JPH1039825A

JPH1039825A - 電子発生装置、画像表示装置およびそれらの駆動回路、駆動方法

Info

Publication number: JPH1039825A
Application number: JP19331696A
Authority: JP
Inventors: Tatsuro Yamazaki; 達郎山崎; Hidetoshi Suzuki; 英俊鱸
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1996-07-23
Filing date: 1996-07-23
Publication date: 1998-02-13

Abstract

(57)【要約】【課題】クロック信号の周波数やパルス幅変調回路の
動作周波数が小さく、構成が簡単で、ひいては消費電力
が小さく、低コストで作製できる画像表示装置の駆動回
路、それを用いた電子発生装置、画像表示装置およびそ
れらの駆動方法を提供する。【解決手段】第１のパルス幅信号出力手段（６，７，
１０，１１，１５）と第２のパルス幅信号出力手段
（４，５，８，９，１４）がある。第２のパルス幅信号
出力手段は、輝度信号（Ｓ４）に応じて、電圧Ｖ１と電
圧Ｖ２を組み合わせた２値信号を出力する。第１のパル
ス幅信号手段は、前記２値信号をさらに前記２値信号よ
りパルス幅の大きい所定のパルス幅で切り込んでデータ
配線（１００４）に出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像表示装置の駆
動回路、それを用いた電子発生装置、画像表示装置およ
びそれらの駆動方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、薄型大画面表示装置の研究開発が
盛んに行われている。本発明者は、薄型大画面表示装置
として、冷陰極を電子放出素子に用いた研究を行ってい
る。

【０００３】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。

【０００４】表面伝導型放出素子としては、たとえば、
Ｍ．Ｉ．Ｅｌｉｎｓｏｎ，ＲａｄｉｏＥ−ｎｇ．Ｅｌ
ｅｃｔｒｏｎＰｈｙｓ．，１０，１２９０，（１９６
５）や、後述する他の例が知られている。

【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、前記エリンソン等によるＳｎ
Ｏ₂ 薄膜を用いたものの他に、Ａｕ薄膜によるもの
〔Ｇ．Ｄｉｔｔｍｅｒ：“ＴｈｉｎＳｏｌｉｄＦｉ
ｌｍｓ”，９，３１７（１９７２）〕や、Ｉｎ₂ Ｏ₃ ／
ＳｎＯ₂ 薄膜によるもの〔Ｍ．Ｈａｒｔｗｅｌｌａｎ
ｄＣ．Ｇ．Ｆｏｎｓｔａｄ：“ＩＥＥＥＴｒａｎ
ｓ．ＥＤＣｏｎｆ．”，５１９（１９７５）〕や、カ
ーボン薄膜によるもの〔荒木久他：真空、第２６巻、
第１号、２２（１９８３）〕等が報告されている。

【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１９に前述のＭ．Ｈａｒｔｗｅｌ
ｌらによる素子の平面図を示す。同図において、３００
１は基板で、３００４はスパッタで形成された金属酸化
物よりなる導電性薄膜である。導電性薄膜３００４は図
示のようにＨ字形の平面形状に形成されている。該導電
性薄膜３００４に後述の通電フォーミングと呼ばれる通
電処理を施すことにより、電子放出部３００５が形成さ
れる。図中の間隔Ｌは、０．５〜１〔ｍｍ〕，Ｗは、
０．１〔ｍｍ〕で設定されている。尚、図示の便宜か
ら、電子放出部３００５は導電性薄膜３００４の中央に
矩形の形状で示したが、これは模式的なものであり、実
際の電子放出部の位置や形状を忠実に表現しているわけ
ではない。

【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。すなわち、通電フォー
ミングとは、前記導電性薄膜３００４の両端に一定の直
流電圧、もしくは、例えば１Ｖ／分程度の非常にゆっく
りとしたレートで昇圧する直流電圧を印加して通電し、
導電性薄膜３００４を局所的に破壊もしくは変形もしく
は変質せしめ、電気的に高抵抗な状態の電子放出部３０
０５を形成することである。尚、局所的に破壊もしくは
変形もしくは変質した導電性薄膜３００４の一部には、
亀裂が発生する。前記通電フォーミング後に導電性薄膜
３００４に適宜の電圧を印加した場合には、前記亀裂付
近において電子放出が行われる。

【０００８】また、ＦＥ型の例は、たとえば、Ｗ．Ｐ．
Ｄｙｋｅ＆Ｗ．Ｗ．Ｄｏｌａｎ，“Ｆｉｅｌｄｅｍｉ
ｓｓｉｏｎ”，ＡｄｖａｎｃｅｉｎＥｌｅｃｔｒｏ
ｎＰｈｙｓｉｃｓ，８，８９（１９５６）や、あるい
は、Ｃ．Ａ．Ｓｐｉｎｄｔ，“Ｐｈｙｓｉｃａｌｐｒｏ
ｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｈｉｎ−ｆｉｌｍｆｉｅｌ
ｄｅｍｉｓｓｉｏｎｃａｔｈｏｄｅｓｗｉｔｈ
ｍｏｌｙｂｄｅｎｕｍｃｏｎｅｓ”，Ｊ，Ａｐｐｌ．ｐ
ｈｙｓ．，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
２０に前述のＣ．Ａ．Ｓｐｉｎｄｔらによる素子の断面
図を示す。同図において、３０１０は基板で、３０１１
は導電材料よりなるエミッタ配線、３０１２はエミッタ
コーン、３０１３は絶縁層、３０１４はゲート電極であ
る。本素子は、エミッタコーン３０１２とゲート電極３
０１４の間に適宜の電圧を印加することにより、エミッ
タコーン３０１２の先端部より電界放出を起こさせるも
のである。

【００１０】また、ＦＥ型の他の素子構成として、図２
０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、たとえば、
Ｃ．Ａ．Ｍｅａｄ，“Ｏｐｅｒａｔｉｏｎｏｆｔｕ
ｎｎｅｌ−ｅｍｉｓｓｉｏｎＤｅｖｉｃｅｓ，Ｊ．Ａ
ｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，３２，６４６（１９６１）などが
知られている。ＭＩＭ型の素子構成の典型的な例を図２
１に示す。同図は断面図であり、図において、３０２０
は基板で、３０２１は金属よりなる下電極、３０２２は
厚さ１００オングストローム程度の薄い絶縁層、３０２
３は厚さ８０〜３００オングストローム程度の金属より
なる上電極である。ＭＩＭ型においては、上電極３０２
３と下電極３０２１の間に適宜の電圧を印加することに
より、上電極３０２３の表面より電子放出を起こさせる
ものである。

【００１２】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。

【００１３】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。

【００１４】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。

【００１５】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。

【００１６】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号公報
や特開平２−２５７５５１号公報や特開平４−２８１３
７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
イトを必要とない点や、視野角が広い点が優れていると
言える。

【００１７】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号公報に開示されている。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らよ
り報告された平板型表示装置が知られている〔Ｒ．Ｍｅ
ｙｅｒ：“ＲｅｃｅｎｔＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｎ
ＭｉｃｒｏｔｉｐｓＤｉｓｐｌａｙａｔＬＥＴ
Ｉ”，Ｔｅｃｈ．Ｄｉｇｅｓｔｏｆ４ｔｈＩｎ
ｔ．ＶａｃｕｕｍＭｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ
ｓＣｏｎｆ．，Ｎａｇａｈａｍａ，ｐｐ．６〜９（１
９９１）〕。また、ＭＩＭ型を多数個並べて画像表示装
置に応用した例は、たとえば本出願人による特開平３−
５５７３８号公報に開示されている。

【００１８】また、本出願人は、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。

【００１９】そこで、本出願人は、特開平６−３４２６
３６号公報に開示しているように、たとえば図２２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は走査線、４００
３はデータ配線である。走査配線４００２及びデータ配
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。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、走査配線４００２およびデータ配線４００３
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
行の走査配線４００２には選択電圧Ｖｓを印加し、同時
に非選択の行の走査配線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。Ｖｅ，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】このような２次元平面上に複数個配列した
表示セルを単純マトリックス配線電極に接続した画像表
示パネルにＴＶ信号などの画像信号を表示する場合、１
ライン毎にそのラインを構成する表示セル行に対し対応
する輝度（ＰＷＭ）信号を一斉に出力し、垂直走査ドラ
イバー手段により、発光ラインを順次選択する構成を採
ることがある。

【００２３】例えば特公昭６１−３８４７５号公報（米
井博、三洋電気株式会社）などで、ＬＥＤパネルなど
における線順次・ＰＷＭ駆動の変形例が開示されてい
る。

【００２４】図２３（ａ）に、輝度信号をパルス幅信号
に変換するＰＷＭ部の簡単な構成例を示す。Ａ／Ｄ変換
手段で必要階調数にデジタイズされた輝度データｓ２１
は、ｓｔ信号ｓ２２により、ダウンカウンタ２１にプリ
セットされｃｌｋｓ２４にてカウントダウンされる。ま
た、ＳＲフリップフロップ２２は、ｓｔ信号ｓ２２によ
りＰＷＭ（パルス幅変調）出力ｓ２５を発生しダウンカ
ウンタ２１のボロー信号ｓ２３で出力を終える。図２３
（ｂ）におよそのタイミングを示す。

【００２５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
たＬＥＤの駆動方法を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用いた場合は、実際には以下
に述べるような問題が発生していた。

【００２６】従来技術の説明で述べたように、輝度階調
をＰＷＭ方式で発生し、線順次で駆動する場合発生する
階調の１ステップは、ＰＷＭ部に入力するｃｌｋ信号
（図２３のｓ２４）の１クロック分であり、入力画像信
号の水平周波数が高くなる程、そして階調数が増加する
程、ＰＷＭ部に入力するｃｌｋ信号の周波数が高くなり
ＰＷＭ部の動作周波数も高くなる。

【００２７】また一方、表示セルの発光輝度効率がすべ
てのセルで同じとは限らず、発光輝度効率を補正する場
合もある。この場合には、必要な階調数は、効率補正分
増加することになり、ＰＷＭ部入力ｃｌｋ信号およびＰ
ＷＭ部動作周波数はさらに高くなる。

【００２８】ＰＷＭ部入力ｃｌｋ信号およびＰＷＭ部動
作周波数の増加は、駆動回路規模の増大及び消費電力の
増大につながり、画像表示装置を構成する上で好ましく
ない。

【００２９】そこで、以上の問題を解決し、クロック信
号の周波数やパルス幅変調回路の動作周波数が小さく、
構成が簡単で、ひいては消費電力が小さく、低コストで
作製できる駆動回路、それを用いた電子発生装置、画像
表示装置およびそれらの駆動方法を提供することを本発
明の目的とする。

【００３０】

【課題を解決するための手段】以上に挙げた問題を解決
するために、本発明者が鋭意努力した結果、以下の発明
を得た。すなわち、本発明の画像表示装置の駆動回路
は、輝度信号に応じて高電圧がＶ１で低電圧がＶ２であ
る２値信号を出力する第２のパルス幅信号出力手段と、
前記輝度信号に応じて前記２値信号を所定のパルス幅で
切り込む第２のパルス幅信号出力手段を有することを特
徴とする。ここで、前記所定のパルス幅は、前記２値信
号のパルス幅より大きいといい。また、ある画素を同一
パルス幅で前記電圧Ｖ２と前記電圧Ｖ１とで発光させた
とき、前記電圧Ｖ２で発光させたときの輝度は、前記電
圧Ｖ１で発光させたときの輝度の（ｋ＋１）／ｋ（ｋは
任意の自然数）倍に等しいといい。また、前記第２のパ
ルス幅信号出力手段は、第２のメモリを備え、Ａ／Ｄ変
換器がデジタル化した輝度信号を前記第２のメモリにア
ドレス入力して特定の値を出力し前記パルス幅信号を発
生させ、前記第１のパルス幅信号出力手段は、第１のメ
モリを備え、Ａ／Ｄ変換器がデジタル化した輝度信号を
前記第１のメモリにアドレス入力して特定の値を出力し
前記パルス幅信号を所定のパルス幅で切り込むといい。

【００３１】さらに、本発明を電子発生装置とすること
ができる。すなわち、本発明の電子発生装置は、複数の
電子放出素子を複数のデータ配線と複数の走査配線でマ
トリックス配線したマトリックス配線したマルチ電子ビ
ーム源と、前記駆動回路と、前記第１のパルス幅信号出
力手段が前記２値信号を所定のパルス幅で切り込んだ信
号を前記データ配線に出力し、前記走査配線に順次選択
信号と非選択信号を切り替えて出力する手段を有するこ
とを特徴とする。ここで、前記電子放出素子は、表面伝
導型放出素子であるといい。また、本発明は、画像表示
装置の発明をも包含する。すなわち、本発明の画像表示
装置は、電子の照射によって励起発光する蛍光板と、前
記電子発生装置を有することを特徴とする。

【００３２】さらに、本発明は、画像表示装置と電子発
生装置の駆動方法をも包含する。すなわち本発明の画像
表示装置の駆動方法は、複数の画素を複数の走査配線と
複数のデータ配線でマトリックス配線した画像表示装置
の駆動方法において、輝度信号に応じて高電圧がＶ１で
低電圧がＶ２である２値信号を出力する段階と、前記輝
度信号に応じて前記２値信号を所定のパルス幅で切り込
む段階を有することを特徴とする。また、本発明の電子
発生装置の駆動方法は、複数の電子放出素子を複数のデ
ータ配線と複数の走査配線でマトリックス配線したマル
チ電子ビーム源を有する電子発生装置の駆動方法におい
て、輝度信号に応じて高電圧がＶ１で低電圧がＶ２であ
る２値信号を出力する段階と、前記輝度信号に応じて前
記２値信号を所定のパルス幅で切り込む段階を有するこ
とを特徴とする。

【００３３】本発明は、表面伝導型放出素子を電子放出
素子に用いた電子発生装置や画像表示装置に限らず、Ｆ
Ｅ型素子やＭＩＭ型素子を用いた電子発生装置や画像表
示装置にも用いることができる。また、発明の思想が同
じなら、ＬＥＤ、ＥＬなどを用いた一般の画像表示装置
にも用いることができる。

【００３４】また、本発明は、データ配線に制御電流源
を接続した電流駆動にも適用できる。このとき、列配線
の電位はフローティングでも接地電位でもいい。

【００３５】また、電子放出素子が表面伝導型放出素子
のとき、図１５の素子電圧Ｖ_f と放出電流Ｉ_e の特性か
ら、放出電流Ｉ_e がＩ_e １：Ｉ_e ２＝ｋ：ｋ＋１になる
ように素子電圧Ｖ_f をそれぞれＶ_f1、Ｖ_f2となるように
定めるのがいい。

【００３６】

【発明の実施の形態】

〔実施形態１〕図１に、本発明の画像表示装置の構成を
示す。１は画像表示パネルであり表示セルが走査配線で
ある行方向配線１００３とデータ配線である列方向配線
１００４により単純マトリックス状に配線されている。

【００３７】入力画像信号ｓ１は、Ａ／Ｄコンバーター
２において、タイミング制御部１２からのサンプリング
クロックにより、必要な階調数でデジタイズされ、デジ
タルプロセス部３に画像の輝度データｓ３を送る。デジ
タルプロセス部３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ー処理を行い、４、６の
テーブルメモリに送られる。輝度データｓ４はテーブル
メモリで決められた関係で各々変換されたデータｓ５、
ｓ７となり線順次駆動のための１ラインメモリ５、７を
経て第１のＰＷＭデータｓ８、第２のＰＷＭデータｓ６
としてシフトレジスタ１０、８へ送られる。

【００３８】１行の画素数分のＰＷＭデータは、同時に
シフトレジスタ８、１０からＰＷＭ部９、１１にロード
され各々データの大きさに比例した長さのパルスを出力
し、１４ＳＷ１部および１５ＳＷ２部のＯＮ／ＯＦＦを
制御する。２つのＰＷＭ部９、１１からの出力は、同時
に発生するようにタイミング制御部１２からのタイミン
グ信号ｓ１２、ｓ１３により制御される。１４ＳＷ１部
及び１５ＳＷ２部の２つのＰＷＭ部によるＯＮ／ＯＦＦ
制御で、１パネルの列方向配線にバイアス電圧を与える
ことで水平ドライバーが構成されている。

【００３９】垂直ドライバーは、タイミング制御部１２
からの垂直スタートパルス信号ｓ１５をシフトレジスタ
１３が、ＳＷ３部１６を介し順次ライン走査信号を行方
向配線に与えている。これらの様子を図２に示す。

【００４０】本実施形態に於いては、データ配線電極バ
イアスＶ１、Ｖ２は、同一時間幅で選択されたときの表
示セルの輝度が（ｋ＋１）／ｋとなるように設定されて
いる（ｋは複数の自然数）。テーブルメモリ４、６は、
非図示の制御信号により、複数のｋのテーブルの内の１
つが選択される。また同じく非図示の制御手段により選
択されたｋに対応するバイアス電圧にＶ１、Ｖ２は設定
される。

【００４１】表１に、ｋ＝１、２の時のテーブル設定例
を示す。

【００４２】輝度データが、テーブルメモリのアドレス
に相当し、表の値がアドレスに対応する出力である。表
からわかるようにテーブル２の出力がテーブル１の出力
より大きくなることはなく、従いＰＷＭ２部からの出力
パルス幅がＰＷＭ１部からの出力パルスより長くなるこ
とはない。

【００４３】表１を見ると輝度データに比べ、各テーブ
ルからの出力がｋ＝１の時は約１／２に、ｋ＝２のとき
は約１／３になっていることが判る。このことは、輝度
データ数と同階調を得るためのＰＷＭ部の動作ｃｌｋを
データが小さくなった割合で遅く出来ることを意味して
いる。

【００４４】

【表１】

【００４５】また図３に、ｋ値をパラメータとした輝度
データと表示セルの相対発光輝度の関係を示す。ｋ値が
大きくなるほど階調数が増加することが判る。このこと
より、ＰＷＭ部の動作ｃｌｋが同じなら階調数を増加さ
せることが出来る。

【００４６】〔実施形態２〕図４に実施形態２のおよそ
の構成を示す。

【００４７】ＲＯＭ１８には、各表示セルの発光効率を
補正するための補正データが格納されており、Ａ／Ｄ２
からの輝度データｓ３と同期するように、タイミング制
御部１２からの信号ｓ１６により、補正データｓ１７を
発生する。

【００４８】乗算器１７は、輝度データｓ３と補正デー
タｓ１７を掛け算し、効率補正された輝度データｓ４を
テーブルメモリ４、６に出力する。後の動作は、実施形
態１と同じである。

【００４９】従来であるならば、補正データビット分Ｐ
ＷＭ部のカウンターの規模が大きくなり、ＰＷＭ部動作
クロックも補正データビット倍、周波数が高くなってし
まうが、本実施形態では、ｋの値を補正データビット数
に応じて適当に変化させることにより、ＰＷＭ部のカウ
ンターの規模もＰＷＭ部動作クロックも補正が無い場合
と同じでよい。

【００５０】〔実施形態３〕図５に実施形態３の構成を
示す。実施形態２同様各表示セルの発光効率を補正する
ための応用例であるが、実施形態２のように補正を輝度
データと掛け算し、輝度データに重畳したのち分離して
それぞれのＰＷＭ部を制御するのではなく、直接ＲＯＭ
１８の補正データによりＶ１、Ｖ２を選択するＳＷ部の
ＯＮ／ＯＦＦ制御する応用例である。

【００５１】ＲＯＭ１８には、各表示セルの発光効率を
補正するための補正データが格納されており、シフトレ
ジスタ８を経て分周比コントローラー１９に送られる。
分周比コントローラー１９は、図６に示すようにロード
されたデータに応じて分周比を変えるものである。但
し、ハイの期間は１クロックのみで、周波数だけが遅く
なるｄｕｔｙ可変型の分周器である。

【００５２】この分周比コントローラー１９による制御
で、水平ドライバーの出力は、図６にしめすように、Ｖ
１の振幅の輝度データによるＰＷＭパルスの上に与えら
れた補正データの分周パルスが重畳された波形となる。
この重畳分周比を変えることで補正のための階調を輝度
データの階調とは独立して発生させることが出来る。

【００５３】〔表示パネルの実施形態〕（表示パネルの構成と製造方法）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。図７は、実施例に用いた
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。図中、１００５はリ
アプレート、１００６は側壁、１００７はフェースプレ
ートであり、１００５〜１００７により表示パネルの内
部を真空に維持するための気密容器を形成している。気
密容器を組み立てるにあたっては、各部材の接合部に十
分な強度と気密性を保持させるため封着する必要がある
が、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。

【００５４】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。本実施例においては、
Ｎ＝３０７２，Ｍ＝１０２４とした。）。前記Ｎ×Ｍ個
の冷陰極素子は、Ｍ本の走査配線である行方向配線１０
０３とＮ本のデータ配線である列方向配線１００４によ
り単純マトリクス配線されている。前記、１００１〜１
００４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。

【００５５】本実施例においては、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１００
１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１００
１自体を用いてもよい。

【００５６】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。本実施例はカラ
ー表示装置であるため、蛍光膜１００８の部分にはＣＲ
Ｔ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７の
（Ａ）に示すようにストライプ状に塗り分けられ、蛍光
体のストライプの間には黒色の導電体１０１０が設けて
ある。黒色の導電体１０１０を設ける目的は、電子ビー
ムの照射位置に多少のずれがあっても表示色にずれが生
じないようにする事や、外光の反射を防止して表示コン
トラストの低下を防ぐ事、電子ビームによる蛍光膜のチ
ャージアップを防止する事などである。黒色の導電体１
０１０には、黒鉛を主成分として用いたが、上記の目的
に適するものであればこれ以外の材料を用いても良い。
また、３原色の蛍光体の塗り分け方は前記図８（Ａ）に
示したストライプ状の配列に限られるものではなく、た
とえば図８（Ｂ）に示すようなデルタ状配列や、それ以
外の配列であってもよい。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１
００８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。

【００５７】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
率を向上させる事や、負イオンの衝突から蛍光膜１００
８を保護する事や、電子ビーム加速電圧を印加するため
の電極として作用させる事や、蛍光膜１００８を励起し
た電子の導電路として作用させる事などである。メタル
バック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。
尚、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。

【００５８】また、本実施例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。

【００５９】また、Ｄ_x1〜Ｄ_xmおよびＤ_y1〜Ｄ_ynおよび
Ｈ_v 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。Ｄ_x1〜Ｄ_xmはマルチ電子ビーム源の行方向配線１０
０３と、Ｄ_y1〜Ｄ_ynはマルチ電子ビーム源の列方向配線
１００４と、Ｈ_v はフェースプレートのメタルバック１
００９と電気的に接続している。

【００６０】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。

【００６１】以上、本発明の実施形態の表示パネルの基
本構成と製法を説明した。

【００６２】次に、前記実施例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Ｍ
ＩＭ型などの冷陰極素子を用いることができる。

【００６３】ただし、表面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してし
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、上記実施例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。

【００６４】（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。

【００６５】（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。

【００６６】図９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。図中、１１０１は基板、１１０２と１１
０３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、１１１
３は通電活性化処理により形成した薄膜である。

【００６７】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。

【００６８】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Ｉｎ₂ Ｏ₃ −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。

【００６９】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。

【００７０】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。

【００７１】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。

【００７２】また、微粒子膜を形成するのに用いられう
る材料としては、たとえば、Ｐｄ，Ｐｔ，Ｒｕ，Ａｇ，
Ａｕ，Ｔｉ，Ｉｎ，Ｃｕ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｚｎ，Ｓｎ，Ｔ
ａ，Ｗ，Ｐｂ，などをはじめとする金属や、ＰｄＯ，Ｓ
ｎＯ₂ ，Ｉｎ₂ Ｏ₃ ，ＰｂＯ，Ｓｂ₂ Ｏ₃ ，などをはじ
めとする酸化物や、ＨｆＢ₂ ，ＺｒＢ₂ ，ＬａＢ₆ ，Ｃ
ｅＢ₆ ，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，Ｈｆ
Ｎ，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。

【００７３】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。

【００７４】なお、導電性薄膜１１０４と素子電極１１
０２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８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。

【００７５】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において模式的に示した。

【００７６】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。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。

【００７７】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。

【００７８】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９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。

【００７９】以上、好ましい素子の基本構成を述べた
が、実施例においては以下のような素子を用いた。すな
わち、基板１１１０１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。微粒子膜の主要材料と
してＰｂもしくはＰｄＯを用い、微粒子膜の厚さは約１
００〔オングストローム〕、幅Ｗは１００〔マイクロメ
ータ〕とした。

【００８０】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。

【００８１】図１０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９と同一である。

【００８２】１）まず、図１０（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。形成するにあたっては、あらかじめ基板１１０１を
洗剤、純水、有機溶剤を用いて十分に洗浄後、素子電極
の材料を堆積させる（堆積する方法としては、たとえ
ば、蒸着法やスパッタ法などの真空成膜技術を用いれば
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１１０３）
を形成する。

【００８３】２）次に、同図（ｂ）に示すように、導電
性薄膜１１０４を形成する。

【００８４】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、本実施例では主要元素としてＰｄを用いた。また、
実施例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）。

【００８５】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、本実施例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。

【００８６】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。

【００８７】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。

【００８８】通電方法をより詳しく説明するために、図
１１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、本実施例の場合には同図に示したようにパルス幅Ｔ
１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１
１１１で計測した。

【００８９】実施例においては、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１
０〔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。

【００９０】なお、上記の方法は、本実施例の表面伝導
型放出素子に関する好ましい方法であり、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。

【００９１】４）次に、図１０の（ｄ）に示すように、
活性化用電源１１１２から素子電極１１０２と１１０３
の間に適宜の電圧を印加し、通電活性化処理を行って、
電子放出特性の改善を行う。

【００９２】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。

【００９３】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。

【００９４】通電方法をより詳しく説明するために、図
１２の（ａ）に、活性化用電源１１１２から印加する適
宜の電圧波形の一例を示す。本実施例においては、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、本実施例の
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。

【００９５】図１０の（ｄ）に示す１１１４は該表面伝
導型放出素子から放出される放出電流Ｉｅを捕捉するた
めのアノード電極で、直流高電圧電源１１１５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）。

【００９６】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１２（ｂ）に示すが、活性化電源１１１
２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。

【００９７】なお、上述の通電条件は、本実施例の表面
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。

【００９８】以上のようにして、図１０（ｅ）に示す平
面型の表面伝導型放出素子を製造した。

【００９９】（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。

【０１００】図１３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。

【０１０１】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Ｌ
ｓとして設定される。尚、基板１２０１、素子電極１２
０２及び１２０３、微粒子膜を用いた導電性薄膜１２０
４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１２
０６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。

【０１０２】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１４の（ａ）〜（ｆ）は、製造工
程を説明するための断面図で、各部材の表記は前記図１
３と同一である。

【０１０３】１）まず、図１４（ａ）に示すように、基
板１２０１上に素子電極１２０３を形成する。

【０１０４】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。

【０１０５】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。

【０１０６】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。

【０１０７】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。

【０１０８】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
１０（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）。

【０１０９】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１０（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）。

【０１１０】以上のようにして、図１４（ｆ）に示す垂
直型の表面伝導型放出素子を製造した。

【０１１１】（表示層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。

【０１１２】図１５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、及び（素子
電流Ｉｆ）対（素子印加電圧Ｖｆ）特性の典型的な例を
示す。尚、放出電流Ｉｅは素子電流Ｉｆに比べて著しく
小さく、同一尺度で図示するのが困難であるうえ、これ
らの特性は素子の大きさや形状等の設計パラメータを変
更することにより変化するものであるため、２本のグラ
フは各々任意単位で図示した。

【０１１３】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。

【０１１４】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。

【０１１５】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。

【０１１６】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。

【０１１７】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。

【０１１８】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。

【０１１９】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。

【０１２０】（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。

【０１２１】図１６に示すのは、前記図７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９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。

【０１２２】図１６のＡ−Ａ′に沿った断面を、図１７
に示す。

【０１２３】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）、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。

【０１２４】〔応用実施形態〕図１８は、前記説明の表
面伝導型放出素子を電子ビーム源として用いたディスプ
レイパネルに、たとえばテレビジョン放送をはじめとす
る種々の画像情報源より提供される画像情報を表示でき
るように構成した多機能表示装置の一例を示すための図
である。

【０１２５】図中２１００はディスプレイパネル、２１
０１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、２
１０４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、２
１０８及び２１０９及び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及び２１１３はＴＶ信号受信回路、２１
１４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）。

【０１２６】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。

【０１２７】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。

【０１２８】また、ＴＶ信号受信回路２１１２は、たと
えば同軸ケーブルや光ファイバーなどのような有線伝送
系を用いて伝送されるＴＶ画像信号を受信するための回
路である。前記ＴＶ信号受信回路２１１３と同様に、受
信するＴＶ信号の方式は特に限られるものではなく、ま
た本回路で受信されたＴＶ信号もデコーダ２１０４に出
力される。

【０１２９】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。

【０１３０】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。

【０１３１】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。

【０１３２】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。

【０１３３】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。

【０１３４】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
もとず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。

【０１３５】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
のコンピューター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。

【０１３６】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。

【０１３７】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。

【０１３８】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。

【０１３９】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良い。たとえば、
パーソナルコンピュータやワードプロセッサなどのよう
に、情報を生成したり処理する機能に直接関わっても良
い。

【０１４０】あるいは、前述したように入出力インター
フェース回路２１０５を介して外部のコンピュータネッ
トワークと接続し、たとえば数値計算などの作業を外部
機器と協同して行っても良い。

【０１４１】また、入力部２１１４は、前記ＣＰＵ２１
０６に使用者が命令やプログラム、あるいはデータなど
を入力するためのものであり、たとえばキーボードやマ
ウスのほか、ジョイスティック、バーコードリーダー、
音声認識装置など多様な入力機器を用いる事が可能であ
る。

【０１４２】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。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
事により、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。

【０１４３】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もとずき表示画
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。

【０１４４】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
にもとずき駆動回路２１０１の動作を制御するための回
路である。

【０１４５】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。

【０１４６】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。

【０１４７】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。

【０１４８】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。

【０１４９】以上、各部の機能を説明したが、図１８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ディスプレイパネル２１
００に表示する事が可能である。

【０１５０】すなわち、テレビジョン放送をはじめとす
る各種の画像信号はデコーダ２１０４において逆変換さ
れた後、マルチプレクサ２１０３において適宜選択さ
れ、駆動回路２１０１に入力される。一方、ディスプレ
イコントローラ２１０２は、表示する画像信号に応じて
駆動回路２１０１の動作を制御するための制御信号を発
生する。駆動回路２１０１は、上記画像信号と制御信号
に基づいてディスプレイパネル２１００に駆動信号を印
加する。

【０１５１】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。

【０１５２】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、たとえば拡大、縮小、
回転、移動、エッジ強調、間引き、補間、色変換、画像
の縦横比変換などをはじめとする画像処理や、合成、消
去、接続、入れ換え、はめ込みなどをはじめとする画像
編集を行う事も可能である。また、本実施例の説明では
特に触れなかったが、上記画像処理や画像編集と同様
に、音声情報に関しても処理や編集を行うための専用回
路を設けても良い。

【０１５３】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。

【０１５４】なお、上記図１８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
れるものでない事は言うまでもない。たとえば、図１８
の構成要素のうち使用目的上必要のない機能に関わる回
路は省いても差し支えない。またこれとは逆に、使用目
的によってはさらに構成要素を追加しても良い。たとえ
ば、本表示装置をテレビ電話機として応用する場合に
は、テレビカメラ、音声マイク、照明機、モデムを含む
送受信回路などを構成要素に追加するのが好適である。

【０１５５】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
く表示する事が可能である。

【０１５６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
パルス幅（ＰＷＭ）変調回路の動作周波数を増加するこ
となしに発生輝度階調数を増やすことが出来る。また、
発生輝度階調数が従来の方法と同じならＰＷＭ変調部の
動作周波数を低くすることが出来る。例えばＴＶ信号を
表示する装置のように、表示セルが数が多く表現階調も
多い場合には、ＰＷＭ変調部の回路規模も大きくなり、
動作周波数の増加による発熱も大きくなる。このような
場合、本発明は、特に有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態１の画像表示装置のブロック図。

【図２】実施形態１のタイミング図。

【図３】輝度データと相対輝度の相関図。

【図４】実施形態２の画像表示装置のブロック図。

【図５】実施形態３の画像表示装置のブロック図。

【図６】実施形態３のタイムチャート。

【図７】表示パネルの斜視図。

【図８】フェースプレートの蛍光体配列図。

【図９】平面型の表面伝導型放出素子の平面図（ａ）と
断面図（ｂ）。

【図１０】平面型の表面伝導型放出素子の作製工程を表
す図。

【図１１】フォーミング電圧を表すタイムチャート。

【図１２】活性化電圧と放出電流のタイムチャート。

【図１３】垂直型の表面伝導型放出素子の断面図。

【図１４】垂直型の表面伝導型放出素子の作製行程を表
す図。

【図１５】表面伝導型放出素子の電圧−電流特性を表す
グラフ。

【図１６】マルチ電子ビーム基板の平面図。

【図１７】マルチ電子ビーム基板の一部断面図。

【図１８】マルチプレックスディスプレイのブロック
図。

【図１９】Ｍ．Ｈａｒｔｗｅｌｌｅｔａｌ．が開示
している従来の表面伝導型放出素子の平面図。

【図２０】ＦＥ型素子の断面図。

【図２１】ＭＩＭ型素子の断面図。

【図２２】単純マトリックス配線したマルチ電子ビーム
源の回路図。

【図２３】従来のパルス幅変調回路のブロック図（ａ）
とタイムチャート（ｂ）。

【符号の説明】

１パネル２Ａ／Ｄコンバーター部３デジタルプロセス部４テーブルメモリ２部５ラインメモリ２部６テーブルメモリ１部７ラインンメモリ１部８水平シフトレジスタ２部９ＰＷＭ２部１０水平シフトレジスタ１部１１ＰＷＭ１部１２タイミング制御部１３垂直シフトレジスタ部１４ＳＷ２部１５ＳＷ１部１６ＳＷ３部１７乗算器１８ＲＯＭ１９分周比コントローラー２１ダウンカウンター２２セットリセットフリップフロップｓ１入力画像信号ｓ２Ａ／Ｄサンプルクロックｓ３デジタル画像信号ｓ４プロセス処理後の輝度データｓ５テーブル２の出力データｓ６シフトレジスタ２入力信号ｓ７テーブル１の出力データｓ８シフトレジスタ１入力信号ｓ９デジタルプロセス制御信号ｓ１０テーブル２読みだし制御信号ｓ１１テーブル２読みだし制御信号ｓ１２ＰＷＭ２部制御信号ｓ１３ＰＷＭ２部制御信号ｓ１４入力画像のｓｙｎｃ信号ｓ１５垂直走査制御信号ｓ１６ＲＯＭ読みだし制御信号ｓ１７発光効率補正データｓ１８分周比コントローラー制御信号ｓ２１輝度データｓ２２水平スタートパルスｓ２３カウント終了トリガｓ２４カウントクロックｓ２５ＰＷＭ出力信号

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】輝度信号に応じて高電圧がＶ１で低電圧
がＶ２である２値信号を出力する第２のパルス幅信号出
力手段と、前記輝度信号に応じて前記２値信号を所定の
パルス幅で切り込む第２のパルス幅信号出力手段を有す
ることを特徴とする画像表示装置の駆動回路。
【請求項２】前記所定のパルス幅は、前記２値信号の
パルス幅より大きい請求項１に記載の駆動回路。
【請求項３】ある画素を同一パルス幅で前記電圧Ｖ２
と前記電圧Ｖ１とで発光させたとき、前記電圧Ｖ２で発
光させたときの輝度は、前記電圧Ｖ１で発光させたとき
の輝度の（ｋ＋１）／ｋ（ｋは任意の自然数）倍に等し
い請求項１または２に記載の駆動回路。
【請求項４】前記第２のパルス幅信号出力手段は、第
２のメモリを備え、Ａ／Ｄ変換器がデジタル化した輝度
信号を前記第２のメモリにアドレス入力して特定の値を
出力し前記２値信号を発生させ、前記第１のパルス幅信
号出力手段は、第１のメモリを備え、Ａ／Ｄ変換器がデ
ジタル化した輝度信号を前記第１のメモリにアドレス入
力して特定の値を出力し前記２値信号を所定のパルス幅
で切り込む請求項１〜３のいずれか１項に記載の駆動回
路。
【請求項５】複数の電子放出素子を複数のデータ配線
と複数の走査配線でマトリックス配線したマルチ電子ビ
ーム源と、請求項１〜４のいずれか１項に記載の駆動回
路と、前記第１のパルス幅信号出力手段が前記２値信号
を所定のパルス幅で切り込んだ信号を前記データ配線に
出力し、前記走査配線に順次選択信号と非選択信号を切
り替えて出力する手段を有することを特徴とする電子発
生装置。
【請求項６】前記電子放出素子は、表面伝導型放出素
子である請求項５に記載の電子発生装置。
【請求項７】電子の照射によって励起発光する蛍光板
と、請求項５または６に記載の電子発生装置を有するこ
とを特徴とする画像表示装置。
【請求項８】複数の画素を複数の走査配線と複数のデ
ータ配線でマトリックス配線した画像表示装置の駆動方
法において、輝度信号に応じて高電圧がＶ１で低電圧がＶ２である２
値信号を出力する段階と、前記輝度信号に応じて前記２
値信号を所定のパルス幅で切り込む段階を有することを
特徴とする駆動方法。
【請求項９】複数の電子放出素子を複数のデータ配線
と複数の走査配線でマトリックス配線したマルチ電子ビ
ーム源を有する電子発生装置の駆動方法において、輝度信号に応じて高電圧がＶ１で低電圧がＶ２である２
値信号を出力する段階と、前記輝度信号に応じて前記２
値信号を所定のパルス幅で切り込む段階を有することを
特徴とする駆動方法。
【請求項１０】複数の電子放出素子を複数のデータ配
線と複数の走査配線でマトリックス配線したマルチ電子
ビーム源を有する電子発生装置と、電子の照射によって
励起発光する蛍光板を有する画像表示装置に、請求項９
に記載の電子発生装置の駆動方法を用いる画像表示装置
の駆動方法。