JP2000322022A - 画像形成装置及び画像形成方法 - Google Patents

画像形成装置及び画像形成方法

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JP2000322022A
JP2000322022A JP2000107131A JP2000107131A JP2000322022A JP 2000322022 A JP2000322022 A JP 2000322022A JP 2000107131 A JP2000107131 A JP 2000107131A JP 2000107131 A JP2000107131 A JP 2000107131A JP 2000322022 A JP2000322022 A JP 2000322022A
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electron
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image forming
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JP2000107131A
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Tatsuro Yamazaki
達郎 山崎
Naoto Abe
直人 阿部
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Canon Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電子放出素子を用いた画像形成装置における
消費電力を抑制する。 【解決手段】 複数の電子放出素子と、該電子放出素子
から放出される電子の照射により発光する発光体と、前
記複数の電子放出素子のそれぞれを順次選択し、選択し
た電子放出素子に選択していない電子放出素子に与える
電位と異なる所定の電位を与える第1の電位印加手段
と、少なくとも選択された前記電子放出素子に、画像信
号に応じた電位を与える第2の電位印加手段とを有する
画像形成装置において、選択された電子放出素子に印加
される電圧を、該選択された電子放出素子からの電子の
照射による前記発光体の発光を要求されない時に、該電
子放出素子からの電子の照射による前記発光体の発光が
生じるか生じないかのしきい値の近傍とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、発光体への電子の
照射による画像形成装置、及び画像形成方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より電子を発光体に照射して画像を
形成する技術が知られている。例えば、CRTがよく知
られている。
【0003】また、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,RadioEng.Elec
tron 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:“Thin Solid Fi
lms”,9,317(1972)〕や、In2O3/
SnO2薄膜によるもの〔M.Hartwell an
d C.G.Fonstad:“IEEE Tran
s.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17に前述のM.Hartwel
lらによる素子の平面図を示す。同図においいて、30
01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、通電により電子放出部を形成するものであ
り、例えば前記導電性薄膜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300
5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3
004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形の例は、例えば、W.P.D
yke&W.W.Dolan,“Fie−ld emi
ssion”,Advance in Electro
nPhysics,8,89(1956)や、あるいは
C.A.Spindt,“Physicalprope
rties of tiln−film field
emissioncathodes with mol
ybdeniumcones”,J.Appl.Phy
s.,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
18に前述のC.A.Spindtらによる素子の断面
図を示す。同図において、3010は基板で、3011
は導電材料よりなるエミッタ配線、3012はエミッタ
コーン、3013は絶縁層、3014はゲート電極であ
る。本素子は、エミッタコーン3012とゲート電極3
014の間に適宜の電圧を印加することにより、エミッ
タコーン3012の先端部より電界放出を起こさせるも
のである。
【0010】また、FE型の他の素子構成として、図1
8のような積層構造ではなく、基板上に基板平面とほぼ
平行にエミッタとゲート電極を配置した例もある。
【0011】また、MIM型の例としては、たとえば、
C.A.Mead,“Operation of tu
nnel−emission Devices,”J.
Appl.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
19に示す。同図は断面図であり、図において、302
0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、30
23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30
23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】また例えば、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、例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。
【0013】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。
【0014】特に、画像表示装置への応用としては、例
えば本出願人によるUSP 5,066,883や特開
平2−257551号公報や特開平4−28137号公
報において開示されているように、表面伝導型放出素子
と電子ビームの照射により発光する蛍光体とを組み合わ
せて用いた画像表示装置が研究されている。表面伝導型
放出素子と蛍光体とを組み合わせて用いた画像表示装置
は、従来の他の方式の画像表示装置よりも優れた特性が
期待されている。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。
【0015】また、FE型を多数個ならべて駆動する方
法は、例えば本出願人による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.Meye
r:“Recent Development onM
icrotips Display at LET
I”,Tech.Digest of 4th In
t.Vacuum Microele−ctronic
s Conf.,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、例えば本出願人による特開平3−55
738号公報に開示されている。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】発明者らは、上記従来
技術に記載したものをはじめとして、さまざまな材料、
製法、構造の冷陰極素子を試みてきた。さらに、多数の
冷陰極素子を配列したマルチ電源ビーム源、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。
【0017】発明者らは、例えば図20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。
【0018】図中4001は冷陰極素子を模式的に示し
たもの、4002は行方向配線、4003は列方向配線
である。行方向配線4002および列方向配線4003
は、実際には有限の電気抵抗を有するものであるが、図
においては配線抵抗4004および4005として示さ
れている。上述のような配線方法を、単純マトリクス配
線と呼ぶ。
【0019】なお、図示の便宜上、6×6のマトリクス
で示しているが、マトリクスの規模はむろんこれに限っ
たわけではなく、例えば画像表示装置用のマルチ電子ビ
ーム源の場合には、所望の画像表示を行うのに足りるだ
けの素子を配列し配線するものである。
【0020】冷陰極素子を単純マトリクス配線したマル
チ電子ビーム源においては、所望の電子ビームを出力さ
せるため、行方向配線4002および列方向配線400
3に適宜の電気信号を印加する。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V
ns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,V
s,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、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。
【0022】本願においては、電子放出素子を用いた画
像形成の為の新しい装置及び方法を提供するものであ
る。
【0023】また、より具体的には以下の様な課題もあ
る。
【0024】課題高画質表示をおこなうために、素子
の数を増大させる必要がある。それにともない多数の素
子を駆動するための駆動回路部の集積化が望まれ、その
ために駆動部の低消費電力化が強く望まれていた。
【0025】課題発光/非発光のしきい値電圧が、放
出電子ビームの加速電圧やパネルのロットなどによりわ
ずかに変動することがある。
【0026】課題本画像表示装置が設置される場所の
周囲の明るさや使用者の好みに応じてピーク輝度を変化
させたい場合がある。
【0027】また、画像表示装置の消費電力抑制を行な
いたい場合にピーク輝度を低く設定したい場合もある。
【0028】課題本画像表示装置が例えばTV信号や
コンピュータの出力画像信号など複数の画像信号を表示
する場合、対応する入力画像信号に応じてピーク輝度を
設定したい場合がある。
【0029】課題通常TV信号はCRTを用いた受像
機を対象に考えており、CRTが有するガンマ特性(輝
度信号−発光輝度特性の非線形な特性)を送出側であら
かじめ補正して(以後ガンマ補正と呼ぶ)出力される。
【0030】すなわち本画像表示装置のようにCRT以
外の表示デバイスを用いた表示装置がTV信号を受信す
る場合、CRTの非線形な発光特性に合わせるような発
光特性変換手段が必要である。
【0031】課題本画像装置でカラー表示を行なう場
合、例えば赤色、緑色、青色に発光する3種類の蛍光体
を有する表示パネルを形成すればよい。しかし電子ビー
ム照射を受け発光する蛍光体の発光量は使用する蛍光体
の種類や電子ビーム加速電圧により変動し、赤色、緑
色、青色3種類の蛍光体に同じ量の電子ビーム照射を行
なえば好適な色再現特性が得られるとは限らず、加速電
圧や使用する蛍光体に応じて照射ビーム量を制御したい
場合がある。
【0032】また本画像表示装置が設置される場所の周
囲光の色合いや使用者の好みに応じて本画像表示装置の
発光の色合いを変化させたい場合や、画像表示装置に入
力される信号の種類に応じて発光の色合いを変化させた
い場合もある。ここで言う発光の色合いとはより具体的
には、入力信号の輝度レベルが小さく黒に近い状態の発
光色及び入力信号の輝度レベルが大きく最大発光輝度に
近いレベルでの発光色また黒から白まで入力輝度信号が
変化するときの発光色などである。
【0033】課題本発明のように電子放出素子、特に
は冷陰極素子、特には表面伝導型放出素子を用いて画像
表示装置を構成する場合、前述のように素子印加電圧を
制御することにより、放出電子ビーム変調すなわち輝度
変調を実現することが出来る。しかしながら、電子放出
素子においてはある電圧値以上の素子印加電圧を加える
と特性が劣化するもしくは素子特性が保証できなくなる
という定格電圧が存在する。したがいこのような画像表
示においては、定格以上の素子電圧が印加されないため
の保護手段が望まれる。
【0034】
【課題を解決するための手段】本願に関わる画像形成装
置の発明の一つは以下のように構成される。
【0035】複数の第1配線と複数の第2配線とを用い
てマトリクス配線した複数の電子放出素子と、該電子放
出素子から放出される電子の照射により発光する発光体
と、前記複数の第1配線のそれぞれを順次選択し、選択
した第1配線に選択していない第1配線の電位と異なる
所定の電位を与える第1配線駆動回路と、前記複数の第
2配線のそれぞれに、画像信号に応じた電位を与える第
2配線駆動回路と、を有する画像形成装置であって、前
記第1配線駆動回路によって選択された第1配線に接続
される電子放出素子であって、該電子放出素子からの電
子の照射による前記発光体の発光を要求されない電子放
出素子における、前記第1配線と第2配線によってそれ
ぞれ与えられる電位間の電位差が、該電子放出素子から
の電子の照射による前記発光体の発光が生じるか生じな
いかのしきい値の近傍であることを特徴とする画像形成
装置。
【0036】この構成においては、消費電力を低減する
ことが可能となる。本願発明者は、画像信号に応じて変
化する電位を出力する回路における消費電力と、複数の
配線(第1配線)それぞれを順次選択するための回路に
おける消費電力とでは、前者の方が大きくなりがちで有
ることを見出した。これは、画像信号に応じ変化する電
位を出力する回路においては、例えば所望の輝度に応じ
て変化する電位を出力する必要があるのに対して、複数
の配線(第1配線)のそれぞれを順次選択するための回
路においては、より単純な制御でいいからである。(例
えば、選択と非選択を2値の電位で切りかえる時には、
トランジスタなどのスイッチ回路で構成できる。)本願
発明者は、この知見に基づき、第1配線駆動部によって
選択された第1配線に接続される電子放出素子であっ
て、該電子放出素子からの電子の照射による前記発光体
の発光を要求されない電子放出素子における、前記第1
配線と第2配線によってそれぞれ与えられる電位間の電
位差を、該電子放出素子からの電子の照射による前記発
光体の発光が生じるか生じないかのしきい値の近傍に設
定することにより、消費電力を低減できることを想到し
た。これは該構成により画像信号に応じて変化する電位
を出力する回路の出力電位の変化範囲を抑制できるため
である。
【0037】ここで、前記しきい値とは、少なくとも以
下のいずれかひとつを用いて決めることができる。 1)第1配線と第2配線それぞれによって電位差を電子
放出素子に与えた時に、該電子放出素子に対応する発光
体の発光位置の輝度が有意な値を持った時の電位差をし
きい値とする。輝度が有意な値を持った時とは、例えば
暗室内などの周囲の明るさが非常に暗い条件で発光体の
発光が目視でようやく認められる程度になった時であ
る。 2) しきい値を、輝度が周囲光による輝度を越えた時
の電位差とする。 文献;コロナ社「テレビジョン画像
の評価技術」第83頁から85頁によれば、一般家庭に
おける周囲光による受像機の表示面輝度は2〜3cd/
m2程度と推定されている。輝度は輝度計を用いて計測
できる。 3) 輝度が2cd/m2となる電位差をしきい値とす
る。輝度は輝度計を用いて計測できる。 4)コントラスト比からこのしきい値を決める。
【0038】表示装置のピーク輝度がL cd/m2で
あり、コントラスト比がkであるとき、輝度がL/k
cd/m2になった時の電位差をしきい値とする。なお
上記文献によれば、家庭内での使用条件下ではコントラ
スト比が30以上が望ましいとされている。また、外光
の影響を受けない暗室条件下でのコントラスト比は10
0以上が望まれることが多い。例えば、ピーク輝度が3
00cd/m2、暗室内で求められるコントラスト比の
仕様が200であれば、輝度が1.5cd/m2になる
電位差をしきい値とする。また、コントラストの観点か
らは、前記発光が要求されない電子放出素子に第1配線
及び第2配線によってそれぞれ与えられる電位間の電位
差は、該しきい値以下であることが望ましい。
【0039】また、選択された第1配線に接続される電
子放出素子であって、該電子放出素子からの電子の照射
による前記発光体の発光を要求されない電子放出素子に
与えられる電位差をしきい値の近傍にするとは、該電位
差としきい値との差がしきい値の10%以内、より好まし
くは5%以内、更に好ましくは1%以内におさまる範囲で
ある。本願発明の実施の形態としては、前記電位差をし
きい値よりも大きくする構成もとりうるが、その場合
も、該電位差としきい値との差をしきい値の10%以内、
より好ましくは5%以内、更に好ましくは1%以内におさ
まる範囲にするとよい。
【0040】また、電子放出素子に印加される電位は、
配線に印加される電位と該配線の抵抗と該配線に流れる
電流値により求めることができる。
【0041】また、上記発明において、前記選択した第
1配線に与えられる所定の電位は所定の基準電位よりも
所定の値低い電位であり、前記第2配線のそれぞれに与
えられる電位は前記基準電位に等しいかもしくはより高
い電位であるか、もしくは、前記選択した第1配線に与
えられる所定の電位は所定の基準電位よりも所定の値高
い電位であり、前記第2配線のそれぞれに与えられる電
位は前記基準電位に等しいかもしくはより低い電位であ
り、前記第1配線駆動部は、選択した第1配線に前記所
定の電位を与え、選択していない第1配線には前記基準
電位を与えるものであり、該基準電位と、選択した第1
配線に与えられる前記所定の電位との電位差が、前記し
きい値の近傍であるようにする構成をとることができ
る。該基準電位としては、例えばグランド電位を好適に
採用しうる。
【0042】前記第2配線に与えられる電位の変化の範
囲のうち、選択された第1配線に印加される電位に最も
近い電位と、選択していない第1配線に与えられる電位
とを概略等しくする構成は、例えば第1の実施形態に例
示されており、そこでは、前記基準電位として0ボル
ト、選択された第1配線(即ち行配線)に与えられる電
位が−11ボルト、として与えられている。第2配線
(列配線)のそれぞれに与えられる画像信号に応じた電
位としては0ボルトから4ボルトの範囲となっている。
【0043】また、最初に記載した発明において、前記
第2配線のそれぞれに、所定の電位を与える手段を有し
ており、該第2配線のそれぞれに与えられる該所定の電
位と、選択された第1配線に与えられる前記所定の電位
との電位差が、前記しきい値の近傍である様にする構成
をとることができる。前記第1の配線駆動回路によって
選択された第1配線に接続される電子放出素子であっ
て、該電子放出素子からの電子の照射による発光を要求
されない電子放出素子が接続される前記第2の配線およ
び/もしくは画像信号に応じた電位が与えられない時の
第2配線にも所定の電位を与えることによって、第2配線
の電位が不定な状態になるのを回避することが出来る。
【0044】前記第1の配線駆動回路によって選択され
た第1配線に接続される電子放出素子であって、該電子
放出素子からの電子の照射による発光を要求されない電
子放出素子が接続される前記第2の配線に印加する電位
と、選択されていない第1配線に印加する電位とを異な
らせる構成も好適に採用しうる。この場合の、選択され
た第1配線に接続される電子放出素子であって、該電子
放出素子からの電子の照射による発光を要求されない電
子放出素子が接続される前記第2の配線に印加する電位
と、選択されていない第1配線に印加する電位との電位
差は、発光体の輝度には実質的には寄与しない。この電
位差をオフセット電圧という。このオフセット電圧のた
めの電位を与える回路は、第2配線に与える電位を輝度
階調に応じて制御する回路とは別個に設けると好適であ
る。
【0045】この構成は、例えば第2の実施形態に例示
されており、選択された第1配線に与えられる電位が−
10.5ボルト、第2配線のそれぞれに与えられる所定
の電位が0.5ボルト、として与えられている。この第
2の実施形態においても画像信号に応じた電位の制御の
範囲は第1の実施形態と同様に0ボルトから4ボルトの
範囲としており、第2配線には所定の電位の0.5ボル
トと合わせて、0.5ボルトから4.5ボルトの電位変
化が与えられている。
【0046】また、上記各発明において、前記第1配線
駆動回路によって選択された第1配線に接続される電子
放出素子であって、該電子放出素子からの電子の照射に
よる前記発光体の発光を要求されない電子放出素子にお
ける、前記第1配線と第2配線によってそれぞれ与えら
れる電位間の電位差を調整する手段を有する様にしても
よい。ここで、該電位差の調整は、選択された第1配線
に与えられる前記所定の電位を調整することによって行
うことが出来る。また、前記オフセット電圧を印加する
構成においては、オフセット電圧を与えるためのオフセ
ット電位を調整することによって行うこともできる。
【0047】また、上記各発明において、前記画像信号
に応じた電位の変化範囲を調整する手段を有するように
してもよい。画像信号に応じた電位の変化範囲を調整で
きるようにすることによって、ピーク輝度を調整するこ
とができる。それにより、画像形成装置の周辺の明るさ
や、使用者の好み、によって、もしくは消費電力の抑制
のためにピーク輝度を調整することが可能になる。
【0048】また、上述の各発明において、入力される
画像信号の種類を判別し、その判別結果に基づき、前記
画像信号に応じた電位の変化範囲を調整する手段を有す
る様にしてもよい。この構成によって、入力画像信号の
種類、例えばTV信号やコンピュータの出力画像信号、
に応じてピーク輝度を調整することができる。入力され
る画像信号の種類を判別する手段を設けてもよい。
【0049】また、上述の各発明において、電子放出素
子を介して流れる電流値を検出する回路を設け、該検出
した結果に基づき、前記画像信号に応じた電位の変化範
囲を調整する手段を有する様にしてもよい。電子放出素
子を介して流れる電流値を検出する構成としては、電子
放出素子が放出する電流を検出する構成を好適に採用し
うる。例えば、放出する電流値が大きくなりすぎた時
に、電流値を抑制することができる。
【0050】また、上述の各発明において、入力される
画像信号の平均輝度レベルを検出し、その検出結果に基
づき、前記画像信号に応じた電位の変化範囲を調整する
手段を有するようにしてもよい。この構成によって、平
均輝度レベルに応じてピーク輝度を調整することができ
る。特には、平均輝度レベルが高い時には、ピーク輝度
を下げるように調整することによって、消費電力を抑制
することが可能となる。入力される画像信号の平均輝度
レベルを検出する手段を設けてもよい。
【0051】また、上述の各発明において、選択された
第1配線に与えられる電位、もしくは画像信号に応じ
た電位の変化範囲、もしくは、第2配線のそれぞれに
所定の電位(オフセット電圧印加のための電位を含む)
を与えることができる構成においては、該所定の電位
、の内の少なくともいずれか一つ、もしくは複数を調
整すると、全体として電子放出素子に印加される電圧が
許容範囲を越えてしまい、電子放出素子の特性が劣化し
たり、電位放出特性を保証できなくなる可能性がある。
それを避けるためには、電子放出素子に印加される電圧
の上限を規定する手段を設けるとよい。また、上記〜
のうちのいずれかの変化に応じて、他のいずれかを調
整する手段を設けてもよい。
【0052】また、上述の各発明において、前記電子放
出素子に対して、前記第1配線と第2配線によってそれ
ぞれ与えられる電位間の電位差を、該電位差と該電位差
を与えられた電子放出素子からの電子の照射による前記
発光体の発光輝度との間の関係に基づいて補正する手段
を有する様にしてもよい。この補正手段を設けることに
より、より正確な画像形成を行うことができる。特に
は、通常のTV信号は、CRTが有するガンマ特性(輝
度信号−発光輝度間の非線型な関係)をあらかじめ補正
して(以後ガンマ補正と呼ぶ)出力されている。そこ
で、その信号に対して、例えば使用する電子放出素子や
発光体の特性に応じた補正をかけることによりより正確
な画像形成を行うことができる。
【0053】また、上述の各発明において、多色表示を
行う場合、発光体を各色毎に設ければよい。特には、
赤、緑、青の3種類の発光体を配置し、各色毎の輝度を
調整する構成にすると好適である。多色表示を行う場
合、電子ビーム照射を受け発光する発光体の発光量は使
用する発光体の種類や電子ビーム加速電圧により変化
し、異なる種類の発光体に同じ量の電子ビーム照射を行
えば所望の表示が得られるとは限らない。その場合に
は、電子放出素子に第2の配線によって与えられる電位
を、各電子放出素子が対応する色に応じて調整するとよ
い。より具体的には、第2の配線によって与えられる電
位の可変の範囲を各色毎に調整するとよい。また、第2
配線のそれぞれに所定のの電位(オフセット電圧印加の
ための電位を含む)を与えることができる構成において
は、該所定の電位を各色毎に調整してもよい。また、上
述の補正を各色毎に行ってもよい。また、一つの第1配
線が選択されている間に、該選択された第1配線に接続
された電子放出素子に第2配線によって発光に関わる電
位が与えられる時間の実効的な長さを、各電子放出素子
が対応する色に応じて調整してもよい。
【0054】また、上述の各発明において、入力される
画像信号の種類を判別し、その判別結果に基づき、一つ
の前記第1配線が選択されている間に、該選択された第
1配線に接続される電子放出素子に、前記第2の配線に
よって発光に関わる電位が与えられる時間の実効的な長
さが調整されるようにしてもよい。
【0055】また、上述の各発明において、入力される
画像信号の平均輝度レベルを検出し、その検出結果に基
づき、一つの前記第1配線が選択されている間に、該選
択された第1配線に接続される電子放出素子に、前記第
2の配線によって発光に関わる電位が与えられる時間の
実効的な長さが調整されるようにしてもよい。
【0056】また、上述の各発明において、電子放出素
子を介して流れる電流値を検出し、該検出結果に基づ
き、一つの前記第1配線が選択されている間に、該選択
された第1配線に接続される電子放出素子に、前記第2
の配線によって発光に関わる電位が与えられる時間の実
効的な長さが調整されるようにしてもよい。
【0057】これらの構成における、第2配線によって
発光に関わる電位が与えられる時間の実効的な長さの調
整を、画像信号の種類や、平均輝度レベルに応じて調整
し、且つその調整を発光体の色毎に行ってもよい。
【0058】また、上述の各発明において、前記電子放
出素子が冷陰極素子であってもよい。冷陰極素子の場
合、熱陰極素子を比較して低温で電子放出を得ることが
できるため、加熱用ヒータがなくてもよい。熱陰極素子
よりも構造が単純化しやすく、微細な素子を作成しやす
い。また、多数の素子を配置する時でも、高密度に配置
しやすい。高密度に配置した時には特に熱の問題が生じ
易いが、その問題も発生しにくい。また、熱陰極素子が
加熱により動作するため応答速度が遅いのに対して、冷
陰極素子の場合は応答速度がより速くなる。
【0059】また、上述の各発明において、前記電子放
出素子が表面伝導型放出素子であってもよい。表面伝導
型放出素子の場合は特に構造が単純で製造しやすいた
め、有利である。
【0060】また、上述の各発明において、前記第2配
線に与えられる前記画像信号に応じた電位は、輝度階調
に応じて制御されるものであるとよい。
【0061】また、上述の各発明において、前記第1配
線駆動回路によって選択された第1配線に接続される電
子放出素子に対して、輝度階調表示のために前記第2配
線によって与えられる電位の変化の範囲が、該電位の変
化範囲内の電位のうちの前記選択された第1配線に与え
られる電位に最も近い電位と該選択された第1配線に与
えられる電位との電位差よりも小さいと好適である。
【0062】また、本願に関わる画像形成装置の発明の
一つは以下のように示される。
【0063】複数の電子放出素子と、該電子放出素子か
ら放出される電子の照射により発光する発光体と、前記
複数の電子放出素子のそれぞれを順次選択し、選択した
電子放出素子に選択していない電子放出素子に与える電
位と異なる所定の電位を与える第1の電位印加手段と、
少なくとも選択された前記電子放出素子に、画像信号に
応じた電位を与える第2の電位印加手段と、を有する画
像形成装置であって、前記選択された電子放出素子に第
1の電位印加手段と第2の電位印加手段によってそれぞ
れ与えられる電位間の電位差が、該選択された電子放出
素子からの電子の照射による前記発光体の発光を要求さ
れない時に、該電子放出素子からの電子の照射による前
記発光体の発光が生じるか生じないかのしきい値の近傍
であることを特徴とする画像形成装置。
【0064】また、本願に関わる画像形成装置の発明の
一つは以下のように示される。
【0065】複数の電子放出素子と、該電子放出素子か
ら放出される電子の照射により発光する発光体と、前記
複数の電子放出素子のそれぞれを順次選択し、選択した
電子放出素子に選択していない電子放出素子に与える電
位と異なる所定の電位を与える第1の電位印加手段と、
少なくとも選択された前記電子放出素子に、輝度階調表
示のために画像信号に応じた電位を与える第2の電位印
加手段と、を有する画像形成装置であって、前記輝度階
調表示の際の最低輝度が発光レベルであることを特徴と
する画像形成装置。
【0066】上述した各発明における電子放出素子は、
少なくとも2つの電位が与えられ、それらの電位間の電
位差で電子を放出できる物であればよい。また、電子放
出素子の数としては、所望の画像形成のために必要な程
度の数の電子放出素子があるとよい。一つの画素に一つ
の電子放出素子が対応していると好適である。
【0067】また、本願に関わる画像形成方法の発明の
一つは以下のように構成される。
【0068】複数の第1配線と複数の第2配線とを用い
てマトリクス配線した複数の電子放出素子と、該電子放
出素子から放出される電子の照射により発光する発光体
と、前記複数の第1配線のそれぞれを順次選択し、選択
した第1配線に選択していない第1配線の電位と異なる
所定の電位を与える第1配線駆動回路と、前記複数の第
2配線のそれぞれに、画像信号に応じた電位を与える第
2配線駆動回路と、を有する画像形成装置における画像
形成方法であって、前記第1配線駆動回路によって選択
された第1配線に接続される電子放出素子であって、該
電子放出素子からの電子の照射による前記発光体の発光
を要求されない電子放出素子における、前記第1配線と
第2配線によってそれぞれ与えられる電位間の電位差
が、該電子放出素子からの電子の照射による前記発光体
の発光が生じるか生じないかのしきい値の近傍であり、
前記複数の第1配線を順次選択しながら、前記複数の第
2配線のそれぞれに画像信号に応じた電位を与えること
によって画像を形成すること特徴とする画像形成方法。
【0069】また本願に関わる画像形成方法の発明の一
つは以下のように構成される。
【0070】複数の電子放出素子と、該電子放出素子か
ら放出される電子の照射により発光する発光体と、前記
複数の電子放出素子のそれぞれを順次選択し、選択した
電子放出素子に選択していない電子放出素子に与える電
位と異なる所定の電位を与える第1の電位印加手段と、
少なくとも選択された前記電子放出素子に、画像信号に
応じた電位を与える第2の電位印加手段と、を有する画
像形成装置における画像形成方法であって、前記選択さ
れた電子放出素子に第1の電位印加手段と第2の電位印
加手段によってそれぞれ与えられる電位間の電位差を、
該選択された電子放出素子からの電子の照射による前記
発光体の発光を要求されない時に、該電子放出素子から
の電子の照射による前記発光体の発光が生じるか生じな
いかのしきい値の近傍とすることを特徴とする画像形成
方法。
【0071】また本願に関わる画像形成方法の発明の一
つは以下のように構成される。
【0072】複数の電子放出素子と、該電子放出素子か
ら放出される電子の照射により発光する発光体と、前記
複数の電子放出素子のそれぞれを順次選択し、選択した
電子放出素子に選択していない電子放出素子に与える電
位と異なる所定の電位を与える第1の電位印加手段と、
少なくとも選択された前記電子放出素子に、輝度階調表
示のために画像信号に応じた電位を与える第2の電位印
加手段と、を有する画像形成装置における画像形成方法
であって、前記輝度階調表示の際の最低輝度が発光レベ
ルであることを特徴とする画像形成方法。
【0073】
【発明の実施の形態】〔第1の実施形態〕図1に第1の
実施形態のブロック図を示す。
【0074】P2000はm*n個の表面伝導型放出素
子(P2001)が、垂直m行(P2002)の行配線
と水平n列の列配線(P2003)によりマトリクス配
線され、各表面伝導型放出素子(P2001)からの放
出電子ビームがP10高圧電源部から印加される高圧電
圧により加速され不図示の蛍光体に照射されることによ
り発光を得る表示パネルであり、図2に示すような表面
伝導型放出素子(P2001)駆動電圧−発光輝度特性
を各画素は有する。
【0075】P1は映像信号入力部であり、図4(第1
の実施形態のタイミング概要図)のT101に示される
波形のような輝度レベルが振幅変調された輝度信号と同
期信号が重畳された映像信号が入力される。別の形式の
映像信号が入力される場合は、P1映像信号入力部の前
段にT101のような形式に変換する信号変換部を備え
ればよい。
【0076】P2は同期分離部であり、図4T101の
入力信号から図4T102のような水平同期信号と垂直
同期信号(不図示)を分離しCLK発生部P4及びタイ
ミング発生部P5に出力する。CLKとはクロックのこ
とを指す。
【0077】アナログ処理部P3は、入力された映像信
号をタイミング発生部P5からのクランプパルスを受け
直流再生したり、必要な帯域の信号のみ通過させるため
のローパスフィルタ処理を行ったり、輝度信号の振幅レ
ベル調整などのアナログ信号処理を行う。
【0078】CLK発生部P4は、図4T103のよう
な基準となるCLK信号を発生するユニットであり、例
えば外部電圧により発振周波数が制御される発信器であ
るVCOとVCO出力CLKを分周する分周器と同期分
離部P2からの水平同期信号T102の位相を比較する
位相比較部と位相比較部出力をフィルタ処理してVCO
制御を行う。というようなPLL回路で構成され、入力
映像信号に同期した安定したCLK信号T103を出力
する。
【0079】タイミング発生部P5は、同期分離部P2
から水平同期信号、垂直同期信号をCLK発生部P4か
らCLK信号を受け、アナログ処理部P3・輝度信号サ
ンプル部P6・列配線駆動部P7・行配線駆動部P9で
必要なタイミング信号を発生する。
【0080】P8はバッファアンプであり、アナログ処
理部P3からの出力輝度信号を輝度信号サンプル部P6
に出力する。
【0081】輝度信号サンプル部P6は、1水平期間連
続して点順次に送られてくるバッファアンプP8からの
輝度信号を表示パネルP2000の列方向の画素数n個
の輝度データとしてサンプルを行うところである(ここ
でn個の輝度データにサンプルすると言ったがもちろん
パネル画素数と輝度データサンプル数は一致する必要は
なく、表示したい仕様に応じてサンプル数は決定され
る。ここでは簡単のためn個サンプルで説明する)。
【0082】1水平期間毎にn個の輝度サンプルデータ
を得るために、1bit*n段の例えばフリップフロッ
プ回路などで構成されるXシフトレジスタがP5からの
水平周期毎のトリガ信号とシフトCLKを受け、1水平
期間の有効映像期間を図4T104のようなn個に分割
したn個のサンプルパルスを発生する。各列配線毎に備
えられるn個のサンプルスイッチSWsがそれぞれXシ
フトレジスタからのサンプルパルスの期間導通し輝度信
号をサンプルコンデンサCsに充電する。
【0083】このように1水平期間の有効映像期間にn
個の輝度データを順にサンプルしていき、非有効映像期
間の間に図4T105のようなホールドパルスによりホ
ールドスイッチSWhがn個同時に導通しホールドコン
デンサChにn個の輝度サンプルデータを転送する。
【0084】列配線駆動部P7は前述のように輝度信号
サンプル部P6において水平周期毎に線順次化されたn
個の並列輝度データを各列配線毎に備えられたスイッチ
SWdおよびバッファBuf2を介して表示パネル列配
線P2003に出力する。SWdはタイミング発生部P
5より図4T106に示す出力イネーブルパルスXEN
Aを受けその期間中列配線を輝度サンプルデータに応じ
た波高値で駆動する。図4T107にn列中の任意の1
列の駆動波形例を示す。
【0085】行配線駆動部P9は、列配線駆動部P7か
らのn個1行分の駆動電圧でどの行を発光させるかを制
御するユニットであり、発光させる行にP11定電圧源
からの出力−Vyの電位を印加し非発光行にGNDレベ
ルの電位を印加する。この実施形態においては、パネル
行配線を1行づつ上から下に順次走査していく例で説明
する。
【0086】タイミング発生部P5より垂直同期信号を
もとに作られる垂直方向の映像表示をスタートされるト
リガパルスと水平周期のシフトロックが1bit*m段
の例えばフリップフロップ回路などで構成されるYシフ
トレジスタに出力される。これを受けYシフトレジスタ
は1垂直期間の有効映像期間をm個に分割したおよそ1
水平期間幅の選択パルスを発生する。この選択パルスに
より各行配線数毎に備えられた行駆動スイッチSWyは
図4T108に示すように1行目から順に−Vyの波高
値の選択パルスを印加していく。
【0087】図2に示すように表面伝導型素子を用いた
表示パネルP2000の電圧−発光輝度特性はあるしき
い値電圧以上で輝度が単調増加していく特性を示す。こ
こでいう電圧とは素子に対して行配線と列配線によって
与えられる電位差のことである。本実施形態ではこのし
きい値ぎりぎりに行選択パルスの波高値−Vyを選び列
配線出力がゼロのときは発光せず列配線出力電位上昇と
ともに発光輝度が増加していくように、行・列配線電位
を規定する。
【0088】図2で分かるように、行選択パルスの波高
値−Vyをしきい値ぎりぎりに設定することにより、列
配線駆動部の出力電位振幅を少なくすることが出来る。
【0089】さらに具体的な一例として、図3のように
行・列配線駆動出力電位を規定する。この例では、最大
表面伝導型素子印加電圧は15Vであり、素子印加電圧
約11V〜15Vの範囲で発光を得る特性の表示パネル
である。
【0090】このとき行配線にGNDレベルから−11
Vの選択パルスを印加し、列配線に輝度信号に応じてG
NDレベルから最大4Vまで変化する駆動パルスを印加
する。
【0091】このような表示パネルの発光特性は、表示
伝導型素子の製法や加速高圧電圧・使用する蛍光体など
により変化するが、その時々で最適に設定すれば好適な
表示画像を得ることが出来る。
【0092】具体的には、P11(−Vy電圧発生部)
の出力電位を制御する手段をさらに備えることでパネル
に応じたしきい値電圧を与えることが実現出来る。
【0093】〔第2の実施形態〕図5に第2の実施形態
のブロック図を示す。図5において表示パネルP200
0、映像信号入力部P1、同期分離部P2、アナログ信
号処理部P3、CLK発生部P4、行配線駆動部P9は
第1の実施形態と同様の構成のものである。
【0094】タイミング発生部P5は第1実施形態同様
に動作する他、A/Dコンバータ部P12にサンプルC
LK信号を、S−P変換部P16にシフトクロック、L
Dパルスなどを出力する。
【0095】A/Dコンバータ部P12はタイミング発
生部P5からのサンプルCLK信号を受けアナログ処理
部P3からの輝度信号を水平期間毎にn個の輝度データ
として必要な階調数で量子化する。本実施形態では8b
itで説明する。
【0096】図8T204のようなA/Dコンバータ部
P12からのn個の時間的に連続したシリアル輝度デー
タは、バッファP14を介してS−P変換部P16内シ
フトレジスタに出力される。このシフトレジスタは8b
it幅*n段のフリップフロップ回路などで構成され図
8T205のP5からのシフトクロックにて、A/Dコ
ンバータ部P12からのn個の時間的に連続したシリア
ル輝度データをシフトレジスタに読み込む。シフトレジ
スタに読み込まれた輝度データは水平周期毎にシフトク
ロックが無効な期間に図8T206のP5からのLDパ
ルスを受け、n個同時にラッチ部に転送される。このよ
うにしてn個のシリアル輝度データは水平周期毎にn個
のパラレルデータに変換される。
【0097】列配線駆動部P17は、列配線毎にDAC
手段・加算器・バッファ部を備えている。DAC部はP
16内ラッチ手段からの輝度データとリファレンス電圧
(Vref)発生部P19からの基準電位を受け図7に
示すような入力データ−出力電圧特性を有する。図7か
ら分かるようにGNDレベルから基準電位Vrefまで
の範囲を入力輝度データに応じてリニアに変化する特性
である。DAC部は、水平周期毎の図8T207のイネ
ーブル信号DA ENA受けP16から輝度データを読
み込む期間DAC出力を行わないように制御される。ま
た加算手段は、図8T208のある列配線駆動出力波形
例のように、DAC部からの輝度信号に応じた電圧振幅
を有する出力と、オフセット電圧発生部P18からのオ
フセット電位Vbを加算し、バッファを介して列配線を
駆動する。
【0098】図6に第2の実施形態における行配線出力
と列配線出力のパネル駆動バイアスの印加例を示す。図
6のとおり行配線選択パルスの波高値Vyとオフセット
電圧Vbの和がパネルが発光しないしきい値電圧に設定
され、輝度データに応じた出力Vxにより無発光状態か
らあるレベルまでの発光値の間で振幅変調される。
【0099】さらに具体的な一例として図9のように行
列配線出力を規定する。この例では、最大表面伝導型素
子印加電圧は15Vであり、素子印加電圧約11V〜1
5Vの範囲で発光を得る特性の表示パネルである。
【0100】このとき行配線にGNDレベルから−1
0.5Vの選択パルスを印加し、列配線にはGNDレベ
ルからオフセット電位0.5Vを与え、輝度信号に応じ
て0.5V(オフセット電位)から最大4.5Vまで変
化する駆動パルスを印加する。(DAC部の基準電位V
ref=4V)。
【0101】このようなバイアス設定することにより好
適な表示画像を得ることが出来る。
【0102】本実施形態に示されるオフセット電圧発生
部P18は、出力オフセット電位を可変出来る制御部を
持つことが可能である。表示パネルの発光特性は表面伝
導型素子の製法や加速高圧電圧・使用する蛍光体などに
より変化するが、このオフセット電位制御部により、パ
ネルによるしきい値の違いに対応することができる。
【0103】図9の例で説明するならば、0.5V与え
ているオフセットレベルを0V〜1Vくらいの間で可変
出来るようにすることで対応できる。
【0104】また画像表示装置使用者が黒レベル(画像
表示のための最低輝度レベル)を発光させたい場合にも
オフセット電位制御部により対応できる。
【0105】同様のことは、P11(−Vy電圧発生
部)の出力電位を制御する手段を備えることでも実現出
来る。
【0106】本実施形態に示されるリファレンス電圧
(Vref)発生部P19は出力基準電位Vrefを可
変出来る制御部を持つことが可能である。Vrefを変
化させることにより輝度信号に応じた素子印加電圧範囲
を変えることができ、その結果パネルのピーク輝度を変
化させることが可能になる。
【0107】さらに具体的には、この画像表示装置の使
用者が操作できる明るさ調整部を別に設けてその明るさ
調整部によりVref電圧が制御できるように構成する
ことにより、画像表示装置が置かれる周囲の明るさや使
用者の好みに応じたピーク輝度の設定が可能となる。
【0108】また、入力映像信号の平均輝度検出部をさ
らに有し、入力輝度信号の平均レベルに応じてVref
を制御する(入力映像信号の平均輝度レベルが高いとき
にVrefを下げる)ことにより、入力映像信号の平均
輝度レベルが高く消費電力が増大しそうなときに画像表
示装置のピーク輝度を抑制することができる。
【0109】同様に、高圧電源P10の電流検出部を設
け、高圧電源の電流値に応じてVrefを制御する(入
力映像信号の平均輝度レベルが高い時、すなわち高圧電
源の電流値が大きい時Vrefをさげる)ことにより、
消費電力が増大する場合に画像表示装置のピーク輝度を
抑制することができる。
【0110】また、入力信号の種類を判別する手段をさ
らに有し、入力信号の種類に応じてVrefを制御する
手段を備えることにより、例えばパーソナルコンピュー
タの映像など視距離が短い用途のときにピーク輝度を抑
え、TV信号のように離れて見る場合にはピーク輝度を
上げるなど好適なピーク輝度制御が出来る。
【0111】〔第3の実施形態〕図10に第3の実施形
態を示す。
【0112】第2の実施形態に、階調特性補正テーブル
P13が追加された構成である。
【0113】図11に本実施形態で用いる表示パネルの
駆動電圧−発光輝度特性と、発光するしきい値電圧(1
1V)を原点としたγ=2.2乗のカーブを重ねた図で
ある。
【0114】第1実施形態、第2実施形態においては発
光階調特性の補正を行わなかったが、一般にいわれるC
RTの発光特性γ=2.2乗の曲線に近い発光特性を有
していることから、補正なしでもほぼ良好な表示画像が
得られる。
【0115】この実施形態においては、さらに厳密に発
光特性をCRTのそれに近づけ非常に良好な表示画像を
得るための応用例である。
【0116】すなわち、階調特性補正テーブルP13に
図11のふたつの曲線(本実施形態の表示パネルの駆動
電圧−発光輝度特性曲線と、γ=2.2乗曲線)の差分
の特性データを格納し、A/DコンバータP12からの
輝度データを非線形に補正することで、発光特性をCR
Tに表示する場合と同等にするものである。
【0117】ここでγ=2.2乗の例で説明したが、た
とえばγ=2.0乗などべつの発光特性に修正すること
も当然可能である。
【0118】〔第4の実施形態〕図12に第4の実施形
態を、図13にそのタイミング図を示す。
【0119】P2100はm*n個の表面伝導型放出素
子(P2001)が、垂直m行の行配線(P2002)
と水平n列の列配線(P2003)によりマトリクス配
線され、各表面伝導型放出素子(P2001)からの放
出電子ビームがP10高圧電源部から印加される高圧電
圧により加速され不図示の蛍光体に照射されることによ
り発光を得る表示パネルであり、図12に示すようにR
GB3原色の蛍光体を縦ストライプ状に順に配列してい
る。この色配列は一例であり、他の色配列に対しても以
下に説明する同様の構成で実現出来る。
【0120】P1はRGB3原色信号毎に備えられた映
像信号入力部であり、図13(第4の実施形態のタイミ
ング概要図)のT401に示される波形のような輝度レ
ベルが振幅変調された輝度信号と同期信号が重畳された
映像信号が入力される。別の形式の映像信号の場合でも
映像信号入力部P1の前段にT401のようなRGB原
色信号形式に変換する信号変換部を備えれば受信するこ
とは可能である。
【0121】同期分離部P2、アナログ信号処理部P
3、CLK発生部P4は第1の実施形態と同様の構成の
ものであり、タイミング発生部P5は第2の実施形態と
同様の構成のものである。
【0122】RGB各色信号毎に備えられたA/Dコン
バータ部P12はタイミング発生部P5からのサンプル
CLK信号を受けアナログ処理部P3からの輝度信号を
水平期間毎にn/3個の輝度データとして必要な階調数
で量子化する。本実施形態では8bitで説明する。ま
たサンプル数はn/3で説明するが、当然これに限定さ
れるものではない。
【0123】図13T401の波形が、A/Dコンバー
タ部P12の出力データに相当する。
【0124】P13は、第3実施形態で述べた階調補正
テーブルと同様のものである。RGB3色同じ補正を行
う場合は、色毎に備える必要はない。RGB蛍光体の発
光特性の相違や発光の色合いを変えたい場合に色毎の階
調補正を変化させることで対応できる。
【0125】P20は、水平周期毎にRGB並列に送ら
れてくる8bit幅のn/3個のシリアル輝度データ
を、水平周期毎にn個の8bit幅のシリアル輝度デー
タに変換するP−S変換部である。P−S変換部P20
において、並列RGB入力データはパネル蛍光体の色配
列に合うような順で並べられ3倍の周波数でn個のシリ
アル輝度データとして出力される。図13T404の波
形がこれに相当する。
【0126】P−S変換部P20n個の時間的に連続し
たシリアル輝度データは、第2の実施形態同様の処理に
てバッファP14を介してS−P変換部P16に出力さ
れ、水平周期毎にn個のパラレルデータに変換される。
【0127】列配線駆動部P17も第2の実施形態同
様、列配線毎にDAC手段・加算器、バッファ部を備え
ている。第2実施形態との相違は、リファレンス電圧
(Vref)発生部がRref電圧発生部P24、Gr
ef電圧発生部P25、Bref電圧発生部P26とR
GB毎に3つ備えられたことと、各列配線の発光色毎に
そのリファレンス電圧が供給されることである。オフセ
ット電圧発生部も同様であり、Rオフセット電圧発生部
P21、Gオフセット電圧発生部P22、Bオフセット
電圧発生部P23とRGB毎に3つ備えられ、色毎に加
算手段に供給される。
【0128】このように発光色毎にオフセット電位を設
定できる手段を備えることにより、色毎に発光するしき
い値電位の設定が可能になる。
【0129】すなわち入力信号の輝度レベルが小さく黒
に近い状態の色合いの調整を行うことが出来る。
【0130】また、色毎にリファレンス電圧を設定でき
る手段を備えることにより、色毎に輝度データに対応し
て変化する駆動電圧振幅の設定が可能となる。
【0131】すなわち入力信号の輝度レベルが大きく最
大発光レベルに近い状態における色合い調整を行うこと
ができる。
【0132】また第2実施形態同様に、この画像表示装
置の使用者が操作できる明るさ調整部を別に備えその明
るさ調整部によりP24,25,26各色のVref電
圧をトラッキング制御できるように構成することによ
り、画像表示装置が置かれる周囲の明るさや使用者の好
みに応じたピーク輝度の設定が可能となる。
【0133】また、入力映像信号の平均輝度検出部をさ
らに有し、入力輝度信号の平均レベルに応じてP24,
25,26各色のVrefを同じ割合で制御する(入力
映像信号の平均輝度レベルが高いときにVrefを下げ
る)ことにより、入力映像信号の平均輝度レベルが高く
消費電力が増大しそうなときに画像表示装置のピーク輝
度を抑制することができる。
【0134】また、入力信号の種類を判別する手段をさ
らに有し、入力信号の種類に応じてP24,25,26
各色のrefを同じ割合で制御する手段を備えることに
より、例えばパーソナルコンピュータの映像など視距離
が短い用途のときにピーク輝度を抑え、TV信号のよう
に離れて見る場合にはピーク輝度を上げるなど好適なピ
ーク輝度制御が出来る。
【0135】P27はシステムコントロール部であり、
P21〜P23各RGBオフセット電圧発生部からの出
力電位制御、P24〜P26各RGBリファレンス電圧
発生部からの出力電位制御および階調特性補正テーブル
P13の制御を行う。さらに具体的には上記のように非
図示の明るさ調整部、入力映像信号の平均輝度検出部や
入力信号の種類を判別する手段などからの信号を受け好
適な制御を行う。
【0136】行配線駆動部P9は、第1実施形態のもの
と同様のものであるが、第1実施形態内で記述した行駆
動スイッチSWyをpnpトランジスタ(P1006)
とnmosFET(P1004)とそれらの駆動回路部
であるプリドライバ部P1003で構成した。行選択時
P1004のFETがONしP11の出力電圧−Vyを
選択行に印加し、非選択時には、GND電位をP100
6のトランジスタがONすることにより印加する。この
実施形態においては、非発光時GNDバイアスを行配線
に印加しているが、非発光の範囲で適当なバイアス電位
を与えてもよい。
【0137】また本発明の表示パネルに用いられる表面
伝導型放出素子はある電圧値以上の素子印加電圧を加え
ると特性が劣化するもしくは素子特性が保証できなくな
るという定格電圧が存在する。
【0138】上記のようにオフセット電圧やリファレン
ス電圧を自在に可変できるように構成すると、例えばオ
フセット電圧もリファレンス電圧も最大に設定した場合
のように素子印加電圧が定格電圧を超えてしまう恐れが
ある。
【0139】システムコントロール部P27は、この保
護機能を備えることが可能である。例えばオフセット電
圧を上げる要求があるときに現在のリファレンス電圧設
定値を参照し、定格電圧を超えない範囲ではそのまま上
げてゆき、超えそうになったらリファレンス電圧を下げ
るなどの動作を行うことにより保護することができる。
【0140】ここでは定格電圧を超えないための保護制
御をシステムコントロール部P27が行う例で説明をし
たが、例えば図16に示すように他の手段でも実現でき
る。図16はある1色の列配線駆動部の定格電圧を超え
ないための保護回路構成例であり、リファレンス電圧が
振幅調整電圧とオフセット電圧の演算結果(図16では
減算で示した)により決定されることにより、オフセッ
ト電位が上昇すればリファレンス電位が減少するという
保護制御を実現している。
【0141】さらにオフセット電圧が変化すると、輝度
信号に応じた発光量の非線形特性がずれることがある。
このような場合にシステムコントロール部P27が適応
的に階調特性補正テーブルP13内データを制御し、好
適な発光特性を保つこともできる。
【0142】〔第5の実施形態〕図14に第5の実施形
態を、図15にそのタイミング図を示す。
【0143】第4の実施形態との相違は、RGB毎に備
えていたリファレンス電圧発生部が一種類のリファレン
ス電圧発生部P19になったことと、R Eパルス発生
部P28、G Eパルス発生部P29、B Eパルス発
生部を備えた事P30、列配線駆動部P17が、同駆動
部内にP28〜30からのパルス信号を受け加算手段に
DAC出力電圧を出力するか出力しないかを決めるSW
手段を有したことである。
【0144】P28〜30のパルス信号は、対応する色
の列配線に接続されており、RGB発光色毎に表面伝導
型放出素子に列配線出力電圧が印加される時間幅が決定
される。
【0145】P28〜30のパルス発生部はたとえば図
15T503のCLKを計数するカウンタ手段とシステ
ムコントロール部P27から設定されるパルス数データ
(パルス幅を意味する)とカウンタ手段のカウンタ数と
パルス数データを比較する手段からなり、水平周期毎
に、カウント開始からカウンタ数とパルスデータが一致
するまでの時間幅を有するパルス信号を出力する。
【0146】このようにシステムコントロール部P27
により、RGB個別にあるいはRGB同時に列配線から
出力される輝度信号に応じた振幅電圧パルスのパルス幅
を制御できる。
【0147】たとえばRGB個別にパルス幅を制御する
ことにより、パネル発光の色合い調整を行うことができ
る。
【0148】また第2の実施形態同様に、この画像表示
装置の使用者が操作できる明るさ調整部を別に備えてそ
の明るさ調整部によりP28〜30の出力パルス幅をト
ラッキング制御できるように構成することにより、画像
表示装置が置かれる周囲の明るさや使用者の好みに応じ
たピーク輝度の設定が可能となる。
【0149】また、入力映像信号の平均輝度検出部をさ
らに有し、入力輝度信号の平均レベルに応じてP28〜
30の出力パルス幅を同じ割合で制御する(入力映像信
号の平均輝度レベルが高いときにパルス幅を短くする)
ことにより、入力映像信号の平均輝度レベルが高く消費
電力が増大しそうなときに画像表示装置のピーク輝度を
抑制することができる。
【0150】同様に、高圧電源P10の電流検出部を設
け、高圧電源の電流値に応じてP28〜P30の出力パ
ルス幅を同じ割合で制御する(入力映像信号の平均輝度
レベルが高い時、すなわち高圧電源の電流値が大きい時
パルス幅を短くする)ことにより、消費電力が増大する
場合に画像表示装置のピーク輝度を抑制することができ
る。
【0151】また、入力信号の種類を判別する手段をさ
らに有し、入力信号の種類に応じてP28〜30の出力
パルス幅を同じ割合で制御する手段を備えることによ
り、例えばパーソナルコンピュータの映像など視距離が
短い用途のときにピーク輝度を抑え、TV信号のように
離れて見る場合にはピーク輝度を上げるなど好適なピー
ク輝度制御が出来る。
【0152】〔周辺及び全体の構成例〕 (表示パネルの構成と製造法)次に、本発明を適用した
画像表示装置の表示パネルの構成と製造法について、具
体的な例を示して説明する。
【0153】図21は、実施形態に用いた表示パネルの
斜視図であり、内部構造を示すためにパネルの1部を切
り欠いて示している。
【0154】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、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、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。
【0155】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NxM個形成されている。(N,Mは2以上の正の整
数であり、目的とする表示画素数に応じて適宜設定され
る。たとえば、高品位テレビジョンの表示を目的とした
表示装置においては、N=3000,M=1000以上
の数を設定することが望ましい。本実施形態において
は、N=3072,M=1024とした。)前記NxM
個の冷陰極素子は、M本の行方向配線1003とN本の
列方向配線1004により単純マトリクス配線されてい
る。前記、1001〜1004によって構成される部分
をマルチ電子ビーム源と呼ぶ。なお、マルチ電子ビーム
源の製造方法や構造については、後で詳しく述べる。
【0156】本実施形態においては、気密容器のリアプ
レート1005にマルチ電子ビーム源の基板1001を
固定する構成としたが、マルチ電子ビーム源の基板10
01が十分な強度を有するものである場合には、気密容
器のリアプレートとしてマルチ電子ビーム源の基板10
01自体を用いてもよい。
【0157】また、フェースプレート1007の下面に
は、蛍光膜1008が形成されている。本実施形態はカ
ラー表示装置であるため、蛍光膜1008の部分にはC
RTの分野で用いられる赤、緑、青、の3原色の蛍光体
が塗り分けられている。各色の蛍光体は、たとえば図2
2(A)に示すようにストライプ状に塗り分けられ、蛍
光体のストライプの間には黒色の導電体1010が設け
てある。黒色の導電体1010を設ける目的は、電子ビ
ームの照射位置に多少のずれがあっても表示色にずれが
生じないようにする事や、外光の反射を防止して表示コ
ントラストの低下を防ぐ事、電子ビームによる蛍光膜の
チャージアップを防止する事などである。黒色の導電体
1010には、黒鉛を主成分として用いたが、上記の目
的に適するものであればこれ以外の材料を用いても良
い。
【0158】また、3原色の蛍光体の塗り分け方は前記
図22(A)に示したストライプ状の配列に限られるも
のではなく、たとえば図22(B)に示すようなデルタ
状配列や、それ以外の配列であってもよい。
【0159】なお、モノクロームの表示パネルを作成す
る場合は、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。
【0160】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。メタルパック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。
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。
【0161】また、本実施形態では用いなかったが、加
速電圧の印加用や蛍光膜の導電性向上を目的として、フ
ェースプレート基板1007と蛍光膜1008との間
に、たとえばITOを材料とする透明電極を設けてもよ
い。
【0162】また、Dx1〜DxmおよびDy1〜Dy
nおよびHvは、当該表示パネルと不図示の電気回路と
を電気的に接続するために設けた気密構造の電気接続用
端子である。Dx1〜Dxmはマルチ電子ビーム源の行
方向配線1003と、Dy1〜Dymはマルチ電子ビー
ム源の列方向配線1004と、Hvはフェースプレート
のメタルバック1009と電気的に接続している。
【0163】また、気密容器内部を真空排気するには、
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マイナス7乗〔Tor
r〕程度の真空度まで排気する。その後、排気管を封止
するが、気密容器内の真空度を維持するために、封止の
直前あるいは封止後に気密容器内の所定の位置にゲッタ
ー膜(不図示)を形成する。ゲッター膜とは、たとえば
Baを主成分とするゲッター材料をヒーターもしくは高
周波加熱により加熱し蒸着して形成した膜であり、該ゲ
ッター膜の吸着作用により気密容器内は、1x10マイ
ナス5乗ないしは1x10マイナス7乗〔Torr〕の
真空度に維持される。
【0164】以上、本発明実施形態の表示パネルの基本
構成と製法を説明した。
【0165】次に、前記実施形態の表示パネルに用いた
マルチ電子ビーム源の製造方法にいついて説明する。本
発明の画像表示装置に用いるマルチ電子ビーム源は、様
々な電子放出素子を用いることができる。たとえば表面
伝導型放出素子やFE型、あるいはMIM型などの冷陰
極素子を用いることができる。
【0166】ただし、表示画面が大きくてしかも安価な
表示装置が求められる状況のもとでは、これらの素子の
中でも、冷陰極素子、特には、表面伝導型放出素子が好
ましい。すなわち、FE型ではエミッタコーンとゲート
電極の相対位置や形状が電子放出特性を大きく左右する
ため、極めて高精度の製造技術を必要とするが、これは
大面積化や製造コストの低減を達成するには不利な要因
となる。また、MIM型では、絶縁層と上電極の膜厚を
薄くてしかも均一にする必要があるが、これも大面積化
や製造コストの低減を達成するには不利な要因となる。
その点、表面伝導型放出素子は、比較的製造方法が単純
なため、大面積化や製造コストの低減が容易である。ま
た、発明者らは、表面伝導型放出素子の中でも、電子放
出部もしくはその周辺部を微粒子膜から形成したものが
とりわけ電子放出特性に優れ、しかも製造が容易に行え
ることを見いだしている。したがって、高輝度で大画面
の画像表示装置のマルチ電子ビーム源に用いるには、最
も好適であると言える。そこで、上記実施形態の表示パ
ネルにおいては、電子放出部もしくはその周辺部を微粒
子膜から形成した表面伝導型放出素子を用いた。そこ
で、まず好適な表面伝導型放出素子について基本的な構
成と製法および特性を説明し、その後で多数の素子を単
純マトリクス配線したマルチ電子ビーム源の構造につい
て述べる。
【0167】(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。
【0168】(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。
【0169】図23に示すのは、平面型の表面伝導型放
出素子の構成を説明するための平面図(a)および断面
図(b)である。図中、1101は基板、1102と1
103は素子電極、1104は導電性薄膜、1105は
通電フォーミング処理により形成した電子放出部、11
13は通電活性化処理により形成した薄膜である。
【0170】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。
【0171】また、基板1101上に基板面と平行に対
向して設けられた素子電極1102と1103は、導電
性を有する材料によって形成されている。たとえば、N
i,Cr,Au,Mo,W,Pt,Ti,Cu,Pd,
Ag等をはじめとする金属、あるいはこれらの金属の合
金、あるいはIn2O3−SnO2をはじめとする金属
酸化物、ポリシリコンなどの半導体、などの中から適宜
材料を選択して用いればよい。電極を形成するには、た
とえば真空蒸着などの製膜技術とフォトリソグラフィ
ー、エッチングなどのパターニング技術を組み合わせて
用いれば容易に形成できるが、それ以外の方法(たとえ
ば印刷技術)を用いて形成してもさしつかえない。
【0172】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。
【0173】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。
【0174】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。
【0175】また、微粒子膜を形成するのに用いられる
材料としては、たとえば、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,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。
【0176】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。
【0177】なお、導電性薄膜1104と素子電極11
02および1103とは、電気的に良好に接続されるの
が望ましいため、互いの一部が重なりあうような構造を
とっている。その重なり方は、図23の例においては、
下から、基板、素子電極、導電性薄膜の順序で積層した
が、場合によっては下から基板、導電性薄膜、素子電
極、の順序で積層してもさしつかえない。
【0178】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
的には導電性薄膜よりも高抵抗な性質を有している。亀
裂は、導電性薄膜1104に対して、後述する通電フォ
ーミングの処理を行うことにより形成する。亀裂内に
は、数オングストロームから数百オングストロームの粒
径の微粒子を配置する場合がある。なお、実際の電子放
出部の位置や形状を精密かつ正確に図示するのは困難な
ため、図23においては模式的に示した。
【0179】また、薄膜1113は、炭素もしくは炭素
化合物よりなる薄膜で、電子放出部1105およびその
近傍を被覆している。薄膜1113は、通電フォーミン
グ処理後に、後述する通電活性化の処理を行うことによ
り形成する。
【0180】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。
【0181】なお、実際の薄膜1113の位置や形状を
精密に図示するのは困難なため、図23においては模式
的に示した。また、平面図(a)においては、薄膜11
13の一部を除去した素子を図示した。
【0182】以上、好ましい素子の基本構成を述べた
が、実施形態においては以下のような素子を用いた。
【0183】すなわち、基板1101には青板ガラスを
用い、素子電極1102と1103にはNi薄膜を用い
た。素子電極の厚さdは1000〔オングストロー
ム〕、電極間隔Lは2〔マイクロメーター〕とした。
【0184】微粒子膜の主要材料としてPdはもしくは
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。
【0185】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。
【0186】図24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23と同一である。
【0187】1)まず、図24(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。
【0188】形成するにあたっては、あらかじめ基板1
101を洗剤、純水、有機溶剤を用いて十分に洗浄後、
素子電極の材料を堆積させる。(堆積する方法として
は、たとえば、蒸着法やスパッタ法などの真空成膜技術
を用いればよい。)その後、堆積した電極材料を、フォ
トリソグラフィー・エッチング技術を用いてパターニン
グし、(a)に示した一対の素子電極(1102と11
03)を形成する。
【0189】2)次に、同図(b)に示すように、導電
性薄膜1104を形成する。
【0190】形成するにあたっては、まず前記(a)の
基板に有機金属溶液を塗布して乾燥し、加熱焼成処理し
て微粒子膜を成膜した後、フォトリソグラフィー・エッ
チングにより所定の形状にパターニングする。ここで、
有機金属溶液とは、導電性薄膜に用いる微粒子の材料を
主要元素とする有機金属化合物の溶液である。(具体的
には、本実施形態では主要元素としてPdを用いた。ま
た、実施形態では塗布方法として、ディッピング法を用
いたが、それ以外のたとえばスピンナー法やスプレー法
を用いてもよい。) また、微粒子膜で作られる導電性薄膜の成膜方法として
は、本実施形態で用いた有機金属溶液の塗布による方法
以外の、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。
【0191】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。
【0192】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。
【0193】通電方法をより詳しく説明するために、図
25に、フォーミング用電源1110から印加する適宜
の電圧波形の一例を示す。微粒子膜で作られた導電性薄
膜をフォーミングする場合には、パルス状の電圧が好ま
しく、本実施形態の場合には同図に示したようにパルス
幅T1の三角波パルスをパルス間隔T2で連続的に印加
した。その際には、三角波パルスの波高値Vpf、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。
【0194】実施形態においては、たとえば10のマイ
ナス5乗〔torr〕程度の真空雰囲気下において、た
とえばパルス幅T1を1〔ミリ秒〕、パルス間隔T2を
10〔ミリ秒〕とし、波高値Vpfを1パルスごとに
0.1〔V〕ずつ昇圧した。そして、三角波を5パルス
印加するたびに1回の割りで、モニターパルスPmを挿
入した。フォーミング処理に悪影響を及ぼすことがない
ように、モニターパルスの電圧Vpmは0.1〔V〕に
設定した。そして、素子電極1102と1103の間の
電気抵抗が1x10の6乗〔オーム〕になった段階、す
なわちモニターパルス印加時に電流計1111で計測さ
れる電流が1x10のマイナス7乗〔A〕以下になった
段階で、フォーミング処理にかかわる通電を終了した。
【0195】なお、上記の方法は、本実施形態の表面伝
導型放出素子に関する好ましい方法であり、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。
【0196】4)次に、図24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。
【0197】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。
【0198】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。
【0199】通電方法をより詳しく説明するために、図
26の(a)に、活性化用電源1112から印加する適
宜の電圧波形の一例を示す。本実施形態においては、一
定電圧の矩形波を定期的に印加して通電活性化処理を行
ったが、具体的には、矩形波の電圧Vacは14
〔V〕,パルス幅T3は1〔ミリ秒〕,パルス間隔T4
は10〔ミリ秒〕とした。なお、上述の通電条件は、本
実施形態の表面伝導型放出素子に関する好ましい条件で
あり、表面伝導型放出素子の設計を変更した場合には、
それに応じて条件を適宜変更するのが望ましい。
【0200】図24の(d)に示す1114は該表面伝
導型放出素子から放出される放出電流Ieを捕捉するた
めのアノード電極で、直流高電圧電源1115および電
流計1116が接続されている。(なお、基板1101
を、表示パネルの中に組み込んでから活性化処理を行う
場合には、表示パネルの蛍光面をアノード電源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1
116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26(b)に示すが、活性化電源1112からパル
ス電圧を印加しはじめると、時間の経過とともに放出電
流Ieは増加するが、やがて飽和してほとんど増加しな
くなる。このように、放出電流Ieがほぼ飽和した時点
で活性化用電源1112からの電圧印加を停止し、通電
活性化処理を終了する。
【0201】なお、上述の通電条件は、本実施形態の表
面伝導型放出素子に関する好ましい条件であり、表面伝
導型放出素子の設計を変更した場合には、それに応じて
条件を適宜変更するのが望ましい。
【0202】以上のようにして、図24(e)に示す平
面型の表面伝導型放出素子を製造した。
【0203】(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。
【0204】図27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。
【0205】垂直型が先に説明した平面型と異なる点
は、素子電極のうちの片方(1202)が段差形成部材
1206上に設けられており、導電性薄膜1204が段
差形成部材1206の側面を被覆している点にある。し
たがって、前記図23の平面型における素子電極間隔L
は、垂直型においては段差形成部材1206の段差高L
sとして設定される。なお、基板1201、素子電極1
202及び1203、微粒子膜を用いた導電性薄膜12
04、については、前記平面型の説明中に列挙した材料
を同様に用いることが可能である。また、段差形成部材
1206には、たとえばSiO2のような電気的に絶縁
性の材料を用いる。
【0206】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28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2
7と同一である。
【0207】1)まず、図28(a)に示すように、基
板1201上に素子電極1203を形成する。
【0208】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。
【0209】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。
【0210】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。
【0211】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。
【0212】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24(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24(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28(f)に示す垂直型の表面伝
導型放出素子を製造した。
【0213】(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。
【0214】図29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。
【0215】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。
【0216】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。
【0217】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。
【0218】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。
【0219】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。
【0220】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。
【0221】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。
【0222】(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。
【0223】図30に示すのは、前記図21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23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100
3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。
【0224】図30のA−A′に沿った断面を、図31
に示す。
【0225】なお、このような構造のマルチ電子源は、
あらかじめ基板上に行方向配線電極1003、列方向配
線電極1004、電極間絶縁層(不図示)、および表面
伝導型放出素子の素子電極と導電性薄膜を形成した後、
行方向配線電極1003および列方向配線電極1004
を介して各素子に給電して通電フォーミング処理と通電
活性化処理を行うことにより製造した。
【0226】図32は、前記説明の表面伝導型放出素子
を電子ビーム源として用いたディスプレイパネルに、た
とえばテレビジョン放送をはじめとする種々の画像情報
源より提供される画像情報を表示できるように構成した
表示装置の一例を示すための図である。
【0227】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および2109および2110は画像メモリーイ
ンターフェース回路、2111は画像入力インターフェ
ース回路、2112および2113はTV信号受信回
路、2114は入力部である(なお、本表示装置は、た
とえばテレビジョン信号のように映像情報と音声情報の
両方を含む信号を受信する場合には、当然映像の表示と
同時に音声を再生するものであるが、本発明の特徴と直
接関係しない音声情報の受信、分離、再生、処理、記憶
などに関する回路やスピーカーなどについては説明を省
略する)。
【0228】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。
【0229】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、SRCAM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。
【0230】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。
【0231】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。
【0232】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。
【0233】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。
【0234】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。
【0235】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。
【0236】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。
【0237】本回路により生成された表示用画像データ
は、デコーダ2104に出力されるが、場合によっては
前記入出力インターフェース回路2105を介して外部
のコンピュータネットワークやプリンターに出力するこ
とも可能である。
【0238】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。
【0239】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。
【0240】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2015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。
【0241】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。
【0242】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。
【0243】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。
【0244】また、デコーダ2104は、前記2107
ないし2113より入力される種々の画像信号を3原色
信号、または輝度信号とI信号、Q信号に逆変換するた
めの回路である。なお、同図中に点線で示すように、デ
コーダ2104は内部に画像メモリーを備えるのが望ま
しい。これは、たとえばMUSE方式をはじめとして、
逆変換するに際して画像メモリーを必要とするようなテ
レビ信号を扱うためである。また、画像メモリーを備え
る事により、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。
【0245】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づき表示画
像を適宜選択するものである。すなわち、マルチプレク
サ2103はデコーダ2104から入力される逆変換さ
れた画像信号のうちから所望の画像信号を選択して駆動
回路2101に出力する。その場合には、一画面表示時
間内で画像信号を切り替えて選択することにより、いわ
ゆる多画面テレビのように、一画面を複数の領域に分け
て領域によって異なる画像を表示することも可能であ
る。
【0246】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
にもとづき駆動回路2101の動作を制御するための回
路である。
【0247】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。
【0248】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。
【0249】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。
【0250】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もとずいて動作するもの
である。
【0251】以上、各部の機能を説明したが、図32に
例示した構成により、本表示装置においては多様な画像
情報源より入力される画像情報をディスプレイパネル2
100に表示する事が可能である。
【0252】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
にもとずいてディスプレイパネル2100に駆動信号を
印加する。
【0253】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。
【0254】また、本表示装置においては、前記デコー
ダ2104に内蔵する画像メモリや、画像生成回路21
07およびCPU2106が関与することにより、単に
複数の画像情報の中から選択したものを表示するだけで
なく、表示する画像情報に対して、たとえば拡大、縮
小、回転、移動、エッジ強調、間引き、補間、色変換、
画像の縦横比変換などをはじめとする画像処理や、合
成、消去、接続、入れ換え、はめ込みなどをはじめとす
る画像編集を行う事も可能である。また、本実施形態の
説明では特に触れなかったが、上記画像処理や画像編集
と同様に、音声情報に関しても処理や編集を行うための
専用回路を設けても良い。
【0255】したがって、本表示装置は、テレビジョン
放送の表示機器、テレビ会議の端末機器、静止画像およ
び動画像を扱う画像編集機器、コンピュータの端末機
器、ワードプロセッサをはじめとする事務用端末機器、
ゲーム機などの機能を一台で兼ね備えることが可能で、
産業用あるいは民生用として極めて応用範囲が広い。
【0256】なお、上記図32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32
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。
【0257】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。
【0258】課題で述べたように、駆動部の低消費電
力化が望まれている。本実施形態によれば、列配線駆動
出力振幅を極力小さくすることにより、列配線駆動部の
低消費電力化が実現出来る。また出力振幅電圧が小さく
なり消費電力も低くなれば集積回路で構成する場合、そ
の集積度を上げることも可能となる。
【0259】課題で述べたように発光/非発光のしき
いち電圧が、放出電子ビームの加速電圧やパネルのロッ
トによりわずかに変動することがあるが、行選択電圧−
Vyを可変する手段、もしくは、列配線駆動部が水平周
期毎に輝度信号サンプル手段からの複数の輝度信号を受
け第1の基準電圧レベルとの電位差がVbである第2の
基準電圧レベルから最大Vxの波高値までの電圧振幅範
囲内で出力する構成において、第1の基準電圧レベルと
第2の基準電圧レベルの電位差Vbを可変できる手段を
さらに備えたことにより、そのしきい値電圧の変動を吸
収することができる。
【0260】(課題)列配線駆動部の(輝度信号に応
じて変化する)出力波高値の範囲を可変する手段を備
え、使用者の要求もしくは消費電力抑制要求に従い出力
波高値を変化させることで、好適な表示画像を得ること
が出来る。
【0261】(課題)入力される映像信号の種類を判
別する手段を備え、その判別結果に基づき列配線駆動部
の出力波高値の範囲を決定することにより、好適な表示
画像を得ることが出来る。
【0262】(課題)本実施形態によれば、CRTに
近い好適な表示画像を得ることが出来る。
【0263】(課題)本実施形態によれば、入力信号
の輝度レベルが小さく黒に近い状態の発光色、及び入力
信号の輝度レベルが大きく最大発光輝度に近いレベルで
の発光色、また黒から白まで入力輝度信号が変化すると
きの発光色、などをそれぞれ好適に制御し、良好な表示
画像を得ることが出来る。
【0264】(課題)本実施形態によれば、定格以上
の素子電圧が印加されないための保護が実現でき、良好
な表示画像を得ることが出来る。
【0265】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、好
適な画像形成装置もしくは画像形成方法が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施形態の装置構成を示す図。
【図2】表面伝導型放出素子を用いた表示パネルの駆動
電圧発光輝度特性の例を示す図。
【図3】図2の表示パネルを用いたときの駆動電圧の一
例を示す図。
【図4】第1の実施形態におけるタイミング図。
【図5】第2の実施形態の装置構成を示す図。
【図6】第2の実施形態における駆動電圧設定の例を示
す図。
【図7】第2の実施形態の列駆動手段に用いるD/Aコ
ンバータ手段の出力特性を示す図。
【図8】第2の実施形態におけるタイミング図。
【図9】図6のさらに具体的な駆動電圧設定例を示す
図。
【図10】第3の実施形態の装置構成を示す図。
【図11】表面伝導型放出素子を用いた表示パネルの駆
動電圧発光輝度特性の一例を示す図。
【図12】第4の実施形態の装置構成を示す図。
【図13】第4の実施形態におけるタイミング図。
【図14】第5の実施形態の装置構成を示す図。
【図15】第5の実施形態におけるタイミング図。
【図16】第4の実施形態における定格電圧保護のため
の別の構成例を示す図。
【図17】電子放出素子の一例を示す図。
【図18】電子放出素子の一例を示す図。
【図19】電子放出素子の一例を示す図。
【図20】電子放出素子のマトリクス配置の例を示す
図。
【図21】本発明の実施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斜視図。
【図22】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。
【図23】実施形態で用いた平面型の表面伝導型放出素
子の平面図(a),断面図(b)。
【図24】平面型の表面伝導型放出素子の製造工程を示
す断面図。
【図25】通電フォーミング処理の際の印加電圧波形を
示す図。
【図26】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)。
【図27】実施形態で用いた垂直型の表面伝導型放出素
子の断面図。
【図28】垂直型の表面伝導型放出素子の製造工程を示
す断面図。
【図29】実施形態で用いた表面伝導型放出素子の典型
的な特性を示すグラフ。
【図30】実施形態で用いたマルチ電子ビーム源の基板
の平面図。
【図31】実施形態で用いたマルチ電子ビーム源の基板
の一部断面図。
【図32】本発明の実施形態である画像表示装置を用い
た多機能画像表示装置のブロック図。
【符号の説明】
P2001 電子放出素子 P2002,P2003 配線 P3 アナログ処理部 PS タイミング発生部 P10 高圧電源部 P18 オフセット電圧発生部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G09G 3/20 642 G09G 3/20 642J H01J 31/12 H01J 31/12 C H04N 5/68 H04N 5/68 B 9/12 9/12 A

Claims (43)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の第1配線と複数の第2配線とを用
    いてマトリクス配線した複数の電子放出素子と、 該電子放出素子から放出される電子の照射により発光す
    る発光体と、 前記複数の第1配線のそれぞれを順次選択し、選択した
    第1配線に選択していない第1配線の電位と異なる所定
    の電位を与える第1配線駆動回路と、 前記複数の第2配線のそれぞれに、画像信号に応じた電
    位を与える第2配線駆動回路と、 を有する画像形成装置であって、 前記第1配線駆動回路によって選択された第1配線に接
    続される電子放出素子であって、該電子放出素子からの
    電子の照射による前記発光体の発光を要求されない電子
    放出素子における、前記第1配線と第2配線によってそ
    れぞれ与えられる電位間の電位差が、該電子放出素子か
    らの電子の照射による前記発光体の発光が生じるか生じ
    ないかのしきい値の近傍であることを特徴とする画像形
    成装置。
  2. 【請求項2】 前記選択した第1配線に与えられる所定
    の電位は所定の基準電位よりも所定の値低い電位であ
    り、前記第2配線のそれぞれに与えられる電位は前記基
    準電位に等しいかもしくはより高い電位であるか、もし
    くは、前記選択した第1配線に与えられる所定の電位は
    所定の基準電位よりも所定の値高い電位であり、前記第
    2配線のそれぞれに与えられる電位は前記基準電位に等
    しいかもしくはより低い電位であり、 前記第1配線駆動回路は、選択した第1配線に前記所定
    の電位を与え、選択していない第1配線には前記基準電
    位を与えるものであり、該基準電位と、選択した第1配
    線に与えられる前記所定の電位との電位差が、前記しき
    い値の近傍である請求項1に記載の画像形成装置。
  3. 【請求項3】 前記第2配線のそれぞれに、所定の電位
    を与える手段を有しており、該第2配線のそれぞれに与
    えられる該所定の電位と、選択された第1配線に与えら
    れる前記所定の電位との電位差が、前記しきい値の近傍
    である請求項1に記載の画像形成装置。
  4. 【請求項4】 前記第1の配線駆動回路によって選択さ
    れた第1配線に接続される電子放出素子であって、該電
    子放出素子からの電子の照射による発光を要求されない
    電子放出素子が接続される前記第2の配線に印加する電
    位と、選択されていない第1配線に印加する電位とが異
    ならせてある請求項1乃至3いずれかに記載の画像形成装
    置。
  5. 【請求項5】 前記第1配線駆動回路によって選択され
    た第1配線に接続される電子放出素子であって、該電子
    放出素子からの電子の照射による前記発光体の発光を要
    求されない電子放出素子における、前記第1配線と第2
    配線によってそれぞれ与えられる電位間の電位差を調整
    する手段を有する請求項1乃至4いずれかに記載の画像
    形成装置。
  6. 【請求項6】 前記画像信号に応じた電位を調整する手
    段を有する請求項1乃至5いずれかに記載の画像形成装
    置。
  7. 【請求項7】 入力される画像信号の種類を判別し、そ
    の判別結果に基づき、前記画像信号に応じた電位の変化
    範囲を調整する手段を有する請求項1乃至6いずれかに
    記載の画像形成装置。
  8. 【請求項8】 入力される画像信号の平均輝度レベルを
    検出し、その検出結果に基づき、前記画像信号に応じた
    電位の変化範囲を調整する手段を有する請求項1乃至7
    いずれかに記載の画像形成装置。
  9. 【請求項9】 前記電子線放出素子を介して流れる電流
    を検出する回路を有しており、該検出した電流値に基づ
    き、前記画像信号に応じた電位の変化範囲を調整する請
    求項1乃至8いずれかに記載の画像形成装置。
  10. 【請求項10】 前記選択された第1配線に接続される
    電子放出素子に対して、第1配線と第2配線によってそ
    れぞれ与えられる電位間の電位差の上限を規定する手段
    を有する請求項1乃至9いずれかに記載の画像形成装
    置。
  11. 【請求項11】 前記電子放出素子に対して、前記第1
    配線と第2配線によってそれぞれ与えられる電位間の電
    位差を、該電位差と該電位差を与えられた電子放出素子
    からの電子の照射による前記発光体の発光輝度との間の
    関係に基づいて補正する手段を有する請求項1乃至10
    のいずれかに記載の画像形成装置。
  12. 【請求項12】 前記発光体は、それぞれが互いに異な
    る色で発光する複数種類の発光体であり、前記選択され
    た第1配線に接続される電子放出素子に、前記第2の配
    線によって与えられる電位が、各電子放出素子が対応す
    る色に応じて調整されている請求項1乃至11いずれか
    に記載の画像形成装置。
  13. 【請求項13】 前記発光体は、それぞれが互いに異な
    る色で発光する複数種類の発光体であり、前記選択され
    た第1配線に接続される電子放出素子に、前記第2の配
    線によって与えられる電位が、前記電子放出素子に対し
    て、前記第1配線と第2配線によってそれぞれ与えられ
    る電位間の電位差を、該電位差と該電位差を与えられた
    電子放出素子からの電子の照射による前記発光体の発光
    輝度との間の関係に基づいて補正するように調整される
    請求項1乃至12いずれかに記載の画像形成装置。
  14. 【請求項14】 前記発光体は、それぞれが互いに異な
    る色で発光する複数種類の発光体であり、一つの前記第
    1配線が選択されている間に、該選択された第1配線に
    接続される電子放出素子に、前記第2の配線によって発
    光に関わる電位が与えられる時間の実効的な長さが、各
    電子放出素子が対応する色に応じて調整される請求項1
    乃至13いずれかに記載の画像形成装置。
  15. 【請求項15】 入力される画像信号の種類を判別し、
    その判別結果に基づき、一つの前記第1配線が選択され
    ている間に、該選択された第1配線に接続される電子放
    出素子に、前記第2の配線によって発光に関わる電位が
    与えられる時間の実効的な長さが調整される請求項1乃
    至14いずれかに記載の画像形成装置。
  16. 【請求項16】 入力される画像信号の平均輝度レベル
    を検出し、その検出結果に基づき、一つの前記第1配線
    が選択されている間に、該選択された第1配線に接続さ
    れる電子放出素子に、前記第2の配線によって発光に関
    わる電位が与えられる時間の実効的な長さが調整される
    請求項1乃至15いずれかに記載の画像形成装置。
  17. 【請求項17】 前記電子放出素子を介して流れる電流
    値を検出する回路を有しており、その検出結果に基づ
    き、一つの前記第1配線が選択されている間に、該選択
    された第1配線に接続される電子放出素子に、前記第2
    の配線によって発光に関わる電位が与えられる時間の実
    効的な長さが調整される請求項1乃至16いずれかに記
    載の画像形成装置。
  18. 【請求項18】 前記電子放出素子が冷陰極素子である
    請求項1乃至17いずれかに記載の画像形成装置。
  19. 【請求項19】 前記電子放出素子が表面伝導型放出素
    子である請求項1乃至18いずれかに記載の画像形成装
    置。
  20. 【請求項20】 前記第2配線に与えられる前記画像信
    号に応じた電位は、輝度階調に応じて制御される請求項
    1乃至19いずれかに記載の画像形成装置。
  21. 【請求項21】 前記第1配線駆動回路によって選択さ
    れた第1配線に接続される電子放出素子に対して、輝度
    階調表示のために前記第2配線によって与えられる電位
    の変化の範囲が、該電位の変化範囲内の電位のうちの前
    記選択された第1配線に与えられる電位に最も近い電位
    と該選択された第1配線に与えられる電位との電位差よ
    りも小さい請求項1乃至20いずれかに記載の画像形成
    装置。
  22. 【請求項22】 複数の電子放出素子と、 該電子放出素子から放出される電子の照射により発光す
    る発光体と、 前記複数の電子放出素子のそれぞれを順次選択し、選択
    した電子放出素子に選択していない電子放出素子に与え
    る電位と異なる所定の電位を与える第1の電位印加手段
    と、 少なくとも選択された前記電子放出素子に、画像信号に
    応じた電位を与える第2の電位印加手段と、 を有する画像形成装置であって、 前記選択された電子放出素子に第1の電位印加手段と第
    2の電位印加手段によってそれぞれ与えられる電位間の
    電位差が、該選択された電子放出素子からの電子の照射
    による前記発光体の発光を要求されない時に、該電子放
    出素子からの電子の照射による前記発光体の発光が生じ
    るか生じないかのしきい値の近傍であることを特徴とす
    る画像形成装置。
  23. 【請求項23】 複数の電子放出素子と、 該電子放出素子から放出される電子の照射により発光す
    る発光体と、 前記複数の電子放出素子のそれぞれを順次選択し、選択
    した電子放出素子に選択していない電子放出素子に与え
    る電位と異なる所定の電位を与える第1の電位印加手段
    と、 少なくとも選択された前記電子放出素子に、輝度階調表
    示のために画像信号に応じた電位を与える第2の電位印
    加手段と、 を有する画像形成装置であって、 前記輝度階調表示の際の最低輝度が発光レベルであるこ
    とを特徴とする画像形成装置。
  24. 【請求項24】 複数の第1配線と複数の第2配線とを
    用いてマトリクス配線した複数の電子放出素子と、 該電子放出素子から放出される電子の照射により発光す
    る発光体と、 前記複数の第1配線のそれぞれを順次選択し、選択した
    第1配線に選択していない第1配線の電位と異なる所定
    の電位を与える第1配線駆動回路と、 前記複数の第2配線のそれぞれに、画像信号に応じた電
    位を与える第2配線駆動回路と、 を有する画像形成装置における画像形成方法であって、 前記第1配線駆動回路によって選択された第1配線に接
    続される電子放出素子であって、該電子放出素子からの
    電子の照射による前記発光体の発光を要求されない電子
    放出素子における、前記第1配線と第2配線によってそ
    れぞれ与えられる電位間の電位差が、該電子放出素子か
    らの電子の照射による前記発光体の発光が生じるか生じ
    ないかのしきい値の近傍であり、前記複数の第1配線を
    順次選択しながら、前記複数の第2配線のそれぞれに画
    像信号に応じた電位を与えることによって画像を形成す
    ること特徴とする画像形成方法。
  25. 【請求項25】 前記選択した第1配線に与えられる所
    定の電位は所定の基準電位よりも所定の値低い電位であ
    り、前記第2配線のそれぞれに与えられる電位は前記基
    準電位に等しいかもしくはより高い電位であるか、もし
    くは、前記選択した第1配線に与えられる所定の電位は
    所定の基準電位よりも所定の値高い電位であり、前記第
    2配線のそれぞれに与えられる電位は前記基準電位に等
    しいかもしくはより低い電位であり、 前記第1配線駆動回路によって、選択した第1配線に前
    記所定の電位を与え、選択していない第1配線には前記
    基準電位を与え、該基準電位と、選択した第1配線に与
    えられる前記所定の電位との電位差が、前記しきい値の
    近傍である請求項24に記載の画像形成方法。
  26. 【請求項26】 前記選択された第1配線に接続される
    電子放出素子であって、該電子放出素子からの電子の照
    射による前記発光体の発光を要求されない電子放出素子
    における、前記第1配線と第2配線によってそれぞれ与
    えられる電位間の電位差を調整する過程を有する請求項
    24もしくは25に記載の画像形成方法。
  27. 【請求項27】 前記画像信号に応じた電位の変化範囲
    を調整する過程を有する請求項24乃至26いずれかに
    記載の画像形成方法。
  28. 【請求項28】 入力される画像信号の種類を判別し
    て、該判別した結果に基づいて、前記画像信号に応じた
    電位の変化範囲を調整する過程を有する請求項24乃至
    27いずれかに記載の画像形成方法。
  29. 【請求項29】 入力される画像信号の平均輝度レベル
    を検出し、その検出結果に基づき、前記画像信号に応じ
    た電位の変化範囲を調整する過程を有する請求項24乃
    至28いずれかに記載の画像形成方法。
  30. 【請求項30】 前記電子放出素子を介して流れる電流
    値を検出し、該検出結果に基づき、前記画像信号に応じ
    た電位の変化範囲を調整する過程を有する請求項24乃至
    29いずれかに記載の画像形成方法。
  31. 【請求項31】 前記選択された第1配線に接続される
    電子放出素子に対して、第1配線と第2配線によってそ
    れぞれ与えられる電位間の電位差の上限を設けて第1配
    線に与えられる電位か第2配線に与えられる電位かもし
    くはその両方を制御する請求項24乃至30いずれかに
    記載の画像形成方法。
  32. 【請求項32】 前記電子放出素子に対して、前記第1
    配線と第2配線によってそれぞれ与えられる電位間の電
    位差を、該電位差と該電位差を与えられた電子放出素子
    からの電子の照射による前記発光体の発光輝度との間の
    関係に基づいて補正する過程を有する請求項24乃至3
    1いずれかに記載の画像形成方法。
  33. 【請求項33】 前記発光体は、それぞれが互いに異な
    る色で発光する複数種類の発光体であり、前記選択され
    た第1配線に接続される電子放出素子に、前記第2の配
    線によって与えられる電位が、各電子放出素子が対応す
    る色に応じて調整されている請求項24乃至32いずれ
    かに記載の画像形成方法。
  34. 【請求項34】 前記発光体は、それぞれが互いに異な
    る色で発光する複数種類の発光体であり、前記選択され
    た第1配線に接続される電子放出素子に、前記第2の配
    線によって与えられる電位を、前記電子放出素子に対し
    て前記第1配線と第2配線によってそれぞれ与えられる
    電位間の電位差が、該電位差と該電位差を与えられた電
    子放出素子からの電子の照射による前記発光体の発光輝
    度との間の関係に基づいて補正されるように調整する請
    求項24乃至33いずれかに記載の画像形成方法。
  35. 【請求項35】 前記発光体は、それぞれが互いに異な
    る色で発光する複数種類の発光体であり、一つの前記第
    1配線が選択されている間に、該選択された第1配線に
    接続される電子放出素子に、前記第2の配線によって発
    光に関わる電位が与えられる時間の実効的な長さが、各
    電子放出素子が対応する色に応じて調整される請求項2
    4乃至34いずれかに記載の画像形成方法。
  36. 【請求項36】 入力される画像信号の種類を判別し、
    その判別結果に基づき、一つの前記第1配線が選択され
    ている間に、該選択された第1配線に接続される電子放
    出素子に、前記第2の配線によって発光に関わる電位が
    与えられる時間の実効的な長さを調整する請求項24乃
    至35いずれかに記載の画像形成方法。
  37. 【請求項37】 入力される画像信号の平均輝度レベル
    を検出し、その検出結果に基づき、一つの前記第1配線
    が選択されている間に、該選択された第1配線に接続さ
    れる電子放出素子に、前記第2の配線によって発光に関
    わる電位が与えられる時間の実効的な長さを調整する請
    求項24乃至36いずれかに記載の画像形成方法。
  38. 【請求項38】 前記電子放出素子を介して流れる電流
    値を検出し、該検出結果に基づき、一つの前記第1配線
    が選択されている間に、該選択された第1配線に接続さ
    れる電子放出素子に、前記第2の配線によって発光に関
    わる電位が与えられる時間の実効的な長さを調整する請
    求項24乃至37いずれかに記載の画像形成方法。
  39. 【請求項39】 前記第1配線駆動回路によって選択さ
    れた第1配線に接続される電子放出素子であって、該電
    子放出素子からの電子の照射による前記発光体の発光を
    要求されない電子放出素子が接続される前記第2配線に
    印加する電位と、選択されていない第1配線に印加する
    電位とを異ならせる請求項24乃至38いずれかに記載の画
    像形成方法。
  40. 【請求項40】 前記第2配線に与えられる前記画像信
    号に応じた電位は、輝度階調に応じて制御される請求項
    24乃至39いずれかに記載の画像形成方法。
  41. 【請求項41】 前記第1配線駆動回路によって選択さ
    れた第1配線に接続される電子放出素子に対して、輝度
    階調表示のために前記第2配線によって与えられる電位
    の変化の範囲が、該電位の変化範囲内の電位のうちの前
    記選択された第1配線に与えられる電位に最も近い電位
    と該選択された第1配線に与えられる電位との電位差よ
    りも小さい請求項24乃至40いずれかに記載の画像形成方
    法。
  42. 【請求項42】 複数の電子放出素子と、 該電子放出素子から放出される電子の照射により発光す
    る発光体と、 前記複数の電子放出素子のそれぞれを順次選択し、選択
    した電子放出素子に選択していない電子放出素子に与え
    る電位と異なる所定の電位を与える第1の電位印加手段
    と、 少なくとも選択された前記電子放出素子に、画像信号に
    応じた電位を与える第2の電位印加手段と、 を有する画像形成装置における画像形成方法であって、 前記選択された電子放出素子に第1の電位印加手段と第
    2の電位印加手段によってそれぞれ与えられる電位間の
    電位差を、該選択された電子放出素子からの電子の照射
    による前記発光体の発光を要求されない時に、該電子放
    出素子からの電子の照射による前記発光体の発光が生じ
    るか生じないかのしきい値の近傍とすることを特徴とす
    る画像形成方法。
  43. 【請求項43】 複数の電子放出素子と、 該電子放出素子から放出される電子の照射により発光す
    る発光体と、 前記複数の電子放出素子のそれぞれを順次選択し、選択
    した電子放出素子に選択していない電子放出素子に与え
    る電位と異なる所定の電位を与える第1の電位印加手段
    と、 少なくとも選択された前記電子放出素子に、輝度階調表
    示のために画像信号に応じた電位を与える第2の電位印
    加手段と、 を有する画像形成装置における画像形成方法であって、 前記輝度階調表示の際の最低輝度が発光レベルであるこ
    とを特徴とする画像形成方法。
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