JP2000243289A

JP2000243289A - 電子源の放出電流測定方法および装置

Info

Publication number: JP2000243289A
Application number: JP11040555A
Authority: JP
Inventors: Akira Fujii; 明藤井
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1999-02-18
Filing date: 1999-02-18
Publication date: 2000-09-08

Abstract

(57)【要約】【課題】電子源の性能評価、および良品不良品判断、
および補正駆動等を行う際に必要とされる電子源の放出
電流値を正確に測定することを可能とする。【解決手段】複数の冷陰極素子がマトリクス状に配線さ
れてなるマルチ電子源の（m,n）の素子の放出電流を測
定するにおいて、S1で高圧電極に加速電圧を印加しなが
ら各行方向及び列方向配線をグランドレベルにし、複数
の冷陰極素子から電子が放出しない状態で高圧電極に流
れる電流Isを測定し、S2で（m、n）の素子を駆動して高
圧電極に流れる電流Ie'を測定する。そして、ｍ行の行
方向配線にスペーサが接続されていなければ、S3、S4に
より、Ie'-Isを放出電流とする。一方、ｍ行の行方向配
線にスペーサが接続されていれば、S3〜S6により、高圧
電極をグランドレベルにするとともにｍ行の行方向配線
にのみ駆動電圧を印加して高圧電極に流れる電流Isdを
測定し、Ie'-Is-Isdを放出電流とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子源およびその
応用である画像形成装置における放出電流の測定方法及
び装置に関わるものである。

【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、たと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】表面伝導型放出素子としては、たとえば、
Ｍ．Ｉ．Ｅｌｉｎｓｏｎ，ＲａｄｉｏＥ−ｎｇ．Ｅｌ
ｅｃｔｒｏｎＰｈｙｓ．，１０，１２９０，（１９６
５）や、後述する他の例が知られている。

【０００４】表面伝導型放出素子は、基板上に形成され
た小面積の薄膜に、膜面に平行に電流を流すことにより
電子放出が生ずる現象を利用するものである。この表面
伝導型放出素子としては、前記エリンソン等によるＳｎ
Ｏ₂薄膜を用いたものの他に、Ａｕ薄膜によるもの
［Ｇ．Ｄｉｔｔｍｅｒ：”ＴｈｉｎＳｏｌｉｄＦｉ
ｌｍｓ”，９，３１７（１９７２）］や、Ｉｎ₂Ｏ₃／Ｓ
ｎＯ₂薄膜によるもの［Ｍ．Ｈａｒｔｗｅｌｌａｎｄ
Ｃ．Ｇ．Ｆｏｎｓｔａｄ：”ＩＥＥＥＴｒａｎｓ．
ＥＤＣｏｎｆ．”，５１９（１９７５）］や、カーボ
ン薄膜によるもの［荒木久他：真空、第２６巻、第１
号、２２（１９８３）］等が報告されている。

【０００５】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１７に前述のＭ．Ｈａｒｔｗｅｌ
ｌらによる素子の平面図を示す。同図において、３００
１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。該導電
性薄膜３００４に後述の通電フォーミングと呼ばれる通
電処理を施すことにより、電子放出部３００５が形成さ
れる。図中の間隔Ｌは、０．５〜１［ｍｍ］、Ｗは、
０．１［ｍｍ］で設定されている。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。すなわち、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３０
０５を形成することである。尚、局所的に破壊もしくは
変形もしくは変質した導電性薄膜３００４の一部には、
亀裂が発生する。前記通電フォーミング後に導電性薄膜
３００４に適宜の電圧を印加した場合には、前記亀裂付
近において電子放出が行われる。

【０００７】また、ＦＥ型の例は、たとえば、Ｗ．Ｐ．
Ｄｙｋｅ＆Ｗ．Ｗ．Ｄｏｌａｎ，”Ｆｉｅｌｄｅｍｉ
ｓｓｉｏｎ”，ＡｄｖａｎｃｅｉｎＥｌｅｃｔｒｏ
ｎＰｈｙｓｉｃｓ，８，８９（１９５６）や、あるい
は、Ｃ．Ａ．Ｓｐｉｎｄｔ，”Ｐｈｙｓｉｃａｌｐｒ
ｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｈｉｎ−ｆｉｌｍｆｉｅ
ｌｄｅｍｉｓｓｉｏｎｃａｔｈｏｄｅｓｗｉｔｈ
ｍｏｌｙｂｄｅｎｉｕｍｃｏｎｅｓ”，Ｊ．Ａｐｐ
ｌ．Ｐｈｙｓ．，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
１８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３
０１４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１
８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、たとえば、
Ｃ．Ａ．Ｍｅａｄ，”Ｏｐｅｒａｔｉｏｎｏｆｔｕ
ｎｎｅｌ−ｅｍｉｓｓｉｏｎＤｅｖｉｃｅｓ，Ｊ．Ａ
ｐｐｌ．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１
９に示す。同図は断面図であり、図において、３０２０
は基板で、３０２１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、３０２
３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３０２
３と下電極３０２１の間に適宜の電圧を印加することに
より、上電極３０２３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
ターを必要としない。したがって、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
ーター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。

【００１２】このため、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。

【００１３】たとえば、表面伝導型放出素子は、冷陰極
素子のなかでも特に構造が単純で製造も容易であること
から、大面積にわたり多数の素子を形成できる利点があ
る。そこで、たとえば本出願人による特開昭６４−３１
３３２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。

【００１４】また、表面伝導型放出素子の応用について
は、たとえば、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。

【００１５】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や特開平４−２８１３７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。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。

【００１６】また、ＦＥ型を多数個ならべて駆動する方
法は、たとえば本出願人によるＵＳＰ４，９０４，８９
５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、たとえば、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．Ｍｅｙ
ｅｒ：”ＲｅｃｅｎｔＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｎ
ＭｉｃｒｏｔｉｐｓＤｉｓｐｌａｙａｔＬＥＴ
Ｉ”，Ｔｅｃｈ．Ｄｉｇｅｓｔｏｆ４ｔｈＩｎ
ｔ．ＶａｃｕｕｍＭｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ
ｓＣｏｎｆ．，Ｎａｇａｈａｍａ，ｐｐ．６〜９（１
９９１）］また、ＭＩＭ型を多数個並べて画像表示装置
に応用した例は、たとえば本出願人による特開平３−５
５７３８に開示されている。

【００１７】上記のような電子放出素子を用いた画像形
成装置のうちで、奥行きの薄い平面型表示装置は省スペ
ースかつ軽量であることから、ブラウン管型の表示装置
に置き換わるものとして注目されている。

【００１８】図２０は平面型の画像表示装置をなす表示
パネル部の一例を示す斜視図であり、内部構造を示すた
めにパネルの一部を切り欠いて示している。

【００１９】図中、３１１５はリアプレート、３１１６
は側壁、３１１７はフェースプレートであり、リアプレ
ート３１１５、側壁３１１６およびフェースプレート３
１１７により、表示パネルの内部を真空に維持するため
の外囲器（気密容器）を形成している。

【００２０】リアプレート３１１５には基板３１１１が
固定されているが、この基板３１１１上には冷陰極素子
３１１２が、Ｎ×Ｍ個形成されている。（Ｎ，Ｍは２以
上の正の整数であり、目的とする表示画素数に応じて適
宜設定される。）また、前記Ｎ×Ｍ個の冷陰極素子３１
１２は、図２０に示すとおり、Ｍ本の行方向配線３１１
３とＮ本の列方向配線３１１４により配線されている。
これら基板３１１１、冷陰極素子３１１２、行方向配線
３１１３および列方向配線３１１４によって構成される
部分をマルチ電子ビーム源と呼ぶ。また、行方向配線３
１１３と列方向配線３１１４の少なくとも交差する部分
には、両配線間に絶縁層（不図示）が形成されており、
電気的な絶縁が保たれている。

【００２１】フェースプエート３１１７の下面には、蛍
光体からなる蛍光膜３１１８が形成されており、赤
（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色の蛍光体（不図
示）が塗り分けられている。また、蛍光膜３１１８をな
す上記各色蛍光体の間には黒色体（不図示）が設けてあ
り、さらに蛍光膜３１１８のリアプレート３１１５側の
面には、Ａｌ等からなるメタルバック（高圧電極とも呼
ぶ）３１１９が形成されている。

【００２２】Ｄｘ１〜ＤｘｍおよびＤｙ１〜Ｄｙｎおよ
びＨｖは、当該表示パネルと不図示の電気回路とを電気
的に接続するために設けた気密構造の電気接続用端子で
ある。Ｄｘ１〜Ｄｘｍはマルチ電子ビーム源の行方向配
線３１１３と、Ｄｙ１〜Ｄｙｎはマルチ電子ビーム源の
列方向配線３１１４と、Ｈｖはメタルバック３１１９と
各々電気的に接続している。

【００２３】また、上記気密容器の内部は１０のマイナ
ス６乗Ｔｏｒｒ程度の真空に保持されており、画像表示
装置の表示面積が大きくなるにしたがい、気密容器内部
と外部の気圧差によるリアプレート３１１５およびフェ
ースプレート３１１７の変形あるいは破壊を防止する手
段が必要となる。リアプレート３１１５およびフェース
プレート３１１７を厚くすることによる方法は、画像表
示装置の重量を増加させるのみならず、斜め方向から見
たときに画像のゆがみや視差を生ずる。これに対し、図
２０においては、比較的薄いガラス板からなり大気圧を
支えるための構造支持体（スペーサあるいはリブと呼ば
れる）３１２０が設けられている。このようにして、マ
ルチビーム電子源が形成された基板３１１１と蛍光膜３
１１８が形成されたフェースプレート３１１６間は通常
サブミリないし数ミリに保たれ、前述したように気密容
器内部は高真空に保持されている。

【００２４】以上説明した表示パネルを用いた画像表示
装置は、容器外端子Ｄｘ１ないしＤｘｍ、Ｄｙ１ないし
Ｄｙｎを通じて各冷陰極素子３１１２に電圧を印加する
と、各冷陰極素子３１１２から電子が放出される。それ
と同時にメタルバック３１１９に容器外端子Ｈｖを通じ
て数百［Ｖ］ないし数［ｋＶ］の高圧を印加して、上記
放出された電子を加速し、フェースプレート３１１７の
内面に衝突させる。これにより、蛍光膜３１１８をなす
各色の蛍光体が励起されて発光し、画像が表示される。

【００２５】ところで、前述のスペーサは以下に述べる
ような理由により帯電を引き起こすことがある。このス
ペーサ帯電により冷陰極素子から放出された電子はその
軌道を曲げられ、蛍光体上の正規な位置とは異なる場所
に到達し、スペーサ近傍の画像がゆがんで表示されるこ
とがあった。

【００２６】スペーサ帯電が起こる原因としては、スペ
ーサの近傍から放出された電子の一部がスペーサに当た
ることにより、あるいは放出電子の作用でイオン化した
イオンがスペーサに付着すること、またはフェースプレ
ートに到達した電子が一部反射、散乱され、その一部が
スペーサに当たること、等があることを発明者らは突き
止めている。

【００２７】上述のスペーサ帯電に関しては、スペーサ
に微小電流が流れるようにして帯電を除去する提案がな
されている。そこでは絶縁性のスペーサの表面に高抵抗
薄膜を形成し、図２０のようにスペーサ３１０２の上面
側をメタルバック３１１９と、さらに下面側を行方向配
線３１１３と、それぞれ電気的に接続することによりス
ペーサ表面に微小電流が流れるようにしている。

【００２８】

【発明が解決しようとする課題】電子源の性能評価の目
的、または電子源の良品、不良品の判断の目的、または
冷陰極素子の放出電流ばらつきを補正して電子源を駆動
する（たとえば本出願人による特開平５−３２３７７
３）目的で、電子源の放出電流の正確な測定値が必要な
場合が多々ある。

【００２９】従来の電子源の放出電流を測定は次のよう
な方法によっていた。まず冷陰極素子に駆動電圧を印加
し電子を放出させる。同時に容器外端子を流れる電流を
計測し、この値を電子源の放出電流とする。放出された
電子はほぼすべて高圧を印加した高圧電極に衝突し容器
外端子を流れるため、容器外端子を流れる電流と電子源
の放出電流を等しいものとしていた。

【００３０】しかしながら、従来の電子源の放出電流測
定方法には、十分な精度の測定値を得る事ができないと
いう問題があった。上述の問題は、以下の２つが主な原
因となって起こっていることを発明者らは確認してい
る。すなわち、１つ目の原因は、従来の方法においてス
ペーサの帯電を防ぐ目的でスペーサー表面に流している
電流が高圧電極に流れる影響を考慮していないことであ
り、２つ目の原因は、従来の方法において図２０のよう
にスペーサが冷陰極素子に駆動電圧を印加する配線と電
気的に接続されていることによる。これを図２１を用い
て説明する。

【００３１】図２１は放出電流の測定を行方向配線につ
いて順次行う場合に、行方向配線ｍ _s−１番に印加する
駆動電圧、および行方向配線ｍ_s番に印加する電圧、お
よびスペーサに加わる電圧をそれぞれ同一時間軸上に示
したものである。なお行方向配線ｍ_s番にはスペーサが
電気的に接続されており、行方向配線ｍ_s−１番にはス
ペーサが接続されていない。図２１に示すように行方向
配線ｍ_s−１番に駆動電圧を印加した場合はスペーサに
加わる電圧に変化がない。一方スペーサと電気的に接続
している行方向配線ｍ_s番に駆動電圧を印加すると、駆
動電圧の変動に伴いスペーサに加わる電圧に変動が生
じ、スペーサから高圧電極に流れる電流にも変動が生ず
る。従来の測定方法では、上述したような駆動電圧の変
動により生ずる高圧電極に流れる電流の変動分を考慮し
ておらず、測定精度を悪化させる原因となっていた。

【００３２】本発明は上記の問題に鑑みてなされたもの
であり、電子源の性能評価、および良品不良品判断、お
よび補正駆動等を行う際に必要とされる正確な電子源の
放出電流値を取得することを可能にすることを目的とす
る。

【００３３】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明による電子源の放出電流測定装置は例えば以
下の構成を備える。すなわち、冷陰極素子が配置されて
いる基板と、該基板に対向して配置され前記冷陰極素子
からの放出電子を加速する高圧電極と、前記高圧電極と
電気的に接続され前記基板と高圧電極の間に設けられた
構造支持体とを備える電子源の放出電流を測定する装置
であって、前記高圧電極に加速電圧を印加した状態で、
前記冷陰極素子から電子を放出しないまたはきわめて少
ない状態で該高圧電極に流れる電流を測定する第１測定
手段と、前記高圧電極に前記加速電圧を印加するととも
に、前記冷陰極素子から電子を放出した状態で該高圧電
極に流れる電流を測定する第２測定手段と、前記第２測
定手段で測定された電流から前記第１測定手段で測定さ
れた電流を差し引くことにより前記冷陰極素子からの放
出電流を算出する算出手段とを備える。

【００３４】また、上記の目的を達成する本発明の他の
構成によれば、例えば以下の構成を備える放出電流測定
装置が提供される。すなわち、複数の冷陰極素子が複数
の行方向配線と列方向配線によってマトリクス状に配線
されてなる基板と、該基板よりの放出電子を加速する高
圧電極と、所定の行方向配線と前記高圧電極に接続され
た構造支持体とを有する電子源における放出電流を測定
する装置であって、前記高圧電極に第１の電圧を印加す
るとともに、前記複数の冷陰極素子から電子が放出しな
いかまたは極めて少ない状態とすべく前記行方向配線と
列方向配線の電位を設定した状態で前記高圧電極に流れ
る電流Ｉｓを測定する第１測定手段と、前記高圧電極に
前記第１の電圧を印加するとともに、測定対象の冷陰極
素子に接続された行方向配線と列方向配線のそれぞれに
所定の駆動電圧を印加した状態で前記高圧電極に流れる
電流Ｉｅ’を測定する第２測定手段と、前記第２測定手
段で測定された電流Ｉｅ’と前記第１測定手段で測定さ
れた電流Ｉｓとの差を算出して前記測定対象の冷陰極素
子の放出電流とする第１算出手段とを備える。

【００３５】

【発明の実施の形態】以下、添付の図面を参照しながら
本発明の実施形態を詳述する。

【００３６】本実施形態では、図２０により説明した表
面伝導型放出素子を用いた画像表示装置において、本発
明の電子源の放出電流測定方法を適用した例を示す。以
下、本実施形態で使用した冷陰極素子（表面伝導型放出
素子）の特性を説明し、次に本発明を適用した電子源の
放出電流測定方法を具体的に述べる。

【００３７】（表示装置に用いた表面伝導型放出素子の
特性）図４に、表示装置に用いた素子の、（放出電流Ｉ
ｅ）対（素子印加電圧Ｖｆ）特性、および（素子電流Ｉ
ｆ）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。

【００３８】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。すなわ
ち、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、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、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。

【００３９】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Ｖｔ
ｈ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。

【００４０】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、階調表示を行うことが可能である。

【００４１】次に、本実施形態の放出電流測定方法を適
用する画像表示装置の表示パネルの構成及び製造方法、
図４で上述した特性を有する表面伝導型放出素子の構造
と製造方法について説明する。

【００４２】（画像表示装置概要）まず、本実施形態を
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。

【００４３】図５は、実施形態に用いた表示パネルの斜
視図であり、内部構造を示すためにパネルの一部を切り
欠いて示している。

【００４４】図中、１０１５はリアプレート、１０１６
は側壁、１０１７はフェースプレートであり、１０１５
〜１０１７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、たとえばフリット
ガラスを接合部に塗布し、大気中あるいは窒素雰囲気中
で、摂氏４００〜５００度で１０分以上焼成することに
より封着を達成した。気密容器内部を真空に排気する方
法については後述する。また、上記気密容器の内部は１
０のマイナス６乗［Ｔｏｒｒ］程度の真空に保持される
ので、大気圧や不意の衝撃などによる気密容器の破壊を
防止する目的で、スペーサ１０２０が設けられている。

【００４５】リアプレート１０１５には、基板１０１１
が固定されているが、該基板上には冷陰極素子１０１２
がＮ×Ｍ個形成されている。（Ｎ，Ｍは２以上の正の整
数であり、目的とする表示画素数に応じて適宜設定され
る。たとえば、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。）前記Ｎ×Ｍ個の冷陰
極素子は、Ｍ本の行方向配線１０１３とＮ本の列方向配
線１０１４により単純マトリクス配線されている。前
記、１０１１〜１０１４によって構成される部分をマル
チ電子ビーム源と呼ぶ。

【００４６】本実施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あるいは製法
に制限はない。したがって、たとえば表面伝導型放出素
子やＦＥ型、あるいはＭＩＭ型などの冷陰極素子を用い
ることができる。

【００４７】次に、冷陰極素子として表面伝導型放出素
子（後述）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。

【００４８】図６に示すのは、図５の表示パネルに用い
たマルチ電子ビーム源の平面図である。基板１０１１上
には、後述の図１０で示す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１０１３と
列方向配線１０１４により単純マトリクス状に配線され
ている。行方向配線１０１３と列方向配線１０１４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。

【００４９】図６のＢ−Ｂ’に沿った断面を、図７に示
す。

【００５０】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１０１３、列方向配線１
０１４、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１０１３および列方向配線１０１４を介して各素子に
給電して通電フォーミング処理（後述）と通電活性化処
理（後述）を行うことにより製造した。

【００５１】本実施形態においては、気密容器のリアプ
レート１０１５にマルチ電子ビーム源の基板１０１１を
固定する構成としたが、マルチ電子ビーム源の基板１０
１１が十分な強度を有するものである場合には、気密容
器のリアプレートとしてマルチ電子ビーム源の基板１０
１１自体を用いてもよい。

【００５２】また、フェースプレート１０１７の下面に
は、蛍光膜１０１８が形成されている。本実施形態はカ
ラー表示装置であるため、蛍光膜１０１８の部分にはＣ
ＲＴの分野で用いられる赤、緑、青、の３原色の蛍光体
が塗り分けられている。各色の蛍光体は、たとえば図８
の（Ａ）に示すようにストライプ状に塗り分けられ、蛍
光体のストライプの間には黒色の導電体１０１０が設け
てある。黒色の導電体１０１０を設ける目的は、電子ビ
ームの照射位置に多少のずれがあっても表示色にずれが
生じないようにする事や、外光の反射を防止して表示コ
ントラストの低下を防ぐ事、電子ビームによる蛍光膜の
チャージアップを防止する事などである。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。

【００５３】また、３原色の蛍光体の塗り分け方は前記
図８（Ａ）に示したストライプ状の配列に限られるもの
ではなく、たとえば図８（Ｂ）に示すようなデルタ状配
列や、それ以外の配列であってもよい。

【００５４】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１０１８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。

【００５５】また、蛍光膜１０１８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１０１９
を設けてある。メタルバック１０１９を設けた目的は、
蛍光膜１０１８が発する光の一部を鏡面反射して光利用
率を向上させる事や、負イオンの衝突から蛍光膜１０１
８を保護する事や、電子ビーム加速電圧を印加するため
の電極として作用させる事や、蛍光膜１０１８を励起し
た電子の導電路として作用させる事などである。メタル
バック１０１９は、蛍光膜１０１８をフェースプレート
基板１０１７上に形成した後、蛍光膜表面を平滑化処理
し、その上にＡｌを真空蒸着する方法により形成した。
なお、蛍光膜１０１８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１０１９は用いない。

【００５６】また、本実施形態では用いなかったが、加
速電圧の印加用や蛍光膜の導電性向上を目的として、フ
ェースプレート基板１０１７と蛍光膜１０１８との間
に、たとえばＩＴＯを材料とする透明電極を設けてもよ
い。

【００５７】図９は図５のＡ−Ａ’の断面模式図であ
る。スペーサ１０２０は前述した大気圧や不意の衝撃な
どによる気密容器の破壊を防止する目的に必要な数だ
け、かつ必要な間隔をおいて基板１０１１およびフェー
スプレート１０１７との間に配置している。

【００５８】またスペーサ１０２０は、帯電を防止する
ため前述したようにその表面に常時微少電流を流すこと
が好ましく、かつ基板１０１１（行方向配線１０１３）
とフェースプレート１０１７（内面のメタルバック１０
１９）との間に印加される高電圧に耐えるだけの絶縁性
を有する必要がある。そのためスペーサ１０２０を以下
のように構成している。

【００５９】スペーサ１０２０は絶縁性部材１の表面に
高抵抗膜２を成膜し、上下端面及び接する側面部に低抵
抗膜３を成膜した部材によって構成している。このよう
な構成のスペーサ１０２０をフェースプレート（内側の
メタルバック１０１９）および基板１０１１の表面（行
方向配線１０１３）に導電性を持つ接合材４により機械
的かつ電気的に接続した。このような構成によりスペー
サ表面に微弱電流を流し、かつ高電圧に耐えるだけの絶
縁性を有することを実現している。なお本実施形態では
スペーサ１０２０と行方向配線１０１３を電気的に接続
したが、列方向配線１０１４または別の配線を設けそれ
らと電気的に接続してもよい。

【００６０】また、Ｄx1〜ＤxmおよびＤy1〜Ｄynおよび
Ｈｖは、当該表示パネルと不図示の電気回路とを電気的
に接続するために設けた気密構造の電気接続用端子であ
る。Ｄx1〜Ｄxmはマルチ電子ビーム源の行方向配線１０
１３と、Ｄy1〜Ｄynはマルチ電子ビーム源の列方向配線
１０１４と、Ｈｖはフェースプレートのメタルバック１
０１９と電気的に接続している。

【００６１】また、気密容器内部を真空に排気するに
は、気密容器を組み立てた後、不図示の排気管と真空ポ
ンプとを接続し、気密容器内を１０のマイナス７乗［Ｔ
ｏｒｒ］程度の真空度まで排気する。その後、排気管を
封止するが、気密容器内の真空度を維持するために、封
止の直前あるいは封止後に気密容器内の所定の位置にゲ
ッター膜（不図示）を形成する。ゲッター膜とは、たと
えばＢａを主成分とするゲッター材料をヒーターもしく
は高周波加熱により加熱し蒸着して形成した膜であり、
該ゲッター膜の吸着作用により気密容器内は１ｘ１０マ
イナス５乗ないしは１ｘ１０マイナス７乗［Ｔｏｒｒ］
の真空度に維持される。

【００６２】以上説明した表示パネルを用いた画像表示
装置は、容器外端子Ｄｘ１ないしＤｘｍ、Ｄｙ１ないし
Ｄｙｎを通じて各冷陰極素子１０１２に電圧を印加する
と、各冷陰極素子１０１２から電子が放出される。それ
と同時にメタルバック１０１９に容器外端子Ｈｖを通じ
て数百［Ｖ］ないし数［ｋＶ］の高圧を印加して、上記
放出された電子を加速し、フェースプレート１０１７の
内面に衝突させる。これにより、蛍光膜１０１８をなす
各色の蛍光体が励起されて発光し、画像が表示される。

【００６３】通常、冷陰極素子である本発明の表面伝導
型放出素子への１０１２への印加電圧は１２〜１６
［Ｖ］程度、メタルバック１０１９と冷陰極素子１０１
２との距離ｄは０．１［ｍｍ］から８［ｍｍ］程度、メ
タルバック１０１９と冷陰極素子１０１２間の電圧０．
１［ｋＶ］から１０［ｋＶ］程度である。

【００６４】以上、本発明の実施形態の表示パネルの基
本構成と製法、および画像表示装置の概要を説明した。

【００６５】（マルチ電子ビーム源の製造方法）次に、
前記実施形態の表示パネルに用いたマルチ電子ビーム源
の製造方法について説明する。本発明の画像表示装置に
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
あるいは製法に制限はない。したがって、たとえば表面
伝導型放出素子やＦＥ型、あるいはＭＩＭ型などの冷陰
極素子を用いることができる。

【００６６】ただし、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もとでは、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。す
なわち、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、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、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
いだしている。したがって、高輝度で大画面の画像表示
装置のマルチ電子ビーム源に用いるには、最も好適であ
ると言える。そこで、上記実施形態の表示パネルにおい
ては、電子放出部もしくはその周辺部を微粒子膜から形
成した表面伝導型放出素子を用いた。以下で、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とを説明
する。

【００６７】（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。

【００６８】（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１０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、１
１１３は通電活性化処理により形成した薄膜である。

【００６９】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
述の各種基板上にたとえば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。

【００７０】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、Ｎ
ｉ，Ｃｒ，Ａｕ，Ｍｏ，Ｗ，Ｐｔ，Ｔｉ，Ｃｕ，Ｐｄ，
Ａｇ等をはじめとする金属、あるいはこれらの金属の合
金、あるいは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ー、
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。

【００７１】素子電極１１０２と１１０３の形状は、当
該電子放出素子の応用目的に合わせて適宜設計される。
一般的には、電極間隔Ｌは通常は数百オングストローム
から数百マイクロメーターの範囲から適当な数値を選ん
で設計されるが、なかでも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ーより数十マイクロメータ
ーの範囲である。また、素子電極の厚さｄについては、
通常は数百オングストロームから数マイクロメーターの
範囲から適当な数値が選ばれる。

【００７２】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。

【００７３】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。すなわち、素子電極１１
０２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。

【００７４】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，Ｔ
ａ，Ｗ，Ｐｂ，などをはじめとする金属や、ＰｄＯ，Ｓ
ｎＯ₂，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、Ｔｉ
Ｃ，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。

【００７５】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。

【００７６】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１０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。

【００７７】また、電子放出部１１０５は、導電性薄膜
１１０４の一部に形成された亀裂状の部分であり、電気
的には周囲の導電性薄膜よりも高抵抗な性質を有してい
る。亀裂は、導電性薄膜１１０４に対して、後述する通
電フォーミングの処理を行うことにより形成する。亀裂
内には、数オングストロームから数百オングストローム
の粒径の微粒子を配置する場合がある。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１０においては模式的に示した。

【００７８】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。

【００７９】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。

【００８０】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１０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。

【００８１】以上、好ましい素子の基本構成を述べた
が、実施形態においては以下のような素子を用いた。

【００８２】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［マイクロメーター］とした。

【００８３】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。

【００８４】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。

【００８５】図１１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１０と同一である。

【００８６】１）まず、図１１（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。形成するにあたっては、あらかじめ基板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。

【００８７】２）次に、同図（ｂ）に示すように、導電
性薄膜１１０４を形成する。形成するにあたっては、ま
ず前記（ａ）の基板に有機金属溶液を塗布して乾燥し、
加熱焼成処理して微粒子膜を成膜した後、フォトリソグ
ラフィー・エッチングにより所定の形状にパターニング
する。ここで、有機金属溶液とは、導電性薄膜に用いる
微粒子の材料を主要元素とする有機金属化合物の溶液で
ある。（具体的には、本実施形態では主要元素としてＰ
ｄを用いた。また、実施形態では塗布方法として、ディ
ッピング法を用いたが、それ以外のたとえばスピンナー
法やスプレー法を用いてもよい。）また、微粒子膜で作られる導電性薄膜の成膜方法として
は、本実施形態で用いた有機金属溶液の塗布による方法
以外の、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。

【００８８】３）次に、同図（ｃ）に示すように、フォ
ーミング用電源１１１０から素子電極１１０２と１１０
３の間に適宜の電圧を印加し、通電フォーミング処理を
行って、電子放出部１１０５を形成する。

【００８９】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（すなわち電子放出部１１０
５）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。

【００９０】通電方法をより詳しく説明するために、図
１２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、本実施形態の場合には同図に示したようにパルス
幅Ｔ１の三角波パルスをパルス間隔Ｔ２で連続的に印加
した。その際には、三角波パルスの波高値Ｖｐｆを、順
次昇圧した。また、電子放出部１１０５の形成状況をモ
ニターするためのモニターパルスＰｍを適宜の間隔で三
角波パルスの間に挿入し、その際に流れる電流を電流計
１１１１で計測した。

【００９１】実施形態においては、たとえば１０のマイ
ナス５乗［ｔｏｒｒ］程度の真空雰囲気下において、た
とえばパルス幅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、モニターパルスＰｍを挿
入した。フォーミング処理に悪影響を及ぼすことがない
ように、モニターパルスの電圧Ｖｐｍは０．１［Ｖ］に
設定した。そして、素子電極１１０２と１１０３の間の
電気抵抗が１ｘ１０の６乗［オーム］になった段階、す
なわちモニターパルス印加時に電流計１１１１で計測さ
れる電流が１ｘ１０のマイナス７乗［Ａ］以下になった
段階で、フォーミング処理にかかわる通電を終了した。

【００９２】なお、上記の方法は、本実施形態の表面伝
導型放出素子に関する好ましい方法であり、たとえば微
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。

【００９３】４）次に、図１１の（ｄ）に示すように、
活性化用電源１１１２から素子電極１１０２と１１０３
の間に適宜の電圧を印加し、通電活性化処理を行って、
電子放出特性の改善を行う。

【００９４】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。

【００９５】具体的には、１０のマイナス４乗ないし１
０のマイナス５乗［ｔｏｒｒ］の範囲内の真空雰囲気中
で、電圧パルスを定期的に印加することにより、真空雰
囲気中に存在する有機化合物を起源とする炭素もしくは
炭素化合物を堆積させる。堆積物１１１３は、単結晶グ
ラファイト、多結晶グラファイト、非晶質カーボン、の
いずれかか、もしくはその混合物であり、膜厚は５００
［オングストローム］以下、より好ましくは３００［オ
ングストローム］以下である。

【００９６】通電方法をより詳しく説明するために、図
１３の（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。

【００９７】図１０の（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ーし、活性化用電源１１
１２の動作を制御する。電流計１１１６で計測された放
出電流Ｉｅの一例を図１３（ｂ）に示すが、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。

【００９８】なお、上述の通電条件は、本実施形態の表
面伝導型放出素子に関する好ましい条件であり、表面伝
導型放出素子の設計を変更した場合には、それに応じて
条件を適宜変更するのが望ましい。

【００９９】以上のようにして、図１１（ｅ）に示す平
面型の表面伝導型放出素子を製造した。

【０１００】（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。

【０１０１】図１４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り、図中の１２０１は基板、１
２０２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、１
２１３は通電活性化処理により形成した薄膜、である。

【０１０２】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１０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Ｌ
ｓとして設定される。なお、基板１２０１、素子電極１
２０２および１２０３、微粒子膜を用いた導電性薄膜１
２０４、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。

【０１０３】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１５の（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１
４と同一である。（１）まず、図１５（ａ）に示すように、基板１２０１
上に素子電極１２０３を形成する。（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。（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。（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１
２０３を露出させる。（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。（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１１
（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。）（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１１（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。）以上のようにして、図１５（ｆ）に示す垂直型の表面伝
導型放出素子を製造した。

【０１０４】（放出電流測定方法）上述してきたような
表面伝導型放出素子を備えた画像表示装置における放出
電流の測定方法について、以下、説明する。

【０１０５】本実施形態において、放出電流の測定は図
１に示すような装置を用いて行う。図１において、画像
表示装置２０１は図５で説明したものを模式的に表わし
たものである。なお画像表示装置２０１の構造および製
造方法については上述したとおりである。

【０１０６】画像表示装置２０１のＨｖは不図示の高圧
電極（メタルバック）と外部の可変高圧電圧源２０３と
を電気的に接続するための端子である。端子Ｈｖには電
流計２０２と、可変高圧電源２０３とを直列に接続し、
高圧電極Ｈｖに電圧を供給している。

【０１０７】行方向配線は個々に配線切替器Ｒ２０４に
接続されている。配線切替器Ｒ２０４は各行方向配線を
個別に半導体素子またはリレーなどのスイッチング素子
を介して、パルス発生器Ｒ２０５或いはグランドに接続
しており、電圧の印加とグランドへの接続という切り替
え制御を各行方向配線ごとに個別にできるようにしてい
る。列方向配線にも配線切替器Ｒ２０４と同一構成の配
線切替器Ｃ２０６が接続されており、行方向配線側と同
様に各列方向配線に対し個別に「電圧の印加」または
「グランドへの接続」の切り替え制御を行えるようにな
っている。

【０１０８】配線切替器Ｒ２０４および配線切替器Ｃ２
０６の制御、可変高圧電圧源２０３の制御、および電流
計２０２からのデータ転送等は、ＧＢＩＰまたはＩ／Ｏ
等で接続したパーソナルコンピュータまたはワークステ
ーションなどで構成される制御装置２０８により行っ
た。

【０１０９】以上説明した装置により放出電流の測定を
行う方法を、行方向配線ｍ番と列方向配線ｎ番により接
続される素子Ｓ（ｍ，ｎ）の放出電流を例にして、図２
のフローチャートを参照しながら説明する。ただし行方
向配線ｍ番にはスペーサ１０２０が接続されていないも
のとする。

【０１１０】（１）まず、すべての行方向配線および列
方向配線をすべてグランドする。この接続が終了して表
面伝導型放出素子から電子放出がされない状態にした
後、スペーサ１０２０を介し高圧電極に流れる電流Ｉｓ
を電流計２０２で計測し、制御装置２０８に転送し、メ
モリに格納しておく（ステップＳ１）。

【０１１１】（２）次に、行方向配線ｍ番をパルス発生
器Ｒ２０５に接続し、その他の行方向配線はすべてグラ
ンドとする。列方向配線ｎ番はパルス発生器Ｃ２０７に
接続しその他の列方向配線はすべてグランドに接続す
る。この接続が終了した後パルス発生器Ｒ２０５から波
高値が−Ｖｔｈ［ｖ］のパルスを印加、同時にパルス発
生器Ｃ３０７からは波高値が＋Ｖｔｈ［ｖ］のパルスを
印加する。このようにすると素子Ｓ（ｍ，ｎ）には絶対
値が２Ｖｔｈ［ｖ］の電圧がかかり、その他の素子には
絶対値が０［ｖ］もしくはＶｔｈ［ｖ］の電圧がかかる
ことになる。よって先に（表示装置に用いた表面伝導型
放出素子の特性）で説明した素子の第２の特性から素子
Ｓ（ｍ，ｎ）からのみ電子放出が起こるようにすること
ができる。このときパルスの立ち上がっている時点での
高圧電極に流れる電流Ｉｅ’を電流計２０２で計測し、
制御装置２０８に転送しメモリに格納する（ステップＳ
２）。

【０１１２】（３）処理対象となっている行方向配線ｍ
はスペーサ１０２０が接続されていないので、制御装置
２０８で上述の計測値Ｉｅ’からＩｓを差し引く演算を
行い、素子Ｓ（ｍ，ｎ）の正確な放出電流Ｉｅを算出す
る（ステップＳ３、Ｓ４）。

【０１１３】なお本実施形態ではＩｅ’とＩｓを差し引
く演算を制御装置２０８で行っているが、電流計２０２
内にＩｓの値を保持するメモリ、およびＩｓとＩｅ’の
差分を出力する回路を設け、その出力を計測することに
よって放出電流Ｉｅを算出する方法をとってもよい。

【０１１４】次にスペーサ１０２０が接続されている行
方向配線ｍ_s番と列方向配線ｎ番により接続される素子
Ｓ（ｍ_s，ｎ）の放出電流測定について説明する。この
場合、スペーサ１０２０が接続されている行方向配線ｍ
_s番に測定パルスが印加されるため、図２１を用いて上
述したように、スペーサ１０２０を介し高圧電極に流れ
る電流値が変動して放出電流の測定精度が悪化する原因
となる。そこで本実施形態の放出電流測定方法では、測
定パルスの印加に伴う高圧電極を流れる電流の変動分を
測定し、その値を放出電流の算出の補正値とすることで
放出電流の測定精度が悪化しないようにしている。以下
その手順を説明する。

【０１１５】（１）まず、すべての行方向配線および列
方向配線をすべてグランドに接続し、電気的にグランド
レベルとする。この接続が終了した後、スペーサ１０２
０を介し高圧電極に流れる電流Ｉｓ（以下でスペーサ電
流とも呼ぶ）を電流計２０２で計測し、これを制御装置
２０８に転送し、メモリに格納しておく（ステップＳ
１）。

【０１１６】（２）次に、ｍ_s番の行方向配線をパルス
発生器Ｒ２０５に接続し、その他の行方向配線はすべて
グランドに接続する。また、ｎ番の列方向配線をパルス
発生装置２０７に接続しその他の列方向配線を全てグラ
ンドに接続する。この接続が終了した後パルス発生器Ｒ
２０５から波高値が−Ｖｔｈ［ｖ］のパルスを印加し、
同時にパルス発生器Ｃ３０７からは波高値が＋Ｖｔｈ
［ｖ］の電圧パルスを印加する。このときパルスの立ち
上がっている時点での高圧電極に流れる電流Ｉｅ’を電
流計２０２で計測し、制御装置２０８に転送しメモリす
る（ステップＳ２）。

【０１１７】（３）次に、処理対象となっているｍ_s番
の行方向配線にはスペーサ１０２０が接続されているの
で、処理をステップＳ３からステップＳ５へ進める。ス
テップＳ５では、ｍ_s番の行方向配線に電圧パルスを印
加することにより、スペーサ１０２０を介して高圧電極
に流れる電流に生じる変動分Ｉｓｄを以下の手順で測定
する。まず、行方向配線ｍ_s番を行方向配線側電圧パル
ス発生装置２０５に接続し、その他の行方向配線、およ
び列方向配線をすべてグランドに接続する。このとき、
同時に可変高圧電圧源２０３の電圧Ｖａを０［ｖ］にす
る。上記の操作が終了した後パルス発生器Ｒ２０５から
波高値が−Ｖｔｈ［ｖ］の電圧パルスを印加する。この
ときパルスの立ち上がっている時点での高圧電極Ｈｖに
流れる電流Ｉｓｄを電流計２０２で計測し、計測値を制
御装置２０８に転送してメモリに格納する。

【０１１８】（４）最後に、制御装置２０８でＩｅ’か
らＩｓを差し引く演算を行い、さらにＩｓｄを補正値と
して前記の演算結果から差し引くことで素子Ｓ（ｍ_s，
ｎ）の正確な放出電流Ｉｅを算出することができる（ス
テップＳ６）。

【０１１９】なお、本実施形態では素子Ｓ（ｍ_s，ｎ）
の放出電流の測定を、図２のＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ５，
Ｓ６の手順で行っているが、例えば図３のフローチャー
トに示すような手順で行ってもよい。

【０１２０】図３において上述した実施形態の測定方法
と異なるのは、図２のステップＳ５、Ｓ６がステップＳ
８とＳ９で置き換わることである。ステップＳ８では高
圧電極Ｈｖに印加する電圧Ｖａを０［ｖ］にせず、行方
向配線ｍ番に−Ｖｔｈの電圧を印加してＩｓ＋Ｉｓｄと
等価な電流Ｉｓ’（変動分込みのスペーサ電流）を測定
している。そして，ステップＳ９でＩｅ’からＩｓ’を
差し引くことで素子Ｓ（ｍ_s，ｎ）の正確な放出電流Ｉ
ｅを算出する。

【０１２１】以上の放出電流測定の際には、測定時に印
加する電圧により素子特性の変化を起こすことがないよ
う気密容器内を１０のマイナス７乗［Ｔｏｒｒ］程度の
真空度まであらかじめ排気しておくことが望ましい。な
お本実施形態で測定の際に印加した電圧パルスの条件は
Ｖｔｈ＝７．５［Ｖ］、パルス幅０．１［ｍｓ］、パル
ス周期１６．６［ｍｓ］、可変高圧電源２０３の電圧Ｖ
ａを１．０［ｋＶ］とした。

【０１２２】なおスペーサが列方向配線と接続されてい
る場合は、上述の測定手順で行方向配線と列方向配線を
入換ればよい。また、スペーサが行方向配線及び列方向
配線のいずれにも接続されていない場合（この場合はス
ペーサに専用の配線が設けられる）は、行方向配線或い
は列方向配線の選択による電圧の変動が無いので、ステ
ップＳ３の判断は不要であり、ステップＳ１、Ｓ２、Ｓ
４を実行すればよい。

【０１２３】以上説明したように、本実施形態の放出電
流測定方法によれば、計測精度の高い正確な放出電流値
を測定することができる。結果、正確な電子源の放出電
流値を必要とする電子源の性能評価、および良品不良品
判断、および補正駆動（たとえば本出願人による特開平
５−３２３７７３）等の精度を向上することができる。

【０１２４】（本実施形態における画像表示装置の応
用）以上のようにして製造され、放出電流が測定される
画像表示装置の応用について、以下、説明する。

【０１２５】図１６は、前記説明の表面伝導型放出素子
を電子ビーム源として用いたディスプレイパネルに、た
と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。

【０１２６】図中、２１００はディスプレイパネル、２
１０１はディスプレイパネルの駆動回路、２１０２はデ
ィスプレイコントローラ、２１０３はマルチプレクサ、
２１０４はデコーダ、２１０５は入出力インターフェー
ス回路、２１０６はＣＰＵ、２１０７は画像生成回路、
２１０８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。

【０１２７】なお、本表示装置は、たとえばテレビジョ
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。

【０１２８】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。

【０１２９】まず、ＴＶ信号受信回路２１１３は、たと
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、
たとえば、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（たとえば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。

【０１３０】また、ＴＶ信号受信回路２１１２は、たと
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。

【０１３１】また、画像入力インターフェース回路２１
１１は、たとえば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。

【０１３２】また、画像メモリインターフェース回路２
１１０は、ビデオテープレコーダ（以下ＶＴＲと略す）
に記憶されている画像信号を取り込むための回路で、取
り込まれた画像信号はデコーダ２１０４に出力される。

【０１３３】また、画像メモリインターフェース回路２
１０９は、ビデオディスクに記憶されている画像信号を
取り込むための回路で、取り込まれた画像信号はデコー
ダ２１０４に出力される。

【０１３４】また、画像メモリインターフェース回路２
１０８は、いわゆる静止画ディスクのように、静止画像
データを記憶している装置から画像信号を取り込むため
の回路で、取り込まれた静止画像データはデコーダ２１
０４に出力される。

【０１３５】また、入出力インターフェース回路２１０
５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。

【０１３６】また、画像生成回路２１０７は、前記入出
力インターフェース回路２１０５を介して外部から入力
される画像データや文字・図形情報や、あるいはＣＰＵ
２１０６より出力される画像データや文字・図形情報に
基づき表示用画像データを生成するための回路である。
本回路の内部には、たと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。

【０１３７】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に出力すること
も可能である。

【０１３８】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。

【０１３９】たとえば、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（たと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。

【０１４０】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。

【０１４１】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。たとえ
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。

【０１４２】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、たと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。

【０１４３】また、入力部２１１４は、前記ＣＰＵ２１
０６に使用者が命令やプログラム、あるいはデータなど
を入力するためのものであり、たと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。

【０１４４】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、たとえば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。

【０１４５】また、マルチプレクサ２１０３は、前記Ｃ
ＰＵ２１０６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。

【０１４６】また、ディスプレイパネルコントローラ２
１０２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。

【０１４７】まず、ディスプレイパネルの基本的な動作
に関わるものとして、たと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。

【０１４８】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、たとえば画面表示周波数や走査方法
（たと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。

【０１４９】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。

【０１５０】また、駆動回路２１０１は、ディスプレイ
パネル２１００に印加する駆動信号を発生するための回
路であり、前記マルチプレクサ２１０３から入力される
画像信号と、前記ディスプレイパネルコントローラ２１
０２より入力される制御信号に基づいて動作するもので
ある。

【０１５１】以上、各部の機能を説明したが、図１６に
例示した構成により、本表示装置においては多様な画像
情報源より入力される画像情報をディスプレイパネル２
１００に表示する事が可能である。

【０１５２】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２１００に駆動信号を印
加する。

【０１５３】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、Ｃ
ＰＵ２１０６により統括的に制御される。

【０１５４】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２１
０７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、たとえば拡大，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。

【０１５５】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。

【０１５６】なお、上記図１６は、表面伝導型放出素子
を電子ビーム源とするディスプレイパネルを用いた表示
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。たとえば、図１
６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。たと
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。

【０１５７】本表示装置においては、とりわけ表面伝導
型放出素子を電子ビーム源とするディスプレイパネルが
容易に薄形化できるため、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
出素子を電子ビーム源とするディスプレイパネルは大画
面化が容易で輝度が高く視野角特性にも優れるため、本
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。

【０１５８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
電子源の性能評価、および良品不良品判断、および補正
駆動等を行う際に必要とされる電子源の放出電流値を正
確に測定することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態による放出電流測定装置を示すブロ
ック図である。

【図２】本実施形態による放出電流測定手順を示すフロ
ーチャートである。

【図３】本実施形態の他の方法による放出電流測定手順
を示すフローチャートである。

【図４】本実施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である。

【図５】本実施形態による画像表示装置の、表示パネル
の一部を切り欠いて示した斜視図である。

【図６】本実施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７】本実施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８】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９】実施形態における表示パネルのＡ−Ａ’断面図
である。

【図１０】実施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１１】平面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１２】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１３】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１４】実施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１５】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１６】本発明の実施形態である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１７】従来知られた表面伝導型放出素子の一例を示
す図である。

【図１８】従来知られたＦＥ型素子の一例を示す図であ
る。

【図１９】従来知られたＭＩＭ型素子の一例を示す図で
ある。

【図２０】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２１】本発明が解決しようとする課題を説明する図
である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】冷陰極素子が配置されている基板と、該
基板に対向して配置され前記冷陰極素子からの放出電子
を加速する高圧電極と、前記高圧電極と電気的に接続さ
れ前記基板と高圧電極の間に設けられた構造支持体とを
備える電子源の放出電流を測定する装置であって、前記高圧電極に加速電圧を印加した状態で、前記冷陰極
素子から電子を放出しないまたはきわめて少ない状態で
該高圧電極に流れる電流を測定する第１測定手段と、前記高圧電極に前記加速電圧を印加するとともに、前記
冷陰極素子から電子を放出した状態で該高圧電極に流れ
る電流を測定する第２測定手段と、前記第２測定手段で測定された電流から前記第１測定手
段で測定された電流を差し引くことにより前記冷陰極素
子からの放出電流を算出する算出手段とを備えることを
特徴とする電子源の放出電流測定装置。
【請求項２】前記構造支持体に接続される配線を介し
て該構造支持体に印加される電圧の変動に起因して該構
造支持体を介し前記高圧電極に流れる電流の変動分を測
定する第３測定手段を更に備え、前記算出手段は、前記変動分を補正値として用いて前記
冷陰極素子からの放出電流を算出することを特徴とする
請求項１に記載の電子源の放出電流測定装置。
【請求項３】前記冷陰極素子は複数の行方向配線と列
方向配線によってマトリックス状に配線されており、前
記第１及び第２測定手段は、該行方向配線と列方向配線
へ印加する電圧によって該冷陰極素子の電子放出を制御
することを特徴とする請求項２に記載の電子源の放出電
流測定装置。
【請求項４】前記構造支持体に接続される配線は前記
複数の行方向配線の一つであることを特徴とする請求項
３に記載の電子源の放出電流測定装置。
【請求項５】複数の冷陰極素子が複数の行方向配線と
列方向配線によってマトリクス状に配線されてなる基板
と、該基板よりの放出電子を加速する高圧電極と、所定
の行方向配線と前記高圧電極に接続された構造支持体と
を有する電子源における放出電流を測定する装置であっ
て、前記高圧電極に第１の電圧を印加するとともに、前記複
数の冷陰極素子から電子が放出しないかまたは極めて少
ない状態とすべく前記行方向配線と列方向配線の電位を
設定した状態で前記高圧電極に流れる電流Ｉｓを測定す
る第１測定手段と、前記高圧電極に前記第１の電圧を印加するとともに、測
定対象の冷陰極素子に接続された行方向配線と列方向配
線のそれぞれに所定の駆動電圧を印加した状態で前記高
圧電極に流れる電流Ｉｅ’を測定する第２測定手段と、前記第２測定手段で測定された電流Ｉｅ’と前記第１測
定手段で測定された電流Ｉｓとの差を算出して前記測定
対象の冷陰極素子の放出電流とする第１算出手段とを備
えることを特徴とする電子源の放出電流測定装置。
【請求項６】前記測定対象の冷陰極素子が前記特定の
行方向配線に接続されている場合に、前記高圧電極をグ
ランドレベルとするとともに当該行方向配線に所定の駆
動電圧を印加して該高圧電極に流れる電流Ｉsdを測定す
る第３測定手段を更に備え、前記算出手段は、前記測定対象の冷陰極素子が前記特定
の行方向配線に接続されている場合に、前記第２測定手
段で測定された電流Ｉｅ’から、前記第１測定手段で測
定された電流Ｉｓと前記第３測定手段で測定された電流
Ｉsdの和を減算して前記測定対象の冷陰極素子の放出電
流とすることを特徴とする請求項５に記載の電子源の放
出電流測定装置。
【請求項７】前記測定対象の冷陰極素子が前記特定の
行方向配線に接続されている場合に、前記高圧電極に前
記第１の電圧を印加するとともに、該特定の行方向配線
のみに駆動電圧を印加して該高圧電極に流れる電流Ｉs
d’を測定する第４測定手段を更に備え、前記算出手段は、前記測定対象の冷陰極素子が前記特定
の行方向配線に接続されている場合に、前記第２測定手
段で測定された電流Ｉｅ’から、前記第４測定手段で測
定された電流Ｉsd’を減算して前記測定対象の冷陰極素
子の放出電流とすることを特徴とする請求項５に記載の
電子源の放出電流測定装置。
【請求項８】前記冷陰極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７のいずれかに記載
の電子源の放出電流測定装置。
【請求項９】前記電子源は、前記高圧電極側に前記冷
陰極素子からの電子照射により可視光を発光する蛍光体
を有したフェイスプレートを備える画像形成装置を構成
することを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載
の電子源の放出電流測定装置。
【請求項１０】冷陰極素子が配置されている基板と、
該基板に対向して配置され前記冷陰極素子からの放出電
子を加速する高圧電極と、前記高圧電極と電気的に接続
され前記基板と高圧電極の間に設けられた構造支持体と
を備える電子源の放出電流を測定する装置であって、前記高圧電極に加速電圧を印加した状態で、前記冷陰極
素子から電子を放出しないまたはきわめて少ない状態で
該高圧電極に流れる電流を測定する第１測定工程と、前記高圧電極に前記加速電圧を印加するとともに、前記
冷陰極素子から電子を放出した状態で該高圧電極に流れ
る電流を測定する第２測定工程と、前記第２測定工程で測定された電流から前記第１測定工
程で測定された電流を差し引くことにより前記冷陰極素
子からの放出電流を算出する算出工程とを備えることを
特徴とする電子源の放出電流測定方法。
【請求項１１】前記構造支持体に接続される配線を介
して該構造支持体に印加される電圧の変動に起因して該
構造支持体を介し前記高圧電極に流れる電流の変動分を
測定する第３測定工程を更に備え、前記算出工程は、前記変動分を補正値として用いて前記
冷陰極素子からの放出電流を算出することを特徴とする
請求項１０に記載の電子源の放出電流測定方法。
【請求項１２】前記冷陰極素子は複数の行方向配線と
列方向配線によってマトリックス状に配線されており、
前記第１及び第２測定工程は、該行方向配線と列方向配
線へ印加する電圧によって該冷陰極素子の電子放出を制
御することを特徴とする請求項１１に記載の電子源の放
出電流測定方法。
【請求項１３】前記構造支持体に接続される配線は前
記複数の行方向配線の一つであることを特徴とする請求
項１２に記載の電子源の放出電流測定方法。
【請求項１４】複数の冷陰極素子が複数の行方向配線
と列方向配線によってマトリクス状に配線されてなる基
板と、該基板よりの放出電子を加速する高圧電極と、所
定の行方向配線と前記高圧電極に接続された構造支持体
とを有する電子源における放出電流を測定する装置であ
って、前記高圧電極に第１の電圧を印加するとともに、前記複
数の冷陰極素子から電子が放出しないかまたは極めて少
ない状態とすべく前記行方向配線と列方向配線の電位を
設定した状態で前記高圧電極に流れる電流Ｉｓを測定す
る第１測定工程と、前記高圧電極に前記第１の電圧を印加するとともに、測
定対象の冷陰極素子に接続された行方向配線と列方向配
線のそれぞれに所定の駆動電圧を印加した状態で前記高
圧電極に流れる電流Ｉｅ’を測定する第２測定工程と、前記第２測定工程で測定された電流Ｉｅ’と前記第１測
定工程で測定された電流Ｉｓとの差を算出して前記測定
対象の冷陰極素子の放出電流とする第１算出工程とを備
えることを特徴とする電子源の放出電流測定方法。
【請求項１５】前記測定対象の冷陰極素子が前記特定
の行方向配線に接続されている場合に、前記高圧電極を
グランドレベルとするとともに当該行方向配線に所定の
駆動電圧を印加して該高圧電極に流れる電流Ｉsdを測定
する第３測定工程を更に備え、前記算出工程は、前記測定対象の冷陰極素子が前記特定
の行方向配線に接続されている場合に、前記第２測定工
程で測定された電流Ｉｅ’から、前記第１測定工程で測
定された電流Ｉｓと前記第３測定工程で測定された電流
Ｉsdの和を減算して前記測定対象の冷陰極素子の放出電
流とすることを特徴とする請求項１４に記載の電子源の
放出電流測定方法。
【請求項１６】前記測定対象の冷陰極素子が前記特定
の行方向配線に接続されている場合に、前記高圧電極に
前記第１の電圧を印加するとともに、該特定の行方向配
線のみに駆動電圧を印加して該高圧電極に流れる電流Ｉ
sd’を測定する第４測定工程を更に備え、前記算出工程は、前記測定対象の冷陰極素子が前記特定
の行方向配線に接続されている場合に、前記第２測定工
程で測定された電流Ｉｅ’から、前記第４測定工程で測
定された電流Ｉsd’を減算して前記測定対象の冷陰極素
子の放出電流とすることを特徴とする請求項１４に記載
の電子源の放出電流測定方法。
【請求項１７】前記冷陰極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１０乃至１６のいずれか
に記載の電子源の放出電流測定方法。
【請求項１８】前記電子源は、前記高圧電極側に前記
冷陰極素子からの電子照射により可視光を発光する蛍光
体を有したフェイスプレートを備える画像形成装置を構
成することを特徴とする請求項１０乃至１７のいずれか
に記載の電子源の放出電流測定方法。