JP3592311B2 - 画像表示装置とその方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子源として例えば冷陰極の電子放出素子を用い、これら電子放出素子をマトリクス状に配列した画像表示装置とその方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、薄型の大画面表示装置の研究開発が盛んに行われている。本願発明者らは、薄型大画面表示装置として、冷陰極を電子源に用いた研究を行っている。
【０００３】
従来から、電子放出素子として熱陰極素子と冷陰極素子の２種類が知られている。このうち冷陰極素子では、例えば表面伝導型放出素子や、電界放出型素子（以下ＦＥ型と記す）や、金属／絶縁層／金属型放出素子（以下ＭＩＭ型と記す）、などが知られている。
【０００４】
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。
【０００５】
表面伝導型放出素子は、基板上に形成された小面積の薄膜に、膜面に平行に電流を流すことにより電子放出が生ずる現象を利用するものである。この表面伝導型放出素子としては、前記エリンソン（Ｅｌｉｎｓｏｎ）等によるＳｎＯ２薄膜を用いたものの他に、Ａｕ薄膜によるもの［Ｇ． Ｄｉｔｔｍｅｒ：“Ｔｈｉｎ Ｓｏｌｉｄ Ｆｉｌｍｓ”， ９，３１７ （１９７２）］や、Ｉｎ２Ｏ３／ＳｎＯ２薄膜によるもの［Ｍ． Ｈａｒｔｗｅｌｌ ａｎｄ Ｃ． Ｇ． Ｆｏｎｓｔａｄ：”ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ． ＥＤ Ｃｏｎｆ．”，５１９ （１９７５）］や、カーボン薄膜によるもの［荒木久 他：真空、第２６巻、第１号、２２（１９８３）］等が報告されている。
【０００６】
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１８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］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。
【０００７】
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３００４を局所的に破壊もしくは変形もしくは変質せしめ、電気的に高抵抗な状態の電子放出部３００５を形成することである。尚、局所的に破壊もしくは変形もしくは変質した導電性薄膜３００４の一部には亀裂が発生する。この通電フォーミング後に導電性薄膜３００４に適宜の電圧を印加した場合には、前記亀裂付近において電子放出が行われる。
【０００８】
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． Ｓｐｉｎｄｔ，“Ｐｈｙｓｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｔｈｉｎ−ｆｉｌｍ ｆｉｅｌｄ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｃａｔｈｏｄｅｓ ｗｉｔｈ ｍｏｌｙｂｄｅｎｉｕｍ ｃｏｎｅｓ”， Ｊ． Ａｐｐｌ． Ｐｈｙｓ．， ４７， ５２４８ （１９７６）などが知られている。
【０００９】
ＦＥ型の素子構成の典型的な例として、図１９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。このＦＥ型の素子は、エミッタコーン３０１２とゲート電極３０１４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。
【００１０】
また、ＦＥ型の他の素子構成として、図１９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。
【００１１】
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。このＭＩＭ型の素子構成の典型的な例を図２０に示す。
【００１２】
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。
【００１３】
上述の冷陰極素子は、熱陰極素子と比較して低温で電子放出を得ることができるため加熱用ヒータを必要としない。従って、熱陰極素子よりも構造が単純であり、微細な素子を作成可能である。また、基板上に多数の素子を高い密度で配置しても、基板の熱溶融などの問題が発生しにくい。また、熱陰極素子がヒータの加熱により動作するため応答速度が遅いのとは異なり、冷陰極素子の場合には応答速度が速いという利点もある。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
また、ＦＥ型を多数個ならべて駆動する方法は、例えば本願出願人によるＵＳＰ４，９０４，８９５に開示されている。また、ＦＥ型を画像表示装置に応用した例として、例えば、Ｒ． Ｍｅｙｅｒらにより報告された平板型表示装置が知られている。［Ｒ． Ｍｅｙｅｒ：“Ｒｅｃｅｎｔ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｎ Ｍｉｃｒｏｔｉｐｓ Ｄｉｓｐｌａｙ ａｔ ＬＥＴＩ”， Ｔｃｈ，Ｄｉｇｅｓｔ ｏｇ ４ｔｈ Ｉｎｔ． Ｖａｃｕｕｍ Ｍｉｃｒｏ−ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏｎｆ．， Ｎａｇａｈａｍａ， 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、例えば本願出願人による特開平３−５５７３８に開示されている。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
本願発明者らは、上記従来技術に記載したものを初めとして、種々の材料、製法、構造の冷陰極素子を試みてきた。更に、多数の冷陰極素子を配列したマルチ電子ビーム源、並びにこのマルチ電子ビーム源を応用した画像表示装置について研究を行ってきた。
【００２０】
本願発明者らは、例えば図２１に示す電気的な配線方法によるマルチ電子ビーム源を試みてきた。即ち、冷陰極素子を２次元的に多数個配列し、これらの素子を図示のようにマトリクス状に配線したマルチ電子ビーム源である。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
冷陰極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４００３に適宜の電気信号を印加する。例えば、マトリクスの中の任意の１行の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及び４００５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。これらＶｅ，Ｖｓ，Ｖｎｓの値を適宜の大きさの電圧値にすれば、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。尚、選択時の素子印加電圧（Ｖｅ−Ｖｓ）を以下、Ｖｆと呼ぶ。
【００２４】
更に、単純マトリクス配線したマルチ電子源から電子ビームを得る別の手法として、列方向配線に駆動電圧Ｖｅを印加するための電圧源を接続するのではなく、所望の電子ビームを出力するのに必要な電流を供給するための電流源を接続して駆動する方法もある。ここで、電子ビーム源に流れる電流を以下素子電流Ｉｆと呼び、放出される電子ビーム量を放出電流Ｉｅと呼ぶ。
【００２５】
従って、冷陰極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。
【００２６】
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。即ち、放出された電子ビームは高圧アノード電圧（以下Ｖａと呼ぶ）により加速され蛍光体に衝突するわけだが、電子放出素子の数が増大するほど装置の消費電力が大きくなってしまう。いま、電子放出素子の数を（ｍ×ｎ）とすると、高圧部で発生する消費電力ＷはＷ＝（ｍ×ｎ）×Ｉｅ×Ｖａとなり、例えばＴＶ信号やコンピュータ信号を表示する画像装置に応用する場合には大きな問題となる。また電子ビームが衝突する蛍光板（蛍光体）の発熱が大きくなるという問題もある。
【００２７】
本発明は上記従来例に鑑みてなされたもので、電子による発光輝度を示す輝度評価値に基づいて発光輝度を制御することにより、消費電力の増大や蛍光体の発熱を抑えた画像表示装置及び該装置における画像表示方法を提供することを目的とする。
【００２８】
また本発明の目的は、発光画面全体の平均輝度がある値以上にならないように抑制することで、消費電力の増大や蛍光板の発熱を抑えた画像表示装置及び該装置における画像表示方法を提供することにある。
【００２９】
また本発明の他の目的は、画像信号の平均輝度値に基づいて表示画面の発光輝度を制御することにより、消費電力の増大や蛍光体の発熱を抑えた画像表示装置及び該装置における画像表示方法を提供することを目的とする。
【００３０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の画像表示装置は以下のような構成を備える。即ち、
マトリクス状に配列された複数の電子放出素子を備え、前記電子放出素子から放出される電子により発光する蛍光体を備えた画像表示装置であって、
画像信号を入力し、当該画像信号より輝度信号を分離する分離手段と、
前記分離手段により分離された輝度信号の平均輝度を求める検出手段と、
前記検出手段により得られた前記平均輝度が所定値以上か否かを判断する判断手段と、
前記判断手段の判断結果に応じて前記蛍光体の発光輝度を制御する制御手段と、
前記電子放出素子を駆動するパルス信号を前記画像信号に基づいて発生する変調信号発生部とを有し、前記変調信号発生部は前記パルス信号のパルス幅を変調するものであり、前記前記制御手段は、前記判断手段による判断結果に応じて前記パルス信号の電圧を変更する（段落［００５４］）ことを特徴とする。
【００３１】
上記目的を達成するために本発明の画像表示装置は以下のような構成を備える。即ち、
マトリクス状に配列された複数の電子放出素子を備え、前記電子放出素子から放出される電子により発光する蛍光体を備えた画像表示装置であって、
前記電子放出素子から放出される電子を前記蛍光体の方向に加速する加速手段と、
前記加速手段における出力電圧の平均値を求める検出手段と、
前記検出手段により得られた平均値が所定値以上か否かを判断する判断手段と、
前記判断手段の判断結果に応じて前記蛍光体の発光輝度を制御する制御手段と、
前記電子放出素子を駆動するパルス信号を前記画像信号に基づいて発生する変調信号発生部とを有し、前記変調信号発生部は前記パルス信号のパルス幅を変調するものであり、前記前記制御手段は、前記判断手段による判断結果に応じて前記パルス信号の電圧を変更することを特徴とする。
【００３２】
上記目的を達成するために本発明の画像表示装置は以下のような構成を備える。即ち、
マトリクス状に配列された複数の電子放出素子を備え、前記電子放出素子から放出される電子により発光する蛍光体を備えた画像表示装置であって、
前記電子放出素子から放出される電子を前記蛍光体の方向に加速する加速手段と、
前記加速手段における出力電流の平均値を求める検出手段と、
前記検出手段により得られた平均値が所定値以上か否かを判断する判断手段と、
前記判断手段の判断結果に応じて前記蛍光体の発光輝度を制御する制御手段と、
前記電子放出素子を駆動するパルス信号を前記画像信号に基づいて発生する変調信号発生部とを有し、前記変調信号発生部は前記パルス信号のパルス幅を変調するものであり、前記前記制御手段は、前記判断手段による判断結果に応じて前記パルス信号の電圧を変更することを特徴とする。
【００３３】
上記目的を達成するために本発明の画像表示装置は以下のような構成を備える。即ち、
マトリクス状に配列された複数の電子放出素子を備え、前記電子放出素子から放出される電子により発光する蛍光体を備えた画像表示装置であって、
前記電子放出素子を駆動するパルス信号を画像信号に基づいて発生する変調信号発生部と、
輝度評価値に応じて前記蛍光体の発光輝度を制御する制御手段とを有し、前記変調信号発生部は前記パルス信号のパルス幅を変調するものであり、前記制御手段は、前記輝度評価値が所定値以上である時に、前記パルス信号の電圧を下げるように制御することを特徴とする。
【００３４】
また、本発明の画像表示方法は以下のような工程を備える。即ち、
マトリクス状に配列された複数の電子放出素子を備え、前記電子放出素子から放出される電子により発光する蛍光体と、前記電子放出素子を駆動するパルス信号を画像信号に基づいて発生する変調信号発生部と、前記電子放出素子から放出される電子を前記蛍光体の方向に加速するための加速電圧を印加する手段とを備えた画像表示装置における画像表示方法であって、
輝度評価値に応じて前記蛍光体の発光輝度を制御する制御工程を有し、
前記変調信号発生部は前記パルス信号のパルス幅を変調するものであり、前記輝度評価値が所定値以上である時に、前記パルス信号の電圧を下げる制御を行うことを特徴とする。
【００３５】
【発明の実施の形態】
本発明の好適な実施の形態によれば、入力された画像信号の輝度信号の平均値を求め、その平均値と基準値とを比較し、その平均値の方が大きいときに、アナログプリプロセス部において、ブライトネス（輝度）或はコントラスト制御により画像信号のレベルを抑制する。
【００３６】
また本発明の実施の形態によれば、入力された画像信号の輝度信号の平均値を求め、その平均値と基準値とを比較し、その平均値の方が大きいときに、画像信号に応じて行方向の電子放出素子を駆動するＶｆ制御部の出力電圧を下げるように制御する。
【００３７】
更に、加速電極への平均出力電流を求め、その平均値が所定値以上のときには、画像信号のコントラストを下げるか、或はＶｆ制御部より出力される電圧を下げるように制御する。この場合、加速電圧を発生する高圧発生部は、平均出力電電流を求めるための手段を備えている。
【００３８】
以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００３９】
図１は本発明の実施の形態の画像表示装置の構成を示すブロック図である。
【００４０】
図１において、１０００は画像表示パネルであり、ここでは、例えば水平方向（行方向）４８０、垂直方向（列方向）２４０の蛍光体が、Ｒ，Ｇ，Ｂの順に縦ストライプ状に配列されており、各蛍光体に対応する電子放出素子が行方向配線電極と列方向配線電極により単純マトリックス状に配線されているものとする。そして、この表示パネル１０００を線順次で駆動する場合で説明する。
【００４１】
入力ＴＶ信号ｓ１は、デコーダ２によりアナログＲ，Ｇ，Ｂ信号にデコードされ、ＲＧＢ信号のそれぞれはアナログプリプロセス部３に入力される。アナログプリプロセス部３は、同期分離回路、色調整回路、コントラスト制御回路、直流再生回路、ブライトネス制御回路、マトリクス回路、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）などを有し、信号レベル制御、直流再生、帯域制限されたＲ，Ｇ，Ｂ信号を各色に対応したＡ／Ｄコンバータ４に出力している。またＰＬＬのための同期信号（ｓｙｎｃ）をタイミング制御部５に出力する他、Ｒ，Ｇ，Ｂ信号をマトリックス部で混合して得た輝度信号ｓ２０をビデオ検出部１３に出力している。
【００４２】
Ａ／Ｄコンバータ４は、タイミング制御部５からのサンプリング・クロック（ｓ２）により、アナログプリプロセス部３から入力されるアナログＲ，Ｇ，Ｂ信号を必要な階調数でデジタル化している。Ａ／Ｄコンバータ４からのデジタル画像信号ｓ９を入力したデジタルプロセス部６は、ガンマ処理や、輪郭強調やノイズ抑制のためのデジタルフィルタ処理を行い、その処理済みのデジタル画像信号をデータ並び変え部７へ出力する。また、このデジタルプロセス部６は、システム制御部１４からの係数データｓ１５により、輪郭強調の制御やコントラスト制御も行う。
【００４３】
データ並び変え部７は、図３のタイミングチャート（水平タイミング）に示すように、１水平期間のＲ，Ｇ，Ｂの各１６０個のデジタル画像信号ｓ９を、図３のシリアル画像データｓ１０で示すように時間軸圧縮し、かつ蛍光体の色配列に対応した順に入力したデジタル画像データを並び変えて、シフトレジスタ８に１ライン４８０個のシリアル画像データとして転送する。シフトレジスタ８は、シリアル画像データｓ１０をシフトクロックｓ６により読み込み、１ライン４８０個のシリアル画像データをパラレルデータに変換して、水平ブランキング期間に変調信号発生部９に送る。
【００４４】
本実施の形態においては、変調信号発生部９はパルス幅変調方式を採用しており、１行の電子放出素子に対応する４８０個のパルス幅変調器から構成される。そして各々のパルス幅変調器に読み込まれた画像データの大きさに比例した時間幅を持つパルス信号を１水平期間中にパルス幅変調信号ｓ７により発生し、水平駆動ドライバ１０に出力している。この水平駆動ドライバ１０では、Ｖｆ制御部１５からの信号ｓ１７により、表示パネル１０００の電子放出素子に印加するパルス信号の電圧振幅Ｖｅが制御されて表示パネル１０００に出力されている。
【００４５】
図２は、垂直同期信号に同期した各行の表示タイミングを示すタイミング図である。
【００４６】
図２に示すように、タイミング制御部５からの行走査のためのタイミング信号ｓ８（Ｖ＿ＳＴＡＲＴ， Ｈ＿ＣＬＫ）を入力するシフトレジスタ１１は、走査のための行選択信号を垂直駆動ドライバ１２に出力している。この垂直駆動ドライバ１２は、２４０行分のトランジスタなどのスイッチ素子を有し、行の選択時に導通されて、Ｖｆ制御部１５から出力されるバイアス電圧Ｖｓを表示パネル１０００に印加している。このように、１水平ライン毎の水平駆動ドライバ１０からの画像変調データ出力を、垂直駆動ドライバ１２により順次走査選択していくことにより、表示パネル１０００に画像信号が表示される。
【００４７】
図４は、本実施の形態のシステム制御部１４の構成を示すブロック図である。図４に示すように、本実施の形態のシステム制御部１４は、ＣＰＵ２１，ＲＯＭ２２，ＲＡＭ２３，ＥＥＰＲＯＭ２４，Ａ／Ｄコンバータ２５，Ｄ／Ａコンバータ２６及びＩ／Ｏポート２７を有し、ＲＯＭ２２に格納された制御プログラムに従って装置の制御が行われる。Ｄ／Ａコンバータ２６の出力信号ｓ１３，ｓ１４のそれぞれはコントラスト制御、ブライトネス制御信号であり、共にアナログプリプロセス部３に入力され、Ｒ，Ｇ，Ｂ信号のレベルや直流再生量を制御するのに使用されている。Ｄ／Ａコンバータ２６の出力信号ｓ１６は、選択時の素子印加電圧Ｖｆの制御信号で、Ｖｆ制御部１５に入力されている。また、Ｄ／Ａコンバータ２６の出力信号ｓ１８は、電子ビーム加速のための高圧電圧Ｖａ（ｓ１９）を出力する高圧発生部１７に出力され、高圧電圧Ｖａ（ｓ１９）の出力を制御している。
【００４８】
１６はユーザ・インターフェース部で、画質調整などのユーザ要求のシステム制御部１４への伝達や、システム制御部１４からの諸情報の表示などを信号ｓ１２により行う。１３はビデオ検出部で、アナログプリプロセス部３からの輝度信号ｓ２０を入力し、タイミング制御部５からの水平ブランキングが付加された１フィールド毎のゲート信号ｓ５（図２参照）により積分し、輝度信号ｓ２０の平均値をフィールド毎に検出した平均輝度信号ｓ１１をシステム制御部１４に出力している。この平均輝度信号ｓ１１は、システム制御部１４のＡ／Ｄコンバータ２５を介してＣＰＵ２１に取り込まれ、ＣＰＵ２１により、システム制御部１４内部に設けられた基準値と比較される。そして、この平均輝度信号ｓ１１がその基準値よりも大きい場合に、Ｄ／Ａコンバータ２６の出力信号ｓ１３によりコントラスト制御を行う。その結果、水平駆動ドライバ１０からの出力パルス幅を抑制することにより、表示パネル１０００の発光輝度を、ある基準値以下に制御することができる。
【００４９】
以上、Ｒ，Ｇ，Ｂ縦ストライプ配列の場合の、アナログプリプロセス部３からの輝度信号ｓ２０を用いた輝度評価値で発光輝度を制御する例を説明した。この場合、輝度信号ｓ２０には、Ｒ，Ｇ，Ｂ信号が同等の割合で混合されているが（例；ｓ２０＝１／３（Ｒ＋Ｇ＋Ｂ））、例えば、市松配列のように、Ｒ，Ｇ，Ｂの蛍光体の数が互いに異なる場合には、その割合で輝度信号ｓ２０を生成する。
【００５０】
また輝度を抑制するために、アナログプリプロセス部３のコントラスト制御でなく、デジタルプロセス部６での係数データｓ１５によるコントラスト制御や、システム制御部１４のＤ／Ａコンバータ２６からの信号ｓ１６によるＶｆ制御部１５のコントロール、同じくＤ／Ａコンバータ２６からの信号ｓ１８による高圧発生部１７のコントロールを用いてもよい。
【００５１】
更に、輝度評価値を得るために、高圧発生部１７に平均高圧アノード電流を検出する手段、或は高圧発生部１７へ電力を供給するラインの供給平均電流を検出する手段を設け、高圧発生部１７からの検出信号ｓ２１をシステム制御部１４に送ってもよい。
【００５２】
また、入力信号として、例えばＴＶ信号の場合で説明したが、本発明はこれに限定されるものでなく、例えばＮＴＳＣ，ＰＡＬ，ＳＥＣＡＭやハイビジョンのＭＵＳＥでも同一の考え方で実現できる。さらにＴＶ信号以外の例えばコンピュータの信号でも同様にして実現できる。
【００５３】
図５は、本実施の形態のシステム制御部１４のＣＰＵ２１の処理を示すフローチャートで、この処理を実行する制御プログラムはＲＯＭ２２に記憶されている。
【００５４】
まずステップＳ１０１で、ビデオ検出部１３から平均輝度信号ｓ１１を入力し、その平均輝度信号の値と、ＲＯＭ２２に記憶されている基準値２２ａとを比較する（ステップＳ１０２）。ステップＳ１０３で、その平均輝度が基準値よりも大きいときはステップＳ１０４に進み、Ｄ／Ａコンバータ２６に信号を出力して、Ｄ／Ａコンバータ２６の出力信号ｓ１３によりアナログプリプロセス部３におけるコントラスト制御を行う。その結果、水平駆動ドライバ１０からの出力パルス幅を抑制することにより、表示パネル１０００の発光輝度を、ある基準値以下に制御することができる。尚、前述したように、ここでは、係数データｓ１５により、デジタルプロセス部６でのコントラスト制御や、Ｄ／Ａコンバータ２６からの信号ｓ１６によりＶｆ制御部１５をコントロールしてＶｆの値を下げても良く、またはＤ／Ａコンバータ２６からの信号ｓ１８により、高圧発生部１７より発生される電圧値を下げてもよい。
【００５５】
また、輝度評価値を得るために、高圧発生部１７に平均高圧アノード電流を検出する手段を設け、或は高圧発生部１７へ電力を供給するラインの供給平均電流を検出する手段を設け、高圧発生部１７から、その検出した検出信号ｓ２１をシステム制御部１４に送って制御する場合は、前述のステップＳ１０１で、その検出信号ｓ２１を入力し、その入力した値に従ってステップＳ１０２以降の処理を実行するようにしても良い。その場合は、信号ｓ２１で示される値が図５の平均輝度信号ｓ１１と同様に処理される。
【００５６】
［表示パネルの構成と製造法］
次に、本発明の実施の形態の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。
【００５７】
図６は、本実施の形態に用いた表示パネル１０００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。
【００５８】
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る。これら１００５〜１００７により表示パネル１０００の内部を真空に維持するための気密容器を形成している。この気密容器を組み立てるにあたっては、各部材の接合部に十分な強度と気密性を保持させるため封着する必要があるが、例えばフリットガラスを接合部に塗布し、大気中或は窒素雰囲気中で、摂氏４００〜５００度で１０分以上焼成することにより封着を達成した。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。
【００５９】
リアプレート１００５には基板１００１が固定されており、この基板１００１上には冷陰極素子１００２がＮ×Ｍ個形成されている。ここでＮ，Ｍは共に２以上の正の整数であり、目的とする表示画素数に応じて適宜設定される。例えば、高品位テレビジョンの表示を目的とした表示装置においては、Ｎ＝３０００，Ｍ＝１０００以上の数を設定することが望ましい。本実施の形態においては、Ｎ＝３０７２，Ｍ＝１０２４とした。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とにより単純マトリクス配線されている。これら基板１００１、複数の冷陰極素子１００２及び行方向配線１００３、列方向配線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。尚、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。
【００６０】
本実施の形態においては、気密容器のリアプレート１００５にマルチ電子ビーム源の基板１００１を固定する構成としたが、マルチ電子ビーム源の基板１００１が十分な強度を有するものである場合には、気密容器のリアプレートとしてマルチ電子ビーム源の基板１００１自体を用いてもよい。
【００６１】
また、フェースプレート１００７の下面には、蛍光膜１００８が形成されている。本実施の形態の表示パネル１０００はカラー表示用であるため、蛍光膜１００８の部分にはＣＲＴの分野で用いられる赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色の蛍光体が塗り分けられている。ＲＧＢ各色の蛍光体は、例えば図７（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。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ためや、外光の反射を防止して表示コントラストの低下を防ぐため、更には、電子ビームによる蛍光膜１００８のチャージアップを防止するためなどである。尚、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。
【００６２】
また、ＲＧＢ３原色の蛍光体の塗り分け方は図７（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７（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。
【００６３】
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１０１０は必ずしも用いなくともよい。また、蛍光膜１００８のリアプレート側の面には、ＣＲＴの分野では公知のメタルバック１００９を設けてある。このメタルバック１００９を設けた目的は、蛍光膜１００８が発する光の一部を鏡面反射して光利用率を向上させるためや、負イオンの衝突から蛍光膜１００８を保護するためや、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ため、更には蛍光膜１００８を励起した電子の導電路として作用させるためなどである。このメタルバック１００９は、蛍光膜１００８をフェースプレート基板１００７上に形成した後、蛍光膜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、この蛍光膜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。
【００６４】
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。
【００６５】
また、図６に示す端子Ｄｘ１〜Ｄｘｍ及びＤｙ１〜Ｄｙｎ及びＨｖは、表示パネル１０００と後述する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。ここで、端子Ｄｘ１〜Ｄｘｍはマルチ電子ビーム源の行方向配線１００３と、端子Ｄｙ１〜Ｄｙｎはマルチ電子ビーム源の列方向配線１００４と、Ｈｖはフェースプレート１００７のメタルバック１００９と電気的に接続している。即ち、前述の図１の高圧発生部１７の出力信号ｓ１９が、この端子Ｈｖに接続されている。
【００６６】
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１０−７［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、該ゲッター膜の吸着作用により気密容器内は１×１０の−５乃至１×１０−７［ｔｏｒｒ］の真空度に維持される。
【００６７】
以上、本発明の実施の形態の表示パネル１０００の基本構成と製法を説明した。
【００６８】
次に、前述の各実施の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。本実施の形態の画像表示装置に用いるマルチ電子ビーム源は、冷陰極素子を単純マトリクス配線した電子源であれば、冷陰極素子の材料や形状或は製法に制限はない。従って、例えば表面伝導型放出素子やＦＥ型、或はＭＩＭ型などの冷陰極素子を用いることができる。
【００６９】
但し、表示画面が大きくて、しかも安価な表示装置が求められる状況のもとでは、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。即ち、ＦＥ型ではエミッタコーンとゲート電極の相対位置や形状が電子放出特性を大きく左右するため、極めて高精度の製造技術を必要とするが、これは大面積化や製造コストの低減を達成するには不利な要因となる。また、ＭＩＭ型では、絶縁層と上電極の膜厚を薄くて、かつ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、本願発明者らは、表面伝導型放出素子の中でも、電子放出部もしくはその周辺部を微粒子膜から形成したものがとりわけ電子放出特性に優れ、しかも製造が容易に行えることを見出している。従って、高輝度で大画面の画像表示装置のマルチ電子ビーム源に用いるには最も好適であると言える。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及び特性を説明し、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。
【００７０】
［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。
【００７１】
（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８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）及び断面図（ｂ）である。
【００７２】
図中、１１０１は基板、１１０２と１１０３は素子電極、１１０４は導電性薄膜、１１０５は通電フォーミング処理により形成した電子放出部、１１１３は通電活性化処理により形成した薄膜である。基板１１０１としては、例えば、石英ガラスや青板ガラスを初めとする各種ガラス基板や、アルミナ等の各種セラミクス基板、或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等を用いることができる。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１１０２，１１０３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等の金属、或はこれらの金属の合金、或はＩｎ２Ｏ３ −ＳｎＯ２等の金属酸化物、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。素子電極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。
【００７３】
素子電極１１０２，１１０３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（μｍ）の範囲から適当な数値を選んで設計されるが、中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。
【００７４】
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、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或は１１０３と電気的に良好に接続するのに必要な条件、後述する通電フォーミングを良好に行うのに必要な条件、微粒子膜自身の電気抵抗を後述する適宜の値にするために必要な条件などである。
【００７５】
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。
【００７６】
また、この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，Ａｕ，Ｔｉ，Ｉｎ，Ｃｕ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｚｎ，Ｓｎ，Ｔａ，Ｗ，Ｐｂ，などをはじめとする金属や、ＰｄＯ，ＳｎＯ２，Ｉｎ２Ｏ３ ，ＰｂＯ，Ｓｂ２Ｏ３ などの酸化物や、ＨｆＢ２，ＺｒＢ２，ＬａＢ６，ＣｅＢ６，ＹＢ４，ＧｄＢ４などの硼化物や、ＴｉＣ，ＺｒＣ，ＨｆＣ，ＴａＣ，ＳｉＣ，ＷＣなどの炭化物や、ＴｉＮ，ＺｒＮ，ＨｆＮなどの窒化物や、Ｓｉ，Ｇｅなどの半導体やカーボンなどが挙げられ、これらの中から適宜選択される。
【００７７】
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、１０３から１０７［Ω／□］の範囲に含まれるよう設定した。尚、導電性薄膜１１０４と素子電極１１０２及び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９の例においては、下から基板１１０１、素子電極１１０２，１１０３、導電性薄膜１１０４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。
【００７８】
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。尚、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９においては模式的に示した。
【００７９】
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及びその近傍を被覆している。この薄膜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される。
【００８０】
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］以下とするのが更に好ましい。
【００８１】
尚、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８においては模式的に示した。また、平面図（ａ）においては、薄膜１１１３の一部を除去した素子を図示した。
【００８２】
以上、好ましい素子の基本構成を述べたが、本実施の形態においては以下のような素子を用いた。
【００８３】
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。微粒子膜の主要材料としてＰｄもしくはＰｄＯを用い、微粒子膜の厚さは約１００［オングストローム］、幅Ｗは１００［マイクロメータ］とした。
【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。図９（ａ）〜（ｅ）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８と同一である。
（１）まず、図９（ａ）に示すように、基板１１０１上に素子電極１１０２及び１１０３を形成する。これら素子電極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１１０２，１１０３の材料を堆積させる。この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或はエッチング技術を用いてパターニングし、図９（ａ）に示した一対の素子電極１１０２，１１０３を形成する。
（２）次に、同図（ｂ）に示すように、導電性薄膜１１０４を形成する。
【００８５】
この導電性薄膜１１０４を形成するにあたっては、まず図９（ａ）の基板１１０１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・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、それ以外の例えばスピンナ法やスプレ法を用いてもよい。
【００８６】
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、或は化学的気相堆積法などを用いる場合もある。
（３）次に、同図（ｃ）に示すように、フォーミング用電源１１１０から素子電極１１０２と１１０３の間に適宜の電圧を印加し、通電フォーミング処理を行って、電子放出部１１０５を形成する。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、電子放出部１１０５が形成される前と比較すると、電子放出部１１０５が形成された後は、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。
【００８７】
この通電フォーミング時における通電方法をより詳しく説明するために、図１０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。
【００８８】
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。
【００８９】
本実施の形態においては、例えば１０−５［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１×１０６［Ω］になった段階、即ちモニタパルスの印加時に電流計１１１１で計測される電流が１×１０−７［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。
【００９０】
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。
（４）次に、図９（ｄ）に示すように、活性化用電源１１１２から素子電極１１０２と１１０３の間に適宜の電圧を印加し、通電活性化処理を行って、電子放出特性の改善を行う。この通電活性化処理とは、前記通電フォーミング処理により形成された電子放出部１１０５に適宜の条件で通電を行って、その近傍に炭素もしくは炭素化合物を堆積せしめる処理のことである。図９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。尚、この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、約１００倍以上に増加させることができる。
【００９１】
具体的には、１０−４乃至１０−５［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。
【００９２】
この活性化処理における通電方法をより詳しく説明するために、図１１（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。
【００９３】
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。
【００９４】
図９（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及び電流計１１１６が接続されている。尚、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。この活性化用電源１１１２から電圧を印加する間、電流計１１１６で放出電流Ｉｅを計測して通電活性化処理の進行状況をモニタし、活性化用電源１１１２の動作を制御する。この電流計１１１６で計測された放出電流Ｉｅの一例を図１１（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が増加するが、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。
【００９５】
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。
【００９６】
以上のようにして、図９（ｅ）に示す平面型の表面伝導型放出素子を製造した。
【００９７】
（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、即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。
【００９８】
図１２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、１２０２と１２０３は素子電極、１２０６は段差形成部材、１２０４は微粒子膜を用いた導電性薄膜、１２０５は通電フォーミング処理により形成した電子放出部、１２１３は通電活性化処理により形成した薄膜である。
【００９９】
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。従って、前記図９の平面型における素子電極間隔Ｌは、垂直型においては段差形成部材１２０６の段差高Ｌｓとして設定される。尚、基板１２０１、素子電極１２０２及び１２０３、微粒子膜を用いた導電性薄膜１２０４、については、前記平面型の説明中に列挙した材料を同様に用いることが可能である。また、段差形成部材１２０６には、例えばＳｉＯ２のような電気的に絶縁性の材料を用いる。
【０１００】
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１３（ａ）〜（ｆ）は、垂直型の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、各部材の表記は図１２と同一である。
（１）まず、図１３（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、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。
（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、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。
（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。
（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９（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９（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）。
【０１０１】
以上のようにして、図１３（ｆ）に示す垂直型の表面伝導型放出素子を製造した。
【０１０２】
（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。
【０１０３】
図１４は、本実施の形態の電子源を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図である。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単位で図示した。
【０１０４】
ここで、本実施の形態の表示装置に用いた電子放出素子は、放出電流Ｉｅに関して以下に述べる３つの特性を有している。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
第３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。
【０１０８】
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、前述の第１の特性を利用すれば、表示画面を順次走査して表示を行うことが可能である。即ち、駆動中の素子には所望の発光輝度に応じて閾値電圧Ｖｔｈ以上の電圧を適宜印加し、非選択状態の素子には閾値電圧Ｖｔｈ未満の電圧を印加する。こう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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
（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。
【０１１１】
図１５に示すのは、前述の図６の表示パネル１０００に用いたマルチ電子源の平面図である。基板上には、前記図８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。
【０１１２】
図１５のＡ−Ａ’に沿った断面を、図１６に示す。この図１６において、図８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。
【０１１３】
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１００４、電極間絶縁層（不図示）、及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及び列方向配線電極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。
【０１１４】
ここで、本実施の形態の画像表示装置の構成及び駆動方法についてより具体的に説明する。
【０１１５】
図１７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、例えばテレビジョン放送をはじめとする種々の画像情報源より提供される画像情報を表示できるように構成した多機能表示装置の一例を示すための図である。
【０１１６】
図中、２１００はディスプレイパネル、２１０１はディスプレイパネルの駆動回路で、前述の図１の回路に相当している。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及び２１０９及び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及び２１１３はＴＶ信号受信回路、２１１４は入力部である。尚、本実施の形態の画像表示装置は、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。
【０１１７】
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ＴＶ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等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。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。
【０１１８】
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、本実施の形態の画像表示装置と、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。
【０１１９】
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ＣＰＵ２１０６より出力される画像データや文字・図形情報に基づき表示用画像データを生成するための回路である。本回路の内部には、例えば画像データや文字・図形情報を蓄積するための書き換え可能メモリや、文字コードに対応する画像パターンが記憶されている読みだし専用メモリや、画像処理を行うためのプロセッサなどをはじめとして画像の生成に必要な回路が組み込まれている。本回路により生成された表示用画像データは、デコーダ２１０４に出力されるが、場合によっては前記入出力インターフェース回路２１０５を介して外部のコンピュータネットワークやプリンタ入出力することも可能である。
【０１２０】
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。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、或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。尚、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。或は、前述したように、入出力インターフェース回路２１０５を介して外部のコンピュータネットワークと接続し、例えば数値計算などの作業を外部機器と協同して行っても良い。
【０１２１】
また、入力部２１１４は、前記ＣＰＵ２１０６に使用者が命令やプログラム、或はデータなどを入力するためのものであり、例えばキーボードやマウスのほか、ジョイスティック，バーコードリーダー，音声認識装置など多様な入力機器を用いることが可能である。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。尚、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、或は前記画像生成回路２１０７及び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。
【０１２２】
また、マルチプレクサ２１０３は、前記ＣＰＵ２１０６より入力される制御信号に基づき表示画像を適宜選択するものである。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、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。
【０１２３】
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、前記マルチプレクサ２１０３から入力される画像信号と、前記ディスプレイパネル・コントローラ２１０２より入力される制御信号に基づいて動作するものである。
【０１２４】
以上、各部の機能を説明したが、図２２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、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。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。
【０１２５】
また、本実施の形態の画像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及び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。
【０１２６】
従って、本実施の形態の画像表示装置は、テレビジョン放送の表示機器，テレビ会議の端末機器，静止画像及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、産業用或は民生用として極めて応用範囲が広い。
【０１２７】
尚、図１７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２１００を用いた表示装置の構成の一例を示したに過ぎず、これのみに限定されるものではない。例えば、図１７に示す構成要素のうち、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、更に構成要素を追加しても良い。例えば、本実施の形態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。
【０１２８】
本実施の形態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、本実施の形態の表示装置は臨場感に溢れ、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。
【０１２９】
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とは言うまでもない。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。
【０１３０】
以上説明したように本実施の形態によれば、画像表示装置の平均輝度をある基準値以下に抑制することが出来、画像表示装置の消費電力や蛍光板での発熱を抑えることができる。
【０１３１】
また、本実施の形態の如く、平均輝度で制御することにより、例えば画像中心部の主要対象の輝度が高く、その周辺は低いような画像入力信号の場合、主要対象の輝度を落とすことなく良好な表示を行うことが出来る。
【０１３２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、電子による発光輝度を示す輝度評価値に基づいて発光輝度を制御することにより、消費電力の増大や蛍光体の発熱を抑えることができる。
【０１３３】
また本発明によれば、発光画面全体の平均輝度がある値以上にならないように抑制することで、消費電力の増大や蛍光板の発熱を抑えることができる。
【０１３４】
また本発明によれば、画像信号の平均輝度値に基づいて表示画面の発光輝度を制御することにより、消費電力の増大や蛍光体の発熱を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の画像表示装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本実施の形態の画像表示装置における垂直同期信号に同期した表示タイミングを示すタイミング図である。
【図３】本実施の形態の画像表示装置における水平同期信号に同期した表示タイミングを示すタイミング図である。
【図４】本実施の形態の画像表示装置のシステム制御部の構成を示すブロック図である。
【図５】本実施の形態のシステム制御部における処理を示すフローチャートである。
【図６】本発明の実施の形態であ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外観斜視図である。
【図７】本実施の形態の表示パネルのフェ−スプレ−トの蛍光体配列を例示した平面図である。
【図８】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９】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１０】通電フォ−ミング処理の際の印加電圧波形図である。
【図１１】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１２】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１３】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１４】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１５】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１６】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１７】本発明の一実施の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１８】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１９】従来知られたＦＥ型素子の一例を示す図である。
【図２０】従来知られたＭＩＭ型素子の一例を示す図である。
【図２１】従来の電子放出素子の配線方法を説明する図である。
【符号の説明】
２ デコーダ
３ アナログプリプロセス部
４ Ａ／Ｄコンバータ
５ タイミング制御部
６ デジタルプロセス部
７ データ並び変え部
８，１１ シフトレジスタ
１３ ビデオ検出部
１４ システム制御部
１５ Ｖｆ制御部
１７ 高圧発生部
１０００ 表示パネル
１００１，１１０１ 素子基板
１００２ 冷陰極素子
１００３ 行方向配線電極
１００４ 列方向配線電極
１００７ フェースプレート基板
１００８ 蛍光膜
１０１０ ブラックストライプ
ｓ１１ 平均輝度信号
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子源として例えば冷陰極の電子放出素子を用い、これら電子放出素子をマトリクス状に配列した画像表示装置とその方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、薄型の大画面表示装置の研究開発が盛んに行われている。本願発明者らは、薄型大画面表示装置として、冷陰極を電子源に用いた研究を行っている。
【０００３】
従来から、電子放出素子として熱陰極素子と冷陰極素子の２種類が知られている。このうち冷陰極素子では、例えば表面伝導型放出素子や、電界放出型素子（以下ＦＥ型と記す）や、金属／絶縁層／金属型放出素子（以下ＭＩＭ型と記す）、などが知られている。
【０００４】
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。
【０００５】
表面伝導型放出素子は、基板上に形成された小面積の薄膜に、膜面に平行に電流を流すことにより電子放出が生ずる現象を利用するものである。この表面伝導型放出素子としては、前記エリンソン（Ｅｌｉｎｓｏｎ）等によるＳｎＯ２薄膜を用いたものの他に、Ａｕ薄膜によるもの［Ｇ． Ｄｉｔｔｍｅｒ：“Ｔｈｉｎ Ｓｏｌｉｄ Ｆｉｌｍｓ”， ９，３１７ （１９７２）］や、Ｉｎ２Ｏ３／ＳｎＯ２薄膜によるもの［Ｍ． Ｈａｒｔｗｅｌｌ ａｎｄ Ｃ． Ｇ． Ｆｏｎｓｔａｄ：”ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ． ＥＤ Ｃｏｎｆ．”，５１９ （１９７５）］や、カーボン薄膜によるもの［荒木久 他：真空、第２６巻、第１号、２２（１９８３）］等が報告されている。
【０００６】
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１８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］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。
【０００７】
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３００４を局所的に破壊もしくは変形もしくは変質せしめ、電気的に高抵抗な状態の電子放出部３００５を形成することである。尚、局所的に破壊もしくは変形もしくは変質した導電性薄膜３００４の一部には亀裂が発生する。この通電フォーミング後に導電性薄膜３００４に適宜の電圧を印加した場合には、前記亀裂付近において電子放出が行われる。
【０００８】
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． Ｓｐｉｎｄｔ，“Ｐｈｙｓｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｔｈｉｎ−ｆｉｌｍ ｆｉｅｌｄ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｃａｔｈｏｄｅｓ ｗｉｔｈ ｍｏｌｙｂｄｅｎｉｕｍ ｃｏｎｅｓ”， Ｊ． Ａｐｐｌ． Ｐｈｙｓ．， ４７， ５２４８ （１９７６）などが知られている。
【０００９】
ＦＥ型の素子構成の典型的な例として、図１９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。このＦＥ型の素子は、エミッタコーン３０１２とゲート電極３０１４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。
【００１０】
また、ＦＥ型の他の素子構成として、図１９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。
【００１１】
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。このＭＩＭ型の素子構成の典型的な例を図２０に示す。
【００１２】
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。
【００１３】
上述の冷陰極素子は、熱陰極素子と比較して低温で電子放出を得ることができるため加熱用ヒータを必要としない。従って、熱陰極素子よりも構造が単純であり、微細な素子を作成可能である。また、基板上に多数の素子を高い密度で配置しても、基板の熱溶融などの問題が発生しにくい。また、熱陰極素子がヒータの加熱により動作するため応答速度が遅いのとは異なり、冷陰極素子の場合には応答速度が速いという利点もある。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
また、ＦＥ型を多数個ならべて駆動する方法は、例えば本願出願人によるＵＳＰ４，９０４，８９５に開示されている。また、ＦＥ型を画像表示装置に応用した例として、例えば、Ｒ． Ｍｅｙｅｒらにより報告された平板型表示装置が知られている。［Ｒ． Ｍｅｙｅｒ：“Ｒｅｃｅｎｔ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｎ Ｍｉｃｒｏｔｉｐｓ Ｄｉｓｐｌａｙ ａｔ ＬＥＴＩ”， Ｔｃｈ，Ｄｉｇｅｓｔ ｏｇ ４ｔｈ Ｉｎｔ． Ｖａｃｕｕｍ Ｍｉｃｒｏ−ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏｎｆ．， Ｎａｇａｈａｍａ， 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、例えば本願出願人による特開平３−５５７３８に開示されている。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
本願発明者らは、上記従来技術に記載したものを初めとして、種々の材料、製法、構造の冷陰極素子を試みてきた。更に、多数の冷陰極素子を配列したマルチ電子ビーム源、並びにこのマルチ電子ビーム源を応用した画像表示装置について研究を行ってきた。
【００２０】
本願発明者らは、例えば図２１に示す電気的な配線方法によるマルチ電子ビーム源を試みてきた。即ち、冷陰極素子を２次元的に多数個配列し、これらの素子を図示のようにマトリクス状に配線したマルチ電子ビーム源である。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
冷陰極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４００３に適宜の電気信号を印加する。例えば、マトリクスの中の任意の１行の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及び４００５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。これらＶｅ，Ｖｓ，Ｖｎｓの値を適宜の大きさの電圧値にすれば、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。尚、選択時の素子印加電圧（Ｖｅ−Ｖｓ）を以下、Ｖｆと呼ぶ。
【００２４】
更に、単純マトリクス配線したマルチ電子源から電子ビームを得る別の手法として、列方向配線に駆動電圧Ｖｅを印加するための電圧源を接続するのではなく、所望の電子ビームを出力するのに必要な電流を供給するための電流源を接続して駆動する方法もある。ここで、電子ビーム源に流れる電流を以下素子電流Ｉｆと呼び、放出される電子ビーム量を放出電流Ｉｅと呼ぶ。
【００２５】
従って、冷陰極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。
【００２６】
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。即ち、放出された電子ビームは高圧アノード電圧（以下Ｖａと呼ぶ）により加速され蛍光体に衝突するわけだが、電子放出素子の数が増大するほど装置の消費電力が大きくなってしまう。いま、電子放出素子の数を（ｍ×ｎ）とすると、高圧部で発生する消費電力ＷはＷ＝（ｍ×ｎ）×Ｉｅ×Ｖａとなり、例えばＴＶ信号やコンピュータ信号を表示する画像装置に応用する場合には大きな問題となる。また電子ビームが衝突する蛍光板（蛍光体）の発熱が大きくなるという問題もある。
【００２７】
本発明は上記従来例に鑑みてなされたもので、電子による発光輝度を示す輝度評価値に基づいて発光輝度を制御することにより、消費電力の増大や蛍光体の発熱を抑えた画像表示装置及び該装置における画像表示方法を提供することを目的とする。
【００２８】
また本発明の目的は、発光画面全体の平均輝度がある値以上にならないように抑制することで、消費電力の増大や蛍光板の発熱を抑えた画像表示装置及び該装置における画像表示方法を提供することにある。
【００２９】
また本発明の他の目的は、画像信号の平均輝度値に基づいて表示画面の発光輝度を制御することにより、消費電力の増大や蛍光体の発熱を抑えた画像表示装置及び該装置における画像表示方法を提供することを目的とする。
【００３０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の画像表示装置は以下のような構成を備える。即ち、
マトリクス状に配列された複数の電子放出素子を備え、前記電子放出素子から放出される電子により発光する蛍光体を備えた画像表示装置であって、
画像信号を入力し、当該画像信号より輝度信号を分離する分離手段と、
前記分離手段により分離された輝度信号の平均輝度を求める検出手段と、
前記検出手段により得られた前記平均輝度が所定値以上か否かを判断する判断手段と、
前記判断手段の判断結果に応じて前記蛍光体の発光輝度を制御する制御手段と、
前記電子放出素子を駆動するパルス信号を前記画像信号に基づいて発生する変調信号発生部とを有し、前記変調信号発生部は前記パルス信号のパルス幅を変調するものであり、前記前記制御手段は、前記判断手段による判断結果に応じて前記パルス信号の電圧を変更する（段落［００５４］）ことを特徴とする。
【００３１】
上記目的を達成するために本発明の画像表示装置は以下のような構成を備える。即ち、
マトリクス状に配列された複数の電子放出素子を備え、前記電子放出素子から放出される電子により発光する蛍光体を備えた画像表示装置であって、
前記電子放出素子から放出される電子を前記蛍光体の方向に加速する加速手段と、
前記加速手段における出力電圧の平均値を求める検出手段と、
前記検出手段により得られた平均値が所定値以上か否かを判断する判断手段と、
前記判断手段の判断結果に応じて前記蛍光体の発光輝度を制御する制御手段と、
前記電子放出素子を駆動するパルス信号を前記画像信号に基づいて発生する変調信号発生部とを有し、前記変調信号発生部は前記パルス信号のパルス幅を変調するものであり、前記前記制御手段は、前記判断手段による判断結果に応じて前記パルス信号の電圧を変更することを特徴とする。
【００３２】
上記目的を達成するために本発明の画像表示装置は以下のような構成を備える。即ち、
マトリクス状に配列された複数の電子放出素子を備え、前記電子放出素子から放出される電子により発光する蛍光体を備えた画像表示装置であって、
前記電子放出素子から放出される電子を前記蛍光体の方向に加速する加速手段と、
前記加速手段における出力電流の平均値を求める検出手段と、
前記検出手段により得られた平均値が所定値以上か否かを判断する判断手段と、
前記判断手段の判断結果に応じて前記蛍光体の発光輝度を制御する制御手段と、
前記電子放出素子を駆動するパルス信号を前記画像信号に基づいて発生する変調信号発生部とを有し、前記変調信号発生部は前記パルス信号のパルス幅を変調するものであり、前記前記制御手段は、前記判断手段による判断結果に応じて前記パルス信号の電圧を変更することを特徴とする。
【００３３】
上記目的を達成するために本発明の画像表示装置は以下のような構成を備える。即ち、
マトリクス状に配列された複数の電子放出素子を備え、前記電子放出素子から放出される電子により発光する蛍光体を備えた画像表示装置であって、
前記電子放出素子を駆動するパルス信号を画像信号に基づいて発生する変調信号発生部と、
輝度評価値に応じて前記蛍光体の発光輝度を制御する制御手段とを有し、前記変調信号発生部は前記パルス信号のパルス幅を変調するものであり、前記制御手段は、前記輝度評価値が所定値以上である時に、前記パルス信号の電圧を下げるように制御することを特徴とする。
【００３４】
また、本発明の画像表示方法は以下のような工程を備える。即ち、
マトリクス状に配列された複数の電子放出素子を備え、前記電子放出素子から放出される電子により発光する蛍光体と、前記電子放出素子を駆動するパルス信号を画像信号に基づいて発生する変調信号発生部と、前記電子放出素子から放出される電子を前記蛍光体の方向に加速するための加速電圧を印加する手段とを備えた画像表示装置における画像表示方法であって、
輝度評価値に応じて前記蛍光体の発光輝度を制御する制御工程を有し、
前記変調信号発生部は前記パルス信号のパルス幅を変調するものであり、前記輝度評価値が所定値以上である時に、前記パルス信号の電圧を下げる制御を行うことを特徴とする。
【００３５】
【発明の実施の形態】
本発明の好適な実施の形態によれば、入力された画像信号の輝度信号の平均値を求め、その平均値と基準値とを比較し、その平均値の方が大きいときに、アナログプリプロセス部において、ブライトネス（輝度）或はコントラスト制御により画像信号のレベルを抑制する。
【００３６】
また本発明の実施の形態によれば、入力された画像信号の輝度信号の平均値を求め、その平均値と基準値とを比較し、その平均値の方が大きいときに、画像信号に応じて行方向の電子放出素子を駆動するＶｆ制御部の出力電圧を下げるように制御する。
【００３７】
更に、加速電極への平均出力電流を求め、その平均値が所定値以上のときには、画像信号のコントラストを下げるか、或はＶｆ制御部より出力される電圧を下げるように制御する。この場合、加速電圧を発生する高圧発生部は、平均出力電電流を求めるための手段を備えている。
【００３８】
以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００３９】
図１は本発明の実施の形態の画像表示装置の構成を示すブロック図である。
【００４０】
図１において、１０００は画像表示パネルであり、ここでは、例えば水平方向（行方向）４８０、垂直方向（列方向）２４０の蛍光体が、Ｒ，Ｇ，Ｂの順に縦ストライプ状に配列されており、各蛍光体に対応する電子放出素子が行方向配線電極と列方向配線電極により単純マトリックス状に配線されているものとする。そして、この表示パネル１０００を線順次で駆動する場合で説明する。
【００４１】
入力ＴＶ信号ｓ１は、デコーダ２によりアナログＲ，Ｇ，Ｂ信号にデコードされ、ＲＧＢ信号のそれぞれはアナログプリプロセス部３に入力される。アナログプリプロセス部３は、同期分離回路、色調整回路、コントラスト制御回路、直流再生回路、ブライトネス制御回路、マトリクス回路、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）などを有し、信号レベル制御、直流再生、帯域制限されたＲ，Ｇ，Ｂ信号を各色に対応したＡ／Ｄコンバータ４に出力している。またＰＬＬのための同期信号（ｓｙｎｃ）をタイミング制御部５に出力する他、Ｒ，Ｇ，Ｂ信号をマトリックス部で混合して得た輝度信号ｓ２０をビデオ検出部１３に出力している。
【００４２】
Ａ／Ｄコンバータ４は、タイミング制御部５からのサンプリング・クロック（ｓ２）により、アナログプリプロセス部３から入力されるアナログＲ，Ｇ，Ｂ信号を必要な階調数でデジタル化している。Ａ／Ｄコンバータ４からのデジタル画像信号ｓ９を入力したデジタルプロセス部６は、ガンマ処理や、輪郭強調やノイズ抑制のためのデジタルフィルタ処理を行い、その処理済みのデジタル画像信号をデータ並び変え部７へ出力する。また、このデジタルプロセス部６は、システム制御部１４からの係数データｓ１５により、輪郭強調の制御やコントラスト制御も行う。
【００４３】
データ並び変え部７は、図３のタイミングチャート（水平タイミング）に示すように、１水平期間のＲ，Ｇ，Ｂの各１６０個のデジタル画像信号ｓ９を、図３のシリアル画像データｓ１０で示すように時間軸圧縮し、かつ蛍光体の色配列に対応した順に入力したデジタル画像データを並び変えて、シフトレジスタ８に１ライン４８０個のシリアル画像データとして転送する。シフトレジスタ８は、シリアル画像データｓ１０をシフトクロックｓ６により読み込み、１ライン４８０個のシリアル画像データをパラレルデータに変換して、水平ブランキング期間に変調信号発生部９に送る。
【００４４】
本実施の形態においては、変調信号発生部９はパルス幅変調方式を採用しており、１行の電子放出素子に対応する４８０個のパルス幅変調器から構成される。そして各々のパルス幅変調器に読み込まれた画像データの大きさに比例した時間幅を持つパルス信号を１水平期間中にパルス幅変調信号ｓ７により発生し、水平駆動ドライバ１０に出力している。この水平駆動ドライバ１０では、Ｖｆ制御部１５からの信号ｓ１７により、表示パネル１０００の電子放出素子に印加するパルス信号の電圧振幅Ｖｅが制御されて表示パネル１０００に出力されている。
【００４５】
図２は、垂直同期信号に同期した各行の表示タイミングを示すタイミング図である。
【００４６】
図２に示すように、タイミング制御部５からの行走査のためのタイミング信号ｓ８（Ｖ＿ＳＴＡＲＴ， Ｈ＿ＣＬＫ）を入力するシフトレジスタ１１は、走査のための行選択信号を垂直駆動ドライバ１２に出力している。この垂直駆動ドライバ１２は、２４０行分のトランジスタなどのスイッチ素子を有し、行の選択時に導通されて、Ｖｆ制御部１５から出力されるバイアス電圧Ｖｓを表示パネル１０００に印加している。このように、１水平ライン毎の水平駆動ドライバ１０からの画像変調データ出力を、垂直駆動ドライバ１２により順次走査選択していくことにより、表示パネル１０００に画像信号が表示される。
【００４７】
図４は、本実施の形態のシステム制御部１４の構成を示すブロック図である。図４に示すように、本実施の形態のシステム制御部１４は、ＣＰＵ２１，ＲＯＭ２２，ＲＡＭ２３，ＥＥＰＲＯＭ２４，Ａ／Ｄコンバータ２５，Ｄ／Ａコンバータ２６及びＩ／Ｏポート２７を有し、ＲＯＭ２２に格納された制御プログラムに従って装置の制御が行われる。Ｄ／Ａコンバータ２６の出力信号ｓ１３，ｓ１４のそれぞれはコントラスト制御、ブライトネス制御信号であり、共にアナログプリプロセス部３に入力され、Ｒ，Ｇ，Ｂ信号のレベルや直流再生量を制御するのに使用されている。Ｄ／Ａコンバータ２６の出力信号ｓ１６は、選択時の素子印加電圧Ｖｆの制御信号で、Ｖｆ制御部１５に入力されている。また、Ｄ／Ａコンバータ２６の出力信号ｓ１８は、電子ビーム加速のための高圧電圧Ｖａ（ｓ１９）を出力する高圧発生部１７に出力され、高圧電圧Ｖａ（ｓ１９）の出力を制御している。
【００４８】
１６はユーザ・インターフェース部で、画質調整などのユーザ要求のシステム制御部１４への伝達や、システム制御部１４からの諸情報の表示などを信号ｓ１２により行う。１３はビデオ検出部で、アナログプリプロセス部３からの輝度信号ｓ２０を入力し、タイミング制御部５からの水平ブランキングが付加された１フィールド毎のゲート信号ｓ５（図２参照）により積分し、輝度信号ｓ２０の平均値をフィールド毎に検出した平均輝度信号ｓ１１をシステム制御部１４に出力している。この平均輝度信号ｓ１１は、システム制御部１４のＡ／Ｄコンバータ２５を介してＣＰＵ２１に取り込まれ、ＣＰＵ２１により、システム制御部１４内部に設けられた基準値と比較される。そして、この平均輝度信号ｓ１１がその基準値よりも大きい場合に、Ｄ／Ａコンバータ２６の出力信号ｓ１３によりコントラスト制御を行う。その結果、水平駆動ドライバ１０からの出力パルス幅を抑制することにより、表示パネル１０００の発光輝度を、ある基準値以下に制御することができる。
【００４９】
以上、Ｒ，Ｇ，Ｂ縦ストライプ配列の場合の、アナログプリプロセス部３からの輝度信号ｓ２０を用いた輝度評価値で発光輝度を制御する例を説明した。この場合、輝度信号ｓ２０には、Ｒ，Ｇ，Ｂ信号が同等の割合で混合されているが（例；ｓ２０＝１／３（Ｒ＋Ｇ＋Ｂ））、例えば、市松配列のように、Ｒ，Ｇ，Ｂの蛍光体の数が互いに異なる場合には、その割合で輝度信号ｓ２０を生成する。
【００５０】
また輝度を抑制するために、アナログプリプロセス部３のコントラスト制御でなく、デジタルプロセス部６での係数データｓ１５によるコントラスト制御や、システム制御部１４のＤ／Ａコンバータ２６からの信号ｓ１６によるＶｆ制御部１５のコントロール、同じくＤ／Ａコンバータ２６からの信号ｓ１８による高圧発生部１７のコントロールを用いてもよい。
【００５１】
更に、輝度評価値を得るために、高圧発生部１７に平均高圧アノード電流を検出する手段、或は高圧発生部１７へ電力を供給するラインの供給平均電流を検出する手段を設け、高圧発生部１７からの検出信号ｓ２１をシステム制御部１４に送ってもよい。
【００５２】
また、入力信号として、例えばＴＶ信号の場合で説明したが、本発明はこれに限定されるものでなく、例えばＮＴＳＣ，ＰＡＬ，ＳＥＣＡＭやハイビジョンのＭＵＳＥでも同一の考え方で実現できる。さらにＴＶ信号以外の例えばコンピュータの信号でも同様にして実現できる。
【００５３】
図５は、本実施の形態のシステム制御部１４のＣＰＵ２１の処理を示すフローチャートで、この処理を実行する制御プログラムはＲＯＭ２２に記憶されている。
【００５４】
まずステップＳ１０１で、ビデオ検出部１３から平均輝度信号ｓ１１を入力し、その平均輝度信号の値と、ＲＯＭ２２に記憶されている基準値２２ａとを比較する（ステップＳ１０２）。ステップＳ１０３で、その平均輝度が基準値よりも大きいときはステップＳ１０４に進み、Ｄ／Ａコンバータ２６に信号を出力して、Ｄ／Ａコンバータ２６の出力信号ｓ１３によりアナログプリプロセス部３におけるコントラスト制御を行う。その結果、水平駆動ドライバ１０からの出力パルス幅を抑制することにより、表示パネル１０００の発光輝度を、ある基準値以下に制御することができる。尚、前述したように、ここでは、係数データｓ１５により、デジタルプロセス部６でのコントラスト制御や、Ｄ／Ａコンバータ２６からの信号ｓ１６によりＶｆ制御部１５をコントロールしてＶｆの値を下げても良く、またはＤ／Ａコンバータ２６からの信号ｓ１８により、高圧発生部１７より発生される電圧値を下げてもよい。
【００５５】
また、輝度評価値を得るために、高圧発生部１７に平均高圧アノード電流を検出する手段を設け、或は高圧発生部１７へ電力を供給するラインの供給平均電流を検出する手段を設け、高圧発生部１７から、その検出した検出信号ｓ２１をシステム制御部１４に送って制御する場合は、前述のステップＳ１０１で、その検出信号ｓ２１を入力し、その入力した値に従ってステップＳ１０２以降の処理を実行するようにしても良い。その場合は、信号ｓ２１で示される値が図５の平均輝度信号ｓ１１と同様に処理される。
【００５６】
［表示パネルの構成と製造法］
次に、本発明の実施の形態の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。
【００５７】
図６は、本実施の形態に用いた表示パネル１０００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。
【００５８】
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る。これら１００５〜１００７により表示パネル１０００の内部を真空に維持するための気密容器を形成している。この気密容器を組み立てるにあたっては、各部材の接合部に十分な強度と気密性を保持させるため封着する必要があるが、例えばフリットガラスを接合部に塗布し、大気中或は窒素雰囲気中で、摂氏４００〜５００度で１０分以上焼成することにより封着を達成した。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。
【００５９】
リアプレート１００５には基板１００１が固定されており、この基板１００１上には冷陰極素子１００２がＮ×Ｍ個形成されている。ここでＮ，Ｍは共に２以上の正の整数であり、目的とする表示画素数に応じて適宜設定される。例えば、高品位テレビジョンの表示を目的とした表示装置においては、Ｎ＝３０００，Ｍ＝１０００以上の数を設定することが望ましい。本実施の形態においては、Ｎ＝３０７２，Ｍ＝１０２４とした。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とにより単純マトリクス配線されている。これら基板１００１、複数の冷陰極素子１００２及び行方向配線１００３、列方向配線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。尚、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。
【００６０】
本実施の形態においては、気密容器のリアプレート１００５にマルチ電子ビーム源の基板１００１を固定する構成としたが、マルチ電子ビーム源の基板１００１が十分な強度を有するものである場合には、気密容器のリアプレートとしてマルチ電子ビーム源の基板１００１自体を用いてもよい。
【００６１】
また、フェースプレート１００７の下面には、蛍光膜１００８が形成されている。本実施の形態の表示パネル１０００はカラー表示用であるため、蛍光膜１００８の部分にはＣＲＴの分野で用いられる赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色の蛍光体が塗り分けられている。ＲＧＢ各色の蛍光体は、例えば図７（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。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ためや、外光の反射を防止して表示コントラストの低下を防ぐため、更には、電子ビームによる蛍光膜１００８のチャージアップを防止するためなどである。尚、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。
【００６２】
また、ＲＧＢ３原色の蛍光体の塗り分け方は図７（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７（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。
【００６３】
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１０１０は必ずしも用いなくともよい。また、蛍光膜１００８のリアプレート側の面には、ＣＲＴの分野では公知のメタルバック１００９を設けてある。このメタルバック１００９を設けた目的は、蛍光膜１００８が発する光の一部を鏡面反射して光利用率を向上させるためや、負イオンの衝突から蛍光膜１００８を保護するためや、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ため、更には蛍光膜１００８を励起した電子の導電路として作用させるためなどである。このメタルバック１００９は、蛍光膜１００８をフェースプレート基板１００７上に形成した後、蛍光膜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、この蛍光膜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。
【００６４】
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。
【００６５】
また、図６に示す端子Ｄｘ１〜Ｄｘｍ及びＤｙ１〜Ｄｙｎ及びＨｖは、表示パネル１０００と後述する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。ここで、端子Ｄｘ１〜Ｄｘｍはマルチ電子ビーム源の行方向配線１００３と、端子Ｄｙ１〜Ｄｙｎはマルチ電子ビーム源の列方向配線１００４と、Ｈｖはフェースプレート１００７のメタルバック１００９と電気的に接続している。即ち、前述の図１の高圧発生部１７の出力信号ｓ１９が、この端子Ｈｖに接続されている。
【００６６】
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１０−７［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、該ゲッター膜の吸着作用により気密容器内は１×１０の−５乃至１×１０−７［ｔｏｒｒ］の真空度に維持される。
【００６７】
以上、本発明の実施の形態の表示パネル１０００の基本構成と製法を説明した。
【００６８】
次に、前述の各実施の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。本実施の形態の画像表示装置に用いるマルチ電子ビーム源は、冷陰極素子を単純マトリクス配線した電子源であれば、冷陰極素子の材料や形状或は製法に制限はない。従って、例えば表面伝導型放出素子やＦＥ型、或はＭＩＭ型などの冷陰極素子を用いることができる。
【００６９】
但し、表示画面が大きくて、しかも安価な表示装置が求められる状況のもとでは、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。即ち、ＦＥ型ではエミッタコーンとゲート電極の相対位置や形状が電子放出特性を大きく左右するため、極めて高精度の製造技術を必要とするが、これは大面積化や製造コストの低減を達成するには不利な要因となる。また、ＭＩＭ型では、絶縁層と上電極の膜厚を薄くて、かつ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、本願発明者らは、表面伝導型放出素子の中でも、電子放出部もしくはその周辺部を微粒子膜から形成したものがとりわけ電子放出特性に優れ、しかも製造が容易に行えることを見出している。従って、高輝度で大画面の画像表示装置のマルチ電子ビーム源に用いるには最も好適であると言える。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及び特性を説明し、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。
【００７０】
［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。
【００７１】
（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８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）及び断面図（ｂ）である。
【００７２】
図中、１１０１は基板、１１０２と１１０３は素子電極、１１０４は導電性薄膜、１１０５は通電フォーミング処理により形成した電子放出部、１１１３は通電活性化処理により形成した薄膜である。基板１１０１としては、例えば、石英ガラスや青板ガラスを初めとする各種ガラス基板や、アルミナ等の各種セラミクス基板、或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等を用いることができる。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１１０２，１１０３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等の金属、或はこれらの金属の合金、或はＩｎ２Ｏ３ −ＳｎＯ２等の金属酸化物、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。素子電極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。
【００７３】
素子電極１１０２，１１０３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（μｍ）の範囲から適当な数値を選んで設計されるが、中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。
【００７４】
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、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或は１１０３と電気的に良好に接続するのに必要な条件、後述する通電フォーミングを良好に行うのに必要な条件、微粒子膜自身の電気抵抗を後述する適宜の値にするために必要な条件などである。
【００７５】
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。
【００７６】
また、この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，Ａｕ，Ｔｉ，Ｉｎ，Ｃｕ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｚｎ，Ｓｎ，Ｔａ，Ｗ，Ｐｂ，などをはじめとする金属や、ＰｄＯ，ＳｎＯ２，Ｉｎ２Ｏ３ ，ＰｂＯ，Ｓｂ２Ｏ３ などの酸化物や、ＨｆＢ２，ＺｒＢ２，ＬａＢ６，ＣｅＢ６，ＹＢ４，ＧｄＢ４などの硼化物や、ＴｉＣ，ＺｒＣ，ＨｆＣ，ＴａＣ，ＳｉＣ，ＷＣなどの炭化物や、ＴｉＮ，ＺｒＮ，ＨｆＮなどの窒化物や、Ｓｉ，Ｇｅなどの半導体やカーボンなどが挙げられ、これらの中から適宜選択される。
【００７７】
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、１０３から１０７［Ω／□］の範囲に含まれるよう設定した。尚、導電性薄膜１１０４と素子電極１１０２及び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９の例においては、下から基板１１０１、素子電極１１０２，１１０３、導電性薄膜１１０４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。
【００７８】
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。尚、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９においては模式的に示した。
【００７９】
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及びその近傍を被覆している。この薄膜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される。
【００８０】
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］以下とするのが更に好ましい。
【００８１】
尚、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８においては模式的に示した。また、平面図（ａ）においては、薄膜１１１３の一部を除去した素子を図示した。
【００８２】
以上、好ましい素子の基本構成を述べたが、本実施の形態においては以下のような素子を用いた。
【００８３】
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。微粒子膜の主要材料としてＰｄもしくはＰｄＯを用い、微粒子膜の厚さは約１００［オングストローム］、幅Ｗは１００［マイクロメータ］とした。
【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。図９（ａ）〜（ｅ）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８と同一である。
（１）まず、図９（ａ）に示すように、基板１１０１上に素子電極１１０２及び１１０３を形成する。これら素子電極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１１０２，１１０３の材料を堆積させる。この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或はエッチング技術を用いてパターニングし、図９（ａ）に示した一対の素子電極１１０２，１１０３を形成する。
（２）次に、同図（ｂ）に示すように、導電性薄膜１１０４を形成する。
【００８５】
この導電性薄膜１１０４を形成するにあたっては、まず図９（ａ）の基板１１０１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・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、それ以外の例えばスピンナ法やスプレ法を用いてもよい。
【００８６】
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、或は化学的気相堆積法などを用いる場合もある。
（３）次に、同図（ｃ）に示すように、フォーミング用電源１１１０から素子電極１１０２と１１０３の間に適宜の電圧を印加し、通電フォーミング処理を行って、電子放出部１１０５を形成する。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、電子放出部１１０５が形成される前と比較すると、電子放出部１１０５が形成された後は、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。
【００８７】
この通電フォーミング時における通電方法をより詳しく説明するために、図１０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。
【００８８】
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。
【００８９】
本実施の形態においては、例えば１０−５［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１×１０６［Ω］になった段階、即ちモニタパルスの印加時に電流計１１１１で計測される電流が１×１０−７［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。
【００９０】
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。
（４）次に、図９（ｄ）に示すように、活性化用電源１１１２から素子電極１１０２と１１０３の間に適宜の電圧を印加し、通電活性化処理を行って、電子放出特性の改善を行う。この通電活性化処理とは、前記通電フォーミング処理により形成された電子放出部１１０５に適宜の条件で通電を行って、その近傍に炭素もしくは炭素化合物を堆積せしめる処理のことである。図９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。尚、この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、約１００倍以上に増加させることができる。
【００９１】
具体的には、１０−４乃至１０−５［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。
【００９２】
この活性化処理における通電方法をより詳しく説明するために、図１１（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。
【００９３】
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。
【００９４】
図９（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及び電流計１１１６が接続されている。尚、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。この活性化用電源１１１２から電圧を印加する間、電流計１１１６で放出電流Ｉｅを計測して通電活性化処理の進行状況をモニタし、活性化用電源１１１２の動作を制御する。この電流計１１１６で計測された放出電流Ｉｅの一例を図１１（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が増加するが、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。
【００９５】
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。
【００９６】
以上のようにして、図９（ｅ）に示す平面型の表面伝導型放出素子を製造した。
【００９７】
（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、即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。
【００９８】
図１２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、１２０２と１２０３は素子電極、１２０６は段差形成部材、１２０４は微粒子膜を用いた導電性薄膜、１２０５は通電フォーミング処理により形成した電子放出部、１２１３は通電活性化処理により形成した薄膜である。
【００９９】
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。従って、前記図９の平面型における素子電極間隔Ｌは、垂直型においては段差形成部材１２０６の段差高Ｌｓとして設定される。尚、基板１２０１、素子電極１２０２及び１２０３、微粒子膜を用いた導電性薄膜１２０４、については、前記平面型の説明中に列挙した材料を同様に用いることが可能である。また、段差形成部材１２０６には、例えばＳｉＯ２のような電気的に絶縁性の材料を用いる。
【０１００】
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１３（ａ）〜（ｆ）は、垂直型の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、各部材の表記は図１２と同一である。
（１）まず、図１３（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、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。
（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、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。
（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。
（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９（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９（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）。
【０１０１】
以上のようにして、図１３（ｆ）に示す垂直型の表面伝導型放出素子を製造した。
【０１０２】
（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。
【０１０３】
図１４は、本実施の形態の電子源を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図である。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単位で図示した。
【０１０４】
ここで、本実施の形態の表示装置に用いた電子放出素子は、放出電流Ｉｅに関して以下に述べる３つの特性を有している。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
第３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。
【０１０８】
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、前述の第１の特性を利用すれば、表示画面を順次走査して表示を行うことが可能である。即ち、駆動中の素子には所望の発光輝度に応じて閾値電圧Ｖｔｈ以上の電圧を適宜印加し、非選択状態の素子には閾値電圧Ｖｔｈ未満の電圧を印加する。こう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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
（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。
【０１１１】
図１５に示すのは、前述の図６の表示パネル１０００に用いたマルチ電子源の平面図である。基板上には、前記図８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。
【０１１２】
図１５のＡ−Ａ’に沿った断面を、図１６に示す。この図１６において、図８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。
【０１１３】
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１００４、電極間絶縁層（不図示）、及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及び列方向配線電極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。
【０１１４】
ここで、本実施の形態の画像表示装置の構成及び駆動方法についてより具体的に説明する。
【０１１５】
図１７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、例えばテレビジョン放送をはじめとする種々の画像情報源より提供される画像情報を表示できるように構成した多機能表示装置の一例を示すための図である。
【０１１６】
図中、２１００はディスプレイパネル、２１０１はディスプレイパネルの駆動回路で、前述の図１の回路に相当している。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及び２１０９及び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及び２１１３はＴＶ信号受信回路、２１１４は入力部である。尚、本実施の形態の画像表示装置は、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。
【０１１７】
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ＴＶ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等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。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。
【０１１８】
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、本実施の形態の画像表示装置と、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。
【０１１９】
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ＣＰＵ２１０６より出力される画像データや文字・図形情報に基づき表示用画像データを生成するための回路である。本回路の内部には、例えば画像データや文字・図形情報を蓄積するための書き換え可能メモリや、文字コードに対応する画像パターンが記憶されている読みだし専用メモリや、画像処理を行うためのプロセッサなどをはじめとして画像の生成に必要な回路が組み込まれている。本回路により生成された表示用画像データは、デコーダ２１０４に出力されるが、場合によっては前記入出力インターフェース回路２１０５を介して外部のコンピュータネットワークやプリンタ入出力することも可能である。
【０１２０】
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。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、或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。尚、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。或は、前述したように、入出力インターフェース回路２１０５を介して外部のコンピュータネットワークと接続し、例えば数値計算などの作業を外部機器と協同して行っても良い。
【０１２１】
また、入力部２１１４は、前記ＣＰＵ２１０６に使用者が命令やプログラム、或はデータなどを入力するためのものであり、例えばキーボードやマウスのほか、ジョイスティック，バーコードリーダー，音声認識装置など多様な入力機器を用いることが可能である。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。尚、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、或は前記画像生成回路２１０７及び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。
【０１２２】
また、マルチプレクサ２１０３は、前記ＣＰＵ２１０６より入力される制御信号に基づき表示画像を適宜選択するものである。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、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。
【０１２３】
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、前記マルチプレクサ２１０３から入力される画像信号と、前記ディスプレイパネル・コントローラ２１０２より入力される制御信号に基づいて動作するものである。
【０１２４】
以上、各部の機能を説明したが、図２２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、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。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。
【０１２５】
また、本実施の形態の画像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及び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。
【０１２６】
従って、本実施の形態の画像表示装置は、テレビジョン放送の表示機器，テレビ会議の端末機器，静止画像及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、産業用或は民生用として極めて応用範囲が広い。
【０１２７】
尚、図１７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２１００を用いた表示装置の構成の一例を示したに過ぎず、これのみに限定されるものではない。例えば、図１７に示す構成要素のうち、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、更に構成要素を追加しても良い。例えば、本実施の形態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。
【０１２８】
本実施の形態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、本実施の形態の表示装置は臨場感に溢れ、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。
【０１２９】
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とは言うまでもない。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。
【０１３０】
以上説明したように本実施の形態によれば、画像表示装置の平均輝度をある基準値以下に抑制することが出来、画像表示装置の消費電力や蛍光板での発熱を抑えることができる。
【０１３１】
また、本実施の形態の如く、平均輝度で制御することにより、例えば画像中心部の主要対象の輝度が高く、その周辺は低いような画像入力信号の場合、主要対象の輝度を落とすことなく良好な表示を行うことが出来る。
【０１３２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、電子による発光輝度を示す輝度評価値に基づいて発光輝度を制御することにより、消費電力の増大や蛍光体の発熱を抑えることができる。
【０１３３】
また本発明によれば、発光画面全体の平均輝度がある値以上にならないように抑制することで、消費電力の増大や蛍光板の発熱を抑えることができる。
【０１３４】
また本発明によれば、画像信号の平均輝度値に基づいて表示画面の発光輝度を制御することにより、消費電力の増大や蛍光体の発熱を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の画像表示装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本実施の形態の画像表示装置における垂直同期信号に同期した表示タイミングを示すタイミング図である。
【図３】本実施の形態の画像表示装置における水平同期信号に同期した表示タイミングを示すタイミング図である。
【図４】本実施の形態の画像表示装置のシステム制御部の構成を示すブロック図である。
【図５】本実施の形態のシステム制御部における処理を示すフローチャートである。
【図６】本発明の実施の形態であ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外観斜視図である。
【図７】本実施の形態の表示パネルのフェ−スプレ−トの蛍光体配列を例示した平面図である。
【図８】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９】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１０】通電フォ−ミング処理の際の印加電圧波形図である。
【図１１】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１２】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１３】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１４】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１５】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１６】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１７】本発明の一実施の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１８】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１９】従来知られたＦＥ型素子の一例を示す図である。
【図２０】従来知られたＭＩＭ型素子の一例を示す図である。
【図２１】従来の電子放出素子の配線方法を説明する図である。
【符号の説明】
２ デコーダ
３ アナログプリプロセス部
４ Ａ／Ｄコンバータ
５ タイミング制御部
６ デジタルプロセス部
７ データ並び変え部
８，１１ シフトレジスタ
１３ ビデオ検出部
１４ システム制御部
１５ Ｖｆ制御部
１７ 高圧発生部
１０００ 表示パネル
１００１，１１０１ 素子基板
１００２ 冷陰極素子
１００３ 行方向配線電極
１００４ 列方向配線電極
１００７ フェースプレート基板
１００８ 蛍光膜
１０１０ ブラックストライプ
ｓ１１ 平均輝度信号
Claims (10)
- マトリクス状に配列された複数の電子放出素子を備え、前記電子放出素子から放出される電子により発光する蛍光体を備えた画像表示装置であって、
画像信号を入力し、当該画像信号より輝度信号を分離する分離手段と、
前記分離手段により分離された輝度信号の平均輝度を求める検出手段と、
前記検出手段により得られた前記平均輝度が所定値以上か否かを判断する判断手段と、
前記判断手段の判断結果に応じて前記蛍光体の発光輝度を制御する制御手段と、
前記電子放出素子を駆動するパルス信号を前記画像信号に基づいて発生する変調信号発生部とを有し、
前記変調信号発生部は前記パルス信号のパルス幅を変調するものであり、前記前記制御手段は、前記判断手段による判断結果に応じて前記パルス信号の電圧を変更することを特徴とする画像表示装置。 - マトリクス状に配列された複数の電子放出素子を備え、前記電子放出素子から放出される電子により発光する蛍光体を備えた画像表示装置であって、
前記電子放出素子から放出される電子を前記蛍光体の方向に加速する加速手段と、
前記加速手段における出力電圧の平均値を求める検出手段と、
前記検出手段により得られた平均値が所定値以上か否かを判断する判断手段と、
前記判断手段の判断結果に応じて前記蛍光体の発光輝度を制御する制御手段と、
前記電子放出素子を駆動するパルス信号を前記画像信号に基づいて発生する変調信号発生部とを有し、
前記変調信号発生部は前記パルス信号のパルス幅を変調するものであり、前記前記制御手段は、前記判断手段による判断結果に応じて前記パルス信号の電圧を変更することを特徴とする画像表示装置。 - マトリクス状に配列された複数の電子放出素子を備え、前記電子放出素子から放出される電子により発光する蛍光体を備えた画像表示装置であって、
前記電子放出素子から放出される電子を前記蛍光体の方向に加速する加速手段と、
前記加速手段における出力電流の平均値を求める検出手段と、
前記検出手段により得られた平均値が所定値以上か否かを判断する判断手段と、
前記判断手段の判断結果に応じて前記蛍光体の発光輝度を制御する制御手段と、
前記電子放出素子を駆動するパルス信号を前記画像信号に基づいて発生する変調信号発生部とを有し、
前記変調信号発生部は前記パルス信号のパルス幅を変調するものであり、前記前記制御手段は、前記判断手段による判断結果に応じて前記パルス信号の電圧を変更することを特徴とする画像表示装置。 - 前記画像信号を処理する処理手段を更に有し、前記制御手段は前記判断手段による判断結果に応じて、前記処理手段における画像信号処理を変更することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像表示装置。
- 前記制御手段は前記判断手段による判断結果に応じて、前記電子放出素子から放出される電子を加速する電圧を変更することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像表示装置。
- 前記電子放出素子は、表面伝導型放出素子であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の画像表示装置。
- 前記電子放出素子はＦＥ型放出素子であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の画像表示装置。
- 前記電子放出素子はＭＩＭ型放出素子であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の画像表示装置。
- マトリクス状に配列された複数の電子放出素子を備え、前記電子放出素子から放出される電子により発光する蛍光体を備えた画像表示装置であって、
前記電子放出素子を駆動するパルス信号を画像信号に基づいて発生する変調信号発生部と、
輝度評価値に応じて前記蛍光体の発光輝度を制御する制御手段とを有し、
前記変調信号発生部は前記パルス信号のパルス幅を変調するものであり、前記制御手段は、前記輝度評価値が所定値以上である時に、前記パルス信号の電圧を下げるように制御することを特徴とする画像表示装置。 - マトリクス状に配列された複数の電子放出素子を備え、前記電子放出素子から放出される電子により発光する蛍光体と、前記電子放出素子を駆動するパルス信号を画像信号に基づいて発生する変調信号発生部と、前記電子放出素子から放出される電子を前記蛍光体の方向に加速するための加速電圧を印加する手段とを備えた画像表示装置における画像表示方法であって、
輝度評価値に応じて前記蛍光体の発光輝度を制御する制御工程を有し、
前記変調信号発生部は前記パルス信号のパルス幅を変調するものであり、前記輝度評価値が所定値以上である時に、前記パルス信号の電圧を下げる制御を行うことを特徴とする画像表示方法。
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