の表面伝導型放出素子は、構造が単純で製造も容易であることから、大面積にわたり多数の素子を形成できる利点がある。そこで、例えば本出願人による特開昭６４−３１３３２において開示されるように、多数の素子を配列して駆動するための方法が研究されている。
【００１１】
これら表面伝導型放出素子の応用については、例えば、画像表示装置、画像記録装置などの画像形成装置や、荷電ビーム源、等が研究されている。特に、画像表示装置への応用としては、たとえば本出願人によるＵＳＰ５，０６６，８８３や特開平２−２５７５５１号公報において開示されているように、表面伝導型放出素子と電子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。これら表面伝導型放出素子と蛍光体とを組み合わせて用いた画像表示装置は、従来の他の方式の画像表示装置よりも優れた特性が期待されている。たとえば、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。
【００１２】
発明者らは、上記従来技術に記載したものをはじめとして、さまざまな材料、製法、構造の冷陰極素子を試みてきた。さらに、多数の表面伝導型放出素子を配列したマルチ電子源、ならびにこのマルチ電子源を応用した画像表示装置について研究を行ってきた。
【００１３】
本願発明者らは、例えば図４５に示す電気的な配線方法によるマルチ電子源を試みてきた。即ち、表面伝導型放出素子を２次元的に多数個配列し、これらの素子を図示のようにマトリクス状に配線したマルチ電子源である。
【００１４】
図中、４００１は表面伝導型放出素子を模式的に示し、４００２は行方向配線、４００３は列方向配線を示している。行方向配線４００２及び列方向配線４００３は、実際には有限の電気抵抗を有するものであるが、図においては配線抵抗４００４および４００５として示されている。上述のような配線方法を単純マトリクス配線と呼ぶ。なお、図示の便宜上、６×６のマトリクスで示しているが、マトリクスの規模はむろんこれに限ったわけではなく、例えば画像表示装置用のマルチ電子源の場合には、所望の画像表示を行うのに足りるだけの素子を配列し配線するものである。
【００１５】
このように表面伝導型放出素子を単純マトリクス配線したマルチ電子源においては、所望の電子を出力させるため、行方向配線４００２および列方向配線４００３に適宜の電気信号を印加する。例えば、マトリクスの中の任意の１行の表面伝導型放出素子を駆動するには、選択する行の行方向配線４００２には選択電圧Ｖｓを印加し、同時に非選択の行の行方向配線４００２には非選択電圧Ｖｎｓを印加する。これと同期して列方向配線４００３に電子を出力するための駆動電圧Ｖｅを印加する。この方法によれば、配線抵抗４００４および４００５による電圧降下を無視すれば、選択する行の表面伝導型放出素子には電圧（Ｖｅ−Ｖｓ）が印加され、また非選択行の表面伝導型放出素子には電圧（Ｖｅ−Ｖｎｓ）が印加される。これら電圧Ｖｅ，Ｖｓ，Ｖｎｓを適宜の大きさの値にすれば、選択された行の表面伝導型放出素子だけから所望の強度の電子が出力されるはずであり、また列方向配線の各々に異なる駆動電圧Ｖｅを印加すれば、選択する行の素子の各々から異なる強度の電子が出力されるはずである。また、駆動電圧Ｖｅを印加する時間の長さを変えれば、電子が出力される時間の長さも変えることができるはずである。ここで、選択時の素子印加電圧（Ｖｅ−Ｖｓ）を以下Ｖｆと呼ぶ。さらに単純マトリクス配線したマルチ電子源から電子を得る別の手法として、列方向配線に駆動電圧Ｖｅを印加するための電圧源を接続するのではなく、所望の電子を出力するのに必要な電流を供給するための電流源を接続して駆動する方法もある。ここで、電子源に流れる電流を以下素子電流Ｉｆと呼び、放出される電子量を放出電流Ｉｅと呼ぶ。
【００１６】
したがって、表面伝導型放出素子を単純マトリクス配線したマルチ電子源はいろいろな応用可能性があり、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。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような表面伝導型放出素子を単純マトリクス配線したマルチ電子源には、実際には以下に述べるような問題が発生していた。それは行方向および列方向の配線抵抗を介して表面伝導型電子放出素子に電流が流れ込む結果生じる、配線抵抗による電圧降下のために、各素子に印加される電圧がそれぞれ異なるという現象である。その結果、複数の表面伝導型放出素子にかかる実効電圧に非一様な分布が生じ、輝度にも非一様な分布が生じる。
【００１８】
図４５及び図４６は、この原因をより詳しく説明するための図である。図４５はマトリクス状に配列された表面伝導型電子放出素子のｍ×ｎの単純マトリクス回路と、特にその配線抵抗を示す図であり、図４６は列方向の各放出素子電極に印加される電圧を示す図である。
【００１９】
図４５のｍ×ｎの単純マトリクス回路では、行方向、列方向ともに一方向から電圧を印加している。また、行方向配線、列方向配線は、素子単位でそれぞれｒｘ，ｒｙの抵抗成分を有するものとする。表面伝導型電子放出素子は、行方向、列方向に対して等間隔に配置されているため、配線の幅や膜厚が製造上ばらつかない限り、素子単位で、行方向、列方向でそれぞれほぼ等しい配線抵抗値を持つ。また、表面伝導型電子放出素子も、全てほぼ等しい抵抗値を有する。
【００２０】
この図４５の回路構成から明らかなように、電圧印加端に近い素子ほど大きな電圧が印加され、電圧印加端から遠い素子ほど印加電圧が小さくなる。そのため、駆動印加電圧に非一様な分布を生じる。従って、表面伝導型電子放出素子から出力される電子放出量に対しても、非一様な分布が生じる。
【００２１】
本発明は上記従来例に鑑みてなされたもので、電圧降下、特に配線抵抗による電圧降下によって生じる放出電子量の変動を防止することを目的とする。
【００２２】
また本発明の目的は、各素子において印加電圧が非一様になることによる電子放出分布を補正することにある。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の画像形成装置は以下のような構成を備える。即ち、
共通配線に接続された複数の表面伝導型電子放出素子を有する電子源と、前記共通配線に電圧を供給することにより前記電子源から放出された電子が照射されて発光する発光体と、前記電子源と前記発光体との間に設けられ、前記複数の表面伝導型電子放出素子の各々から前記発光体の方向に放出される電子を通過させるための複数の開口部を有する導電性の板と、前記導電性の板を支持する支持手段とを具備する画像形成装置であって、
前記支持手段は、前記共通配線へ電圧を供給する部分から前記共通配線に接続された複数の表面伝導型電子放出素子の各々までの距離が長くなるに従って、前記導電性の板と前記共通配線に接続された複数の表面伝導型電子放出素子の各々との間の距離が短くなるように前記導電性の板を支持することを特徴とする。
【００２４】
上記目的を達成するために本発明の画像形成装置は以下のような構成を備える。即ち、
共通配線に接続された複数の表面伝導型電子放出素子を有する電子源と、前記共通配線に電圧を供給することにより前記電子源から放出された電子が照射されて発光する発光体と、前記電子源と前記発光体との間に設けられ、前記複数の表面伝導型電子放出素子の各々から前記発光体の方向に放出される電子を通過させるための複数の開口部を有する導電性の板と、前記導電性の板を支持する支持手段とを具備する画像形成装置であって、
前記支持手段は、前記共通配線へ電圧を供給する部分から前記共通配線に接続された複数の表面伝導型電子放出素子の各々までにおける配線抵抗による電圧降下量が大きくなるに従って、前記導電性の板と前記共通配線に接続された複数の表面伝導型電子放出素子の各々との間の距離が短くなるように前記導電性の板を支持することを特徴とする。
【００２５】
また上記目的を達成するために本発明のテレビジョン放送用表示装置は以下のような構成を備える。即ち、
テレビジョン放送用表示装置であって、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像形成装置と、テレビ受信回路と、を少なくとも備えることを特徴とする。
【００３３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を説明する前に本発明の実施の形態における基本概念を説明する。
【００３４】
この実施の形態では、電子放出素子とフェースプレートとの間に導電性のシールド板を設けた。そして、このシールド板に電位を持たせることによって、表面伝導放出素子から出る電子の軌道を修正する。即ち、
密閉容器中に、複数の表面伝導型放出素子を配置した基板とその上部に設けられたフェースプレートを備える表示パネルにおいて、表面伝導型放出素子から放出された電子は表面伝導型放出素子とフェースプレートにあるメタルバックとの間に印加された電界（加速電圧）によってフェースプレート方向に加速され、このメタルバックを通過し、フェースプレートの内側に設けられた蛍光体に衝突して、これを発光させる。その様子を解析した結果を図１０に示す。図１０において、１００１は基板、１００５は表面伝導型放出素子の電子放出部を示し、ここから放出される電子の経路が放物線状に示されている。１０１９はシールド板で、ここでは２００［Ｖ］の電位に設定されている。２１１９はこのシールド板１０１９による等電位線を示している。また１１２１はシールド板１１０９に設けられた開口部で、この開口部１１２１を通過した電子がフェースプレート方向に加速されて蛍光体に衝突する。ここで、この図１０から、蛍光体に当たる電子量の比ηは、次式で計算することができる。
【００３５】
η∝（Ｄ／２）×ＳＱＲＴ｛１＋（２ｈＶｆ／πＶａＤ）の２乗｝ …（１）ここでｈは基板とフェースプレート間の距離、Ｄは電子放出部の亀裂の幅、ＳＱＲＴ｛｝は、｛｝の平方根を示している。
【００３６】
この式（１）よりシールド板と表面伝導型放出素子の距離を変えた時の蛍光体への電子の到達量の比は図１１に示すようになる。即ち、この図１１においては、シールド板が基準位にあるときの電子到達率を“１”とすると、それから＋方向、即ち、基板に近づくにつれて電子到達率が上昇している。このことから明らかなように、シールド板と表面伝導型放出素子との距離を変えることにより蛍光体に到達する電子量を変化させることが可能である。即ち、シールド板を基板（表面伝導型放出素子）に近づけることにより蛍光体への電子到達率が上昇し、逆に遠ざけると電子到達率が低下する。よって、シールド板の電位と電子放出素子との距離を変更することによって、配線抵抗等による電圧降下に起因する画像表示の輝度のばらつき（到達電子量の変動）を補正することができる。
【００３７】
更に図１２は、シールド板の素子基板からの高さと、電子放出素子から放出された電子がシールド板に設けられた開口部を通過する電子透過率との関係を示す図である。この図からも明らかなように、素子からの距離（高さ）が大きくなるにつれて電子透過率も減少していることがわかる。
【００３８】
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。
【００３９】
［実施の形態１］
図１は、本実施の形態の表示パネル１０１の外観斜視図であり、その内部構造を示すために表示パネル１０１の一部を切り欠いて示している。
【００４０】
図中、８２はリアプレート、８３は側壁、８７はフェースプレートであり、８２〜９０により表示パネル１０１の内部を真空に維持するための気密容器を形成している。この気密容器を組み立てるにあたっては、各部材の接合部に十分な強度と気密性を保持させるため封着する必要があるが、例えばフリットガラスを接合部に塗布し、大気中あるいは窒素雰囲気中で、４００℃〜５００℃で１０分以上焼成することにより封着を達成した。気密容器内部を真空に排気する方法については後述する。
【００４１】
リアプレート８２には、基板７１が固定されているが、この基板７１上には表面伝導型放出素子７４がＮ×Ｍ個形成されている（ここでＮ，Ｍは２以上の正の整数であり、目的とする表示画素数に応じて適宜設定される。これらＮ×Ｍ個の表面伝導型放出素子７４は、素子電極７５を介してＭ本の行方向配線７２とＮ本の列方向配線７３により単純マトリクス配線されている。前記７１〜７５によって構成される部分をマルチ電子源と呼ぶ。なお、マルチ電子源の製造方法や構造については、後で詳しく述べる。
【００４２】
本実施の形態においては、気密容器のリアプレート８２にマルチ電子源の基板７１を固定する構成としたが、マルチ電子源の基板７１が十分な強度を有するものである場合には、気密容器のリアプレートとしてマルチ電子源の基板７１自体を用いてもよい。
【００４３】
また、フェースプレート８７の下面には、蛍光膜８８が形成されている。本実施の形態の表示パネル１０１はカラー表示用であるため、蛍光膜８８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、ストライプ状に塗り分けられ、各色の蛍光体のストライプの間には黒色の導電体が設けてある。この黒色の導電体を設ける目的は、電子の照射位置に多少のずれがあっても表示色にずれが生じないようにするためや、外光の反射を防止して表示コントラストの低下を防ぐため、更には電子による蛍光膜のチャージアップを防止するためなどである。黒色の導電体には、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。また、３原色の蛍光体の塗り分け方はデルタ状配列や、それ以外の配列であってもよい。なお、モノクロームの表示パネルを作成する場合には、単色の蛍光体材料を蛍光膜８８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。
【００４４】
また、蛍光膜８８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８９を設けてある。このメタルバック８９を設けた目的は、蛍光膜８８が発する光の一部を鏡面反射して光利用率を向上させるため、負イオンの衝突から蛍光膜８８を保護するため、電子加速電圧を印加するための電極として作用させるため、蛍光膜８８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８９は、蛍光膜８８をフェースプレート８７上に形成した後、蛍光膜表面を平滑化処理し、その上にアルミニウムを真空蒸着する方法により形成した。なお、蛍光膜８８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８９は用いない。
【００４５】
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８７と蛍光膜８８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。
【００４６】
また、Ｄｘ１〜ＤｘＭおよびＤｙ１〜ＤｙＮ，Ｈｖ及びＩｖは、当該表示パネル１０１と不図示の電気回路とを電気的に接続するために設けた気密構造の電気接続用端子である。Ｄｘ１〜ＤｘＭはマルチ電子源の行方向配線７２と、Ｄｙ１〜ＤｙＮはマルチ電子源の列方向配線７３と、Ｈｖはフェースプレートのメタルバック８９と、そして端子Ｉｖはシールド板１１０９と、それぞれ電気的に接続されている。シールド板１１０９にはこの端子Ｉｖを介して電位Ｖｓが印加される。このシールド板１１０９は、図２及び図３を参照して後述するように、マルチ電子源の上方で前述の蛍光膜８８との間に設けられ、各電子放出素子から放出される電子を通過させるための開口部１１２１を有している。これら開口部１１２１の位置は、各電子放出部から放出された電子を透過させて蛍光膜８８に衝突させることができる位置である。
【００４７】
この図１の電子源の概略的な部分斜視図を図２に示す。また、図２のＣ−Ｃ’断面図及びＤ−Ｄ’断面図のそれぞれを図３（ａ），（ｂ）に示す。但し、図１〜図３において、同じ符号で示したものは同等部材を示している。
【００４８】
図中、７３は行方向配線７２と層間絶縁層（不図示）を介して印刷法などにより形成した膜厚５０ミクロンの列方向配線である。電子放出素子７４は、図３２を用いて後述するように、併設された素子電極１１０２，１１０３間に、電子放出部１１０５を含む導電性膜１１０４を有する表面伝導型放出素子であり、この電子放出素子７４の多数個が図１及び図２に示すように、行方向配線７２及び列方向配線７３と電気的に接続されている。
【００４９】
また、１１０９は導電性を有する薄板（アルミニウム等）からなるシールド板で、各電子放出素子７４の直上部を覆い、且つ各電子放出素子の電子放出部から放出される電子の軌道を遮らないように電子通過孔１１２１をシールド電極１１０９上に形成した。
【００５０】
図３（ａ）は図２のＣ−Ｃ’断面図で、この図よりシールド板１１０９に設けられた開口部１１２１の行方向の位置がほぼ電子放出部の真上に位置していることがわかる。また図３（ｂ）は図２のＤ−Ｄ’断面図で、この図よりシールド板１１０９に設けられた開口部１１２１の列方向の位置が、電子放出部の真上よりも右側の行方向配線側にずれて位置していることが分かる（右側の素子電極が正極であるため）。
【００５１】
図４は、本実施の形態のシールド板１１０９の取付け構造を説明するための表示パネル１０１の一部断面図で、前述の図面と共通する部分は同じ番号で示し、その説明を省略する。但し、図１の表示パネル１０１では行方向配線７２の一方だけから通電が行われていたのに対し、以下に説明する図４〜図６では、行方向配線７２の両側から電圧が印加される場合で説明する。
【００５２】
図４において、１１は外枠８３に設けられた切り欠き、１３はこの切り欠き１１に塗布された導電性接着剤で、電極１２とシールド板１１０９とを電気的に接続している。根電極１２は前述の端子Ｉｖに接続されている。１０はシールド板押えガイドで、フェースプレート８７とシールド板１１０９との間の間隔を確保するとともに、シールド板１１０９の曲げ方向を決めるように作用している。１４は行方向配線と列方向配線とを電気的に絶縁するための絶縁層である。
【００５３】
この図４の構造は、表面伝導型放出素子７４に接続された行方向配線７２の両側から電圧が印加される場合に対応するものである。行方向配線の両側から電圧を印加して通電したとき、前述のように配線等の電圧降下により、その行のほぼ中央部の素子において、端部に位置している素子よりも低い電圧が印加されることになり、これにより略中央部の素子からの電子放出量が少なくなる。
【００５４】
このような構成において、シールド板１１０９の幅（長さ）を、切りかき１１を含めた寸法と、そのたわみ量（表面伝導型放出素子７４に近づく距離を考慮した）を求めて大きくとる。そうすることによって、シールド板１１０９を切り欠き１１にはめ込んだだけで、電子放出素子７４と所望の距離の変化を持ったシールド板１１０９を構成することができる。また、このような構成にすることによって、シールド板１１０９が所定のテンションをもって図示のように保持されるので、所望の強度が得られる上、共振を防ぐという点で優れている。
【００５５】
このように、配線抵抗により印加される電位が低下する行配線或いは列方向配線のほぼ中央の電子放出素子７４付近で、シールド板１１０９と素子との間隔を短くし、そのシールド板１１０９の電位により、それらほぼ中央の電子放出素子からの電子放出量を多くすることにより、印加電圧の低下により電子放出量が低下する電子放出素子からの電子放出量を補正して電子分布を一様にできる。
【００５６】
このような構成により、組立工程が簡便でかつ電子放出分布を補正することができるようになった。
【００５７】
［実施の形態２］
図５は、本発明の実施の形態２の表示パネルの一部断面図で、前述の図面と共通する部分は同じ番号で示し、その説明を省略する。
【００５８】
この実施の形態２において、表面伝導型放出素子７４に接続された行方向配線７２を介して、その行方向配線７２の両側から駆動する例が示されている。この場合も、両側から電圧を印加して駆動したとき、前述のように配線等の電圧降下により、ほぼ中央部の素子に印加される電圧が端部の素子に印加される電位よりも低くなり、これら略中央部の素子からの電子放出量が低下する。
【００５９】
この実施の形態２では、シールド板１１０９は、そのシールド板１１０９を保持するためのシールド板支え治具１５を有している。この構成の場合、シールド板１１０９はたわみ量（表面伝導型放出素子７４に近づく距離を考慮した）が計算された構造にする。そうすることによって、シールド板１１０９とシールド板支え治具１５とを含んだ構成だけで、電子放出素子７４（特に略中央部の電子放出素子）と所望の距離の変化を持ったシールド板１１０９を構成することができる。なお、１６はシールド板１１０９に接続された配線を示し、この配線１６を介してシールド板１１０９の電位を所定の電位に保つことができる。
【００６０】
このような構成により、前述の実施の形態１と同様の効果が得られた。
【００６１】
［実施の形態３］
図６は、本実施の形態３の表示パネルの一部断面図で、前述の図面と共通する部分は同じ番号で示し、その説明を省略する。
【００６２】
この実施の形態３では、表面伝導型放出素子に接続された行方向配線７２の両側から電圧を印加して通電駆動しており、このように行方向配線の両側から駆動したとき、前述のように配線抵抗等により電圧降下が生じ、ほぼ中央部の素子からの電子放出量が端部に位置している素子からの電子放出量よりも少なくなっている。
【００６３】
この実施の形態３では、シールド板１１０９を保持するためのシールド板支え治具１７が設けられている。この構成の場合、シールド板１１０９はたわみ量（表面伝導型放出素子に近づく距離を考慮した）が計算された構造にする。そうすることによって、シールド板１１０９とシールド板支え治具１７を含んだ構成だけで、素子とシールド板１１０９との間の間隔を所望の距離にできるシールド板１１０９の構成にすることができる。また、シールド板支え治具１７がフェースプレート８７の支えにもなっており、画像形成装置の強度確保にもなっている。なお、シールド板１１０９の電位は配線１８を介して印加される電位による。この構成により、上述の実施の形態と同様に、電子放出分布を一様にすることができるようになった。
【００６４】
［実施の形態４］
図７は、本実施の形態４の表示パネルの一部断面図で、前述の図面と共通する部分は同じ番号で示し、その説明を省略する。
【００６５】
図７において、１９ａ，１９ｂのそれぞれは外枠８３に設けられた切り欠きを示し、切り欠き１９ａの位置が切り欠き１９ｂの位置よりも高く設定されている。この実施の形態４では、切り欠き１９ｂには導電性の接着剤１３が設けられており、この接着剤１３により電極１９とシールド板１１０９とが電気的に接続されている。尚、この電極１９は外部端子Ｉｖと電気的に接続されている。
【００６６】
この実施の形態４は、表面伝導型放出素子に接続された行方向配線の図の左側から電圧を印加する場合を示し、この場合は配線抵抗により右側の素子にかかる電位が低下するので、右側に位置している素子からの電子放出量が少なくなる。したがって、この実施の形態４では、その右側に位置している電子放出素子７４とシールド板１１０９との間隔を短くし、その右側に位置している素子における電子透過量を多くしている。
【００６７】
この構成の場合、外枠８３の切り欠き１９ａ，１９ｂは、表面伝導型放出素子７４に近づく距離を考慮に入れる必要がある。そうすることによって、これら切り欠き１９ａ，１９ｂにシールド板１１０９をはめ込むだけで、素子とシールド板１１０９との距離が所望の距離になるようにしたシールド板１１０９を構成することができる。この構成により、配線抵抗に起因する電子放出分布を補正することができるようになった。
【００６８】
［実施の形態５］
図８は、本実施の形態５の表示パネルの一部断面図で、前述の図面と共通する部分は同じ番号で示し、その説明を省略する。
【００６９】
この実施の形態５は、行方向配線に接続された表面伝導型放出素子の片側から電圧を印加して駆動する場合に対応している。このように片側（図８の例では左側）から電圧を印加して駆動したとき、前述のように配線抵抗等による電圧降下のために、電圧印加端より遠い位置にある素子に印加される電圧が低下し、それら素子からの電子放出量が少なくなる。
【００７０】
ここではシールド板１１０９は、シールド板支え治具２０により支持され、シールド板支え治具２０は、配線抵抗等による電圧降下を補償するために、行配線の右側（電圧印加端より遠い位置）の表面伝導型放出素子７４との距離を短くしたシールド板１１０９の構成とすることができる。なお、配線２１は、シールド板１１０９に電位を印加するためのものである。
【００７１】
この構成により電子放出分布を補正することができるようになった。
【００７２】
［実施の形態６］
図９は、本実施の形態６の表示パネルの一部断面図で、前述の図面と共通する部分は同じ番号で示し、その説明を省略する。
【００７３】
この実施の形態６においても、行方向配線尾左端部より電圧が印加され、右端の電子放出素子からの電子放出量が減少している。そこで、前述の実施の形態５と同様に、右側で表面伝導型放出素子７４とシールド板１１０９との距離が短くなるように配設されている。このシールド板１１０９を支持するためのシールド板支え治具２２は、上述の構成とするような支え構造にされるととともに、フェースプレート８７の支えにもなっている。これにより表示パネルの強度確保にもなっている。配線２３は、このシールド板１１０９の電位を決定するための配線である。このような構成により、行方向に発生する電子放出分布を補正することができるようになった。
【００７４】
以上説明したように上述した実施の形態によれば、表面伝導型放出素子を単純マトリクスで接続して駆動するにあたって、配線抵抗等による電圧降下によって生じる各表面伝導型放出素子に印加される電圧分布が非一様になることによる電子放出分布を補正し、高品位の画像表示を行うことができる。
【００７５】
［実施の形態７］
前述の図４５に示すようなマトリクス配線において、ある行に着目し、その行配線４００２に接続された各電子放出素子の走査信号の入力端側の電位をプロットすると図１３（ａ）のようになる。ここで電位の変化が一様でないのは、行方向配線を流れる電流が走査信号の供給端（左端部）に近いほど多いため、配線抵抗による電圧降下も大きくなるためである。ここで列方向配線の電位は等しいので、各電子放出素子にかかる電圧は同図（ｂ）に示すようになる。その結果、各電子放出素子から放出される電子による電流は、走査信号の供給端側で最も大きく、供給端より遠い側で小さくなる。
【００７６】
またある列に着目し、各電子放出素子の変調信号の電位をプロットすると図１４（ａ）のようになる。これは列方向配線の長さに起因する。したがって、各電子放出素子にかかる電圧は同図（ｂ）のようになり、各電子放出素子から放出される電子による電流は変調信号の供給端（図４５の上側）で最も大きく、遠い側で小さくなる。このような放出電流のばらつきは、画像形成装置に応用した場合には輝度のばらつきとなって表れるので、極めて不都合である。
【００７７】
そこで本実施の形態７では、電子放出素子とフェースプレート間にシールド電極を設け、各電子放出素子に印加される電圧に応じて、そのシールド電極の開口部の開口面積を設定することにより、どの電子放出素子からも略等しい電子がターゲットに照射されるようにしている。より詳しくは、走査信号の供給端子及び変調信号の供給端子に近い電子放出素子に対応する通過孔の開口面積を小さく、供給端子よりも遠い位置にある電子放出素子に対応する開口部の開口面積を大きくしている。
【００７８】
図１５は、本実施の形態の表示パネル１０００の外観斜視図であり、その内部構造を示すために表示パネル１０００の１部を切り欠いて示している。
【００７９】
図中、１００５はリアプレート、１００６は側壁、１００７はフェースプレートであり、１００５〜１００７により表示パネルの内部を真空に維持するための気密容器を形成している。気密容器を組み立てるにあたっては、各部材の接合部に十分な強度と気密性を保持させるため封着する必要があるが、例えばフリットガラスを接合部に塗布し、大気中あるいは窒素雰囲気中で、４００℃〜５００℃で１０分以上焼成することにより封着を達成した。気密容器内部を真空に排気する方法については後述する。
【００８０】
リアプレート１００５には、基板１００１が固定されているが、この基板１００１上には表面伝導型放出素子１００２がＮ×Ｍ個形成されている（ここでＮ，Ｍは２以上の正の整数であり、目的とする表示画素数に応じて適宜設定される。例えば、高品位テレビジョンの表示を目的とした表示装置においては、Ｎ＝３０００，Ｍ＝１０００以上の数を設定することが望ましい。本実施の形態においては、Ｎ＝３０７２，Ｍ＝１０２４とした）。前記Ｎ×Ｍ個の表面伝導型放出素子１００２は、Ｍ本の行方向配線１００３とＮ本の列方向配線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源と呼ぶ。なお、マルチ電子源の製造方法や構造については、後で詳しく述べる。
【００８１】
本実施の形態においては、気密容器のリアプレート１００５にマルチ電子源の基板１００１を固定する構成としたが、マルチ電子源の基板１００１が十分な強度を有するものである場合には、気密容器のリアプレートとしてマルチ電子源の基板１００１自体を用いてもよい。
【００８２】
また列方向配線１００４上に絶縁層（不図示）を介して、導電性を有する薄板（アルミニウム等）からなるシールド電極１０２０が設置されている。このシールド電極１０２０には、各電子放出素子に印加される電圧に応じた開口面積を有する電子通過孔１０２１が設けられている。尚、このシールド電極１０２０の電位は、端子Ｓｖから供給される電圧により決定される。
【００８３】
また、フェースプレート１００７の下面には、蛍光膜１００８が形成されている。本実施の形態の表示パネル１０００はカラー表示用であるため、蛍光膜１００８の部分にはＣＲＴの分野で用いられる赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色の蛍光体が塗り分けられている。各色の蛍光体は、たとえば図１６（Ａ）に示すようにストライプ状に塗り分けられ、各色の蛍光体のストライプの間には黒色の導電体１０１０が設けてある。この黒色の導電体１０１０を設ける目的は、電子の照射位置に多少のずれがあっても表示色にずれが生じないようにするためや、外光の反射を防止して表示コントラストの低下を防ぐため、更には電子による蛍光膜のチャージアップを防止するためなどである。黒色の導電体１０１０には、黒鉛を主成分として用いたが、上記の目的に適するものであればこれ以外の材料を用いても良い。
【００８４】
また、３原色の蛍光体の塗り分け方は図１６（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１６（Ｂ）に示すようなデルタ状配列や、それ以外の配列であってもよい。なお、モノクロームの表示パネルを作成する場合には、単色の蛍光体材料を蛍光膜１００８に用いればよく、また黒色導電材料は必ずしも用いなくともよい。
【００８５】
また、蛍光膜１００８のリアプレート側の面には、ＣＲＴの分野では公知のメタルバック１００９を設けてある。このメタルバック１００９を設けた目的は、蛍光膜１００８が発する光の一部を鏡面反射して光利用率を向上させるため、負イオンの衝突から蛍光膜１００８を保護するため、電子加速電圧を印加するための電極として作用させるため、蛍光膜１００８を励起した電子の導電路として作用させるためなどである。このメタルバック１００９は、蛍光膜１００８をフェースプレート基板１００７上に形成した後、蛍光膜表面を平滑化処理し、その上にアルミニウムを真空蒸着する方法により形成した。なお、蛍光膜１００８に低電圧用の蛍光体材料を用いた場合には、メタルバック１００９は用いない。
【００８６】
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。
【００８７】
また、Ｄｘ１〜ＤｘＭおよびＤｙ１〜ＤｙＮ，ＳｖおよびＨｖは、当該表示パネル１０００と不図示の電気回路とを電気的に接続するために設けた気密構造の電気接続用端子である。Ｄｘ１〜ＤｘＭはマルチ電子源の行方向配線１００３と、Ｄｙ１〜ＤｙＮはマルチ電子源の列方向配線１００４と、Ｈｖはフェースプレートのメタルバック１００９とそれぞれ電気的に接続している。
【００８８】
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［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。ゲッター膜とは、たとえばＢａを主成分とするゲッター材料をヒータもしくは高周波加熱により加熱し蒸着して形成した膜であり、該ゲッター膜の吸着作用により気密容器内は１×１０マイナス５乗ないしは１×１０マイナス７乗［ｔｏｒｒ］の真空度に維持される。
【００８９】
以上、本発明の実施の形態の表示パネル１０００の基本構成と製法を説明した。
【００９０】
図１７は、本実施の形態７のシールド電極１０２０の平面図で、このシールド電極は前述の図４５に示すようなマトリクス配線において、変調信号が上側の供給端より供給され、走査信号が左側の信号供給端より供給される場合に対応している。即ち、行方向配線における電圧分布は図１３（ｂ）のようになり、列方向配線の電圧分布は図１４（ｂ）のようになるので、２次元的にはこれらを掛け合わせた電圧分布となる。
【００９１】
図１８はシールド電極１０２０の通過孔１０２１の開口面積に対する放出電子の通過量を表した図である。この図より、開口面積が小さい範囲では開口面積が大きくなると急激に通過電流が増加するが、より開口面積が大きい範囲では、開口面積の増大に伴ってなだらかに通過電流が増大していくことがわかる。このような特性に鑑みて、シールド電極１０２０の通過孔１０２１の開口面積は、走査信号の供給端（左側）及び変調信号の供給端（上側）に近いほど小さく、そこから離れるほど大きくなるように設定されている。
【００９２】
尚、このシールド電極１０２０に印加される電位は、フェースプレート１００７とリアプレート１００５によって形成される電界を乱さないような電位とした。
【００９３】
［実施の形態８］
図１９は、実施の形態８の単純マトリクス配線の例を示す図、図２０は図１９の配線に対応するシールド電極１０２０ａの通過孔の配置例を示す図である。
【００９４】
図１９では、走査信号の供給端子が各行方向配線毎に左右交互に設けられているため、シールド電極１０２０ａの通過孔の開口面積は１行毎に右側に最も大きいものと右側が最も小さいものとが交互に配列されている。
【００９５】
［実施の形態９］
図２１は実施の形態９の単純マトリクス配線の例を示す図、図２２は図２１の配線に対応するシールド電極１０２０ｂの通過孔の配置例を示す図である。
【００９６】
図２１では、走査信号の供給端子が左右両側に設けられているため、シールド電極１０２０ｂの通過孔の開口面積は中央部分で大きく、両端部で小さくなっている。この構成では、先の実施の形態６，７に比べて行方向配線の電圧降下をほぼ半分にすることができるので、電圧のばらつきが小さくなり印加電圧が低下する電子放出素子からの放出電子量が増大する。この結果、表示される画像の輝度のばらつきが解消される。
【００９７】
［実施の形態１０］
図２３は実施の形態１０の単純マトリクス配線の例を示す図、図２４は図２３の配線に対応するシールド電極１０２０ｃの通過孔の配置例を示す図である。
【００９８】
図２３では、走査信号と変調信号の供給端子が左右及び上下両側に設けられているため、シールド電極１０２０ｃの通過孔の開口面積は中央部分で大きく、左右及び上下両端部で小さくなっている。この構成では、行方向配線に加えて列方向配線の電圧降下をもほぼ半分にすることができるので、電圧のばらつきが、前述の実施の形態９よりも更に小さくなり、印加電圧が低下する電子放出素子からの放出電子量が増大する。この結果、表示される画像の輝度のばらつきが解消される。このような構成は特に大面積の表示画面を有する画像形成装置に有効である。
【００９９】
尚、上述の実施の形態では、通過孔の形状を丸型で示したが、本発明はこれに限定されるものでなく、楕円、長方形等、どのような形状でも同様の効果が得られる。
【０１００】
以上説明したように本実施の形態７〜１０によれば、シールド電極に設けた電子通過孔の開口面積を、電子放出素子から放出される電子量のばらつきに応じて異なった開口面積とすることにより、ターゲットに到着する電子量を電子放出素子の位置によらずに略均一にすることができた。これにより従来問題となっていた、画像の表示むら等を解消でき、薄型で大面積、大容量の画像形成装置の実用性能を大幅に向上させることができた。
【０１０１】
尚、上述の実施の形態では，シールド電極を素子基板とフェースプレート間に配置する例で説明したが、このシールド電極は電子放出素子と一体に基板上に配設されても良い。以下にその製造方法を述べる。
【０１０２】
電子源の一構成例を図４２に示す。図４２（ａ）は平面図、同図（ｂ），（ｃ）は断面図、図４３はその製造工程を示す断面図であり、これら図面において図４２（ａ）に示したものと同一部位には同じ番号を付している。
【０１０３】
図４２において，１３０１は電子通過孔１３０２を備えるシールド電極である。図４２に示した電子源を例に、図４３（図４２のＡ−Ａ’断面）の製造工程図に基づいて、該電子源の製造方法の一例を以下に説明する。尚、以下の工程（ａ）〜（ｄ）は図４３の（ａ）〜（ｄ）に対応している。
【０１０４】
工程ａ：基板１１０１を洗剤、純水及び有機溶剤により十分に洗浄した後、真空蒸者法、スパッタ法などにより素子電極材料を堆積した後、フォトリソグラフィ技術により上記基板１１０１上に素子電極１１０２，１１０３を形成する。
【０１０５】
基板１１０１としては、石英ガラス、Ｎａ等の不純物含有量を減少したガラス、青板ガラス、青板ガラスにスパッタ法などにより形成したＳｉＯ２を積層したガラス基板等のガラス郡材及びアルミナ等のセラミックス部材などが挙げられる。
【０１０６】
素子電極１１０２，１１０３の材料としては導電性を有するものであればどのようなものであっても構わないが、例えばＮｉ，Ｃｒ，Ａｕ，Ｍｏ，Ｗ，Ｐｔ，Ｔｉ，Ａｌ，Ｃｕ，Ｐｄ等の金属、或いは合金、及びＰｄ，Ａｇ，Ａｕ，ＲｕＯ２，Ｐｄ−Ａｇ等の金属や金属酸化物とガラスなどから構成される印刷導体、或いはＩｎ２０３−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などが挙げられる。
【０１０７】
工程ｂ：基板１１０１上に設けられた素子電極１１０２と素子電極１１０３との間に有機金属溶液を塗布して有権金属薄膜を形成する。この後、有機金属薄膜を過熱焼成処理し、リフトオフ、エッチング等によりパターニングして導電性薄膜１１０４を形成する。
【０１０８】
なお、上記有機金属溶液とは、前記Ｐｄ，Ｒｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｔｉ，Ｉｎ，Ｃｕ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｓｎ，Ｔａ，Ｗ，Ｐｂ等の金属を主元素とする有機化合物の溶液である。なお、ここでは有機金属溶液の塗布法により説明したが、これに限るものではなく、真空蒸着法、スパッタ法、化学的気層堆積法、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。
【０１０９】
工程ｃ：導電性薄膜１１０４の保護層１３０３をＣｒで形成した後、犠牲層１３０４及びシールド電極１３０１を順次積層形成する。このとき、上記シールド電極１３０１の両端郡が基板１１０１上に形成されるように、犠牲層１３０４及びシールド電極１３０１のサイズを選択する。シールド電極１３０１としては導電性を有するものが好ましく、例えばＡｌ等の薄膜金属により構成される。
【０１１０】
工程ｄ：犠牲層１３０４をエッチング除去して、薄膜１１０４とシールド電極１３０１との問に間隙部をなす。つぎに、上記エッチング時における薄膜１１０４の保護層１３０３を除去する。最後に、素子電極１１０２、１１０３の間に不図示の電源により電圧を印加することで、先述のフォーミングとよばれる通電処理を施し、導電性薄膜の部位に変化した電子放出部１１０５を形成する。尚、このようにして形成した電子放出部１１０５は導電性微粒子で構成されている場合もある。
【０１１１】
又、電子放出部１１０５を含む導電性膿１１０４を構成する材料の具体例を挙げるならば、Ｐｄ，Ｒｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｔｉ，Ｉｎ，Ｃｕ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｚｎ，Ｓｎ，Ｔａ，Ｗ，Ｐｂ等の金属、ＰｄＯ，ＳｎＯ２，Ｉｎ２Ｏ３，ＰｂＯ，Ｓｂ２Ｏ３等の酸化物、ＨｆＢ２，ＺｒＢ２，ＬａＢ６，ＣｅＢ６，ＹＢ４，ＧｄＢ４等の硼化物、ＴｉＣ，ＺｒＣ，ＨｆＣ，ＴａＣ，ＳｉＣ，ＷＣ等の炭化物、ＴｉＮ，ＺｒＮ，ＨｆＮ等の窒化物、Ｓｉ，Ｇｅ等の半導体、カーボン等であり、基本的には微粒子膜からなる。
【０１１２】
以上の工程を経て得られる電子源は、電子放出部を含む導電性膜１１０４に電圧を印加し、素子表面に電流を流すことにより、電子放出部１１０５より電子を放出する。この電子は素子電極１１０２，１１０３により、電子放出部１１０５の近傍に形成される水平方向の電界により、電子放出部１１０５よりも陽極よりの軌道を持つため、シールド電極１３０１の電子通過孔１３０２は電子放出郡１１０５の直上部ではなく、陽極よりに設置される。このとき、シールド電極１３０１に対して、電位を規定する電圧印加手段を設けることが好ましい。
【０１１３】
尚、本発明の実施の形態に関わる電子源の製造方法は、上述の方法に限定されるものではなく、上記製造方法のうちの一部を変更しても良い。
【０１１４】
以上説明したように本実施の形態では、シールド電極１３０１の電子通過孔１３０２の開口面積を各電子放出素子に印加される電圧に応じて最適に設定することにより、電子放出素子毎に印加電圧に分布があった場合にも、電子の透過量、すなわち最終的なターゲットへの到達電子の量を一定にできる効果があった。
【０１１５】
［実施の形態１１］
後述する本実施の形態１１〜１５では、各電子放出素子に印加される電圧に応じて異なる大きさの面積を有したブラックストライプを用いることにより、どの電子放出素子からもほぼ等しい量の放出電子がターゲットに照射される。より詳しくは、走査信号の供給端及び変調信号の供給端に近い電子放出素子に対応するブラックストライプの面積を小さく、これら供給端より遠い位置の電子放出素子に対応するブラックストライプの面積を大きくしている。
【０１１６】
図２５は本実施の形態１１のフェースプレートの平面図である。これは前述の図４５のマトリクス配線に対応する場合を示し、前述の図１３（ｂ）及び図１４（ｂ）のような電圧分布の場合に対応しており、２次元的にはこれら電圧分布を掛け合わせた分布となる。
【０１１７】
また図２６は、表面伝導型放出素子から放出された電子がフェースプレート１００７に到達したときのスポット形状を示す図である。
【０１１８】
この図のデータの取得条件は、フェースプレート１００７に印加するアノード電圧を８［ｋＶ］、フェースプレート１００７とリアプレート１００５間の距離を４ｍｍ、表面伝導型放出素子の駆動電圧を１４［Ｖ］とした。この図において、明るい部分が電子密度が高く、暗く表現されている部分が電子密度が低くなっている。またスポット形状が左右対称なのは、放出された電子が駆動電圧によって形成される水平面内の電界によって素子電極の陽極側に引かれるためである（図２６において、右側が陽極である）。したがって、電子量の粗調整を行うには、スポットの電子密度が高い側の黒色導電体の塗布面積を調整し、電子量の微調整を行うにはスポットの電子密度が低い側の黒色導電体の塗布面積を調整するのが効果的である。
【０１１９】
以上の特性に鑑みて、図２５におけるフェースプレートの黒色導電体の幅は、走査信号の供給端及び変調信号の供給端に近い電子放出素子に対応するものほど広く（蛍光体の塗布面積が狭くなっている）、逆にこれら供給端より遠い位置にある電子放出素子に対応するものほど、蛍光体の塗布面積が広くなっている。
【０１２０】
［実施の形態１２］
図２７は、前述の図１９の配線、即ち、走査信号の供給端子が各行方向配線毎に左右交互に設けられている場合に対応するフェースプレートの平面図を示す。この図２７では、蛍光体の配列に前述した図４７（Ａ）のデルタ配列の蛍光体配列を用いた。この配列を用いると、画素の周囲を黒色導電体が覆っているため、左右方向だけでなく上下方向にも黒色導電体の塗布面積の自由度が生じる。これにより、図１６（Ａ）の場合には困難であった図１９の配線の場合にも対応することができる。
【０１２１】
この図２７では、図１９に示すように走査信号供給端が行配線毎に左右交互に設けられているため、黒色導電体の塗布面積は１段毎に右側が大きいものと左側が大きいものとが交互に配列されている。
【０１２２】
また図２８は、図４７（Ｂ）に示す市松模様に配列したフェースプレートの例を示す。いずれにおいても、前述と同様の効果が得られた。
【０１２３】
［実施の形態１３］
図２９は実施の形態１３のフェースプレートの例を示す平面図で、前述の図２１の配線に対応するフェースプレートの平面図である。
【０１２４】
図２９では、走査信号の供給端子が左右両側に設けられているため、黒色導電体の塗布面積は左右両側で大きく、また下側端部で小さくなっている。この構成では、行方向配線の電圧降下をほぼ半分にすることができるので、電圧のばらつきが小さくなり印加電圧が低下する電子放出素子からの放出電子量が増大する。この結果、表示される画像の輝度のばらつきが解消される。これは特に大面積の画像形成装置に有効である。
【０１２５】
［実施の形態１４］
図３０は実施の形態１４のフェースプレートの例を示す平面図で、前述の図２３の配線に対応するフェースプレートの平面図である。
【０１２６】
図２３では、走査信号と変調信号の供給端子が左右及び上下両側に設けられているため、黒色導電体の塗布面積は端部で大きく、中央部で小さくなっている。この構成では、行方向配線に加えて列方向配線の電圧降下をもほぼ半分にすることができるので、電圧のばらつきが、前述の実施の形態１３よりも更に小さくなり、印加電圧が低下する電子放出素子からの放出電子量が増大する。この結果、表示される画像の輝度のばらつきが解消される。このような構成は特に大面積の表示画面を有する画像形成装置に有効である。
【０１２７】
［実施の形態１５］
図３１は実施の形態１５のフェースプレートの例を示す平面図で、前述の図４５の配線に対応するフェースプレートの他の例を示す平面図である。
【０１２８】
図３１では、電子放出量が多い電子放出素子に対応するフェースプレートの結像面に黒色微粒子３１０が配置されている。これにより、励起された発光体から発する光の透過を妨げるので、黒色の導電体の幅を広げるのと同等の効果を得ることができる。
【０１２９】
次に、この黒色導電体１０１０及び黒色微粒子３１０の作成方法について説明する。
【０１３０】
＜第１の方法＞
（ａ）まずフェースプレートとなるガラス基板を洗浄する。
（ｂ）黒色微粒子をもっとも濃く形成したい部分に黒色導電体の成分であるカーボンの薄い溶液を塗布し、乾燥させる。
（ｃ）再びカーボンの薄い溶液を塗布し、前回よりも広域に広げる。
（ｄ）所望の分布になるように工程（ｃ）を繰返す。
（ｅ）以上で黒色微粒子が濃度分布を持って形成されるので、重ねて通常の印刷或いはフォトリソグラフィ技術を用いて黒色導電体１０１０を形成する。
【０１３１】
＜第２の方法＞
（ａ）まずフェースプレートとなるガラス基板を洗浄する。
（ｂ）黒色導電体の材料を濃度分布を持たせて蒸着する。この濃度分布を持たせるには、例えば蒸着材料と蒸着対象とを近づけることで局所的に蒸着することが可能であり、蒸着対象を移動させて再度蒸着することで、所望の濃度分布を持った黒色微粒子３１０を形成できる。
（ｃ）以上で黒色微粒子が濃度分布を持って形成されるので、重ねて通常の印刷或いはフォトリソグラフィ技術を用いて黒色導電体１０１０を形成する。
【０１３２】
本実施の形態では、黒色微粒子３１０の材料は黒色導電体１０１０と同様、黒鉛を主成分とするものを用いたが、必ずしも黒色導電体１０１０と同じ材料である必要はなく、蛍光体の発光を透過させないものであればよい。
【０１３３】
尚、黒色微粒子の配列形状はストライプに限るものでなく、前述のようにデルタ配列や市松配列でも良い。
【０１３４】
以上説明したように本実施の形態によれば、フェースプレート上の黒色導電体の塗布面積を、電子放出素子から放出される電子量のばらつきに応じて変更することにより、蛍光体を発光させるのに有効な電子量を素子によらずにほぼ均一にすることができる。これにより従来問題となっていた配線抵抗による輝度むらを解消でき、薄型で大面積の大容量の画像形成装置の実用性能を大幅に向上することができた。
【０１３５】
次に、この実施の形態の表示パネル１０００に用いたマルチ電子源の製造方法について説明する。本実施の形態の画像表示装置に用いるマルチ電子源は、表面伝導型放出素子を単純マトリクス配線した電子源であれば、表面伝導型放出素子の材料や形状あるいは製法に制限はない。しかしながら、本願発明者らは、表面伝導型放出素子の中では、電子放出部もしくはその周辺部を微粒子膜から形成したものが電子放出特性に優れ、しかも製造が容易に行えることを見出している。したがって、高輝度で大画面の画像表示装置のマルチ電子源に用いるには、最も好適であると言える。そこで、上記実施の形態の表示パネルにおいては、電子放出部もしくはその周辺部を微粒子膜から形成した表面伝導型放出素子を用いた。そこで、まず好適な表面伝導型放出素子について基本的な構成と製法および特性を説明し、その後で多数の素子を単純マトリクス配線したマルチ電子源の構造について述べる。
【０１３６】
（表面伝導型放出素子の好適な素子構成と製法）
電子放出部もしくはその周辺部を微粒子膜から形成する表面伝導型放出素子の代表的な構成には、平面型と垂直型の２種類があげられる。
【０１３７】
（平面型の表面伝導型放出素子）
まず最初に、平面型の表面伝導型放出素子の素子構成と製法について説明する。図３２に示すのは、平面型の表面伝導型放出素子の構成を説明するための平面図（Ａ）および断面図（Ｂ）である。図中、１１０１は基板、１１０２と１１０３は素子電極、１１０４は導電性薄膜、１１０５は通電フォーミング処理により形成した電子放出部、１１１３は通電活性化処理により形成した薄膜である。
【０１３８】
基板１１０１としては、たとえば、石英ガラスや青板ガラスをはじめとする各種ガラス基板や、アルミナをはじめとする各種セラミクス基板、あるいは上述の各種基板上に、例えばＳｉＯ２を材料とする絶縁層を積層した基板などを用いることができる。
【０１３９】
また、基板１１０１上に基板面と平行に対向して設けられた素子電極１１０２と１１０３は、導電性を有する材料によって形成されている。たとえば、Ｎｉ，Ｃｒ，Ａｕ，Ｍｏ，Ｗ，Ｐｔ，Ｔｉ，Ｃｕ，Ｐｄ，Ａｇ等をはじめとする金属、あるいはこれらの金属の合金、あるいはＩｎ２Ｏ３−ＳｎＯ２をはじめとする金属酸化物、ポリシリコンなどの半導体、などの中から適宜材料を選択して用いればよい。電極を形成するには、たとえば真空蒸着などの製膜技術とフォトリソグラフィ、エッチングなどのパターニング技術を組み合わせて用いれば容易に形成できるが、それ以外の方法（たとえば印刷技術）を用いて形成してもさしつかえない。
【０１４０】
素子電極１１０２と１１０３の形状は、当該電子放出素子の応用目的に合わせて適宜設計される。一般的には、電極間隔Ｌは通常は数百オングストロームから数百マイクロメータの範囲から適当な数値を選んで設計されるが、なかでも表示装置に応用するために好ましいのは数マイクロメータより数十マイクロメータの範囲である。また、素子電極の厚さｄについては、通常は数百オングストロームから数マイクロメータの範囲から適当な数値が選ばれる。
【０１４１】
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。
【０１４２】
微粒子膜に用いた微粒子の粒径は、数オングストロームから数千オングストロームの範囲に含まれるものであるが、中でも好ましいのは１０オングストロームから２００オングストロームの範囲のものである。また、微粒子膜の膜厚は、以下に述べるような諸条件を考慮して適宜設定される。即ち、素子電極１１０２或は１１０３と電気的に良好に接続するのに必要な条件、後述する通電フォーミングを良好に行うのに必要な条件、微粒子膜自身の電気抵抗を後述する適宜の値にするために必要な条件、などである。具体的には、数オングストロームから数千オングストロームの範囲のなかで設定するが、なかでも好ましいのは１０オングストロームから５００オングストロームの間である。
【０１４３】
また、微粒子膜を形成するのに用いられうる材料としては、たとえば、Ｐｄ，Ｐｔ，Ｒｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｔｉ，Ｉｎ，Ｃｕ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｚｎ，Ｓｎ，Ｔａ，Ｗ，Ｐｂなどをはじめとする金属や、ＰｄＯ，ＳｎＯ２，Ｉｎ２Ｏ３，ＰｂＯ，Ｓｂ２Ｏ３などをはじめとする酸化物や、ＨｆＢ２，ＺｒＢ２，ＬａＢ６，ＣｅＢ６，ＹＢ４，ＧｄＢ４などをはじめとする硼化物や、ＴｉＣ，ＺｒＣ，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。
【０１４４】
以上述べたように、導電性薄膜１１０４を微粒子膜で形成したが、そのシート抵抗値については、１０の３乗から１０の７乗［オーム／□］の範囲に含まれるよう設定した。
【０１４５】
なお、導電性薄膜１１０４と素子電極１１０２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３２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。
【０１４６】
また、電子放出部１１０５は、導電性薄膜１１０４の一部に形成された亀裂状の部分であり、電気的には周囲の導電性薄膜よりも高抵抗な性質を有している。この亀裂は、導電性薄膜１１０４に対して、後述する通電フォーミングの処理を行うことにより形成する。亀裂内には、数オングストロームから数百オングストロームの粒径の微粒子を配置する場合がある。なお、実際の電子放出部の位置や形状を精密かつ正確に図示するのは困難なため、図３２においては模式的に示した。
【０１４７】
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。
【０１４８】
薄膜１１１３は、単結晶グラファイト、多結晶グラファイト、非晶質カーボン、のいずれかか、もしくはその混合物であり、膜厚は５００［オングストローム］以下とするが、３００［オングストローム］以下とするのがさらに好ましい。なお、実際の薄膜１１１３の位置や形状を精密に図示するのは困難なため、図３２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。
【０１４９】
以上、好ましい素子の基本構成を述べたが、実施の形態においては以下のような素子を用いた。すなわち、基板１１０１には青板ガラスを用い、素子電極１１０２と１１０３にはＮｉ薄膜を用いた。素子電極の厚さｄは１０００［オングストローム］、電極間隔Ｌは２［マイクロメータ］とした。
【０１５０】
微粒子膜の主要材料としてＰｄもしくはＰｄＯ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。
【０１５１】
次に、好適な平面型の表面伝導型放出素子の製造方法について説明する。図３３（ａ）〜（ｄ）は、表面伝導型放出素子の製造工程を説明するための断面図で、各部材の表記は前記図３２と同一である。
【０１５２】
（１）まず、図３３（ａ）に示すように、基板１１０１上に素子電極１１０２および１１０３を形成する。これら電極を形成するにあたっては、予め基板１１０１を洗剤、純水、有機溶剤を用いて十分に洗浄後、素子電極の材料を堆積させる（堆積する方法としては、たとえば、蒸着法やスパッタ法などの真空成膜技術を用ればよい）。その後、堆積した電極材料を、フォトリソグラフィー・エッチング技術を用いてパターニングし、（ａ）に示した一対の素子電極（１１０２と１１０３）を形成する。
【０１５３】
（２）次に、同図（ｂ）に示すように、導電性薄膜１１０４を形成する。この導電性薄膜１１０４を形成するにあたっては、まず前記（ａ）の基板に有機金属溶液を塗布して乾燥し、加熱焼成処理して微粒子膜を成膜した後、フォトリソグラフィー・エッチングにより所定の形状にパターニングする。ここで、有機金属溶液とは、導電性薄膜に用いる微粒子の材料を主要元素とする有機金属化合物の溶液である（具体的には、本実施の形態では主要元素としてＰｄを用いた。また、実施の形態では塗布方法として、ディッピング法を用いたが、それ以外のたとえばスピンナー法やスプレー法を用いてもよい）。
【０１５４】
また、微粒子膜で作られる導電性薄膜の成膜方法としては、本実施の形態で用いた有機金属溶液の塗布による方法以外の、たとえば真空蒸着法やスパッタ法、あるいは化学的気相堆積法などを用いる場合もある。
【０１５５】
（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１１０３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。
【０１５６】
この通電フォーミング処理とは、微粒子膜で作られた導電性薄膜１１０４に通電を行って、その一部を適宜に破壊、変形、もしくは変質せしめ、電子放出を行うのに好適な構造に変化させる処理のことである。微粒子膜で作られた導電性薄膜のうち電子放出を行うのに好適な構造に変化した部分（即ち、電子放出部１１０５）においては、薄膜に適当な亀裂が形成されている。なお、電子放出部１１０５が形成される前と比較すると、形成された後は素子電極１１０２と１１０３の間で計測される電気抵抗は大幅に増加する。
【０１５７】
通電方法をより詳しく説明するために、図３４に、フォーミング用電源１１１０から印加する適宜の電圧波形の一例を示す。微粒子膜で作られた導電性薄膜をフォーミングする場合には、パルス状の電圧が好ましく、本実施の形態の場合には同図に示したようにパルス幅Ｔ１の三角波パルスをパルス間隔Ｔ２で連続的に印加した。その際には、三角波パルスの波高値Ｖｐｆを、順次昇圧した。また、電子放出部１１０５の形成状況をモニタするためのモニタパルスＰｍを適宜の間隔で三角波パルスの間に挿入し、その際に流れる電流を電流計１１１１で計測した。
【０１５８】
実施の形態においては、例えば１０のマイナス５乗［ｔｏｒｒ］程度の真空雰囲気下において、例えばパルス幅Ｔ１を１［ミリ秒］、パルス間隔Ｔ２を１０［ミリ秒］とし、波高値Ｖｐｆを１パルスごとに０．１［Ｖ］ずつ昇圧した。そして、三角波を５パルス印加するたびに１回の割りで、モニタパルスＰｍを挿入した。フォーミング処理に悪影響を及ぼすことがないように、モニタパルスの電圧Ｖｐｍは０．１［Ｖ］に設定した。そして、素子電極１１０２と１１０３の間の電気抵抗が１×１０の６乗［オーム］になった段階、すなわちモニタパルス印加時に電流計１１１１で計測される電流が１×１０のマイナス７乗［Ａ］以下になった段階で、フォーミング処理にかかわる通電を終了した。
【０１５９】
なお、上記の方法は、本実施例の表面伝導型放出素子に関する好ましい方法であり、例えば微粒子膜の材料や膜厚、あるいは素子電極間隔Ｌなど表面伝導型放出素子の設計を変更した場合には、それに応じて通電の条件を適宜変更するのが望ましい。
【０１６０】
（４）次に、図３３（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。
【０１６１】
具体的には、１０のマイナス４乗ないし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。
【０１６２】
通電方法をより詳しく説明するために、図３５（ａ）に、活性化用電源１１１２から印加する適宜の電圧波形の一例を示す。本実施の形態においては、一定電圧の矩形波を定期的に印加して通電活性化処理を行ったが、具体的には，矩形波の電圧Ｖａｃは１４［Ｖ］，パルス幅Ｔ３は、１［ミリ秒］，パルス間隔Ｔ４は１０［ミリ秒］とした。なお、上述の通電条件は、本実施の形態の表面伝導型放出素子に関する好ましい条件であり、表面伝導型放出素子の設計を変更した場合には、それに応じて条件を適宜変更するのが望ましい。
【０１６３】
図３３（ｄ）に示す１１１４は、該表面伝導型放出素子から放出される放出電流Ｉｅを捕捉するためのアノード電極で、直流高電圧電源１１１５および電流計１１１６が接続されている。（なお、基板１１０１を、表示パネルの中に組み込んでから活性化処理を行う場合には、表示パネルの蛍光面をアノード電極１１１４として用いる）。活性化用電源１１１２から電圧を印加する間、電流計１１１６で放出電流Ｉｅを計測して通電活性化処理の進行状況をモニタし、活性化用電源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３５（ｂ）に示す。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。
【０１６４】
なお、上述の通電条件は、本実施の形態の表面伝導型放出素子に関する好ましい条件であり、表面伝導型放出素子の設計を変更した場合には、それに応じて条件を適宜変更するのが望ましい。
【０１６５】
以上のようにして、図３３（ｅ）に示す平面型の表面伝導型放出素子を製造した。
【０１６６】
（垂直型の表面伝導型放出素子）
次に、電子放出部もしくはその周辺を微粒子膜から形成した表面伝導型放出素子のもうひとつの代表的な構成、すなわち垂直型の表面伝導型放出素子の構成について説明する。
【０１６７】
図３６は、本実施の形態の垂直型の基本構成を説明するための模式的な断面図であり、図中の１２０１は基板、１２０２と１２０３は素子電極、１２０６は段差形成部材、１２０４は微粒子膜を用いた導電性薄膜、１２０５は通電フォーミング処理により形成した電子放出部、１２１３は通電活性化処理により形成した薄膜、である。
【０１６８】
垂直型が先に説明した平面型と異なる点は、素子電極のうちの片方（１２０２）が段差形成部材１２０６上に設けられており、導電性薄膜１２０４が段差形成部材１２０６の側面を被覆している点にある。したがって、前記図３２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。なお、基板１２０１、素子電極１２０２および１２０３、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様に用いることが可能である。また、段差形成部材１２０６には、たとえばＳｉＯ２ のような電気的に絶縁性の材料を用いる。
【０１６９】
次に、垂直型の表面伝導型放出素子の製法について説明する。図３７（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３６と同一である。
【０１７０】
（１）まず、図３７（ａ）に示すように、基板１２０１上に素子電極１２０３を形成する。
【０１７１】
（２）次に、同図（ｂ）に示すように、段差形成部材を形成するための絶縁層を積層する。絶縁層は、たとえばＳｉＯ２ をスパッタ法で積層すればよいが、たとえば真空蒸着法や印刷法などの他の成膜方法を用いてもよい。
【０１７２】
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。
【０１７３】
４）次に、同図（ｄ）に示すように、絶縁層の一部を、たとえばエッチング法を用いて除去し、素子電極１２０３を露出させる。
【０１７４】
５）次に、同図（ｅ）に示すように、微粒子膜を用いた導電性薄膜１２０４を形成する。形成するには、前記平面型の場合と同じく、たとえば塗布法などの成膜技術を用いればよい。
【０１７５】
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３３（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）。
【０１７６】
（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３３（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）。
【０１７７】
以上のようにして、図３７（ｆ）に示す垂直型の表面伝導型放出素子を製造した。
【０１７８】
（表示装置に用いた表面伝導型放出素子の特性）
以上、平面型と垂直型の表面伝導型放出素子について素子構成と製法を説明したが、次に表示装置に用いた素子の特性について述べる。
【０１７９】
図３８に、本実施の形態の表示装置に用いた素子の（放出電流Ｉｅ）対（素子印加電圧Ｖｆ）特性、および（素子電流Ｉｆ）対（素子印加電圧Ｖｆ）特性の典型的な例を示す。なお、放出電流Ｉｅは素子電流Ｉｆに比べて著しく小さく、同一尺度で図示するのが困難であるうえ、これらの特性は素子の大きさや形状等の設計パラメータを変更することにより変化するものであるため、２本のグラフは各々任意単位で図示した。
【０１８０】
表示装置に用いた素子は、放出電流Ｉｅに関して以下に述べる３つの特性を有している。
【０１８１】
第一に、ある電圧（これを閾値電圧Ｖｔｈと呼ぶ）以上の大きさの電圧を素子に印加すると急激に放出電流Ｉｅが増加するが、一方、閾値電圧Ｖｔｈ未満の電圧では放出電流Ｉｅはほとんど検出されない。すなわち、放出電流Ｉｅに関して、明確な閾値電圧Ｖｔｈを持った非線形素子である。
【０１８２】
第二に、放出電流Ｉｅは素子に印加する電圧Ｖｆに依存して変化するため、電圧Ｖｆで放出電流Ｉｅの大きさを制御できる。
【０１８３】
第三に、素子に印加する電圧Ｖｆに対して素子から放出される電流Ｉｅの応答速度が速いため、電圧Ｖｆを印加する時間の長さによって素子から放出される電子の電荷量を制御できる。
【０１８４】
以上のような特性を有するため、表面伝導型放出素子を表示装置に好適に用いることができた。たとえば多数の素子を表示画面の画素に対応して設けた表示装置において、第一の特性を利用すれば、表示画面を順次走査して表示を行うことが可能である。すなわち、駆動中の素子には所望の発光輝度に応じて閾値電圧Ｖｔｈ以上の電圧を適宜印加し、非選択状態の素子には閾値電圧Ｖｔｈ未満の電圧を印加する。駆動する素子を順次切り替えてゆくことにより、表示画面を順次走査して表示を行うことが可能である。
【０１８５】
また、第二の特性かまたは第三の特性を利用することにより、発光輝度を制御することができるため、諧調表示を行うことが可能である。
【０１８６】
（多数素子を単純マトリクス配線したマルチ電子源の構造）
次に、上述の表面伝導型放出素子を基板上に配列して単純マトリクス配線したマルチ電子源の構造について述べる。
【０１８７】
図３９に示すのは、前記図１及び図１５の表示パネルに用いたマルチ電子源の平面図である。基板１００１上には、前記図３２で示したものと同様な表面伝導型放出素子が配列され、これらの素子は行方向配線電極１００３と列方向配線電極１００４により単純マトリクス状に配線されている。行方向配線電極１００３と列方向配線電極１００４の交差する部分には、電極間に絶縁層（不図示）が形成されており、電気的な絶縁が保たれている。
【０１８８】
図３９のＡ−Ａ’に沿った断面を図４０に示す。
【０１８９】
なお、このような構造のマルチ電子源は、あらかじめ基板上に行方向配線電極１００３、列方向配線電極１００４、電極間絶縁層（不図示）、および表面伝導型放出素子の素子電極と導電性薄膜を形成した後、行方向配線電極１００３および列方向配線電極１００４を介して各素子に給電して通電フォーミング処理と通電活性化処理を行うことにより製造した。
【０１９０】
図４１は、前記説明の表面伝導型放出素子を電子源として用いたディスプレイパネルに、例えばテレビジョン放送をはじめとする種々の画像情報源より提供される画像情報を表示できるように構成した多機能表示装置の一例を示すための図である。図中、１０００は前述したディスプレイパネル、２１０１はディスプレイパネルの駆動回路、２１０２はディスプレイコントローラ、２１０３はマルチプレクサ、２１０４はデコーダ、２１０５は入出力インターフェース回路、２１０６はＣＰＵ、２１０７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２１１３はＴＶ信号受信回路、２１１４は入力部である。
【０１９１】
（なお、本表示装置は、例えばテレビジョン信号のように映像情報と音声情報の両方を含む信号を受信する場合には、当然映像の表示と同時に音声を再生するものであるが、本発明の特徴と直接関係しない音声情報の受信，分離，再生，処理，記憶などに関する回路やスピーカなどについては説明を省略する。）以下、画像信号の流れに沿って各部の機能を説明してゆく。
【０１９２】
まず、ＴＶ信号受信回路２１１３は、例えば電波や空間光通信などのような無線伝送系を用いて伝送されるＴＶ画像信号を受信するための回路である。受信するＴＶ信号の方式は特に限られるものではなく、例えば、ＮＴＳＣ方式、ＰＡＬ方式、ＳＥＣＡＭ方式などの諸方式でもよい。また、これらよりさらに多数の走査線よりなるＴＶ信号（例えばＭＵＳＥ方式をはじめとするいわゆる高品位ＴＶ）は、大面積化や大画素数化に適した前記ディスプレイパネルの利点を生かすのに好適な信号源である。ＴＶ信号受信回路２１１３で受信されたＴＶ信号は、デコーダ２１０４に出力される。
【０１９３】
また、ＴＶ信号受信回路２１１２は、例えば同軸ケーブルや光ファイバーなどのような有線伝送系を用いて伝送されるＴＶ画像信号を受信するための回路である。前記ＴＶ信号受信回路２１１３と同様に、受信するＴＶ信号の方式は特に限られるものではなく、また本回路で受信されたＴＶ信号もデコーダ２１０４に出力される。
【０１９４】
また、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。
【０１９５】
また、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。
【０１９６】
また、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。
【０１９７】
また、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。
【０１９８】
また、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。
【０１９９】
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ＣＰＵ２１０６より出力される画像データや文字・図形情報に基づき表示用画像データを生成するための回路である。本回路の内部には、例えば画像データや文字・図形情報を蓄積するための書き換え可能メモリや、文字コードに対応する画像パターンが記憶されている読みだし専用メモリや、画像処理を行うためのプロセッサなどをはじめとして画像の生成に必要な回路が組み込まれている。本回路により生成された表示用画像データは、デコーダ２１０４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。
【０２００】
また、ＣＰＵ２１０６は、主として本表示装置の動作制御や、表示画像の生成や選択や編集に関わる作業を行う。
【０２０１】
例えば、マルチプレクサ２１０３に制御信号を出力し、ディスプレイパネルに表示する画像信号を適宜選択したり組み合わせたりする。また、その際には表示する画像信号に応じてディスプレイパネルコントローラ２１０２に対して制御信号を発生し、画面表示周波数や走査方法（例えばインターレースかノンインターレースか）や一画面の走査線の数など表示装置の動作を適宜制御する。
【０２０２】
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。
【０２０３】
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。
【０２０４】
あるいは、前述したように入出力インターフェース回路２１０５を介して外部のコンピュータネットワークと接続し、例えば数値計算などの作業を外部機器と協同して行っても良い。
【０２０５】
また、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，バーコードリーダー，音声認識装置など多様な入力機器を用いる事が可能である。
【０２０６】
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。
【０２０７】
また、マルチプレクサ２１０３は、前記ＣＰＵ２１０６より入力される制御信号に基づき表示画像を適宜選択するものである。すなわち、マルチプレクサ２１０３はデコーダ２１０４から入力される逆変換された画像信号のうちから所望の画像信号を選択して駆動回路２１０１に出力する。その場合には、一画面表示時間内で画像信号を切り替えて選択することにより、いわゆる多画面テレビのように、一画面を複数の領域に分けて領域によって異なる画像を表示することも可能である。
【０２０８】
また、ディスプレイパネルコントローラ２１０２は、前記ＣＰＵ２１０６より入力される制御信号に基づき駆動回路２１０１の動作を制御するための回路である。
【０２０９】
まず、ディスプレイパネルの基本的な動作にかかわるものとして、例えばディスプレイパネルの駆動用電源（図示せず）の動作シーケンスを制御するための信号を駆動回路２１０１に対して出力する。また、ディスプレイパネルの駆動方法に関わるものとして、例えば画面表示周波数や走査方法（例えばインターレースかノンインターレースか）を制御するための信号を駆動回路２１０１に対して出力する。
【０２１０】
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。
【０２１１】
また、駆動回路２１０１は、ディスプレイパネル１０００に印加する駆動信号を発生するための回路であり、前記マルチプレクサ２１０３から入力される画像信号と、前記ディスプレイパネルコントローラ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。
【０２１２】
以上、各部の機能を説明したが、図４１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１０００に表示する事が可能である。すなわち、テレビジョン放送をはじめとする各種の画像信号はデコーダ２１０４において逆変換された後、マルチプレクサ２１０３において適宜選択され、駆動回路２１０１に入力される。一方、ディスプレイコントローラ２１０２は、表示する画像信号に応じて駆動回路２１０１の動作を制御するための制御信号を発生する。駆動回路２１０１は、上記画像信号と制御信号に基づいてディスプレイパネル１０００に駆動信号を印加する。これにより、ディスプレイパネル１０００において画像が表示される。これらの一連の動作は、ＣＰＵ２１０６により統括的に制御される。
【０２１３】
また、本表示装置においては、前記デコーダ２１０４に内蔵する画像メモリや、画像生成回路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、本実施例の説明では特に触れなかったが、上記画像処理や画像編集と同様に、音声情報に関しても処理や編集を行うための専用回路を設けても良い。
【０２１４】
したがって、本表示装置は、テレビジョン放送の表示機器，テレビ会議の端末機器，静止画像および動画像を扱う画像編集機器，コンピュータの端末機器，ワードプロセッサをはじめとする事務用端末機器，ゲーム機などの機能を一台で兼ね備える事が可能で、産業用あるいは民生用として極めて応用範囲が広い。
【０２１５】
なお、上記図４１は、表面伝導型放出素子を電子源とするディスプレイパネルを用いた表示装置の構成の一例を示したにすぎず、これのみに限定されるものではない事は言うまでもない。例えば、図４１の構成要素のうち使用目的上必要のない機能に関わる回路は省いても差し支えない。またこれとは逆に、使用目的によってはさらに構成要素を追加しても良い。例えば、本表示装置をテレビ電話機として応用する場合には、テレビカメラ，音声マイク，照明機，モデムを含む送受信回路などを構成要素に追加するのが好適である。
【０２１６】
本表示装置においては、とりわけ表面伝導型放出素子を電子源とするディスプレイパネルが容易に薄形化できるため、表示装置全体の奥行きを小さくすることが可能である。それに加えて、表面伝導型放出素子を電子源とするディスプレイパネルは大画面化が容易で輝度が高く視野角特性にも優れるため、本表示装置は臨場感あふれ迫力に富んだ画像を視認性良く表示する事が可能である。
【０２１７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、配線抵抗による電圧降下によって生じる放出電子量の変動に伴う輝度のばらつきを防止できるという効果がある。
【０２１８】
また本発明によれば、各表面伝導型放出素子において印加電圧が非一様になることによる電子放出分布を補正し、高品位の画像形成を行うことができるという効果がある。
【０２１９】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の表示パネルの一部破断形状を示す外観斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態のシールド板の配置を説明する図である。
【図３】図２の断面形状を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態１のシールド板の配置を説明する断面図である。
【図５】本発明の実施の形態２のシールド板の配置を説明する断面図である。
【図６】本発明の実施の形態３のシールド板の配置を説明する断面図である。
【図７】本発明の実施の形態４のシールド板の配置を説明する断面図である。
【図８】本発明の実施の形態５のシールド板の配置を説明する断面図である。
【図９】本発明の実施の形態６のシールド板の配置を説明する断面図である。
【図１０】本発明の実施の形態における電子放出を解析して説明するための図である。
【図１１】放出素子とシールド板との距離とターゲットへの電子到達率との関係を示すグラフ図である。
【図１２】放出素子とシールド板との距離（高さ）とターゲットへの電子透過率との関係を示すグラフ図である。
【図１３】本発明の課題を説明するための図である。
【図１４】本発明の課題を説明するための図である。
【図１５】本発明の実施の形態の表示パネルの一部破断形状を示す外観斜視図である。
【図１６】本実施の形態の表示パネルのフェースプレートの蛍光体配列を例示した平面図である。
【図１７】本発明の実施の形態７のシールド電極の構成を示す平面図である。
【図１８】本発明の実施の形態におけるシールド電極の通過孔の開口面積とその通過孔を通過する電子量との関係を説明する図である。
【図１９】本発明の実施の形態８の配線を説明する図である。
【図２０】本発明の実施の形態８のシールド電極の構成を示す平面図である。
【図２１】本発明の実施の形態９の配線を説明する図である。
【図２２】本発明の実施の形態９のシールド電極の構成を示す平面図である。
【図２３】本発明の実施の形態１０の配線を説明する図である。
【図２４】本発明の実施の形態１０のシールド電極の構成を示す平面図である。
【図２５】本発明の実施の形態１１のブラックストライプの配列を示す平面図である。
【図２６】本発明の実施の形態における電子のスポット形状を示す図である。
【図２７】本発明の実施の形態１２のブラックストライプの配列を示す平面図である。
【図２８】本発明の実施の形態１２のブラックストライプの他の配列を示す平面図である。
【図２９】本発明の実施の形態１３のブラックストライプの配列を示す平面図である。
【図３０】本発明の実施の形態１４のブラックストライプの配列を示す平面図である。
【図３１】本発明の実施の形態１５のブラックストライプの配列を示す平面図である。
【図３２】本実施の形態で用いた平面型の表面伝導型放出素子の平面図（Ａ），断面図（Ｂ）である。
【図３３】本実施の形態の平面型表面伝導型放出素子の製造工程を示す断面図である。
【図３４】通電フォーミング処理の際の印加電圧波形を示す図である。
【図３５】通電活性化処理の際の印加電圧波形（ａ），放出電流Ｉｅの変化（ｂ）を示す図である。
【図３６】本実施の形態で用いた垂直型の表面伝導型放出素子の断面図である。
【図３７】垂直型の表面伝導型放出素子の製造工程を示す断面図である。
【図３８】本実施の形態で用いた表面伝導型放出素子の典型的な特性を示すグラフ図である。
【図３９】本実施の形態で用いたマルチ電子源の基板の一部平面図である。
【図４０】本実施の形態で用いた図３９のマルチ電子源の基板のＡ−Ａ’断面図である。
【図４１】本発明の実施の形態の画像表示装置を用いた多機能画像表示装置のブロック図である。
【図４２】本発明の実施の形態の他の構成のシールド電極の製造方法を説明する図である。
【図４３】本発明の実施の形態の他の構成のシールド電極の製造方法を説明する図である。
【図４４】従来知られた表面伝導型放出素子の一例を示す平面図である。
【図４５】本実施の形態の電子放出素子の配線方法を説明する図である。
【図４６】本発明の課題を説明する図である。
【図４７】本実施の形態の表示パネルのフェースプレートの蛍光体配列を例示した平面図である。

Claims (4)

1. 共通配線に接続された複数の表面伝導型電子放出素子を有する電子源と、前記共通配線に電圧を供給することにより前記電子源から放出された電子が照射されて発光する発光体と、前記電子源と前記発光体との間に設けられ、前記複数の表面伝導型電子放出素子の各々から前記発光体の方向に放出される電子を通過させるための複数の開口部を有する導電性の板と、前記導電性の板を支持する支持手段とを具備する画像形成装置であって、
   前記支持手段は、前記共通配線へ電圧を供給する部分から前記共通配線に接続された複数の表面伝導型電子放出素子の各々までの距離が長くなるに従って、前記導電性の板と前記共通配線に接続された複数の表面伝導型電子放出素子の各々との間の距離が短くなるように前記導電性の板を支持することを特徴とする画像形成装置。
2. 共通配線に接続された複数の表面伝導型電子放出素子を有する電子源と、前記共通配線に電圧を供給することにより前記電子源から放出された電子が照射されて発光する発光体と、前記電子源と前記発光体との間に設けられ、前記複数の表面伝導型電子放出素子の各々から前記発光体の方向に放出される電子を通過させるための複数の開口部を有する導電性の板と、前記導電性の板を支持する支持手段とを具備する画像形成装置であって、
   前記支持手段は、前記共通配線へ電圧を供給する部分から前記共通配線に接続された複数の表面伝導型電子放出素子の各々までにおける配線抵抗による電圧降下量が大きくなるに従って、前記導電性の板と前記共通配線に接続された複数の表面伝導型電子放出素子の各々との間の距離が短くなるように前記導電性の板を支持することを特徴とする画像形成装置。
3. 前記導電性の板を所定の電位にするための電圧印加手段を更に有することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. テレビジョン放送用表示装置であって、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像形成装置と、テレビ受信回路と、を少なくとも備えることを特徴とするテレビジョン放送用表示装置。

Images