JP3387768B2 - 電子発生装置及び画像形成装置の製造方法 - 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、基板上に複数の表
面伝導型放出素子を配設してなる電子発生装置及び画像
形成装置の製造方法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】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。

【０００４】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。

【０００５】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。

【０００６】表面伝導型放出素子は、基板上に形成され
た小面積の薄膜に、膜面に平行に電流を流すことにより
電子放出が生ずる現象を利用するものである。この表面
伝導型放出素子としては、前記エリンソン(Elinson)等
によるＳｎＯ2薄膜を用いたものの他に、Ａｕ薄膜によ
るもの［G. Dittmer：“Thin Solid Films”, 9,317 (1
972)］や、Ｉｎ2Ｏ3／ＳｎＯ2薄膜によるもの［M. Hart
well and C. G. Fonstad：”IEEE Trans. ED Conf.”，
519 (1975)］や、カーボン薄膜によるもの［荒木久
他：真空、第２６巻、第１号、２２（１９８３）］等が
報告されている。

【０００７】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２７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。M. Hartwellらによる素子をはじめとして上
述の表面伝導型放出素子においては、電子放出を行う前
に導電性薄膜３００４に通電フォーミングと呼ばれる通
電処理を施すことにより電子放出部３００５を形成する
のが一般的であった。即ち、通電フォーミングとは、前
記導電性薄膜３００４の両端に一定の直流電圧、もしく
は、例えば１Ｖ／分程度の非常にゆっくりとしたレート
で昇圧する直流電圧を印加して通電し、導電性薄膜３０
０４を局所的に破壊もしくは変形もしくは変質せしめ、
電気的に高抵抗な状態の電子放出部３００５を形成する
ことである。尚、局所的に破壊もしくは変形もしくは変
質した導電性薄膜３００４の一部には亀裂が発生する。
この通電フォーミング後に導電性薄膜３００４に適宜の
電圧を印加した場合には、前記亀裂付近において電子放
出が行われる。

【０００８】例えば、表面伝導型放出素子は、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６４−３１３３２
号公報において開示されるように、多数の素子を配列し
て駆動するための方法が研究されている。

【０００９】また、表面伝導型放出素子の応用について
は、例えば、画像表示装置、画像記録装置などの画像形
成装置や、荷電ビーム源、等が研究されている。

【００１０】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。

【００１１】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
ルチ電子源、並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。

【００１２】本願発明者らは、例えば図２８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、
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源であ
る。

【００１３】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。

【００１４】表面伝導型放出素子を単純マトリクス配線
したマルチ電子源においては、所望の電子ビームを出力
させるため、行方向配線４００２及び列方向配線４００
３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４０
０３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４００４及び４００
５による電圧降下を無視すれば、選択する行の表面伝導
型放出素子には、（Ｖe−Ｖs）の電圧が印加され、また
非選択行の表面伝導型放出素子には（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。

【００１５】従って、表面伝導型放出素子を単純マトリ
クス配線したマルチ電子源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。

【００１６】一方、本願発明者らは表面伝導型放出素子
の特性を改善するための研究を鋭意行った結果、製造工
程において通電活性化処理を行うことが効果的であるこ
とを見いだした。

【００１７】既に述べたように、表面伝導型放出素子の
電子放出部を形成する際には、導電性薄膜に電流を流し
て該薄膜を局所的に破壊もしくは変形もしくは変質させ
て亀裂を形成する処理（通電フォーミング処理）を行
う。この後更に通電活性化処理を行うことにより電子放
出特性を大幅に改善することが可能である。

【００１８】即ち、この通電活性化処理とは、通電フォ
ーミング処理により形成された電子放出部に適宜の条件
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。例えば、適宜の分圧の
有機物が存在し、全圧が１０のマイナス４乗〜１０のマ
イナス５乗［torr］の真空雰囲気中において、電圧パル
スを定期的に印加することにより、電子放出部の近傍に
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を５００［オン
グストローム］以下の膜厚で堆積させる。但し、この条
件はほんの一例であって、表面伝導型放出素子の材質や
形状により適宜変更されるべきであるのは言うまでもな
い。

【００１９】このような処理を行うことにより、通電フ
ォーミング直後と比較して、同じ印加電圧における放出
電流を典型的には１００倍以上増加させることが可能で
ある。尚、この通電活性化終了後には、真空雰囲気中の
有機物の分圧を低減させるのが望ましい。

【００２０】従って、上述の多数の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を製造する際に
おいても、各素子に通電活性化処理を行うのが望まし
い。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】このようにして作成し
たマルチ電子源は、工程上の変動などにより、個々の電
子源の放出特性に多少のバラツキを生じ、これを用いて
表示装置を作成した場合に、この特性のバラツキが輝度
のバラツキとなって表れるという問題があった。このよ
うにマルチ電子源における電子放出特性が各電子源毎に
異なる理由としては、例えば電子放出部に用いた材料の
成分のバラツキ、素子の各部材の寸法形状の誤差、通電
フォーミング工程における通電条件の不均一、通電活性
化工程における通電条件や雰囲気ガスの不均一など種々
の原因が考えられる。しかしながら、これら全ての原因
を除去しようとすると非常に高度な製造設備や極めて厳
密な工程管理が必要となり、これらを満足させると製造
コストが莫大なものとなってしまい現実的でない。

【００２２】本発明は上記従来例に鑑みてなされたもの
で、簡易な工程で、上述した種々の原因によるマルチ電
子源の電子放出特性のバラツキをなくした電子発生装置
及び画像形成装置の製造方法を提供することを目的とす
る。

【００２３】また本発明の他の目的は、表面伝導型放出
素子に特有の性質を利用して、マルチ電子源の特性を略
同一にした電子発生装置及び画像形成装置の製造方法を
提供することにある。

【００２４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の電子発生装置の製造方法は以下のような工程
を備える。即ち、基板上に複数の表面伝導型放出素子を
配設してなるマルチ電子源と、前記マルチ電子源に駆動
電圧を出力する駆動手段とを有する電子発生装置の製造
方法であって、基板上に形成された複数の表面伝導型放
出素子のそれぞれの特性を測定するために当該表面伝導
型放出素子に特性測定電圧を印加する測定工程と、測定
された電子放出特性に基づいて前記複数の表面伝導型放
出素子の特性の基準値を求める工程と、前記複数の表面
伝導型放出素子の電子放出特性が前記基準値に応じた値
となるように前記複数の表面伝導型放出素子の内の該当
するそれぞれにそれぞれの特性シフト電圧を印加する工
程とを有し、前記特性シフト電圧は前記特性測定電圧よ
りも大きく、前記特性測定電圧は前記駆動電圧よりも大
きいことを特徴とする。

【００２５】ここで、前記特性シフト電圧を、有機ガス
の分圧が１０のマイナス８乗Torr以下の雰囲気で印加す
るのが良い。

【００２６】また、前記特性シフト電圧の印加後、前記
複数の表面伝導型放出素子の特性を再度測定する工程
と、その再度測定の結果に基づいて該当する表面伝導型
放出素子に特性シフト電圧を再度印加する工程とを更に
具備することができる。

【００２７】また、前記測定工程では、各表面伝導型放
出素子を駆動する毎に、当該表面伝導型放出素子より放
出される放出電流を測定することができる。

【００２８】また、前記測定工程では、各表面伝導型放
出素子を駆動する毎に、当該表面伝導型放出素子を流れ
る素子電流を測定することができる。

【００２９】また、前記測定工程では、各表面伝導型放
出素子を駆動する毎に、当該表面伝導型放出素子より放
出される電子により発光される蛍光体の発光輝度を測定
し、その測定した輝度を前記放出電流又は素子電流に相
当する値に変換することができる。

【００３０】また本発明の画像形成装置の製造方法は以
下のような工程を備える。即ち、基体上に複数の表面伝
導型放出素子がマトリクス状に配列されたマルチ電子源
と前記マルチ電子源に駆動電圧を出力する駆動手段を有
する電子発生装置と、前記マルチ電子源よりの電子ビー
ムの照射により発光する蛍光体とを有する画像形成装置
の製造方法であって、 前記電子発生装置が請求項１乃至
６のいずれか１項に記載の方法により製造されることを
特徴とする。

【００３１】ここで、前記特性シフト電圧を、有機ガス
の分圧が１０のマイナス８乗Torr以下の雰囲気で印加す
るのが良い。

【００３２】また、前記特性シフト電圧の印加後、前記
複数の表面伝導型放出素子の特性を再度測定する工程
と、再度測定の結果に基づいて該当する表面伝導型放出
素子に特性シフト電圧を再度印加する工程とを更に具備
することができる。

【００３３】また、前記測定工程では、各表面伝導型放
出素子を駆動する毎に、当該表面伝導型放出素子より放
出される放出電流を測定することができる。

【００３４】また、前記測定工程では、各表面伝導型放
出素子を駆動する毎に、当該表面伝導型放出素子を流れ
る素子電流を測定することができる。

【００３５】また、前記測定工程では、各表面伝導型放
出素子を駆動する毎に、当該表面伝導型放出素子より放
出される電子により発光される蛍光体の発光輝度を測定
し、その測定した輝度を前記放出電流又は素子電流に相
当する値に変換することができる。

【００３６】

【００３７】

【００３８】

【００３９】

【００４０】

【００４１】

【００４２】

【発明の実施の形態】以下に上記の課題を解決するため
の手段を詳しく説明する。本発明の実施の形態では、表
面伝導型放出素子の有する電子放出特性を記憶する機能
（以下、電子放出特性のメモリ機能と記す）を利用し、
各表面伝導型放出素子ごとに所定の電子放出特性を記憶
させることにより、各表面伝導型放出素子の電子放出特
性を揃えるようにしたものである。

【００４３】次に、本実施の形態の表面伝導型放出素子
が示す電子放出特性のメモリ機能について説明する。

【００４４】本願発明者らは、予め通電フォーミング処
理並びに通電活性化処理を施した表面伝導型放出素子
を、有機ガスの分圧を低減した環境下で駆動し、電気的
な特性を測定した。

【００４５】図１は、本実施の形態における表面伝導型
放出素子に印加した駆動信号の電圧波形を示すグラフ図
で、横軸に時間を、縦軸には表面伝導型放出素子に印加
した電圧（以下、素子電圧Ｖfと記す）を示している。

【００４６】ここで駆動信号は、同図（ａ）に示すよう
に連続した矩形電圧パルスを用い、電圧パルスの印加期
間を第１期間〜第３期間の３つに分け、各期間内におい
ては同一のパルスを１００パルスずつ印加した。図１
（ａ）の電圧パルスの波形を、同図（ｂ）に拡大して示
す。

【００４７】具体的な測定条件としては、どの期間も駆
動信号のパルス幅をＴ５＝６６．８［μｓｅｃ］、パル
ス周期をＴ６＝１６．７［ミリｓｅｃ］とした。これ
は、表面伝導型放出素子を一般のテレビジョン受像機に
応用する場合の標準的な駆動条件を参考にして定めた
が、これ以外の条件においてもメモリ機能を測定するこ
とは可能である。尚、表面伝導型放出素子に実効的に印
加される電圧パルスの立ち上がり時間Ｔr及び立ち下が
り時間Ｔfが１００［ｎｓ］以下となるように、駆動信
号源から表面伝導型放出素子までの配線路のインピーダ
ンスを十分に低減して測定した。

【００４８】ここで素子電圧Ｖfは、第１期間と第３期
間ではＶf＝Ｖf1とし、第２期間ではＶf＝Ｖf2とした。
これら素子電圧Ｖf1及びＶf2は共に、表面伝導型放出素
子の電子放出閾値電圧よりも大きい電圧であって、か
つ、Ｖf1＜Ｖf2の条件を満足するように設定した。但
し、表面伝導型放出素子の形状や材料により電子放出閾
値電圧も異なるので、測定対象となる表面伝導型放出素
子に合わせて適宜設定した。また、測定時の表面伝導型
放出素子周辺の雰囲気については、全圧が１×１０のマ
イナス６乗［torr］で、有機ガスの分圧は１×１０のマ
イナス９乗［torr］とした。Ｖf1及びＶf2は、画像表示
を行う際の駆動電圧よりも大きな値を設定した。

【００４９】図２（ａ）と（ｂ）は、図１で示した駆動
信号を印加した際の表面伝導型放出素子の電気的特性を
示すグラフ図で、図２（ａ）の横軸は素子電圧Ｖfを、
縦軸は表面伝導型放出素子から放出される電流（以下、
放出電流Ｉeと記す）の測定値を、図２（ｂ）の横軸は
素子電圧Ｖfを、縦軸は表面伝導型放出素子に流れる電
流（以下、素子電流Ｉfと記す）の測定値を表してい
る。

【００５０】まず、図２（ａ）に示した（素子電圧Ｖ
f）対（放出電流Ｉe）特性について説明する。

【００５１】図１に示す第１期間においては、駆動パル
スに応答して表面伝導型放出素子からは、特性カーブＩ
eｃ(1)に従って放出電流が出力される。即ち、駆動パル
スの立ち上がり期間Ｔrの間は、印加電圧ＶfがＶth1を
超えると特性カーブＩec(1)に沿って放出電流Ｉeは急激
に増加する。そして、Ｖf＝Ｖf1の期間、即ち、パルス
幅Ｔ５の期間には、放出電流ＩeはＩe1の大きさを保
つ。そして、駆動パルスの立ち下がり期間Ｔfの間で
は、放出電流Ｉeは特性カーブＩes(1)に沿って急激に減
少する。

【００５２】次に、第２期間において、Ｖf＝Ｖf2のパ
ルスが印加されはじめると、特性カーブはＩec(1)から
Ｉec(2)に変化する。即ち、駆動パルスの立ち上がり期
間Ｔrの間は、印加電圧ＶfがＶth2を越えると特性カー
ブＩec(2)に沿って放出電流Ｉeは急激に増加する。そし
て、Ｖf＝Ｖf2の期間、即ち、Ｔ５の期間には、放出電
流ＩeはＩe2の大きさを保つ。そして、駆動パルスの立
ち下がり期間Ｔfの間では、放出電流Ｉeは特性カーブＩ
ec(2)に沿って急激に減少する。

【００５３】次に、第３期間において、再び、Ｖf＝Ｖf
1のパルスが印加されるが、この時には放出電流Ｉeは、
特性カーブＩec(2)に沿って変化する。即ち、駆動パル
スの立ち上がり期間Ｔrの間は、印加電圧ＶfがＶth2を
越えると特性カーブＩec(2)に沿って放出電流Ｉeは急激
に増加する。そして、Ｖf＝Ｖf1の期間、即ち、Ｔ５の
期間には、放出電流ＩeはＩe3の大きさを保つ。そし
て、駆動パルスの立ち下がり期間Ｔfの間では、放出電
流Ｉeの特性カーブＩec(2)に沿って急激に減少する。

【００５４】このように、第３期間においては第２期間
における特性カーブＩec(2)がメモリされているため、
放出電流Ｉeは、Ｉe1からＩe3にまで減少し、第１期間
よりも小さなものとなる。

【００５５】同様に、（素子電圧Ｖf）対（素子電流Ｉ
f）特性に関しても同図（ｂ）に示すように、第１期間
においては特性カーブＩfc(1)に沿って動作するが、第
２期間においては、特性カーブＩfc(2)に沿うようにな
り、それに続く第３期間においては第２期間メモりされ
た特性カーブＩfc(2)に沿って動作する。

【００５６】ここでは説明の便宜上、第１〜第３期間の
３つの期間だけを例示したが、むろんこの設定条件だけ
に限られたものではない。即ち、メモリ機能が付与され
た表面伝導型放出素子にパルス電圧を印加する場合に
は、それ以前に印加された電圧値よりも大きな電圧値の
パルスが印加されると特性カーブがシフトし、しかもメ
モリされる。以後、更に大きな電圧値のパルスが印加さ
れない限り、その特性カーブ（電子放出特性）はメモリ
され続ける。このようなメモリ機能は、例えばＦＥ型を
はじめとする他の電子放出素子においては観測されてお
らず、表面伝導型放出素子に固有の特性と言える。

【００５７】次に電子放出特性のメモリ機能を実現する
ために必要な周辺環境について説明する。メモリ機能を
良好に実現するためには、表面伝導型放出素子に通電し
ても電子放出部やその近傍に炭素もしくは炭素化合物が
新たに堆積しないように、表面伝導型放出素子の周辺の
真空雰囲気中の有機ガスの分圧を低減させ、この状態を
維持することが必要である。具体的には、雰囲気中の有
機ガスの分圧を１０のマイナス８乗[torr]以下に低減し
て維持するのが好ましく、更に可能ならば１０のマイナ
ス１０乗[torr]以下にしておくのが望ましい。尚、有機
ガスの分圧とは、炭素と水素を主成分とし質量数が１３
〜２００の範囲の有機分子の分圧を積算したものをい
い、質量分析器を用いて定量的に測定する。

【００５８】表面伝導型放出素子の周辺環境の有機ガス
分圧を低減する代表的な方法として、表面伝導型放出素
子を形成した基板を内蔵する真空容器を加熱して、容器
内の各部材表面に吸着した有機ガス分子を脱着させなが
ら、ソープションポンプやイオンポンプ等、オイルを使
用しない真空ポンプを用いて真空排気を行う方法が挙げ
られる。このようにして有機ガスの分圧を低減した後、
その状態を維持するには、オイルを使用しない真空ポン
プを用いてその後も排気を継続することにより可能であ
る。しかし、真空ポンプを備えて常時排気する方法は、
応用目的によっては、容積、消費電力、重量、価格等の
点で不利な場合がある。そこで、例えば表面伝導型放出
素子を画像表示装置に応用する場合には、有機ガス分子
を十分に脱着して有機ガスの分圧を低下させた後で、真
空容器内にゲッター膜を形成するとともに、排気管を封
止して状態を維持する。

【００５９】尚、真空雰囲気中に残留する有機ガスの起
源は、多くの場合、ロータリポンプや油拡散ポンプなど
の真空排気装置で使用されているオイルの蒸気や、表面
伝導型放出素子の製造工程で使用した有機溶媒の残留物
などである。有機ガスとは、例えばアルカンやアルケン
やアルキン等の脂肪族炭化水素類、芳香族炭化水素類、
アルコール類、アルデヒド類、ケトン類、アミン類、フ
ェノール、カルボン酸やスルホン酸等の有機酸類、前記
有機物の誘導体などである。具体的には、例えば、ブタ
ジエン、ｎ−ヘキサン、ｌ−ヘキセン、ベンゼン、トル
エン、Ｏ−キシレン、ベンゾニトリル、クロロエチレ
ン、トリクロロエチレン、メタノール、エタノール、イ
ソプロパノール、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒ
ド、アセトン、メチルエチルケトン、ジエチルケトン、
メチルアミン、エチルアミン、酢酸、プロピオン酸、等
である。

【００６０】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。

【００６１】＜実施の形態１＞本実施の形態１において
は、電子放出素子の使用に先立って各電子放出素子の電
子放出特性を測定し、電子放出特性にバラツキがあった
場合には均一になるように補正するが、各工程で電子放
出素子に印加する電圧の大きさを以下に述べるように設
定した。即ち、各電子放出素子の放出電流特性を測定す
る工程において印加する測定用駆動電圧と、各電子放出
素子の特性が均一になるように調整する工程において印
加する特性シフト用電圧と、電子放出素子を使用する際
に印加する駆動電圧の最大値とを、各々ＶＥmeasure，
Ｖshift，Ｖdriveと表した時、下記の大小関係が成り立
つようにした。

【００６２】Ｖdrive ＜ ＶＥmeasure ＜ Ｖshift このように、ＶＥmeasureをＶdriveよりも大きく設定し
たことにより、各電子放出素子には使用に先立って、使
用時に印加される駆動電圧よりも大きな電圧が予め印加
される。このため、使用中に電子放出特性がシフトして
しまう不都合を防止できる。

【００６３】また、ＶshiftをＶＥmeasureよりも大きく
設定しているので、特性シフト用パルスが電子放出素子
に印加される最大電圧となる。従って、特性シフト用パ
ルスを印加すれば、電子放出特性を所望の特性にまで確
実にシフトさせることができる。もちろんＶshiftはＶd
riveよりも大きく設定されているので、均一に調整した
電子放出特性が使用中にシフトしてしまう不都合も防止
できる。

【００６４】図３は、表示パネル１の各表面伝導型放出
素子にメモリ用の波形信号を加えて電子源基板の個々の
表面伝導型放出素子の電子放出特性を変えるための駆動
回路の構成を示すブロック図である。

【００６５】図３において、１は表示パネルで、複数の
表面伝導型放出素子をマトリクス状に配設した基板と、
その基板上に離れて設けられ、表面伝導型放出素子から
放出される電子により発光する蛍光体を有するフェース
プレート等を真空容器中に配設している。２は、表示パ
ネル１の蛍光体に高電圧源１１からの高電圧を印加する
ための端子である。３，４はスイッチマトリクスで、そ
れぞれ行方向配線及び列方向配線を選択してパルス電圧
を印加するための電子放出素子を選択している。６，７
はパルス発生器で、上述したメモリ機能用のパルス波形
信号Ｐx，Ｐyを発生させている。８はパルス波高値設定
回路で、パルス設定信号Ｌpx，Ｌpyを出力することによ
り、パルス発生器６，７のそれぞれより出力されるパル
ス信号の波高値を決定している。９は制御回路で、電流
検出器１２により検出された放出電流値Ｉeと設定値と
の差を検出し、パルス波高値設定回路８に波高値を設定
するためのデータＴvを出力している。尚、９ａはＣＰ
Ｕで、制御回路９の動作を制御している。９ｂは、ＣＰ
Ｕ９ａの制御プログラム（図７及び図８のフローチャー
ト）や各種データを記憶するためのメモリである。１０
はスイッチマトリクス制御回路で、スイッチ切換え信号
Ｔx，Ｔyを出力してスイッチマトリクス２，３のスイッ
チの選択を制御することにより、メモリ機能用のパルス
電圧を印加する電子放出素子を選択している。

【００６６】次に、この駆動回路の動作について説明す
る。この回路の動作は、表示パネル１の各表面伝導型放
出素子の電子放出電流を測定する段階と、検出した放出
電流に応じてメモリ機能のためのパルス波形信号を印加
する段階とを有する。

【００６７】まず、放出電流Ｉeを測定する方法につい
て述べる。制御回路９からのスイッチマトリクス制御信
号Ｔswにより、スイッチマトリクス制御回路１０がスイ
ッチマトリクス３及び４が所定の行方向配線又は列方向
配線を選択し、所望の表面伝導型放出素子が駆動できる
ように切換え接続される。

【００６８】一方、制御回路９はパルス波高値設定回路
８に、電子放出特性の測定用の波高値データＴvを出力
する。これによりパルス波高値設定回路８から波高値デ
ータＬpx及びＬpyが、パルス発生器６，７のそれぞれに
出力される。この波高値データＬpx及びＬpyに基づい
て、パルス発生器６及び７のそれぞれは駆動パルスＰx
及びＰyを出力し、この駆動パルスＰx及びＰyがスイッ
チマトリクス３及び４により選択された素子に印加され
る。ここで、この駆動パルスＰx及びＰyは、表面伝導型
放出素子に、特性測定のために印加される電圧（波高
値）Ｖf1の１／２の振幅で、かつ互いに異なる極性のパ
ルスとなるように設定されている。また同時に、高圧電
源１１により表示パネル１の蛍光体に所定の電圧を印加
する。そしてこの駆動パルスＰx，Ｐyで表面伝導型放出
素子が駆動されている時の放出電流Ｉeを電流検出器１
２により測定する。

【００６９】図７は、制御回路９による特性測定処理を
示すフローチャートである。

【００７０】まずステップＳ１で、スイッチマトリクス
制御信号Ｔswを出力して、スイッチマトリクス制御回路
１０によりスイッチマトリクス３，４を切り換えて表示
パネル１の表面伝導型放出素子を選択する。次にステッ
プＳ２で、その選択された素子に印加するパルス信号の
波高値データＴvをパルス波高値設定回路８に出力す
る。測定用パルスの波高値は、画像表示を行う際の駆動
電圧よりも高い電圧である。そしてステップＳ３で、パ
ルス発生器６，７よりスイッチマトリクス３，４を介し
て、ステップＳ１で選択されている表面伝導型放出素子
に、電子放出素子の特性測定用のパルス信号を印加す
る。次にステップＳ４で、この時の電子放出電流Ｉeを
入力し、ステップＳ５で、メモリ９ｂにストアする。

【００７１】ステップＳ６では、表示パネル１の全ての
表面伝導型放出素子に対して測定を行ったかどうかを調
べ、そうでないときはステップＳ７に進み、次の表面伝
導型放出素子を選択するスイッチマトリクス制御信号Ｔ
swを出力してステップＳ３に進む。

【００７２】一方、ステップＳ６で全ての表面伝導型放
出素子に対する測定処理が終了しているときはステップ
Ｓ８に進み、表示パネル１の全ての表面伝導型放出素子
に対する放出電流Ｉeを比較し、例えば図４及び図５を
参照して後述するように、各素子に印加するメモリ用印
加電圧値を決定する。そして、その決定された電圧値
を、制御回路９のメモリ９ｂにストアする。

【００７３】以上のようにして測定された放出電流の測
定例を図４を参照して模式的に説明する。

【００７４】図４は、本実施の形態の表示パネル１のマ
ルチ電子源を作成する工程中に発生した放出特性の異な
る各表面伝導型放出素子の駆動電圧（駆動パルスの波高
値）Ｖfを変えたときの放出電流特性の一例を示した図
である。

【００７５】同図において、ある表面伝導型放出素子の
電子放出特性が動作曲線（ａ）で示され、別のある表面
伝導型放出素子の電子放出特性が動作曲線（ｂ）で示さ
れている。従って、駆動電圧Ｖf1の時の放出電流は、
（ａ）で示す特性を有する電子放出素子ではＩe1、
（ｂ）で示す特性を有する電子放出素子ではＩe2（Ｉe1
＞Ｉe2）となる。

【００７６】一方、上述したように本実施の形態の表面
伝導型放出素子は、過去に印加された電圧の駆動パルス
の最大波高値に応じた放出電流特性を有している。

【００７７】図５は、メモリ機能用の波形信号の最大値
Ｖfmを変えたときに、Ｖfmよりも小さい一定の波高値の
信号で駆動した場合を示している。これにより、個々の
表面伝導型放出素子に異なる最大波高値のパルス（以
下、メモリ用波形信号と呼ぶ）を印加することにより、
電子放出特性を揃えることができる。

【００７８】即ち、図４において、放出特性曲線（ａ）
を示す放出素子と特性曲線（ｂ）を示す放出素子の特性
を揃えるためには、特性曲線（ａ）を示す放出素子に図
５に示した特性を参照してメモリ用波形信号を印加し
て、駆動電圧Ｖf1の時の放出電流ＩeがＩe1からＩe2に
なるように変えてやればよい。

【００７９】言い換えれば、複数の電子放出素子の電子
放出特性の均一化を達成するためには、（Ｖf−Ｉe）特
性カーブが最も右側にある素子の特性を目標（基準）に
して、他の素子の特性カーブを右側にシフトさせて、そ
の目標と一致させれば良い。その際、各電子放出素子に
印加するメモリ用波形信号（つまり、特性シフト用電
圧）の大きさは、その目標との差の大小に応じて決定さ
れる。目標との差（例えば、図４におけるＩe1とＩe2と
の差）が大きい素子、即ち、特性カーブが左側にある素
子ほど、シフトさせる量を大きくしなければならない。

【００８０】ところで、ある初期特性を持つ電子放出素
子に対してどのくらいの大きさの特性シフト用電圧を印
加すればどのくらい特性カーブが右方向にシフトするか
を知るには、図１（ａ）〜図２（ｂ）で説明した実験を
予め多数行っておけば良い。そこで、いろいろな初期特
性の電子放出素子を選んで、いろいろな大きさのＶf2を
印加して実験を行い、様々なデータを蓄積しておいた。
なお、図３の装置においては、これらのデータは制御回
路９に予めルックアップテーブルとして蓄積されてい
る。

【００８１】図５は、上記ルックアップテーブルの中か
ら、図４中にａで示された初期特性と同じ初期特性を持
つ電子放出素子のデータをピックアップしてグラフ化し
て示したものである。このグラフの横軸は特性シフト電
圧の大きさを表わし、縦軸は放出電流Ｉeを表す。この
グラフは、特性シフト用電圧を印加した後、Ｖf1と等し
い大きさの駆動電圧を印加して放出電流を測定した結果
である。したがって、図４中のａの素子に印加するべき
特性シフト用電圧の大きさを決定するには、図５のグラ
フにおいてＩeがＩe2と等しい点のＶfmを読み取れば良
い。

【００８２】ここで再び図７を参照し、説明を捕捉す
る。図７のステップＳ８においては、図３の装置の制御
回路９は、以下の手順で特性シフト用電圧（つまり、メ
モリ用波形信号）を決定する。

【００８３】まず、目標（基準）とすべき電子放出素子
を選択する。すなわち、各電子放出素子のＩeの測定結
果を比較し、全電子放出素子の中で（Ｖf−Ｉe）特性カ
ーブが最も右側にある素子を選択する。この選択した電
子放出素子を、これ以降、基準素子と呼ぶことにする。
なお、特性カーブが最も右側にある素子が複数存在する
場合には、これら複数の素子を基準素子として扱えば良
い。

【００８４】次に、基準素子以外の素子について、素子
毎に特性シフト用電圧を決定していく。まず、前記制御
回路９は、予め蓄積されているルックアップテーブルの
中から、当該素子と初期特性が最も近似した素子のデー
タを読み出す。

【００８５】そして、当該データの中から、その素子の
特性を基準素子の特性に等化させるための特性シフト電
圧を選び出す（上述の図５の説明参照）。こうして、夫
々の素子について、特性シフト用電圧の値を決定し、そ
の結果をステップＳ９で、メモリ９ｂに記憶させる。
尚、基準素子については、特性をシフトさせる必要がな
いので、特性シフト用電圧が不要な旨の識別情報をメモ
リ９ｂに記憶させる。或は、ステップＳ３で印加した測
定用電圧以下の電圧をメモリ９ｂに記憶させておいても
良い。

【００８６】次に、個々の電子放出特性を揃えるための
メモリ用波形信号を印加する方法について述べる。ここ
では、図４における放出特性曲線（ａ）を示す放出素子
の特性を、特性曲線（ｂ）で示す電子放出特性に変更す
る。これにより、所定の駆動電圧Ｖf1の時の放出電流値
を同じＩe2となるように変更する例を、図８のフローチ
ャートを参照して説明する。

【００８７】図８は、本実施の形態の制御回路９により
実施される、表示パネル１の全ての表面伝導型放出素子
の電子放出特性を揃えるための処理を示すフローチャー
トである。

【００８８】まずステップＳ１１で、スイッチマトリク
ス制御信号Ｔswによりスイッチマトリクス制御回路１０
を介してスイッチマトリクス３及び４を制御し、表示パ
ネル１のメモリ用波形信号を印加する表面伝導型放出素
子を選択する。次にステップＳ１２に進み、その選択さ
れた表面伝導型放出素子のメモリ電圧データをメモリ９
ｂから読み出す。そしてステップＳ１３で、その表面伝
導型放出素子にメモリ用波形信号を印加する必要がある
か否かを判断する。これは例えば、前述の図４におい
て、（ｂ）で示された特性に合わせる場合、元々その
（ｂ）で示された特性を有している表面伝導型放出素子
には、メモリ用波形信号を印加する必要がないため、そ
の様な特性を元々有している表面伝導型放出素子にメモ
リ用波形信号を印加しないようにするものである。

【００８９】メモリ用波形信号を印加しないときはステ
ップＳ１６に進むが、印加する必要のある時はステップ
Ｓ１４に進み、波高値設定信号Ｔvによりパルス波高値
設定回路８でパルス信号の波高値を設定させ、ステップ
Ｓ１５で、パルス波高値設定回路８は波高値データＬpx
及びＬpyを出力し、その値に基づいてパルス発生器６及
び７は、その設定された波高値の駆動パルスＰx及びＰy
を出力する。このようにして、ステップＳ１１で選択さ
れている表面伝導型放出素子に、その特性に応じたシフ
トパルス（メモリ信号）が印加される。そしてステップ
Ｓ１６で、表示パネル１の全ての表面伝導型放出素子に
対する処理が終了したかを調べ、そうでないときはステ
ップＳ１７に進み、次にメモリ用波形信号を印加する予
定の表面伝導型放出素子を選択すべく、スイッチマトリ
クス制御信号Ｔswを出力する。

【００９０】その結果、図６に示したように、放出特性
曲線（ａ）で示された表面伝導型放出素子は、特性曲線
（ｃ）で示すように変更され、駆動電圧Ｖf1が印加され
たときの放出電流がＩe2となり、表示パネル１の全ての
表面伝導型放出素子の電子放出特性を一様に揃えること
ができる。

【００９１】＜実施の形態２＞次に本発明の第２の実施
の形態について説明する。

【００９２】本実施の形態２においては、電子放出素子
の使用に先立って各電子放出素子の電子放出特性を測定
し、電子放出特性にバラツキがあった場合には均一にな
るように補正するが、各工程で電子放出素子に印加する
電圧の大きさを以下に述べるように設定した。即ち、各
電子放出素子の素子電流特性を測定する工程において印
加する測定用駆動電圧と、各電子放出素子の特性が均一
になるように調整する工程において印加する特性シフト
用電圧と、電子放出素子を使用する際に印加する駆動電
圧の最大値とを、各々ＶＦmeasure，Ｖshift，Ｖdrive
と表した時、下記の大小関係が成り立つようにした。

【００９３】Ｖdrive ＜ ＶＦmeasure ＜ Ｖshift このように、ＶＦmeasureをＶdriveよりも大きく設定し
たことにより、各電子放出素子には使用に先立って、使
用時に印加される駆動電圧よりも大きな電圧が予め印加
される。このため、使用中に電子放出特性がシフトして
しまう不都合を防止できる。

【００９４】また、ＶshiftをＶＦmeasureよりも大きく
設定しているので、特性シフト用パルスが電子放出素子
に印加される最大電圧となる。従って、特性シフト用パ
ルスを印加すれば、電子放出特性を所望の特性にまで確
実にシフトさせることができる。もちろんＶshiftはＶd
riveよりも大きく設定されているので、均一に調整した
電子放出特性が使用中にシフトしてしまう不都合も防止
できる。

【００９５】図９は、表示パネル１の各表面伝導型放出
素子の電子放出特性を一様に揃えるための装置構成を示
すブロック図で、前述の図３の構成と共通する部分は同
じ番号で示し、それらの説明を省略する。

【００９６】この実施の形態２の構成によれば、駆動電
圧Ｖfに対する放出電流Ｉeの素子電流Ｉfと強い相関が
あることに着目して、表示パネル１の個々の表面伝導型
放出素子よりの電子放出電流Ｉeを揃えるために、素子
電流Ｉfを揃えるようにしたもので、個々の表面伝導型
放出素子の素子電流Ｉfを測定する電流検出器５が設け
ている点が図３と異なる点である。９０は制御回路９に
対応する制御回路を示している。

【００９７】図１０は、表示パネル１のマルチ電子源を
作成する工程中に発生した放出特性の異なる表面伝導型
放出素子の駆動電圧Ｖfに対する素子電流Ｉfの一例を示
した図である。また、図１１は、メモリ用波形信号の最
大値Ｖfmを変えたときに、Ｖfmよりも小さい一定の波高
値の信号で駆動した場合の素子電流Ｉfを示した図であ
る。ここで、放出電流Ｉeの値は個々の表面伝導型放出
素子に対して異なる。しかし、素子電流Ｉfと放出電流
Ｉeとの相関性が強いことから、メモリ用波形信号を印
加して個々の素子電流特性を変えることにより放出特性
を揃えることができる。

【００９８】次に、表示パネル１の個々の表面伝導型放
出素子の素子電流Ｉfを揃える方法について説明する。

【００９９】図９の回路の動作については、予め測定す
る項目が、前述の実施の形態１では放出電流Ｉeであっ
たのに対し、この実施の形態２では素子電流Ｉfとなっ
ている点のみが異なるだけで、全く同様の動作でメモリ
用波形信号を印加する前の素子電流の測定が行える。

【０１００】次に、所定の素子電流（ここではＩf2）に
揃うように図１０の素子電流特性曲線（ａ）を示す放出
素子に、図１１の特性曲線を参照して、メモリ用波形信
号を印加する。その結果、図１２に示したように、それ
まで素子電流特性曲線（ａ）を示していた表面伝導型放
出素子が特性曲線（ｃ）を示すようになり、特性曲線
（ｂ）を示していた表面伝導型放出素子と駆動電圧Ｖf1
において同じ素子電流Ｉf2を得ることができる。以上の
操作を表示パネル１の全表面伝導型放出素子に対して行
うことにより、表示パネル１全体の表面伝導型放出素子
の素子電流を揃えることができる。

【０１０１】次に、以上のようにしてメモリ用波形信号
を印加してその特性を揃えた表示パネル１を、いずれの
素子のメモリ用波形信号の波高値よりも低い値の駆動電
圧Ｖfにより駆動すると、全ての表面伝導型放出素子の
放出電流Ｉeが均一な表示パネル１を得ることができ
る。

【０１０２】以上のようにして、表示パネル１の個々の
表面伝導型放出素子の放出電流のばらつきを改善し、均
一な輝度分布の画像表示を行うことができる。

【０１０３】尚、この実施の形態２の場合の動作も、前
述の実施の形態１のフローチャート（図７及び図８）に
おいて、放出電流Ｉeの検出を素子電流Ｉfの検出に置き
換えてメモリ用波形信号の波高値を決定することによ
り、前述の実施の形態１と同様にして行うことができる
ので、その説明を省略する。

【０１０４】＜実施の形態３＞次に本発明の実施の形態
３について以下に説明する。

【０１０５】本実施の形態３においては、電子放出素子
の使用に先立って各電子放出素子に対応する蛍光体の発
光輝度を測定し、輝度にばらつきがあった場合には均一
になるように補正するが、各工程で電子放出素子に印加
する電圧の大きさを以下に述べるように設定した。即
ち、蛍光体の発光輝度を測定する工程において各電子放
出素子に印加する測定用駆動電圧と、各蛍光体の発光輝
度が均一になるように調整する工程において印加する特
性シフト用電圧と、画像を表示する際に電子放出素子に
印加する駆動電圧との最大値とを、各々ＶＬmeasure，
Ｖshift，Ｖdriveと表した時、下記の大小関係が成り立
つようにした。

【０１０６】Ｖdrive ＜ ＶＬmeasure ＜ Ｖshift このように、ＶＬmeasureをＶdriveよりも大きく設定し
たことにより、各電子放出素子には使用に先立って、使
用時に印加される駆動電圧よりも大きな電圧が予め印加
される。このため、使用中に電子放出特性がシフトして
しまう不都合を防止できる。

【０１０７】また、ＶshiftをＶＬmeasureよりも大きく
設定しているので、特性シフト用パルスが電子放出素子
に印加される最大電圧となる。従って、特性シフト用パ
ルスを印加すれば、電子放出特性を所望の特性にまで確
実にシフトさせることができ、蛍光体の発光輝度を均一
に調整できる。もちろんＶshiftはＶdriveよりも大きく
設定されているので、均一に調整した発光輝度が使用中
にシフトしてしまう不都合も防止できる。

【０１０８】図１３は、本発明の実施の形態３に係る、
表示パネル１の個々の表面伝導型放出素子の電子放出特
性を変える装置構成を示したブロック図であり、前述の
図３及び図９と同様の機能を有するものには同一番号を
付した。

【０１０９】この装置は、個々の放出素子に対応する蛍
光体での発光輝度を揃えるための装置であり、図３にお
ける放出電流Ｉeを測定する電流検出器１２の代わりに
蛍光体での発光輝度を測定するための輝度測定器１３及
び輝度データに相当する放出電流Ｉeまたは素子電流Ｉf
に変換する輝度信号抽出回路１４が設けてある点が図３
と異なっている。

【０１１０】次に、この様な装置を用いて個々の放出素
子に対応した蛍光体での波高点の輝度を揃える方法につ
いて説明する。

【０１１１】蛍光体での発光輝度は、放出電流Ｉeに比
例していると考えられることから、測定された発光輝度
のバラツキに応じて電子放出特性を変えればよい。即
ち、輝度測定器１３により測定された輝度データを輝度
信号抽出回路１４により放出素子での放出電流Ｉeまた
は素子電流Ｉfに相当する値Ｂに変換して制御回路９１
に出力する。続いて、前述の実施の形態１及び２で説明
した方法と同様に、所定の駆動電圧Ｖfでの放出電流Ｉe
または素子電流Ｉfを変える。この場合、蛍光体の部分
的な発光特性のばらつきも含めて輝度のばらつきが補正
される点が、前述の実施の形態１及び２と異なる。以上
の操作を全放出素子について行うことにより表示パネル
１の全ての表面伝導型放出素子について放出電流Ｉeを
揃えることができる。

【０１１２】尚、この実施の形態３における制御回路９
１の処理は前述の実施の形態１の処理（図７及び図８の
フローチャート）と同様にしてできるため、その説明を
省略する。

【０１１３】以上のようにしてメモリ用波形信号を印加
して、その全ての表面伝導型放出素子の電子放出特性を
揃えた表示パネル１を用い、いずれの表面伝導型放出素
子のメモリ用波形信号の波高値よりも低い値の駆動電圧
Ｖfを選んで駆動することにより、全ての表示領域に亙
って均一な発光輝度を得ることができる表示パネル１を
提供できる。

【０１１４】図１４は、本実施の形態の表示パネルのマ
ルチ電子源の製造工程の概略を示す図である。

【０１１５】まずステップＳ１００で、後述するように
基板上に電極及び導電性薄膜を形成し、ステップＳ１０
１で、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。これで基本的なマルチ電
子源が製造できたことになるが、本実施の形態の特徴で
ある、上述した全表面伝導型放出素子の特性を均一にす
る均一化処理を行う（ステップＳ１０３）ことにより、
表示パネルの全域に亙って均一の輝度が得られる。

【０１１６】（実施の形態の表示パネルの構成と製造
法）次に、本発明の実施の形態を適用した画像表示装置
の表示パネルの構成と製造法について、具体的な例を示
して説明する。

【０１１７】図１５は、本実施の形態に用いた表示パネ
ル１の斜視図であり、その内部構造を示すためにパネル
の１部を切り欠いて示している。

【０１１８】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１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に封着する必要があるが、例えばフ
リットガラスを接合部に塗布し、大気中あるいは窒素雰
囲気中で、摂氏４００〜５００度で１０分以上焼成する
ことにより封着を達成した。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。

【０１１９】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
ン表示を目的とした表示装置においては、Ｎ＝３００
０，Ｍ＝１０００以上の数を設定することが望ましい。
尚、本実施の形態においては、Ｎ＝３０７２，Ｍ＝１０
２４とした。これらＮ×Ｍ個の表面伝導型放出素子は、
Ｍ本の行方向配線１００３とＮ本の列方向配線１００４
とにより単純マトリクス配線されている。ここで、上述
した１００１〜１００４によって構成される部分をマル
チ電子源と呼ぶ。尚、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。

【０１２０】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れば、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。

【０１２１】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１はカラー表示装置用のパネルであるため、
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。これら各色の蛍光体は、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
設けられている。この黒色の導電体１０１０を設ける目
的は、電子ビームの照射位置に多少のずれがあっても表
示色にずれが生じないようにすることや、外光の反射を
防止して表示コントラストの低下を防ぐため、更には電
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。この黒色の導電体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。

【０１２２】また、３原色の蛍光体の塗り分け方は図１
６（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、例えば図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。

【０１２３】尚、モノクロームの表示パネルを作成する
場合には、単色の蛍光体材料を蛍光膜１００８に用いれ
ばよく、また黒色導電材料は必ずしも用いなくともよ
い。

【０１２４】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
の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、更には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や、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。メタルバック１００９は、蛍光膜１００８
をフェースプレート基板１００７上に形成した後、蛍光
膜表面を平滑化処理し、その上にＡｌ（アルミニウム）
を真空蒸着する方法により形成した。尚、蛍光膜１００
８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。

【０１２５】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。

【０１２６】また、Ｄx1〜ＤxM，Ｄy1〜ＤyN及びＨｖで
示された端子は、この表示パネル１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。端子Ｄx1〜ＤxMはマルチ電子源の行方向
配線１００３と、端子Ｄy1〜ＤyNはマルチ電子源の列方
向配線１００４と、端子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されている。

【０１２７】また、気密容器内部を真空に排気するに
は、この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
止の直前或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乗乃至１×１０のマイナス７乗［torr］の真空
度に維持される。この場合、主に炭素と水素を主成分と
し質量数が１３〜２００の有機ガスの分圧は、１０のマ
イナス８乗[torr]以下に設定されている。

【０１２８】以上、本発明の実施の形態の表示パネル１
の基本構成と製法を説明した。

【０１２９】次に、本実施の形態の表示パネル１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い出している。従って、高輝度
で大画面の画像表示装置の表示パネルにマルチ電子源を
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。

【０１３０】（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。

【０１３１】（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。これは前述した図１４のステップＳ１０
０の工程に相当するものである。図１７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。

【０１３２】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。

【０１３３】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。

【０１３４】素子電極１１０２と１１０３の形状は、こ
の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。

【０１３５】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。

【０１３６】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。

【０１３７】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。

【０１３８】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１７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。

【０１３９】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１７においては模式的に示した。

【０１４０】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。

【０１４１】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。

【０１４２】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１７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。

【０１４３】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。

【０１４４】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。

【０１４５】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。

【０１４６】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１８の（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１７と同一である。

【０１４７】（１）まず、図１８（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。

【０１４８】（２）次に、同図（ｂ）に示すように、導
電性薄膜１１０４を形成する。

【０１４９】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。

【０１５０】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。

【０１５１】（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（図１４の通
電フォーミング処理に相当）。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。尚、この電子放出部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。

【０１５２】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１９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。

【０１５３】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。

【０１５４】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。

【０１５５】尚、上記の方法は、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
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。

【０１５６】（４）次に、図１８（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（図１４のステップＳ１０２
の処理に相当）。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１
１１３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。

【０１５７】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。

【０１５８】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２０（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。

【０１５９】図１８（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。尚、基板１１０１を表示
パネル１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１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１１１２から電圧を印加
する間、電流計１１１６で放出電流Ｉeを計測して通電
活性化処理の進行状況をモニタし、活性化用電源１１１
２の動作を制御する。電流計１１１６で計測された放出
電流Ｉeの一例を図２０（ｂ）に示す。

【０１６０】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。

【０１６１】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。

【０１６２】以上のようにして、図１８（ｅ）に示す平
面型の表面伝導型放出素子を製造した。

【０１６３】（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。

【０１６４】図２１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。

【０１６５】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。

【０１６６】この垂直型の表面伝導型放出素子が先に説
明した平面型の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１２
０６の側面を被覆している点にある。従って、図１７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１２０２および１２０
３、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。

【０１６７】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２２（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２１
と同一である。

【０１６８】（１）まず、図２２（ａ）に示すように、
基板１２０１上に素子電極１２０３を形成する。

【０１６９】（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。

【０１７０】（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。

【０１７１】（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。

【０１７２】（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。

【０１７３】（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１８（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）。

【０１７４】（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１８（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）。

【０１７５】以上のようにして、図２２（ｆ）に示す垂
直型の表面伝導型放出素子を製造した。

【０１７６】（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、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。

【０１７７】図２３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。

【０１７８】この表示装置に用いた表面伝導型放出素子
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。

【０１７９】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。

【０１８０】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。

【０１８１】第３に、表面伝導型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。

【０１８２】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。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Ｖ
th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。

【０１８３】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。

【０１８４】（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。

【０１８５】図２４に示すのは、前述の図１５の表示パ
ネル１に用いたマルチ電子源の平面図である。ここで、
基板１００１上には、前記図１７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１
００３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。

【０１８６】図２４のＡ−Ａ’に沿った断面図を、図２
５に示す。

【０１８７】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。

【０１８８】［応用実施形態］図２６は、本実施の形態
の表面伝導型放出素子を電子放出素子として用いたディ
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ブロッ
ク図である。

【０１８９】図中、１は本実施の形態の表示（ディスプ
レイ）パネル、２１０１はディスプレイパネル１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、２１０
７は画像生成回路、２１０８および２１０９および２１
１０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。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。

【０１９０】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。

【０１９１】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。

【０１９２】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。

【０１９３】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、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。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。

【０１９４】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。

【０１９５】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。

【０１９６】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。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、ディス
プレイパネル２１００に印加する駆動信号を発生するた
めの回路であり、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２
１０２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。

【０１９７】以上、各部の機能を説明したが、図２６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ディス
プレイパネル２１００に表示することが可能である。即
ち、テレビジョン放送をはじめとする各種の画像信号は
デコーダ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２１０
２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２１
０１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２１００に駆動信号を印加する。これにより、
ディスプレイパネル２１００において画像が表示され
る。これらの一連の動作は、ＣＰＵ２１０６により統括
的に制御される。

【０１９８】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。

【０１９９】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２６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。例えば、図２６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。

【０２００】この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。

【０２０１】また、本発明は、ホストコンピュータ、イ
ンタフェース、プリンタ等の複数の機器から構成される
システムに適用しても、１つの機器からなる装置に適用
しても良い。また、本発明はシステム或は装置にプログ
ラムを供給することによって実施される場合にも適用で
きる。この場合、本発明に係るプログラムを格納した記
憶媒体が本発明を構成することになる。そして、該記憶
媒体からそのプログラムをシステム或は装置に読み出す
ことによって、そのシステム或は装置が、予め定められ
た仕方で動作する。

【０２０２】以上説明したように本実施の形態のマルチ
電子源によれば、電子源の作成工程時に発生する表面伝
導型放出素子の放出特性ばらつきを改善し、均一な電子
放出特性分布を有する電子源が提供できる。

【０２０３】そして、このような特性を有する電子源を
用いることにより、均一な輝度分布で、かつ高品位な画
像が得られる画像形成装置を提供することができる。

【０２０４】又、メモリ電圧（シフト電圧）を、通常の
表面伝導型放出素子を駆動する電圧範囲外とすることに
より、通常の動作中に表面伝導型放出素子の特性が変化
することがない。

【０２０５】又、マルチ電子源の各表面伝導型放出素子
の電子放出特性を、放出電流、素子電流又は発光輝度の
いずれかでも測定できるため、その特性の測定及び特性
の調整方法を多様化できる。

【０２０６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、簡
易な工程で、種々の原因による各電子放出素子の電子放
出特性のバラツキをなくすことができるという効果があ
る。

【０２０７】また本発明によれば、表面伝導型放出素子
に特有の性質を利用して、各電子放出素子の特性を略同
一にできるという効果がある。

【０２０８】

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施の形態の表面伝導型放出素子のメモリ用
波形信号の一例を示す図である。

【図２】表面伝導型放出素子の駆動電圧に対する放出電
流の特性の違いを説明する図である。

【図３】本発明の第１の実施の形態であるメモリ用波形
信号をマルチ電子源に印加する装置の概略構成図であ
る。

【図４】マルチ電子源を作成する工程中で発生する異な
る電子放出特性を有する放出素子の駆動電圧を変えたと
きの放出電流の特性図である。

【図５】メモリ用波形信号の波高値を変えたときの電子
放出電流の特性図である。

【図６】メモリ用波形信号を印加した後、所定の駆動電
圧Ｖf1で駆動したときの放出素子の放出電流特性を説明
する図である。

【図７】本実施の形態の電子源の各表面伝導型放出素子
の電子放出特性を測定するための処理を示すフローチャ
ートである。

【図８】測定した電子放出特性に基づいてメモリ用波形
信号を印加する処理を示すフローチャートである。

【図９】本発明の第２の実施の形態であるメモリ用波形
信号をマルチ電子源に印加する装置の概略構成図であ
る。

【図１０】マルチ電子源を作成する工程中で発生する異
なる電子放出特性を放出素子の駆動電圧を変えたときの
素子電流の特性図である。

【図１１】メモリ用波形信号の波高値を変えたときの素
子電流の特性図である。

【図１２】メモリ用波形信号の印加した後、所定の駆動
電圧で駆動したときの放出素子の素子電流特性を説明す
る図である。

【図１３】本発明の第３の実施の形態であるメモリ用波
形信号をマルチ電子源に印加する装置の概略構成図であ
る。

【図１４】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１５】本発明の実施の形態に係る画像表示装置の表
示パネルの一部を切り欠いて示した斜視図である。

【図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１８】平面型の表面伝導型放出素子製造工程を示す
断面図である。

【図１９】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２０】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２１】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２２】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２３】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２４】本実施の形態で用いたマルチ電子源の基板の
平面図である。

【図２５】本実施の形態で用いたマルチ電子源の基板の
一部断面図である。

【図２６】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２７】従来の表面伝導型放出素子の構成を示す図で
ある。

【図２８】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。

【符号の説明】

１ 表示パネル ２ 高圧端子 ３，４ スイッチマトリクス回路 ５，１２ 電流検出器 ６，７ パルス発生器 ８ パルス波高値設定回路 ９，９０，９１ 制御回路 ９ａ ＣＰＵ ９ｂ メモリ １０ スイッチマトリクス制御回路 １１ 高圧電源 １３ 輝度測定器 １４ 輝度信号抽出回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｊ 31/12 Ｈ０１Ｊ 1/30 Ｅ (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01J 9/02

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板上に複数の表面伝導型放出素子を配
   設してなるマルチ電子源と、前記マルチ電子源に駆動電
   圧を出力する駆動手段とを有する電子発生装置の製造方
   法であって、基板上に形成された 複数の表面伝導型放出素子のそれぞ
   れの特性を測定するために当該表面伝導型放出素子に特
   性測定電圧を印加する測定工程と、 測定された電子放出特性に基づいて前記複数の表面伝導
   型放出素子の特性の基準値を求める工程と、 前記複数の表面伝導型放出素子の電子放出特性が前記基
   準値に応じた値となるように前記複数の表面伝導型放出
   素子の内の該当するそれぞれにそれぞれの特性シフト電
   圧を印加する工程とを有し、 前記特性シフト電圧は前記特性測定電圧よりも大きく、
   前記特性測定電圧は前記駆動電圧よりも大きいことを特
   徴とする電子発生装置の製造方法。
2. 【請求項２】 前記特性シフト電圧を有機ガスの分圧が
   １０の−８乗Torr以下の雰囲気で印加することを特徴と
   する請求項１に記載の電子発生装置の製造方法。
3. 【請求項３】 前記特性シフト電圧の印加後、前記複数
   の表面伝導型放出素子の特性を再度測定する工程と、 再度測定の結果に基づいて該当する表面伝導型放出素子
   に特性シフト電圧を再度印加する工程と、 を更に具備することを特徴とする請求項１又は２に記載
   の電子発生装置の製造方法。
4. 【請求項４】 前記測定工程では、各表面伝導型放出素
   子を駆動する毎に、当該表面伝導型放出素子より放出さ
   れる放出電流を測定することを特徴とする請求項１乃至
   ３のいずれか１項に記載の電子発生装置の製造方法。
5. 【請求項５】 前記測定工程では、各表面伝導型放出素
   子を駆動する毎に、当該表面伝導型放出素子を流れる素
   子電流を測定することを特徴とする請求項１乃至３のい
   ずれか１項に記載の電子発生装置の製造方法。
6. 【請求項６】 前記測定工程では、各表面伝導型放出素
   子を駆動する毎に、当該表面伝導型放出素子より放出さ
   れる電子により発光される蛍光体の発光輝度を測定し、
   その測定した輝度を前記放出電流又は素子電流に相当す
   る値に変換することを特徴とする請求項１乃至３のいず
   れか１項に記載の電子発生装置の製造方法。
7. 【請求項７】 基体上に複数の表面伝導型放出素子がマ
   トリクス状に配列されたマルチ電子源と前記マルチ電子
   源に駆動電圧を出力する駆動手段を有する電子発生装置
   と、前記マルチ電子源よりの電子ビームの照射により発
   光する蛍光体とを有する画像形成装置の製造方法であっ
   て、 前記電子発生装置が請求項１乃至６のいずれか１項に記
   載の方法により製造されることを特徴とする画像形成装
   置の製造方法 。