JP2000250473A - 画像形成方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 蛍光体における発光効率に応じた駆動を行う
ことにより、高い発光効率で低消費電力、かつ色再現性
の優れた画像形成方法及び装置を提供する。 【解決手段】 画像信号に基づいて駆動される電子放出
素子から放出される電子を蛍光体に照射させて画像を形
成する画像表示装置であって、１フレームに対応する画
像信号の値に基づいて、画像信号を複数のサブフレーム
に対応する画像信号に分割して変換メモリ２３２に記憶
し、その変換メモリ２３２の画像信号に応じて、サブフ
レームごとに変調パルスを発生して表示パネル２２９に
出力することにより表示パネル２２９の蛍光体を分割パ
ルスにより駆動する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像信号に応じて
電子放出素子を駆動して画像を形成する画像形成方法及
び装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】画像表示装置においては、ＣＲＴを始め
とする陰極線管を用いた装置が一般的であり、画面をよ
り大型化するための研究が行われている。このような大
画面化に伴って、より輝度を高くし、かつ消費電力を抑
え、低コストを実現するのが重要な課題となっている。
これら課題に対して、本願発明者らは種々の材料、製
法、構造の表面伝導型放出素子を多数配列したマルチ電
子源、ならびにこのマルチ電子源を応用した画像表示装
置について研究を行ってきた。

【０００３】本願発明者らは、例えば図１７に示す電気
的な配線方法によるマルチ電子源の応用を試みてきた。
これは表面伝導型放出素子を２次元的に多数個配列し、
これらの素子を図示のように単純マトリクス状に配線し
たマルチ電子源である。

【０００４】図中、４００１は表面伝導型放出素子を模
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。なお、図示の便宜上、６×６のマト
リクスで示しているが、マトリクスの大きさはこれに限
ったわけではなく、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。

【０００５】図１８はこのマルチ電子源を用いた表示パ
ネルの構造を示す図であり、マルチ電子源４００１を備
えた外容器底４００５と外容器枠４００７と、蛍光体層
４００８およびメタルバック４００９を備えたフェース
プレート４００６からなる構造である。また、フェース
プレート４００６のメタルバック４００９には高圧導入
端子４０１１を通じて高圧電源４０１０により高電圧が
印加されている。

【０００６】表面伝導型放出素子４００１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および列方向
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行の表面伝導型放出素子を駆動
するには、選択する行の行方向配線４００２には選択電
圧Ｖsを印加し、同時に非選択の行の行方向配線４００
２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、選択する行の表面
伝導型放出素子には、（Ｖe−Ｖs）の電圧が印加され、
また非選択行の表面伝導型放出素子には（Ｖe−Ｖns）
の電圧が印加される。Ｖe，Ｖs，Ｖnsを適宜の大きさの
電圧にすれば、選択された行の表面伝導型放出素子だけ
から所望の強度の電子ビームが出力され、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、選択され
た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。また、表面伝導型放出素子の応答速度は高速で
あるため、駆動電圧Ｖeを印加する時間の長さを変えれ
ば、電子ビームが出力される時間の長さも変えることが
できる。

【０００７】上記のような電圧印加によりマルチ電子源
４００４から出力された電子ビームは、高電圧が印加さ
れているメタルバック４００９に照射され、ターゲット
である蛍光体を励起して発光させる。従って、例えば画
像情報に応じた電圧信号を適宜印加すれば、画像表示装
置となる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】このような画像表示装
置においては、選択する行を順次切り代えて１つの画像
を形成する。この際、従来は原画像の繰り返し周波数
（フレームレート）をＦＲ、画像表示装置の走査ライン
数をＭとした場合、１つの走査ラインを連続して選択す
る時間ｔsは、 ｔs＝１／（ＦＲ×Ｍ） （１） であった。

【０００９】一般に蛍光体は連続して励起される時間が
長いほど発光効率が低くなる。例えば、デューティを同
じにしてパルス幅を変えた場合、図１９に示すように、
その相対発光輝度が変化する。このような特性は、パル
ス幅と蛍光体の発光緩和時間との関係で変化する。例え
ば図１９に示したように、蛍光体の発光緩和時間が数１
０［μｓ］であるＺｎＳ：Ｃｕよりも、緩和時間が数１
００［μｓ］から数ｍｓと長いＹ2Ｏ2Ｓ：Ｅｕを用いた
蛍光体の方が、パルス幅の長さに対する効率の低下が顕
著である。

【００１０】このような特性は電流密度にもよる。図１
９は１［ｍＡ／平方ｃｍ］の電流密度の場合の特性であ
るが、電流密度が高いほど発光効率のパルス幅依存性が
更に顕著になる。このことから線順次走査の平面ディス
プレイでは、特に高輝度化のために注入電流を増やすと
発光効率が低下することになる。即ち、輝度の上昇率以
上に消費電力が増加する。

【００１１】また図１９は、例えば画像表示装置がパル
ス幅変調により階調表示する場合、蛍光体に印加される
パルス幅に対して輝度が線形に変化しないことを示して
いる。またこのような発光特性は蛍光体毎に異なるた
め、階調によって蛍光体の色バランスが変わってしまう
ことを示している。即ち、ＲＧＢ信号のそれぞれに対し
て同じ電流密度、同じパルス幅で、各色に対応する蛍光
体励起して白色を表示しようとしても、そのときの電流
密度或は駆動パルス幅によって、その発色する色が変化
することを示している。

【００１２】これに対して、例えば特開平７−１４５２
０号公報のように、パルス幅よりも発光緩和時間が充分
短い蛍光体（短残光蛍光体）を用いて発光効率を上げる
手法が提案されている。しかし、一般の短残光蛍光体に
は、以下のような問題がある。例えば、ＣａＳ系の蛍光
体は非常に不安定で、蛍光面の作製プロセス条件によっ
ては容易に発光効率が低下してしまう。また、Ｙ2Ｓｉ
Ｏ５：ＴｂやＰ５３蛍光体の発光色は所望の色からずれ
ていて、色再現性の悪い画質しか得られない。このた
め、色調整用のフィルタを別途設ける必要が生じたり、
色調整用の他の蛍光体を一緒に使用しなければならない
など、短残光性能を十分に生かすことができないという
問題があった。

【００１３】本発明は上記従来例に鑑みてなされたもの
で、蛍光体における発光効率に応じた駆動を行うことに
より、高い発光効率で低消費電力、かつ色再現性の優れ
た画像形成方法及び装置を提供することを目的とする。

【００１４】また本発明の目的は、画像信号の値に応じ
た色を高品位に形成できる画像形成方法及び装置を提供
することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の画像形成装置は以下のような構成を備える。
即ち、画像信号に基づいて駆動される電子放出素子から
放出される電子を蛍光体に照射させて画像を形成する画
像形成装置であって、１フレームに対応する画像信号の
値に基づいて、前記画像信号を複数のサブフレームに対
応する画像信号に分割する分割手段と、前記分割手段に
より分割された画像信号に応じて、前記サブフレームご
とに前記電子放出素子を駆動する駆動手段とを有するこ
とを特徴とする。

【００１６】上記目的を達成するために本発明の画像形
成方法は以下のような工程を備える。即ち、画像信号に
基づいて駆動される電子放出素子から放出される電子を
蛍光体に照射させて画像を形成する画像形成装置におけ
る画像形成方法であって、１フレームに対応する画像信
号の値に基づいて、前記画像信号を複数のサブフレーム
に対応する画像信号に分割する分割工程と、前記分割工
程で分割された画像信号に応じて、前記サブフレームご
とに前記電子放出素子を駆動する駆動工程とを有するこ
とを特徴とする。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態に係る画像表
示方法及び装置のおける特徴は、原画像信号の繰り返し
周波数（フレームレート：ＦＲ）と走査ライン数Ｍと、
使用する蛍光体のうち少なくとも１種類の蛍光体の発光
緩和時間τdの間に、 １／（ＦＲ×Ｍ）≦τd …（１） の関係がある場合に、１画素の蛍光体を連続して励起す
る時間ｔeは、 ｔe＝１／（ｎ×ＦＲ×Ｍ） （ｎ≧２） …（２） となるように、蛍光体の駆動パルスを分割して蛍光体を
励起する。

【００１８】更に、分割したパルスの間隔を蛍光体の発
光緩和時間τdの５倍以上の間隔を空けて蛍光体を励起
する。

【００１９】また表示画像の階調数がｋである場合、１
画素の蛍光体を連続して励起する時間の最短時間ｔe_mi
nが、原画像信号の繰り返し周波数（フレームレート：
ＦＲ）と走査ライン数Ｍとの間に、 ｔe_min＝１／（ＦＲ×Ｍ×ｋ） …（３） の関係があることを特徴としている。

【００２０】以下、添付図面を参照して本発明の好適な
実施の形態を詳しく説明する。

【００２１】［実施の形態１］本発明の実施の形態に係
る画像表示装置の駆動方法について説明する。

【００２２】本実施の形態の画像表示装置は、走査ライ
ン数３００本、変調信号ライン数８０１本（２６７画素
×ＲＧＢ）としている。なお、この画像表示装置の構成
とその製造方法の詳細は後述する。

【００２３】図１は、本実施の形態の画像表示装置の表
示駆動回路の構成を示すブロック図である。

【００２４】アナログ画像信号はデコーダ２２１に入力
され、ＲＧＢのそれぞれに対応するアナログ画像信号
と、走査タイミング信号が生成され、アナログ画像信号
はアナログ・プリプロセッサ部２２２に送られてガンマ
補正などの処理が施され、又、走査タイミング信号はタ
イミング制御回路２２５に送られる。アナログ・プリプ
ロセッサ２２２から出力された画像信号はＡ／Ｄコンバ
ータ２２３に入力されて２５６階調の輝度信号に対応し
た８ビットのデジタルＲＧＢ信号に変換される。これら
デジタルＲＧＢ信号はデータ配列変換回路２２４により
シリアルデータ列に変換され、シリアル信号の形態でフ
レームメモリ２２６に送られる。このフレームメモリ２
２６は、データ配列変換回路２２４からのシリアル信号
を、タイミング制御回路２２５からのクロック信号Ｔsf
tに同期して入力して１フレーム分の画像データ（８０
１本の走査分のデータ）を蓄積することができる。

【００２５】２３１は制御部で、フレームメモリ２２６
に格納されたデータを読み出し、後述するように、最大
８個のフレーム（サブフレーム）に分割したデータ（最
大“３１”）を作成して変換メモリ２３２に格納する。
即ち、輝度データ“４８”は、データ“３１”と“１
７”とに分割され、輝度データ“１２０”は、３つの
“３１”（×３）と“２７”とに分割され、変換メモリ
２３２に格納される。この変換メモリ２３２は、好まし
くは８つのサブフレーム分の画像データ（１画素５ビッ
ト）を記憶する容量を有し、各サブフレームに相当する
メモリには、上述したように、その値が“３２”以上の
画素データを、最大“３１”を基に複数のデータに分割
した値が、その画素の対応するメモリのアドレスに記憶
され、第１番目のサブフレームから順次読み出されてパ
ルス幅変調回路２２７に送られる。

【００２６】こうして変換メモリ２３２から読み出され
た１走査分の画像データはパルス幅変調回路２２７に入
力され、その画素値に対応したパルス幅のパルス信号が
発生される。こうしてパルス幅変調回路２２７で生成さ
れたパルス信号は変調電庄信号発生回路２２８に入力さ
れ、表示パネル２２９の各素子を駆動するための所定の
電圧信号（本実施の形態では＋７Ｖ）に変換される。

【００２７】一方、表示パネル２２９の各行配線を順次
選択するための走査信号は、タイミング制御回路２２５
からの水平同期信号（Ｔscan）の８分の１のタイミング
で走査信号発生回路２３０から発生され、この走査タイ
ミングに同期して、１行目の走査ラインから順次、走査
ライン３００までが選択され、その選択された行配線に
は所定の電圧（本実施の形態では−７Ｖ）が印加され
る。

【００２８】次に、本発明の実施の形態の特徴である、
各フレーム毎に分割されたパルス駆動について、図２を
参照して説明する。

【００２９】図２は、表示パネル２２９の１列目の画素
のアドレス（０，０），（０，１），…，（０，３０
０）に輝度データ“２０”，“４８”，…“０”が配列
され，２列目の画素アドレス（１，０），（１，１），
…，（１，３００）に輝度データ“１２０”，“３
０”，…，“０”が配列され、以下同様にして８０１番
目の列の画素アドレス（８００，０），（８００，
１），…．（８００，３００）に輝度データ“８０”，
“３０”，…，“１０”が配列された場合を示し、各画
素に対応して駆動パルスが発生された例を示している。

【００３０】ここで１つのＦＲ（サブフレーム）で発生
されるパルスは、２５６階調の８分の１、つまり最大３
２階調であるため、２行１列目の輝度データ“４８”は
“３１”相当の１つのパルス１０１と、“１７”相当の
１つのパルス１０２とに分割され、２つのＦＲを使用し
て表示される。また１行２列目の輝度データ“１２０”
は“３１”相当の３つのパルス１０３，１０４，１０５
と、“２７”相当の１つのパルス１０６とに分割され、
合計４つのＦＲを使用して表示される。同様に、１行８
００列目の輝度データ“８０”は、“３１”相当の２つ
のパルス１０７，１０８と、“１８”相当の１つのパル
ス１０９とに分割され、３つのサブフレームを使用して
表示される。

【００３１】図３は、本実施の形態の制御部２３１の動
作を示すフローチャートである。

【００３２】まずステップＳ１で、アドレスポインタ
ｉ，ｊを共に“０”にセットする。次にステップＳ２に
進み、フレームメモリ２２６に記憶されている１フレー
ム分の画素データの内から、フレームメモリ２２６のア
ドレス（ｉ，ｊ）の画素データを読み出す。次にステッ
プＳ３で、その読み出した画素データの値が“３１”以
上かどうかを調べ、そうであればステップＳ４に進み、
その画素データを“３１”を基準に分割し、ステップＳ
５で、その分割した各サブフレームに対応する画素デー
タを決定する。一方、ステップＳ３で、画素データの値
が“３１”以下であればステップＳ６に進み、その画素
データを、最大８個のサブフレームに対応するデータを
記憶する変換メモリ２３２の内の最初のサブフレームに
対応するメモリに格納する。

【００３３】こうしてステップＳ５又はＳ６が実行され
るとステップＳ７に進み、ポインタｊを＋１し、次にス
テップＳ８で、ポインタｊの値が“８００”、即ち、１
ラインの最終画素位置かどうかをみる。そうでなければ
ステップＳ２に戻って前述の処理を実行し、“８００”
であればステップＳ９に進み、ポインタｊを“０”にセ
ットし、ポインタｉを＋１する。そしてステップＳ１０
に進み、ｉの値が“３００”、即ち、最終行かどうかを
調べ、そうであれば制御部２３１によるデータ生成処理
を終了する。

【００３４】これにより、原画像の各画素値が、それぞ
れ対応するサブフレームに分割されて、それぞれメモリ
２３２に記憶される。

【００３５】次に、本発明の実施の形態に係る画像表示
装置の表示パネルの構成とその製造法について具体的な
例を示して説明する。

【００３６】図４は、本実施の形態に用いた表示パネル
の斜視図であり、その内部構造を示すために表示パネル
の一部を切り欠いて示している。

【００３７】図中、１００５は外容器底（なお、リアプ
レートと表記場合もある）、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。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、大気中あるいは窒素雰囲気中で、４００℃〜
５００℃で１０分以上焼成することにより封着を達成し
た。この気密容器内部を真空に排気する方法については
後述する。

【００３８】フェースプレート１００７表面には前述の
ようにＩＴＯ膜１０１４が蒸着してある。更にその上に
帯電防止膜１０１２を備えた保護板１０１３を接着層１
０１６により装荷し固定してある。

【００３９】リアプレート１００５には、基板１００１
が固定されているが、この基板１００１上には表面伝導
型放出素子１００２がＮ×Ｍ個形成されている（ここで
Ｎ，Ｍは２以上の正の整数であり、目的とする表示画素
数に応じて適宜設定される。例えば、高品位テレビジョ
ンの表示を目的とした表示装置においては、Ｎ＝３００
０，Ｍ＝１０００以上の数を設定することが望ましい。
本実施の形態においては、Ｎ＝３０７２，Ｍ＝１０２４
とした）。これらＮ×Ｍ個の表面伝導型放出素子は、Ｍ
本の行方向配線１００３とＮ本の列方向配線１００４に
より単純マトリクス配線されている。これら１００１〜
１００４によって構成される部分をマルチ電子源と呼
ぶ。なお、マルチ電子源の製造方法や構造については、
後で詳しく述べる。

【００４０】尚、本実施の形態においては、気密容器の
リアプレート１００５にマルチ電子源の基板１００１を
固定する構成としたが、マルチ電子源の基板１００１が
十分な強度を有するものである場合には、気密容器のリ
アプレートとしてマルチ電子源の基板１００１自体を用
いてもよい。

【００４１】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。本実施の形態は
カラー表示装置であるため、蛍光膜１００８の部分には
ＣＲＴの分野で用いられる赤、線、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、例えば図５
（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、電子ビームによる蛍光膜
のチャージアップを防止するためなどである。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。

【００４２】また、３原色の蛍光体の塗り分け方は図５
（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５（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。

【００４３】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、
蛍光換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１０
０８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や、蛍光膜１００８を
励起した電子の導電路として作用させるためなどであ
る。メタルバック１００９は、蛍光膜１００８をフェー
スプレート基板１００７上に形成した後、蛍光膜表面を
平滑化処理し、その上にＡｌ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。

【００４４】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。

【００４５】また、Ｄx1〜ＤxmおよびＤy1〜Ｄynおよび
Ｈｖは、当該表示パネルと不図示の電気回路とを電気的
に接続するために設けた気密構造の電気接続用端子であ
る。Ｄx1〜Ｄxmはマルチ電子源の行方向配線１００３
と、Ｄy1〜Ｄynはマルチ電子源の列方向配線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。

【００４６】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-7乗［torr］程度
の真空度まで排気する。その後、排気管を封止するが、
気密容器内の真空度を推持するために、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、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マイナス５乗ないし
は１×１０の-7乗［torr］の真空度に絶持される。

【００４７】以上、本発明の実施の形態の表示パネルの
基本構成と製法を説明した。

【００４８】次に、本実施の形態の表示パネルに用いた
マルチ電子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源は、表面伝導型放出素
子を単純マトリクス配線した電子源であれば、表面伝導
型放出素子の材料や形状あるいは製法に制限はない。し
かしながら、本願発明者らは、表面伝導型放出素子の中
では、電子放出部もしくはその周辺部を微粒子膜から形
成したものが電子放出特性に優れ、しかも製造が容易に
行えることを見いだしている。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
法および特性を説明し、その後で多数の素子を単純マト
リクス配線したマルチ電子源の構造について述べる。

【００４９】（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。図６に示すのは、平面型の表面伝導型放出素子の構
成を説明するための平面図（ａ）および断面図（ｂ）で
ある。図中、１１０１は基板、１１０２と１１０３は素
子電極、１１０４は導電性薄膜、１１０５は通電フォー
ミング処理により形成した電子放出部、１１１３は通電
活性化処理により形成した薄膜である。

【００５０】基板１１０１としては、例えば、石英ガラ
スや青板ガラスをはじめとする各種ガラス基板や、アル
ミナをはじめとする各種セラミクス基板、あるいは上述
の各種基板上に例えばＳｉＯ2を材料とする絶縁層を積
層した基板、などを用いることができる。

【００５１】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。例えば、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、例え
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（例えば印刷技
術）を用いて形成しても差し支えない。

【００５２】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μｍ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
μｍより数十μｍ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μｍ
の範囲から適当な数値が選ばれる。

【００５３】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。

【００５４】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、中でも好ましいのは１０オングストロ
ームから２００オングストロームの範囲のものである。
また、微粒子膜の膜厚は、以下に述べるような諸条件を
考慮して適宜設定される。即ち、素子電極１１０２ある
いは１１０３と電気的に良好に接続するのに必要な条
件、後述する通電フォーミングを良好に行うのに必要な
条件、微粒子膜自身の電気抵抗を後述する適宜の値にす
るために必要な条件、などである。

【００５５】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
トロームの問である。

【００５６】また、微粒子膜を形成するのに用いられう
る材料としては、例えば、Ｐｄ，Ｐｔ，Ｒｕ，Ａｇ，Ａ
ｕ，Ｔｉ，Ｉｎ，Ｃｕ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｚｎ，Ｓｎ，Ｔ
ａ，Ｗ，Ｐｂ，などをはじめとする金属や、ＰｄＯ，Ｓ
ｎＯ2，Ｉｎ2Ｏ3，ＰｂＯ，Ｓｂ2Ｏ3，などをはじめと
する酸化物や、ＨｆＢ2，ＺｒＢ2，ＬａＢ6，ＣｅＢ6，
ＹＢ4，ＧｄＢ4，などをはじめとする硼化物や、Ｔｉ
Ｃ，ＺｒＣ，ＨｆＣ，ＴａＣ，ＳｉＣ，ＷＣ，などをは
じめとする炭化物や、ＴｉＮ，ＺｒＮ，ＨｆＮ，などを
はじめとする窒化物や、Ｓｉ，Ｇｅ，などをはじめとす
る半導体や、カーボン、などがあげられ、これらの中か
ら適宜選択される。

【００５７】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［Ω／□］の範囲に含まれるよ
う設定した。

【００５８】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６の例においては、下
から、基板、素子電極、導電牲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。

【００５９】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６においては模式的に示した。

【００６０】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
グ処埋後に、後述する通電活性化の処理を行うことによ
り形成する。

【００６１】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。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６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。

【００６２】以上、好ましい素子の基本構成を述べた
が、実施の形態においては以下のような素子を用いた。

【００６３】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［μｍ］とした。

【００６４】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［μｍ］とした。

【００６５】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。

【００６６】図７（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
は図６と同一である。

【００６７】（１）まず、図７（ａ）に示すように、基
板１１０１上に素子電極１１０２および１１０３を形成
する。これら素子電極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後、素子電極の材料を堆積させる。
（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。

【００６８】（２）次に、同図（ｂ）に示すように、導
電性薄膜１１０４を形成する。この導電性薄膜１１０４
を形成するにあたっては、まず（ａ）の基板に有機金属
溶液を塗布して乾操し、加熱焼成処理して微粒子膜を成
膜した後、フォトリソグラフィー・エッチングにより所
定の形状にパターニングする。ここで、有機金属溶液と
は、導電性薄膜に用いる微粒子の材料を主要元素とする
有機金属化合物の溶液である（具体的には、本実施の形
態では主要元素としてＰｄを用いた。また、実施の形態
では塗布方法として、ディッピング法を用いたが、それ
以外の例えばスピンナー法やスプレー法を用いてもよ
い）。

【００６９】また、微粒子膜で作られる導電性薄膜の成
膜方法としては、本実施の形態で用いた有機金属溶液の
塗布による方法以外の、例えば真空蒸着法やスパッタ
法、あるいは化学的気相堆積法などを用いる場合もあ
る。

【００７０】（３）次に、同図（ｃ）に示すように、フ
ォーミング用電源１１１０から素子電極１１０２と１１
０３の間に適宜の電圧を印加し、通電フォーミング処理
を行って、電子放出部１１０５を形成する。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１
１０４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。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。

【００７１】この通電方法をより詳しく説明するため
に、図８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。

【００７２】本実施の形態においては、例えば１０の-5
乗［torr］程度の真空雰囲気下において、例えばパルス
幅Ｔ１を１［ミリ秒］、パルス間隔Ｔ２を１０［ミリ
秒］とし、波高値Ｖpfを１パルスごとに０．１［Ｖ］ず
つ昇圧した。そして、三角波を５パルス印加するたびに
１回の割りで、モニタパルスＰｍを挿入した。フォーミ
ング処理に悪影響を及ぼすことがないように、モニタパ
ルスの電圧Ｖｐｍは０．１［Ｖ］に設定した。そして、
素子電極１１０２と１１０３の間の電気抵抗が１×１０
の6乗［Ω］になった段階、即ちモニタパルス印加時に
電流計１１１１で計測される電流が１×１０の-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。

【００７３】なお、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、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。

【００７４】（４）次に、図７（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。

【００７５】この通電活性化処理とは、通電フォーミン
グ処理により形成された電子放出部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。

【００７６】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。

【００７７】通電方法をより詳しく説明するために、図
９（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。なお、上述の通電条件は、本実施の
形態の表面伝導型放出素子に関する好ましい条件であ
り、表面伝導型放出素子の設計を変更した場合には、そ
れに応じて条件を適宜変更するのが望ましい。

【００７８】図６（ｄ）に示す１１１４は該表面伝導型
放出素子から放出される放出電流Ｉeを捕捉するための
アノード電極で、直流高電圧電源１１１５および電流計
１１１６が接続されている。（なお、基板１１０１を、
表示パネルの中に組み込んでから活性化処理を行う場合
には、表示パネルの蛍光面をアノード電極１１１４とし
て用いる。）活性化用電源１１１２から電圧を印加する
間、電流計１１１６で放出電流Ｉeを計測して通電活性
化処理の進行状況をモニタし、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９（ｂ）に示すが、活性化電源１１１２
からパルス電圧を印加しはじめると、時間の経過ととも
に放出電流Ｉeは増加するが、やがて飽和してほとんど
増加しなくなる。このように、放出電流Ｉeがほぼ飽和
した時点で活性化用電源１１１２からの電圧印加を停止
し、通電活性化処埋を終了する。

【００７９】なお、上述の通電条件は、本実施の形態の
表面伝導型放出素子に関する好ましい条件であり、表面
伝導型放出素子の設計を変更した場合には、それに応じ
て条件を適宜変更するのが望ましい。

【００８０】以上のようにして、図７（ｅ）に示す平面
型の表面伝導型放出素子を製造した。

【００８１】（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。

【００８２】図１０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Ｄ１２０１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。

【００８３】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、図６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。なお、基板１２０１、素子電極１２０２およ
び１２０３、微粒子膜を用いた導電性薄膜１２０４、に
ついては、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。

【００８４】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。

【００８５】図１１（ａ）〜（ｆ）は、製造工程を説明
するための断面図で、各部材の表記は図１０と同一であ
る。

【００８６】（１）まず、図１１（ａ）に示すように、
基板１２０１上に素子電極１２０３を形成する。

【００８７】（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。

【００８８】（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。

【００８９】（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。

【００９０】（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、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。

【００９１】（６）次に、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
７（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、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７（ｄ）を用いて説明した平面型の通電活
性化処理と同様の処理を行えばよい。） 以上のようにして、図１１（ｆ）に示す垂直型の表面伝
導型放出素子を製造した。

【００９２】（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。

【００９３】図１２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。本実施の形態の表示装置に
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。

【００９４】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。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。

【００９５】第二に、放出電流Ｉeは素子に印加する電
圧Ｖfに依存して変化するため、電圧Ｖfで放出電流Ｉe
の大きさを制御できる。

【００９６】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。

【００９７】以上のような特性を有するため、表面伝導
型放出素子を表示装置に好適に用いることができた。例
えば多数の素子を表示画面の画素に対応して設けた表示
装置において、第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。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。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。

【００９８】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。

【００９９】（多数素子を単純マトリクス配線したマル
チ電子源の構造）次に、上述の表面伝導型放出素子を基
板上に配列して単純マトリクス配線したマルチ電子源の
構造について述べる。

【０１００】図１３に示すのは、図４の表示パネルに用
いたマルチ電子源の平面図である。基板上には、図６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。

【０１０１】図１３のＡ−Ａ’に沿った断面を、図１４
に示す。

【０１０２】なお、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）、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。

【０１０３】［比較例］比較例として、本実施の形態で
用いたのと同じ画像形成装置（フレームレート６０Ｈ
ｚ、走査ライン数３００本）を、本実施の形態の如くパ
ルス分割せずに２５６階調のパルス幅変調で同じ励起電
流密度で駆動した。ここで、階調“２５５”の場合の輝
度値、階調“１０”及び階調“２５５”で白色点灯させ
た際の色温度を、本実施の形態１と比較した結果を図１
５に示す。

【０１０４】本実施の形態１の方がパルス分割のための
制御回路が多くなるが、この回路の増加分による消費電
力の増加分は、フェースプレートや電子源基板における
消費電力と比較すると僅かである。従って、いずれの場
合も消費電力が略同じであるのに対して、本実施の形態
１の方が輝度値が高く、色温度の変化も少ないことが分
かる。

【０１０５】また前述の実施の形態では表面伝導型放出
素子を電子源として用いたが、スピント型あるいはＭＩ
Ｍ型で代表される冷陰極電子源を用いてもよい。

【０１０６】図１６は、前記説明の表面伝導型放出素子
を電子源として用いた表示パネル２１００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。図中、２１００上
述した表示パネル、２１０１は表示パネルの駆動回路、
２１０２はディスプレイコントローラ、２１０３はマル
チプレクサ、２１０４はデコーダ、２１０５は入出力イ
ンターフェース回路、２１０６はＣＰＵ、２１０７は画
像生成回路、２１０８および２１０９および２１１０は
画像メモリインターフェース回路、２１１１は画像入力
インターフェース回路、２１１２および２１１３はＴＶ
信号受信回路、２１１４は入力部である。なお、本実施
の形態の表示装置は、例えばテレビジョン信号のように
映像情報と音声情報の両方を含む信号を受信する場合に
は、当然映像の表示と同時に音声を再生するものである
が、本発明の特徴と直接関係しない音声情報の受信、分
離、再生、処理、記憶などに関する回路やスピーカなど
については説明を省略する。

【０１０７】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。

【０１０８】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、これらよりさらに多数の走査
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
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。

【０１０９】画像入力インターフェース回路２１１１
は、例えばＴＶカメラや画像読み取りスキャナなどの画
像入力装置から供給される画像信号を取り込むための回
路で、取り込まれた画像信号はデコーダ２１０４に出力
される。画像メモリインターフェース回路２１１０は、
ビデオテープレコーダ（以下ＶＴＲと略す）に記憶され
ている画像信号を取り込むための回路で、取り込まれた
画像信号はデコーダ２１０４に出力される。画像メモリ
インターフェース回路２１０９は、ビデオディスクに記
憶されている画像信号を取り込むための回路で、取り込
まれた画像信号はデコーダ２１０４に出力される。画像
メモリインターフェース回路２１０８は、いわゆる静止
画ディスクのように、静止画像データを記憶している装
置から画像信号を取り込むための回路で、取り込まれた
静止画像データはデコーダ２１０４に出力される。

【０１１０】また、入出力インターフェース回路２１０
５は、本表示装置と、外部のコンピュータもしくはコン
ピュータネットワークもしくはプリンタなどの出力装置
とを接続するための回路である。画像データや文字デー
タ・図形情報の入出力を行うのはもちろんのこと、場合
によっては本表示装置の備えるＣＰＵ２１０６と外部と
の間で制御信号や数値データの入出力などを行うことも
可能である。

【０１１１】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ＣＰＵ２１０
６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２１０
４に出力されるが、場合によっては前記入出力インター
フェース回路２１０５を介して外部のコンピュータネッ
トワークやプリンタ入出力することも可能である。

【０１１２】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。

【０１１３】前記画像生成回路２１０７に対して画像デ
ータや文字・図形情報を直接出力したり、あるいは前記
入出力インターフェース回路２１０５を介して外部のコ
ンピュータやメモリをアクセスして画像データや文字・
図形情報を入力する。なお、ＣＰＵ２１０６は、むろん
これ以外の目的の作業にも関わるものであっても良い。
例えば、パーソナルコンピュータやワードプロセッサな
どのように、情報を生成したり処理する機能に直接関わ
っても良い。あるいは、前述したように入出力インター
フェース回路２１０５を介して外部のコンピュータネッ
トワークと接続し、例えば数値計算などの作業を外部機
器と協同して行っても良い。

【０１１４】入力部２１１４は、前記ＣＰＵ２１０６に
使用者が命令やプログラム、あるいはデータなどを入力
するためのものであり、例えばキーボードやマウスのほ
か、ジョイスティック、バーコードリーダー、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。

【０１１５】デコーダ２１０４は、前記２１０７ないし
２１１３より入力される種々の画像信号を３原色信号、
または輝度信号とＩ信号、Ｑ信号に逆変換するための回
路である。なお、同図中に点線で示すように、デコーダ
２１０４は内部に画像メモリを備えるのが望ましい。こ
れは、例えばＭＵＳＥ方式をはじめとして、逆変換する
に際して画像メモリを必要とするようなテレビ信号を扱
うためである。また、画像メモリを備えることにより、
静止画の表示が容易になる、あるいは前記画像生成回路
２１０７およびＣＰＵ２１０６と協同して画像の間引
き、補間、拡大、縮小、合成をはじめとする画像処理や
編集が容易に行えるようになるという利点が生まれるか
らである。

【０１１６】マルチプレクサ２１０３は、前記ＣＰＵ２
１０６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２１０
３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２１
０１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。

【０１１７】ディスプレイパネルコントローラ２１０２
は、ＣＰＵ２１０６より入力される制御信号に基づき駆
動回路２１０１の動作を制御するための回路である。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。

【０１１８】駆動回路２１０１は、表示パネル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。

【０１１９】以上、各部の機能を説明したが、図１６に
例示した構成により、本表示装置においては多様な画像
情報源より入力される画像情報を表示パネル２１００に
表示する事が可能である。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
御信号に基づいて表示パネル２１００に駆動信号を印加
する。これにより表示パネル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。

【０１２０】また、本実施の形態の画像表示装置におい
ては、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。

【０１２１】従って本実施の形態の表示装置は、テレビ
ジョン放送の表示機器、テレビ会議の端末機器、静止画
像および動画像を扱う画像編集機器、コンピュータの端
末機器、ワードプロセッサをはじめとする事務用端末機
器、ゲーム機などの機能を一台で兼ね備える事が可能
で、産業用あるいは民生用として極めて応用範囲が広
い。

【０１２２】なお、図１６は、表面伝導型放出素子を電
子源とするディスプレイパネルを用いた表示装置の構成
の一例を示したにすぎず、これのみに限定されるもので
はない事は言うまでもない。例えば、図１６の構成要素
のうち使用目的上必要のない機能に関わる回路は省いて
も差し支えない。またこれとは逆に、使用目的によって
はさらに構成要素を追加しても良い。例えば、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。

【０１２３】本表示装置においては、とりわけ表面伝導
型放出素子を電子源とするディスプレイパネルが容易に
薄形化できるため、表示装置全体の奥行きを小さくする
ことが可能である。それに加えて、表面伝導型放出素子
を電子源とするディスプレイパネルは大画面化が容易で
輝度が高く視野角特性にも優れるため、本表示装置は臨
場感あふれ迫力に富んだ画像を視認性良く表示すること
が可能である。

【０１２４】尚、本発明は、複数の機器（例えばホスト
コンピュータ、インターフェース機器、リーダ、プリン
タなど）から構成されるシステムに適用しても、一つの
機器からなる装置（例えば、複写機、ファクシミリ装置
など）に適用してもよい。

【０１２５】また、本発明の目的は、前述した実施形態
の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記
録した記憶媒体（または記録媒体）を、システムあるい
は装置に供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュ
ータ（またはＣＰＵやMPU）が記憶媒体に格納されたプ
ログラムコードを読み出し実行することによっても、達
成される。この場合、記憶媒体から読み出されたプログ
ラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現するこ
とになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は
本発明を構成することになる。また、コンピュータが読
み出したプログラムコードを実行することにより、前述
した実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプロ
グラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼働し
ているオペレーティングシステム(OS)などが実際の処理
の一部または全部を行い、その処理によって前述した実
施形態の機能が実現される場合も含まれる。

【０１２６】さらに、記憶媒体から読み出されたプログ
ラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張カー
ドやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わ
るメモリに書込まれた後、そのプログラムコードの指示
に基づき、その機能拡張カードや機能拡張ユニットに備
わるＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行い、
その処理によって前述した実施形態の機能が実現される
場合も含まれる。

【０１２７】以上説明したように本実施の形態によれ
ば、パネルの発光効率を向上させることができ、また階
調による色温度の変化も低減できる。

【０１２８】また、消費電力を低減でき、更に、蛍光体
へ注入する電荷量を下げることにより蛍光体の劣化を低
減することができる。

【０１２９】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、蛍
光体における発光効率に応じた駆動を行うことにより、
高い発光効率で低消費電力、かつ色再現性の優れた画像
形成方法及び装置を提供できる。

【０１３０】また本発明によれば、画像信号の値に応じ
た色を高品位に形成できるという効果がある。

【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表示駆動
回路の構成を示すブロック図である。

【図２】本実施の形態に係る表示装置における各画素に
対応して発生される駆動パルスを説明するタイミング図
である。

【図３】本発明の実施の形態の画像表示装置の制御部に
おける処理を示すフローチャートである。

【図４】本実施の形態に係る画像表示装置で使用される
表示パネルの一部破断の外観斜視図である。

【図５】表示パネルのフェースプレートの蛍光体配列を
例示した平面図である。

【図６】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７】本実施の形態の平面型の表面伝導型放出素子の
製造工程を示す図である。

【図８】本実施の工程における通電フォーミング処理の
際の印加電圧波形を示す図である。

【図９】本実施の形態の通電活性化処理の際の印加電圧
波形（ａ），放電電流Ｉeの変化（ｂ）を示す図であ
る。

【図１０】本実施の形態で用いた垂直型の表面伝導型放
出素子の断面図である。

【図１１】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１２】本実施の形態で用いた表面伝導型放出素子の
典型的な特性を示すグラフ図である。

【図１３】本実施の形態で用いたマルチ電子源の基板の
平面図である。

【図１４】本実施の形態で用いたマルチ電子源の基板の
一部断面図である。

【図１５】本実施の形態に係る駆動方法と従来の駆動方
法との比較例を示す図である。

【図１６】本発明の実施の形態に係る画像表示装置を用
いた多機能画像表示装置のブロック図である。

【図１７】従来のマルチ電子源の配線を説明する図であ
る。

【図１８】従来の表示パネルの一部破断構成を示す概観
図である。

【図１９】蛍光体の駆動パルス幅と相対発光輝度との関
係を示すグラフ図である。

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画像信号に基づいて駆動される電子放出
   素子から放出される電子を蛍光体に照射させて画像を形
   成する画像形成装置であって、 １フレームに対応する画像信号の値に基づいて、前記画
   像信号を複数のサブフレームに対応する画像信号に分割
   する分割手段と、 前記分割手段により分割された画像信号に応じて、前記
   サブフレームごとに前記電子放出素子を駆動する駆動手
   段と、を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 前記サブフレームの時間間隔は、前記蛍
   光体の発光緩和時間τdの少なくとも５倍の時間間隔で
   あることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 【請求項３】 前記サブフレームの周波数（ＦＲ）と、
   １画像の走査ライン数（Ｍ）、前記蛍光体の発光緩和時
   間τdとの間に、 １／（ＦＲ×Ｍ）≦τd の関係があることを特徴とする請求項１又は２に記載の
   画像形成装置。
4. 【請求項４】 更に、１つの蛍光体が連続して励起され
   る時間ｔeは、 ｔe＝１／（ｎ×ＦＲ×Ｍ） （ｎ≧２） であることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装
   置。
5. 【請求項５】 前記蛍光体を励起する電子線の電流密度
   は、少なくとも１［ｍＡ／平方ｃｍ］であることを特徴
   とする請求１に記載の画像形成装置。
6. 【請求項６】 前記駆動手段は、前記画像信号に応じた
   幅のパルス信号を出力して前記電子放出素子を駆動する
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
7. 【請求項７】 前記画像信号は多値画像を示す画像信号
   でその階調数がｋである場合、前記蛍光体を連続して駆
   動する時間の最短時間ｔe_minは、 ｔe_min＝１／（ＦＲ×Ｍ×ｋ） であることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装
   置。
8. 【請求項８】 画像信号に基づいて駆動される電子放出
   素子から放出される電子を蛍光体に照射させて画像を形
   成する画像形成装置における画像形成方法であって、 １フレームに対応する画像信号の値に基づいて、前記画
   像信号を複数のサブフレームに対応する画像信号に分割
   する分割工程と、 前記分割工程で分割された画像信号に応じて、前記サブ
   フレームごとに前記電子放出素子を駆動する駆動工程
   と、を有することを特徴とする画像形成方法。
9. 【請求項９】 前記サブフレームの時間間隔は、前記蛍
   光体の発光緩和時間τdの少なくとも５倍の時間間隔で
   あることを特徴とする請求項８に記載の画像形成方法。
10. 【請求項１０】 前記サブフレームの周波数（ＦＲ）
    と、１画像の走査ライン数（Ｍ）、前記蛍光体の発光緩
    和時間τdとの間に、 １／（ＦＲ×Ｍ）≦τd の関係があることを特徴とする請求項８又は９に記載の
    画像形成方法。
11. 【請求項１１】 更に、１つの蛍光体が連続して励起さ
    れる時間ｔeは、 ｔe＝１／（ｎ×ＦＲ×Ｍ） （ｎ≧２） であることを特徴とする請求項１０に記載の画像形成方
    法。
12. 【請求項１２】 前記蛍光体を励起する電子線の電流密
    度は、少なくとも１［ｍＡ／平方ｃｍ］であることを特
    徴とする請求８に記載の画像形成方法。
13. 【請求項１３】 前記駆動工程では、前記画像信号に応
    じた幅のパルス信号を出力して前記電子放出素子を駆動
    することを特徴とする請求項８に記載の画像形成方法。
14. 【請求項１４】 前記画像信号は多値画像を示す画像信
    号でその階調数がｋである場合、前記蛍光体を連続して
    駆動する時間の最短時間ｔe_minは、 ｔe_min＝１／（ＦＲ×Ｍ×ｋ） であることを特徴とする請求項１０に記載の画像形成方
    法。