JP2000075833A

JP2000075833A - 画像表示装置

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Publication number: JP2000075833A
Application number: JP24872798A
Authority: JP
Inventors: Tatsuro Yamazaki; 達郎山崎; Naoto Abe; 直人阿部
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1998-09-02
Filing date: 1998-09-02
Publication date: 2000-03-14
Anticipated expiration: 2018-09-02
Also published as: JP3581581B2

Abstract

(57)【要約】【課題】画像表示装置の発光特性を考慮し、更に入力
画像信号の種別に応じて、輝度信号とカラー信号につい
てのγ補正を行い原画像信号の色彩と明暗を忠実に画像
表示装置に表示する。【解決手段】電子放出素子と、前記電子放出素子から
放出された電子を受けて発光する蛍光体と、入力画像信
号を変換して変換画像信号を出力する画像信号変換手段
と、前記変換画像信号に基づいて前記電子放出素子から
放出される電子ビームを変調する変調手段とを備えた画
像表示装置において、前記画像信号変換手段は、原信号
を陰極線管（CRT）用にガンマ補正した前記入力画像信
号を、前記原信号に復元し、復元した前記原信号を、電
子ビーム強度対前記蛍光体発光輝度の非線型性を補正し
電子ビーム強度対前記蛍光体発光輝度特性を直線とさせ
る前記変換画像信号に変換して出力するようにしてい
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、発光体への電子線
の照射による画像形成方法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、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,Radio Eng.Electron Phys．，１０，１２
９０，（１９６５）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.D
ittmer:“Thin Solid Films"，９，３１７（１９７
２）］や、Ｉｎ₂Ｏ₃／ＳｎＯ₂薄膜によるもの［M.Hartw
ell 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。

【０００５】図２１には、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、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。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、たとえば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。前記通電フォーミング後に導電性薄膜３００
４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,“Field emission",Advance in Electron
Physics，８，８９（１９５６）や、あるいは、C.A.Sp
indt,“Physical properties of thin-film field emi
ssion cathodes with molybdenium cones",J.Appl.Phy
s．，４７，５２４８（１９７６）などが知られてい
る。

【０００８】図２２には、ＦＥ型の素子構成の典型的な
例として、前述のC.A.Spindtらによる素子の断面図を示
す。同図において、３０１０は基板で、３０１１は導電
材料よりなるエミッタ配線、３０１２はエミッタコー
ン、３０１３は絶縁層、３０１４はゲート電極である。
本素子は、エミッタコーン３０１２とゲート電極３０１
４の間に適宜の電圧を印加することにより、エミッタコ
ーン３０１２の先端部より電界放出を起こさせるもので
ある。

【０００９】また、ＦＥ型の他の素子構成として、図２
２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、図２３には、ＭＩＭ型の素子構成の
典型的な例をに示す（たとえば、C.A.Mead,“Operation
of tunnel-emission Devices,J.Appl.Phys．，３２，
６４６（１９６１）など）。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、３０２３は厚さ８０〜３００オングストロー
ム程度の金属よりなる上電極である。ＭＩＭ型において
は、上電極３０２３と下電極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。

【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。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.Meyer:“Recent
Development on Microtips Display at LETI",Tech.Di
gest of 4th Int.Vacuum Microelectronics Conf.,Naga
hama,pp．６〜９（１９９１）］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３−５５７３８号
公報に開示されている。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】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
冷陰極素子を配列したマルチ電子ビーム源、ならびにこ
のマルチ電子ビーム源を応用した画像表示装置について
研究を行ってきた。

【００１８】発明者らは、たとえば図２４に示す電気的
な配線方法によるマルチ電子ビーム源を試みてきた。す
なわち、冷陰極素子を２次元的に多数個配列し、これら
の素子を図示のようにマトリクス状に配線したマルチ電
子ビーム源である。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
方向配線である。行方向配線４００２および列方向配線
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。

【００１９】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、たとえば画像表示装置用のマルチ電子
ビーム源の場合には、所望の画像表示を行うのに足りる
だけの素子を配列し配線するものである。

【００２０】冷陰極素子を単純マトリクス配線したマル
チ電子ビーム源においては、所望の電子ビームを出力さ
せるため、行方向配線４００２および列方向配線４００
３に適宜の電気信号を印加する。たとえば、マトリクス
の中の任意の１行の冷陰極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および４００
５による電圧降下を無視すれば、選択する行の冷陰極素
子には、Ｖｅ−Ｖｓの電圧が印加され、また非選択行の
冷陰極素子にはＶｅ−Ｖｎｓの電圧が印加される。Ｖ
ｅ，Ｖｓ，Ｖｎｓを適宜の大きさの電圧にすれば選択す
る行の冷陰極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、駆動電圧Ｖｅを印加する時間の長さを変えれば、電
子ビームが出力される時間の長さも変えることができる
はずである。

【００２１】したがって、冷陰極素子を単純マトリクス
配線したマルチ電子ビーム源はいろいろな応用可能性が
あり、たとえば画像情報に応じた電気信号を適宜印加す
れば、画像表示装置用の電子源として好適に用いること
ができる。

【００２２】しかしながら、冷陰極素子を単純マトリク
ス配線したマルチ電子ビーム源には、実際には以下に述
べるような問題が発生していた。

【００２３】前述のように、冷陰極素子を単純マトリク
ス配線したマルチ電子ビーム源においては、選択する行
配線と選択しない行配線に与える電圧を変えることで発
光する行を選ぶことができる。また選択された行の各素
子の発光量は、各列配線から印加する駆動電圧値の大き
さもしくは駆動電圧を印加する時間を変えることにより
制御できる。

【００２４】すなわち走査線構造を有する画像信号を表
示するのに、１走査線分の画素数と各列配線数を対応さ
せ各画素の輝度信号で駆動電圧印加振幅変調あるいは駆
動電圧印加時間変調を行い各列配線に印加し、順次行配
線を走査していくいわゆる線順次走査駆動で実現でき
る。

【００２５】線順次駆動の長所のひとつは、多くのＣＲ
Ｔを用いたラスタスキャン型表示装置が行う点順次駆動
と異なり、一つの画素の選択時間が長くとれることであ
る。すなわち輝度を格段に明るくできる、もしくは電子
ビームを加速する加速電圧を下げることが可能になる。

【００２６】一方、画像信号のひとつとしてＮＴＳＣや
ＨＤＴＶのようなＴＶ信号がある。通常ＴＶ信号はＣＲ
Ｔを用いた受像機を対象に考えており、ＣＲＴが有する
ガンマ特性（輝度信号−発光輝度特性の非線形な特性）
を送出側であらかじめ補正して（以後ガンマ補正と呼
ぶ）出力される。

【００２７】すなわち本画像表示装置のようにＣＲＴ以
外の表示デバイスを用いた表示装置がＴＶ信号を受信す
る場合、ＣＲＴの非線形な発光特性に合わせるような発
光特性変換手段が必要である。

【００２８】従来、たとえば前述の例で線順次駆動で列
配線の駆動を輝度信号強度に応じたパルス幅を有する電
圧を与えるパルス幅変調で行う場合、冷陰極素子からの
放出電子ビーム時間と輝度データはリニアな関係である
から、入力されるＴＶ信号が有するガンマ特性を打ち消
すいわゆる逆ガンマ補正といわれる発光特性変換のみ行
っていた。

【００２９】しかし線順次駆動の採用により、一つの画
素の選択時間が長くなった結果、１画素の発光体（蛍光
体）が電子ビーム照射を受ける時間が長くなりすぎ、条
件によっては、蛍光体の発光量が電子ビーム照射時間に
比例しなくなるいわゆる飽和現象を示すことがある。

【００３０】この飽和の程度は蛍光体の種類や、電子ビ
ーム密度、電子ビーム照射時間などにより変化する。

【００３１】この蛍光体の飽和現象により、ＴＶ信号の
逆ガンマ補正だけでは輝度信号と発光量の関係が崩れて
しまうことがある。また蛍光体の種類により飽和の様子
が変わるので、場合によっては表示される画像の色バラ
ンスが崩れてしまう恐れがある。

【００３２】あるいは、表示装置がたとえばＴＶ信号と
パーソナルコンピュータ（以下ＰＣと記す）の画像信号
など複数の種類の入力信号を受信する場合、ＴＶ信号の
表示時とＰＣ信号の表示時で発光輝度を変えることがあ
る。この場合に、どちらかの入力信号の色バランスが崩
れてしまう恐れがある。

【００３３】さらに、表示装置が消費電力抑制のため
に、ピーク輝度は大きくても画面全体の平均輝度を下げ
るいわゆるＡＢＬ制御を行う場合、ＡＢＬ制御により場
合によっては表示される画像の色バランスが崩れてしま
う恐れがある。

【００３４】そこで、本発明は、画像表示装置の発光特
性を考慮し、更に入力画像信号の種別に応じて、輝度信
号と色信号についてのγ補正を行い原画像信号の色彩と
明暗を忠実に画像表示装置に表示することを課題として
いる。

【００３５】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めの本発明は、電子放出素子と、前記電子放出素子から
放出された電子を受けて発光する蛍光体と、入力画像信
号を変換して変換画像信号を出力する画像信号変換手段
と、前記変換画像信号に基づいて前記電子放出素子から
放出される電子ビーム強度を変調する変調手段とを備え
た画像表示装置を用いる画像表示方法であって、前記画
像信号変換手段は、原信号を陰極線管（CRT）用にガン
マ補正した前記入力画像信号を、前記原信号に復元し、
復元した前記原信号を、電子ビーム強度対前記蛍光体発
光輝度の非線型性を補正し電子ビーム強度対前記蛍光体
発光輝度特性を直線とさせる前記変換画像信号に変換し
て出力するようにしている。

【００３６】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施の形態について説明する。［実施形態１］第１の実施形態は、複数の表面伝導型素
子を複数の行配線と列配線でマトリクス配線したマルチ
電子ビーム源と各電子ビーム源からの電子ビーム照射を
受け発光する蛍光面を有する表示パネル（以下ＳＥＤパ
ネルと呼ぶ）にＴＶ信号を表示する例で説明する。

【００３７】図１にＳＥＤパネルの駆動回路のブロック
図を示す。

【００３８】Ｐ２０００は表示パネルであり、本実施形
態においては２４０＊７２０個の表面伝導型素子Ｐ２０
０１が垂直２４０行の行配線と水平７２０列の列配線に
よりマトリクス配線され、各表面伝導型素子Ｐ２００１
からの放出電子ビームが高圧電源部Ｐ３０から印加され
る高圧電圧により加速され不図示の蛍光体に照射される
ことにより発光を得るものである。この不図示の蛍光体
は用途に応じて種々の色配列を取ることが可能である
が、一例としてＲＧＢ縦ストライプ状の色配列とする。

【００３９】本実施形態においては以下前記水平２４０
（ＲＧＢトリオ）＊垂直２４０ラインの画素数を有する
表示パネルにＮＴＳＣ相当のテレビ画像を表示する応用
例を示すが、ＮＴＳＣに限らずＨＤＴＶのような高精細
な画像やコンピュータの出力画像など、解像度やフレー
ムレートが異なる画像信号に対しても、ほぼ同一の構成
で容易に対応できる。

【００４０】図2には、ＮＴＳＣのコンポジットビデオ
入力を受けＲＧＢコンポーネントを出力するＮＴＳＣ−
ＲＧＢデコーダ部P1を示す。このユニット内にて入力ビ
デオ信号に重畳されている同期信号（ＳＹＮＣ）を分離
し出力する。同じく入力ビデオ信号に重畳されているカ
ラーバースト信号を分離し、カラーバースト信号に同期
したＣＬＫ信号（ＣＬＫ１）を生成し出力する。

【００４１】図3には、Ｐ１にてデコードされたアナロ
グＲＧＢ信号を、ＳＥＤパネルを輝度変調するためのデ
ジタル階調信号に変換するために必要な以下のタイミン
グ信号を発生するためのタイミング発生部P2を示す。こ
のタイミング発生部P2が出力する信号は、Ｐ１からのＲ
ＧＢアナログ信号をアナログ処理部Ｐ３にて直流再生す
るためのクランプパルスと、Ｐ１からのＲＧＢアナログ
信号にアナログ処理部Ｐ３にてブランク期間を付加する
ためのブランキングパルス（ＢＬＫパルス）と、ＲＧＢ
アナログ信号のレベルをビデオ検出部Ｐ４にて検出する
ための検出パルスと、アナログＲＧＢ信号をＡ／Ｄ部Ｐ
６にてデジタル信号に変換するためのサンプルパルス
（不図示）と、ＲＡＭコントローラＰ１２がＲＡＭＰ８
を制御するために必要なＲＡＭコントローラ制御信号
と、Ｐ２内で生成されＣＬＫ１入力時にはＰ２内ＰＬＬ
回路によりＣＬＫ１に同期する自走ＣＬＫ信号（ＣＬＫ
２）と、Ｐ２内でＣＬＫ２を基に生成される同期信号
（ＳＹＮＣ２）である。

【００４２】このタイミング発生部P2は、自走のＣＬＫ
２発生手段を備えることにより、入力ビデオ信号が存在
しないときも基準信号であるＣＬＫ２，ＳＹＮＣ２を発
生できるため、ＲＡＭ手段Ｐ８の画像データを読み出す
ことにより画像表示できる。

【００４３】図4には、Ｐ１からの出力原色信号それぞ
れに備えられるアナログ処理部P3を示す。このアナログ
処理部P3は、Ｐ２からクランプパルスを受け直流再生を
行う。又、Ｐ２からＢＬＫパルスを受けてブランキング
期間を付加する。

【００４４】又、ＭＰＵＰ１１を中心に構成されるシス
テムコントロール部の制御出力の一つであるＤ／Ａ部Ｐ
１４のゲイン調整信号を受け、Ｐ１から入力された原色
信号の振幅制御を行う。

【００４５】又、ＭＰＵＰ１１を中心に構成されるシス
テムコントロール部の制御出力の一つであるＤ／Ａ部Ｐ
１４のオフセット調整信号を受け、Ｐ１から入力された
原色信号の黒レベル制御を行う。

【００４６】Ｐ４は、入力される映像信号レベルあるい
は、アナログ処理部Ｐ３にて制御された後の映像信号レ
ベルを検出するためのビデオ検出部であり、Ｐ２から検
出パルスを受け、ＭＰＵＰ１１を中心に構成されるシス
テムコントロール部の制御入力のひとつであるＡ／Ｄ部
Ｐ１５により検出結果が読み取られる。

【００４７】Ｐ２からの検出パルスは、たとえばゲート
パルス、リセットパルス、サンプル＆ホールド（以下Ｓ
／Ｈ）パルスの３種からなり、ビデオ検出部はたとえば
積分回路とＳ／Ｈ回路からなる。

【００４８】たとえばゲートパルスにより入力ビデオ信
号の有効期間中、前述積分回路でビデオ信号を積分し垂
直帰線期間に発生するＳ／ＨパルスによりＳ／Ｈ回路で
積分回路の出力をサンプルする。同垂直帰線期間にＡ／
Ｄ部Ｐ１５により検出結果が読み取られた後リセットパ
ルスで積分回路とＳ／Ｈ回路が初期化される。

【００４９】このような動作でフィールド毎の平均ビデ
オレベルが検出できる。

【００５０】ＬＰＦＰ５は、Ａ／Ｄ部Ｐ６の前段に置か
れるプリフィルタ手段である。

【００５１】Ａ／Ｄ部Ｐ６は、Ｐ２からのサンプルＣＬ
Ｋを受け、ＬＰＦＰ５を通過したアナログ原色信号を必
要階調数で量子化するＡ／Ｄコンバータ手段である。

【００５２】変換テーブルＰ７は、入力されるビデオ信
号を表示パネルが有する発光特性に変換するために備え
られた階調特性変換手段である。本実施形態のようにパ
ルス幅変調により輝度階調を表現する場合、輝度データ
の大きさに発光量がほぼ比例するリニアな特性を示すこ
とが多い。一方ビデオ信号は、ＣＲＴを用いたＴＶ受像
機を対象としているため、ＣＲＴの非線形な発光特性を
補正するためにガンマ処理を施されている。このため本
実施形態のようにリニアな発光特性を持つパネルにＴＶ
画像を表示させる場合、Ｐ７のような階調特性変換手段
でガンマ処理の効果を打ち消す必要がある。

【００５３】ＭＰＵＰ１１を中心に構成されるシステム
コントロール部の制御入出力のひとつであるＩ／Ｏ制御
部Ｐ１３の出力によりこのテーブルデータを切り替え
て、発光特性を好みに変えることができる。

【００５４】Ｐ８は、Ｒ／Ｇ／Ｂ処理回路毎に備えられ
た画像メモリであり、パネルの総表示画素数分のアドレ
スを有する（この場合水平２４０＊垂直２４０ライン＊
３個）。このメモリにパネル各画素が発光すべき輝度デ
ータを格納しておき、点順次に輝度データを読み出すこ
とにより、パネルにメモリ内に格納された画像の表示を
行う。

【００５５】輝度データのＰ８からの出力は、ＲＡＭコ
ントローラＰ１２からのアドレス制御を受けて行う。

【００５６】Ｐ８へのデータの書き込みは、ＭＰＵＰ１
１を中心に構成されるシステムコントロール部の管理の
基に行われる。簡単なテストパターンなどであれば、Ｍ
ＰＵＰ１１がＰ８各アドレスに格納する輝度データを演
算して発生し書き込む。自然静止画像のようなパターン
であれば、たとえば外部コンピュータなどに格納した画
像ファイルをＭＰＵＰ１１を中心に構成されるシステム
コントロール部の入出力部のひとつであるシリアル通信
Ｉ／ＦＰ１６を介して読み込み、画像メモリＰ８へ書き
込む。

【００５７】Ｐ９はデータセレクタであり、出力する画
像データを画像メモリＰ８からのデータにするか、Ａ／
Ｄ部Ｐ６（入力ビデオ信号系）からのデータにするかを
ＭＰＵＰ１１を中心に構成されるシステムコントロール
部の制御入出力のひとつであるＩ／Ｏ制御部Ｐ１３の出
力により決定する。

【００５８】この２系統の入力セレクトの他、Ｐ９から
固定値を発生するモードを持ちＰ１３によりこのモード
が選択され出力することもできる。このモードにより、
たとえば全白パターンなどの調整信号を外部入力なしに
高速に表示することができる。

【００５９】Ｐ１０は、各原色信号毎に備えられる水平
１ラインメモリ手段であり、ラインメモリ制御部Ｐ２１
の制御信号により、ＲＧＢの３系統並列に入力される輝
度データをパネル色配列に応じた順番に並べ替えて１系
統の直列信号に変換しラッチ手段Ｐ２２を介してＸドラ
イバ部へ出力する。

【００６０】システムコントロール部は主にＭＰＵＰ１
１、シリアル通信Ｉ／ＦＰ１６、Ｉ／Ｏ制御部Ｐ１３、
Ｄ／Ａ部Ｐ１４、Ａ／Ｄ部Ｐ１５、データメモリＰ１
７、ユーザーＳＷ手段Ｐ１８から構成される。

【００６１】システムコントロール部は、ユーザーＳＷ
手段Ｐ１８やシリアル通信Ｉ／ＦＰ１６からのユーザー
要求を受け、対応する制御信号をＩ／Ｏ制御部Ｐ１３や
Ｄ／Ａ部Ｐ１４から出力することによりその要求を実現
する。

【００６２】また、Ａ／Ｄ部Ｐ１５からのシステム監視
信号を受け対応する制御信号をＩ／Ｏ制御部Ｐ１３やＤ
／Ａ部Ｐ１４から出力することにより最適な自動制御を
行う。

【００６３】本実施形態においてはユーザー要求として
は、テストパターン発生や階調性の可変、明るさ、色制
御などの表示制御が実現できる。また前述のようにビデ
オ検出部Ｐ４からの平均ビデオレベルをＡ／Ｄ部Ｐ１５
でモニタすることによりＡＢＬなどの自動制御を行うこ
ともできる。

【００６４】またデータメモリＰ１７を備えることによ
り、ユーザー調整量を保存することができる。

【００６５】Ｐ１９はＹドライバ制御タイミング発生
部、Ｐ２０はＸドライバ制御タイミング発生部であり、
ともにＣＬＫ１，ＣＬＫ２，ＳＹＮＣ２信号を受けＹド
ライバ制御、Ｘドライバ制御信号を発生する。

【００６６】Ｐ２１はラインメモリＰ１０のタイミング
制御を行うための制御部であり、ＣＬＫ１，ＣＬＫ２，
ＳＹＮＣ２信号を受け輝度データをラインメモリに書き
込むためのＲ，Ｇ，ＢＷＲＴ制御信号およびラインメ
モリからパネル色配列に応じた順番で輝度データを読み
出すためのＲ，Ｇ，ＢＲＤ制御信号を発生する。

【００６７】図５は、SED駆動回路の動作を説明するた
めのタイムチャートである。

【００６８】Ｔ１０４はＲＧＢ各色の内１色を例として
書いた色サンプルデータ列の波形であり、１水平期間に
２４０個のデータ列で構成される。このデータ列を１水
平期間に上記制御信号によりラインメモリＰ１０に書き
込む。次の水平期間に各色毎のラインメモリＰ１０を書
き込みの場合の３倍の周波数で読み出し有効にすること
でＴ１０５のような１水平期間あたり７２０個の輝度デ
ータ列を得る。

【００６９】Ｐ１００１はＸ，Ｙドライバタイミング発
生部であり、Ｙドライバ制御タイミング発生部Ｐ１９と
Ｘドライバ制御タイミング発生部Ｐ２０からの制御信号
を受ける。そして、Ｐ１００１が出力する信号は、シフ
トクロックと、シフトレジスタＰ１１０１，１１０７に
読み込んだデータをＰＷＭジェネレータ部Ｐ１１０２と
Ｄ／Ａ部Ｐ１１０３内の非図示のメモリ手段にフェッチ
するため及びＰＷＭジェネレータ部Ｐ１１０２とＤ／Ａ
部Ｐ１１０３への水平周期のトリガとして作用するＬＤ
パルスと、ＩｆテーブルＲＯＭ制御信号と、Ｙドライバ
制御のためにＹシフトレジスタを動かすための水平周期
のシフトクロック及び行走査開始トリガを与えるための
垂直周期のトリガ信号である。

【００７０】シフトレジスタＰ１１０１は、ラッチ手段
Ｐ２２からの水平周期毎の７２０個の列配線数の輝度デ
ータ列をＸ，Ｙドライバタイミング発生部Ｐ１００１か
らの図２Ｔ１０７のような輝度データに同期したシフト
クロックにより読み込み、Ｔ１０８のようなＬＤパルス
によりＰＷＭジェネレータ部Ｐ１１０２に７２０個の１
水平列分のデータを一度に転送する。

【００７１】シフトレジスタＰ１１０７は、データセレ
クタ手段Ｐ１２０１からの水平周期毎の７２０個の列配
線数の列配線駆動電流データ列を輝度データ同様にシフ
トクロックにより読み込み、Ｔ１０８のようなＬＤパル
スによりＤ／Ａ部Ｐ１１０３に７２０個の１水平列分の
データを一度に転送する。

【００７２】ＩｆテーブルＲＯＭＰ１２０２は、表示パ
ネルＰ２０００の７２０＊２４０個の各表面伝導型素子
に流すべき電流振幅値のデータを記憶するためのメモリ
手段であり、Ｘ，Ｙドライバタイミング発生部Ｐ１００
１からのＩｆテーブルＲＯＭ制御信号により読み出しア
ドレス制御を受け、水平周期毎に図２Ｔ１０５のような
走査される１行分の７２０個の電流振幅値のデータを出
力する。

【００７３】ＩｆテーブルＲＯＭＰ１２０２を用いてこ
の列配線（すなわち表面伝導型素子）を駆動する電流値
を各素子毎に最適な値に設定することにより、輝度の均
一性を非常に良くできる。

【００７４】さらにＩｆテーブルＲＯＭＰ１２０２は７
２０＊２４０個の電流振幅値データを１バンクとし、複
数種類のバンクを備えることも可能である。たとえばパ
ネルの発光輝度を複数段階で切替える場合に各段階毎に
対応するバンクに各素子に流すべき電流振幅データを格
納しておき、ＭＰＵＰ１１を中心に構成されるシステム
コントロール部の制御入出力のひとつであるＩ／Ｏ制御
部Ｐ１３から出力されるバンク切替信号により所望の明
るさに対応するＩｆデータバンクが選択される構成をと
ることもできる。

【００７５】また、低コスト化などの目的でＩｆテーブ
ルＲＯＭＰ１２０２を使用しない場合のためにデータセ
レクタ手段Ｐ１２０１が備えられており、ＭＰＵＰ１１
を中心に構成されるシステムコントロール部の制御入出
力のひとつであるＩ／Ｏ制御部Ｐ１３から出力されるＩ
ｆ設定データを同Ｉ／Ｏ制御部Ｐ１３からの切り替え信
号によりシフトレジスタＰ１１０７に出力することがで
きる。このことにより出力するＩｆデータを変えること
により、パネルの表示輝度を制御することも可能とな
る。

【００７６】各列配線毎に備えられるＰＷＭジェネレー
タ部Ｐ１１０２はシフトレジスタＰ１１０１からの輝度
データを受け、図２Ｔ１１０に示す波形のように水平周
期毎にデータの大きさに比例したパルス幅を有するパル
ス信号を発生する。

【００７７】各列配線毎に備えられるＤ／Ａ部Ｐ１１０
３は電流出力のデジタルアナログ変換器でありシフトレ
ジスタＰ１１０７からの電流振幅値のデータを受け、図
２Ｔ１１１に示す波形のように水平周期毎にデータの大
きさに比例した電流振幅を有する駆動電流を発生する。

【００７８】Ｐ１１０４はトランジスタなどで構成され
るスイッチ手段であり、Ｄ／Ａ部Ｐ１１０３からの電流
出力をＰＷＭジェネレータ部Ｐ１１０２からの出力が有
効な期間列配線に印加し、ＰＷＭジェネレータ部Ｐ１１
０２からの出力が無効な期間は列配線を接地する。図２
Ｔ１１１に列配線駆動波形の一例を示す。

【００７９】列配線毎に備えられるダイオード手段Ｐ１
１０５は、コモン側がＶｍａｘレギュレータＰ１１０６
に接続される。ＶｍａｘレギュレータＰ１１０６は電流
吸い込みが可能な定電圧源でありダイオード手段Ｐ１１
０５と合わせて、表示パネルＰ２０００の７２０＊２４
０個の各表面伝導型素子に過電圧が印加されるのを防止
する保護回路を形成する。

【００８０】この保護電圧（Ｖｍａｘと行配線の走査選
択時に印加される−Ｖｓｓで規定される電位）は、ＭＰ
ＵＰ１１を中心に構成されるシステムコントロール部の
制御入出力のひとつであるＤ／Ａ部Ｐ１４により与えら
れる。

【００８１】従って素子過電圧防止の他、輝度制御の目
的でＶｍａｘ電位（もしくは−Ｖｓｓ電位）を変化させ
ることも可能である。

【００８２】すなわち、Ｄ／Ａ部Ｐ１４の出力電流を大
きくするようなＩｆデータを与え、必ず前記保護ダイオ
ード手段Ｐ１１０５が導通するように設定すると、表面
伝導型素子Ｐ２００１の選択電位は、（Ｖｍａｘ＋Ｖｓ
ｓ）となるため、Ｖｍａｘ電位（もしくは−Ｖｓｓ電
位）を変化させることにより輝度制御が実現できる。

【００８３】Ｙシフトレジスタ部Ｐ１００２は、Ｐ１０
０１はＸ，Ｙドライバタイミング発生部からの水平周期
のシフトクロック及び行走査開始トリガを与えるための
垂直周期のトリガ信号を受け行配線を走査するための選
択信号を各行配線毎に備えられるプリドライバ部Ｐ１０
０３に順に出力する。

【００８４】各行配線を駆動する出力部はたとえばトラ
ンジスタ手段Ｐ１００６、ＦＥＴ手段Ｐ１００４、ダイ
オード手段Ｐ１００７から構成される。プリドライバ部
Ｐ１００３はこの出力部を応答良く駆動するためのもの
である。ＦＥＴ手段Ｐ１００４は行選択時に導通するス
イッチ手段で選択時に定電圧レギュレータ部Ｐ１００５
からの−Ｖｓｓ電位を行配線に印加する。トランジスタ
手段Ｐ１００６は行非選択時に導通するスイッチ手段で
非選択時に定電圧レギュレータ部Ｐ１００５からのＶｕ
ｓｏ電位を行配線に印加する。図２Ｔ１１２に行配線駆
動波形の一例を示す。

【００８５】ダイオード手段Ｐ１００７は行配線に異常
電位発生防止と各行配線を駆動する出力部の保護のため
に備えられる。−ＶｓｓとＶｕｓｏ電位を発生する定電
圧レギュレータ部Ｐ１００５，１００８はＭＰＵＰ１１
を中心に構成されるシステムコントロール部の制御入出
力のひとつであるＤ／Ａ部Ｐ１４により制御される。

【００８６】また高圧電源部Ｐ３０も同様にＭＰＵＰ１
１を中心に構成されるシステムコントロール部の制御入
出力のひとつであるＤ／Ａ部Ｐ１４により制御される。

【００８７】以上のような構成において本実施形態は、
変換テーブルＰ７に格納する補正データの算出を以下の
ように行う。

【００８８】輝度データをｘ１（階調数をｎｂｉｔとし
たときｘは０〜（２のｎ乗−１）までの整数）、ＴＶ信
号送出側で行うガンマ補正の変換特性をｆ１（ｘ１）と
し、ｆ１（ｘ１）の逆関数をｇ１（ｘ１）とする。

【００８９】パルス幅変調データをｘ２、ＳＥＤパネル
が有する輝度−パルス幅データの非線形特性カーブをｆ
２（ｘ２）とし、ｆ２（ｘ２）の逆関数をｇ２（ｘ２）
とするとき、まずＴＶ信号送出側で行うガンマ補正を打
ち消すために、ｘ１′を算出する。

【００９０】ｘ１′＝（ｇ１（ｘ１）／ｇ１（ｘ１ｍａｘ））×（ｘ１）（変換式１）次にＳＥＤパネルが有する輝度−パルス幅データの非線
形特性カーブを打ち消すために、ｘ２′を算出する。

【００９１】ｘ２′＝（ｇ２（ｘ２）／ｇ２（ｘ２ｍａｘ））×（ｘ２）（変換式２）変換式１で得られたｘ１′を変換式２のｘ２に代入して
得られるｘ２′を整数値に近似して、入力ｘに対しｘ
２′を出力するテーブルＰ７を作成する。（テーブルＲ
ＯＭ（Ｐ７）のアドレス信号をｘに対応させ、そのアド
レスに対応するメモリにｘ２′を格納する）。

【００９２】さらに具体的には以下のように行えばよ
い。

【００９３】図６には、ＣＲＴのガンマ特性を補正する
ためにＴＶ信号送出側で行うガンマ補正の変換カーブの
一例を示す。文献（日本放送協会編：ハイビジョン技術
４７頁）によれば、γ＝０．４５のカーブの近似曲線が
使用されることが多い。従い逆γ補正のための関数（上
記ｇ（ｘ１）に相当）として、γ＝２．２の近似曲線を
用いればよい。

【００９４】また図７には、本実施形態に用いたＳＥＤ
パネルの規格化輝度−階調データ（駆動電圧パルス幅に
ほぼ比例）を示す。この上に凸の曲線の近似関数の逆関
数を算出することにより、逆ガンマ補正同様ＳＥＤパネ
ルの非線形性を補正することができる。

【００９５】図７で分かるようにＲＧＢの蛍光体によ
り、ＳＥＤパネルの非線形性が異なる。各色毎に、凸の
曲線の近似関数の逆関数を算出することにより、色毎の
非線形の差を補正することができる。

【００９６】この例においては、Ｒの発光特性はγ＝
０．７２、Ｇの発光特性はγ＝０．９、Ｂの発光特性は
γ＝１で近似できる。パネルの駆動条件によりこの値は
変化する場合があるので上記はあくまで一例であり、パ
ネルの駆動条件に応じて算出する必要がある。

【００９７】以上べき乗関数近似によるテーブルデータ
の作成方法を述べてきたが、これに限らず別の関数近似
でもあるいは実際のパネル特性の実測カーブから求めて
もよい。［第２の実施形態］本発明の第２の実施形態は、図１の
構成の表示装置がさらにＮＴＳＣ信号以外にＨＤＴＶ信
号とコンピュータ信号を受像できる例で説明する。

【００９８】すなわち第２の実施形態は図８の前段に図
５に示すような入力信号切替部を有する構成である。

【００９９】Ｐ４０、Ｐ４１、Ｐ４２はＮＴＳＣ信号、
ＨＤＴＶ信号、コンピュータ信号に対応するインタフェ
ース部であり、それぞれ表示パネルＰ２０００の画素数
に合うように入力信号を解像度変換しＲＧＢコンポーネ
ント信号とＳＹＮＣ信号の形式で出力する。

【０１００】Ｐ４４はユーザーがアクセスするたとえば
リモコンなどの信号切替部であり、どの入力信号を表示
させるかの選択信号を信号判別部Ｐ４５に送る。

【０１０１】Ｐ４５は信号判別部でありＰ４４からの選
択信号を受け、信号セレクタ部Ｐ４３に切替信号を与え
る。

【０１０２】また信号判別部Ｐ４５はＰ４０〜Ｐ４２の
各Ｉ／Ｆ部からステータス信号を受け、たとえば１種類
しか信号が入力されない場合には、自動的にその信号を
表示するように信号セレクタ部Ｐ４３に切替信号を与え
る。

【０１０３】Ｐ４３は信号セレクタ部であり、信号判別
部Ｐ４５からの切替信号により３種類の入力信号のうち
の一つを選択して出力する。

【０１０４】また信号判別部Ｐ４５は、現在どの信号が
選択されているかという情報を図１内のＭＰＵＰ１１を
中心に構成されるシステムコントロール部に与える。

【０１０５】システムコントロール部はこの情報によ
り、現在受信すべき画像信号の種類を判別することがで
きる。

【０１０６】たとえばＮＴＳＣ信号やＨＤＴＶ信号など
のＴＶ信号を表示するときは表示画面から離れて見るた
め高輝度が望ましく、ＰＣ信号を表示するときは表示画
面の近くで見るため輝度は下げたいとする。

【０１０７】このときシステムコントロール部は、受信
すべき入力の種類に応じて第１実施形態で説明したよう
な輝度制御方法（ＩｆデータやＶｍａｘ、−Ｖｓｓなど
を制御する）を利用して、輝度制御を行う。

【０１０８】輝度制御を受けるとＳＥＤパネルの規格化
輝度−階調データの非線形性が変化することがある（発
光輝度が大きいほど上に凸の傾向が強くなる。）。この
ため入力信号に応じた輝度制御と同時に画像信号の種類
に対応する変換テーブルＰ７に切り替えることにより、
入力信号によらず好適な表示画像を得ることができる。［第３の実施形態］本発明の第３の実施形態は図１の構
成の表示装置において、装置全体の消費電力抑制のため
に入力画像信号の平均輝度レベルを検出し、平均輝度レ
ベルが高い時にパネル全体の発光輝度を抑制するいわゆ
るＡＢＬ制御を行う例で説明する。

【０１０９】第１の実施形態で説明したような動作でＲ
ＧＢ毎に備えられたビデオ検出部Ｐ４により各色毎の平
均入力輝度レベルをアナログ量で検出し、Ｐ１５のシス
テムコントロール部のＡ／Ｄコンバータによりデジタル
値としてシステムコントロール部に読み込む。システム
コントロール部のＭＰＵＰ１１は、たとえばフィールド
周期毎の平均入力輝度レベルを監視し平均入力輝度レベ
ルがあるしきい値を超えた場合に、第１実施形態で説明
したような輝度制御方法（ＩｆデータやＶｍａｘ、−Ｖ
ｓｓなどを制御する）を利用して、輝度制御を行う。平
均入力輝度レベルが大きいほど輝度抑制制御を強くか
け、パネル全面での平均発光輝度はあるしきい値を超え
ないようにする。

【０１１０】第３の実施形態においては、この平均入力
輝度レベルがあるしきい値を超えた場合に働く輝度制御
に連動して変換テーブルＰ７を切り替える。

【０１１１】すなわち、平均入力輝度レベルが低く輝度
抑制制御が働かない場合は、蛍光体を照射する電子ビー
ム密度は高く発光量は輝度データが大きくなるほど飽和
する特性を示す。このときは逆ガンマ補正に加え大きい
飽和特性を補正した低平均入力輝度レベル用変換テーブ
ルが選択される。

【０１１２】また、平均入力輝度レベルが高く輝度抑制
制御が強く働く場合は、蛍光体を照射する電子ビーム密
度は低くなり発光量の輝度データによる飽和特性は少な
くなる。このときは、逆ガンマ補正に加え小さな飽和特
性を補正した高平均入力輝度レベル用変換テーブルが選
択される。

【０１１３】このように低平均入力輝度レベルから高平
均入力輝度レベルまで複数段階に分け、逆ガンマ補正に
加えその段階を代表する飽和特性を補正した変換テーブ
ルを用意し、平均入力輝度レベルに応じて変換テーブル
を切り替えることで好適な表示画像を得ることができ
る。（表示パネルの構成と製造法）次に、本発明を適用した
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。

【０１１４】図９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１部を切り
欠いて示している。

【０１１５】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の気密性を保
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。

【０１１６】リアプレート１００５には、基板１００１
が固定されているが、該基板上には冷陰極素子１００２
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。本実施形態において
は、Ｎ＝３０７２、Ｍ＝１０２４とした。）。前記Ｎ×
Ｍ個の冷陰極素子は、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
分をマルチ電子ビーム源と呼ぶ。なお、マルチ電子ビー
ム源の製造方法や構造については、後で詳しく述べる。

【０１１７】本実施形態においては、気密容器のリアプ
レート１００５にマルチ電子ビーム源の基板１００１を
固定する構成としたが、マルチ電子ビーム源の基板１０
０１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
０１自体を用いてもよい。

【０１１８】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。本実施形態はカ
ラー表示装置であるため、蛍光膜１００８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１０
（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こと、電子ビームによる蛍光膜
のチャージアップを防止することなどである。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
よい。

【０１１９】また、３原色の蛍光体の塗り分け方は前記
図２２（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２２（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。

【０１２０】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。

【０１２１】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。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
率を向上させることや、負イオンの衝突から蛍光膜１０
０８を保護することや、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ことや、蛍光膜１００８を
励起した電子の導電路として作用させることなどであ
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。

【０１２２】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１００７と蛍光膜１００８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。

【０１２３】また、Ｄｘ１〜ＤｘｍおよびＤｙ１〜Ｄｙ
ｎ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１００３と、Ｄｙ１〜Ｄｙｎはマルチ電子ビー
ム源の列方向配線１００４と、Ｈｖはフェースプレート
のメタルバック１００９と電気的に接続している。

【０１２４】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。

【０１２５】以上、本発明実施形態の表示パネルの基本
構成と製法を説明した。

【０１２６】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。

【０１２７】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。そこで、まず好適
な表面伝導型放出素子について基本的な構成と製法およ
び特性を説明し、その後で多数の素子を単純マトリクス
配線したマルチ電子ビーム源の構造について述べる。（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。（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。

【０１２８】図１１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１
１０３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、１１
１３は通電活性化処理により形成した薄膜である。

【０１２９】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。

【０１３０】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。

【０１３１】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。

【０１３２】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。

【０１３３】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。

【０１３４】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，Ｃｎ，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，Ｃｅ
Ｂ６，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。

【０１３５】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。

【０１３６】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２３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。

【０１３７】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２３においては膜式的に示した。

【０１３８】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。

【０１３９】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。

【０１４０】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２３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。

【０１４１】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。

【０１４２】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。

【０１４３】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［マイクロメーター］とした。

【０１４４】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。

【０１４５】図１２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１１と同一である。

【０１４６】１）まず、図１２（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。

【０１４７】形成するにあたっては、あらかじめ基板１
１０１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
いればよい。）。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１１０
３）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】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Ｐｄ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。）。

【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。

【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。

【０１５２】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。

【０１５３】通電方法をより詳しく説明するために、図
１３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。

【０１５４】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１×１０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】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。

【０１５６】４）次に、図１２（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。

【０１５７】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。

【０１５８】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。

【０１５９】通電方法をより詳しく説明するために、図
１４（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。

【０１６０】図１２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。）。

【０１６１】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１０５（ｂ）に示すが、活性化電源１
１１２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。

【０１６２】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。

【０１６３】以上のようにして、図１２（ｅ）に示す平
面型の表面伝導型放出素子を製造した。（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１５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。

【０１６５】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２３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。

【０１６６】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１６（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１０
６と同一である。

【０１６７】１）まず、図１６（ａ）に示すように、基
板１２０１上に素子電極１２０３を形成する。

【０１６８】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。

【０１６９】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。

【０１７０】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。

【０１７１】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。

【０１７２】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
１２（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。）。

【０１７３】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１２（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。）。

【０１７４】以上のようにして、図１６（ｆ）に示す垂
直型の表面伝導型放出素子を製造した。（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。

【０１７５】図１７に、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。

【０１７６】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。

【０１７７】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。

【０１７８】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。

【０１７９】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Ｉ
ｅの大きさを制御できる。

【０１８０】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。

【０１８１】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。

【０１８２】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。（多数素子を単純マトリクス配線したマルチ電子ビーム
源の構造）次に、上述の表面伝導型放出素子を基板上に
配列して単純マトリクス配線したマルチ電子ビーム源の
構造について述べる。

【０１８３】図１８に示すのは、前記図9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。基板上に
は、前記図１１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。

【０１８４】図１８のＢ−Ｂ′に沿った断面を、図１９
に示す。

【０１８５】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。

【０１８６】図２０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
表示装置の一例を示すための図である。

【０１８７】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は画像メモリー
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。（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ー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。

【０１８８】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為の回路である。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。

【０１８９】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。

【０１９０】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。

【０１９１】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ー
などの画像入力装置から供給される画像信号を取り込む
ための回路で、取り込まれた画像信号はデコーダ２１０
４に出力される。

【０１９２】また、画像メモリーインターフェース回路
２１１０は、ビデオテープレコーダー（以下ＶＴＲと略
す）に記憶されている画像信号を取り込むための回路
で、取り込まれた画像信号はデコーダ２１０４に出力さ
れる。

【０１９３】また、画像メモリー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。

【０１９４】また、画像メモリー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２
１０４に出力される。

【０１９５】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ーなどの出力装
置とを接続するための回路である。画像データや文字・
図形情報の入出力を行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。

【０１９６】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ーや、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
用メモリーや、画像処理を行うためのプロセッサーなど
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。

【０１９７】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ーに出力するこ
とも可能である。

【０１９８】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。

【０１９９】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。

【０２００】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ーをアクセスして画像データ
や文字・図形情報を入力する。

【０２０１】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よい。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よ
い。

【０２０２】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
機器と共同して行ってもよい。

【０２０３】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ことが可能で
ある。

【０２０４】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ーを備えるのが望ま
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ーを必要とするようなテ
レビ信号を扱うためである。また、画像メモリーを備え
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。

【０２０５】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。

【０２０６】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。

【０２０７】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。

【０２０８】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。

【０２０９】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。

【０２１０】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。

【０２１１】以上、各部の機能を説明したが、図２００
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
２１００に表示することが可能である。

【０２１２】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
イパネルコントローラ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。

【０２１３】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。

【０２１４】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
る画像編集を行うことも可能である。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よい。

【０２１５】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ことが可能で、
産業用あるいは民生用として極めて応用範囲が広い。

【０２１６】なお、図２０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
ものでないことは言うまでもない。たとえば、図２０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よい。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。

【０２１７】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
表示装置は臨場感にあふれ迫力に富んだ画像を視認性良
く表示することが可能である。

【０２１８】

【発明の効果】本発明の第１の構成によれば、蛍光体の
飽和現象によらず、良好な階調再現特性を有する画像表
示が可能となる。また、発光色毎の補正を行うことによ
り、良好な色再現特性を有する画像表示が可能となる。

【０２１９】本発明の第２の構成によれば、表示装置が
たとえばＴＶ信号とＰＣの画像信号など複数の種類の入
力信号を受信する場合においても、良好な階調再現、色
再現特性を有する画像表示が可能となる。

【０２２０】本発明の第３の構成によれば、表示装置が
消費電力抑制のために、ピーク輝度は大きくても画面全
体の平均輝度を下げるいわゆるＡＢＬ制御を行う場合に
おいても、良好な階調再現、色再現特性を有する画像表
示が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】表面伝導型電子放出ディスプレイ（ＳＥＤ）パ
ネルの駆動回路のブロック図

【図２】NTSC−RGBデコーダ部

【図３】タイミング発生部

【図４】アナログ処理部

【図５】表面伝導型電子放出ディスプレイ（ＳＥＤ）パ
ネルの駆動回路の動作を説明するためのタイムチャート

【図６】ガンマ補静特性を示すグラフ

【図７】SEDパネルの発光輝度特性を示すグラフ

【図８】入力信号セレクタのブロック図

【図９】SEDディスプレイパネルの斜視図

【図１０】蛍光体マトリクスの配列図

【図１１】表面伝導型電子放出素子の平面図及び断面図

【図１２】表面伝導型電子放出素子の製造工程図

【図１３】フォーミング電圧波形図

【図１４】活性化電圧波形及び放出電流波形図

【図１５】垂直型の表面伝導型電子放出素子の断面図

【図１６】垂直型の表面伝導型電子放出素子の製造工程
図

【図１７】表面伝導型電子放出素子の放出電流特性を示
すグラフ

【図１８】単純マトリクス配線による電子源

【図１９】単純マトリクス配線による電子源のB-B'断面
図

【図２０】表面伝導型電子放出ディスプレイシステムの
ブロック図

【図２１】従来の表面伝導型電子放出素子の平面図

【図２２】従来の電界放出型電子放出素子の断面図

【図２３】従来のMIM型電子放出素子の断面図

【図２４】従来のMIM型電子放出素子のマトリクス配列
図

【符号の説明】

Ｐ１ NTSC-RGBデコーダ部Ｐ２タイミング発生部Ｐ３アナログ処理部Ｐ２０００表示パネルＰ３０００行方向駆動手段Ｐ１１０１、Ｐ１１０７シフトレジスタ１００１電子源基板１００５リアプレート１００６枠体１０１０フェースプレート１１０１基板１１０２，１１０３素子電極１１０４導電性薄膜１１０５電子放出部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 5C058 AA18 AB01 BA04 BA13 BB03 BB05 BB12 BB14 5C080 AA08 AA18 BB05 CC03 DD03 DD30 EE29 EE30 FF12 GG02 GG08 GG09 GG12 JJ02 JJ03 JJ04 JJ05 JJ06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電子放出素子と、前記電子放出素子から
放出された電子を受けて発光する蛍光体と、入力画像信
号を変換して変換画像信号を出力する画像信号変換手段
と、前記変換画像信号に基づいて前記電子放出素子から
放出される電子ビームを変調する変調手段とを備えた画
像表示装置であって、前記画像信号変換手段は、原信号を陰極線管（CRT）用
にガンマ補正した前記入力画像信号を、前記原信号に復
元し、復元した前記原信号を、前記電子ビーム強度対前記蛍光
体発光輝度の非線型性を補正し電子ビーム強度対前記蛍
光体発光輝度特性を直線とさせる前記変換画像信号に変
換して出力することを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】前記入力画像信号の種別を判別する画像
判別手段と、前記画像判別手段の出力に基づいて前記電
子ビーム強度の変調範囲を限定する変調範囲限定手段と
を備え、前記画像信号変換手段は、前記変調範囲において、前記
入力画像信号を変換して変換画像信号を出力することを
特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
【請求項３】前記入力画像信号振幅の平均値を検出す
る平均値検出手段と、前記平均値に基づいて前記電子ビ
ームを変調する平均変調手段とを備え、前記画像信号変換手段は、原信号を陰極線管（CRT）用
にガンマ補正した前記入力画像信号を、前記原信号に復
元し、前記原信号の前記平均値を、前記電子ビーム強度対前記
蛍光体発光輝度の非線型性を補正し電子ビーム強度対前
記蛍光体発光輝度特性を直線とさせる前記変換画像信号
に変換して出力することを特徴とする請求項１又は２の
いずれかに記載された画像表示装置。
【請求項４】前記入力画像信号は、カラー信号であ
り、前記画像信号変換手段は、各色信号ごとに前記入力
画像信号を変換して変換画像信号を出力することを特徴
とする請求項１記載の画像表示装置。
【請求項５】前記入力画像信号は、カラー信号であ
り、前記画像信号変換手段は、各色信号ごとに前記入力
画像信号を変換して変換画像信号を出力することを特徴
とする請求項２又は3のいずれかに記載された画像表示
装置。
【請求項６】前記入力画像信号は、カラー信号であ
り、前記画像信号変換手段は、各色信号ごとに前記入力
画像信号を変換して変換画像信号を出力することを特徴
とする請求項３記載の画像表示装置。
【請求項７】前記画像信号変換手段は、前記入力画像
の前記種別ごとに、前記入力画像信号から前記変換画像
信号を生成する種別変換テーブルメモリを備える事を特
徴とする請求項２又は５のいずれかに記載された画像表
示装置。
【請求項８】前記画像信号変換手段は、前記平均値を
第２の前記入力画像信号として、前記第２の前記入力画
像信号から前記変換画像信号を生成する平均値変換テー
ブルメモリを備えることを特徴とする請求項３又は６の
いずれかに記載された画像表示装置。
【請求項９】前記電子放出素子は、冷陰極素子である
ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載され
た画像表示装置。
【請求項１０】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９記載の画像表示装
置。
【請求項１１】電子放出素子と、前記電子放出素子か
ら放出された電子を受けて発光する蛍光体と、入力画像
信号を変換して変換画像信号を出力する画像信号変換手
段と、前記変換画像信号に基づいて前記電子放出素子か
ら放出される電子ビームを変調する変調手段とを備えた
画像表示装置であって、前記画像信号変換手段は、該画像信号変換手段による信
号の変換が、原信号を陰極線管（ＣＲＴ）用に補正した前記入力画像
信号を、前記原信号に近づけるべく行う補正と、該原信号に近づけるべく補正された信号を更に補正する
更なる補正とを含む物であり、前記更なる補正は、前記原信号に近づけるべく補正して
得られた信号に基づく駆動信号が前記電子放出素子に入
力された時の、該駆動信号に対する該駆動信号による電
子放出によって生じる前記蛍光体の発光輝度の特性を補
正する物であることを特徴とする画像表示装置。
【請求項１２】前記原信号に近づけるべく補正して得
られた信号に基づく駆動信号が前記電子放出素子に入力
された時の、該駆動信号に対する該駆動信号による電子
放出によって生じる前記蛍光体の発光輝度の特性の補正
は、前記駆動信号が前記電子放出素子に入力された時に
放出される電子ビームの強度対前記蛍光体発光輝度の特
性の補正であることを特徴とする請求項１１記載の画像
表示装置。