JP2002156938A

JP2002156938A - 画像表示装置およびその駆動方法

Info

Publication number: JP2002156938A
Application number: JP2000354836A
Authority: JP
Inventors: Osamu Sagano; 治嵯峨野; Naoto Abe; 直人阿部
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2000-11-21
Filing date: 2000-11-21
Publication date: 2002-05-31
Also published as: US6653794B2; US20020060525A1

Abstract

(57)【要約】【課題】高いコントラストと、階調つぶれのない、優
れた階調特性を実現する。【解決手段】（ｍ×ｎ）個の冷陰極素子がｍ本の行配
線とｎ本の列配線によりマトリクス状に接続された表示
パネルと、前記行配線に接続された走査手段と、前記列
配線に接続された変調手段と、冷陰極素子と対向する位
置に配置された発光手段とを備える画像表示装置におい
て、前記変調手段として、Ｍビットの画像データに対
し、Ｍビットの電圧振幅変調手段とパルス幅制限手段を
備えたものを用い、所定の閾値以上では画像信号の変化
に応じて振幅のみを変化させ、閾値未満ではパルス幅の
みまたはパルス幅と振幅の双方を変化させた電圧信号を
前記冷陰極素子に印加する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の冷陰極素子
をマトリクス配線した表示パネルを備える画像表示装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、電子放出素子として熱陰極素
子と冷陰極素子の２種類が知られている。このうち冷陰
極素子では、例えば表面伝導型放出素子や、電界放出型
素子（以下ＦＥ型と記す）や、金属／絶縁層／金属型放
出素子（以下ＭＩＭ型と記す）などが知られている。

【０００３】表面伝導型放出素子としては、例えば、
Ｍ．Ｉ．Ｅｌｉｎｓｏｎ，ＲａｄｉｏＥｎｇ．Ｅｌｅｃ
ｔｒｏｎＰｈｙｓ.，１０，１２９０，（１９６５）
や、後述する他の例が知られている。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ＳｎＯ₂薄膜を用いたものの他に、
Ａｕ薄膜によるもの（Ｇ．Ｄｉｔｔｍｅｒ：“Ｔｈｉｎ
ＳｏｌｉｄＦｉｌｍｓ”，９，３１７（１９７２））
や、Ｉｎ₂Ｏ₃／ＳｎＯ₂薄膜によるもの（Ｍ．Ｈａｒｔ
ｗｅｌｌａｎｄＣ．Ｇ．Ｆｏｎｓｔａｄ：“ＩＥＥＥ
Ｔｒａｎｓ．ＥＤＣｏｎｆ．”，５１９（１９７
５））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））などが報告
されている。

【０００４】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、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。なお、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。

【０００５】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。なお、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。

【０００６】また、ＦＥ型の例は、例えば、Ｗ．Ｐ．Ｄ
ｙｋｅ＆Ｗ．Ｗ．Ｄｏｌａｎ，“Ｆｉｅｌｄｅｍｉ
ｓｓｉｏｎ”，ＡｄｖａｎｃｅｉｎＥｌｅｃｔｒｏｎ
Ｐｈｙｓｉｃｓ，８，８９（１９５６）や、あるい
は、Ｃ．Ａ．Ｓｐｉｎｄｔ，“Ｐｈｙｓｉｃａｌｐｒ
ｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｈｉｎ−ｆｉｌｍｆｉｅｌ
ｄｅｍｉｓｓｉｏｎｃａｔｈｏｄｅｓｗｉｔｈｍｏ
ｌｙｂｄｅｎｕｍｃｏｎｅｓ”，Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈ
ｙｓ.，４７，５２４８（１９７６）などが知られてい
る。

【０００７】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、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。また、ＦＥ型の他の素子構成として、図２０
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。

【０００８】また、ＭＩＭ型の例としては、例えば、
Ｃ．Ａ．Ｍｅａｄ，“Ｏｐｅｒａｔｉｏｎｏｆｔｕｎ
ｎｅｌ−ｅｍｉｓｓｉｏｎＤｅｖｉｃｅｓ，Ｊ．Ａｐ
ｐｌ．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２１に
示す。同図は断面図であり、図において、３０２０は基
板、３０２１は金属よりなる下電極、３０２２は厚さ１
００オングストローム程度の薄い絶縁層、３０２３は厚
さ８０〜３００オングストローム程度の金属よりなる上
電極である。ＭＩＭ型においては、上電極３０２３と下
電極３０２１の間に適宜の電圧を印加することにより、
上電極３０２３の表面より電子放出を起こさせるもので
ある。

【０００９】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。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。

【００１０】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６４−３１３
３２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。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。

【００１１】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ＵＳＰ５，０６６，８８３や特開
平２−２５７５５１号公報や特開平４−２８１３７号公
報において開示されているように、表面伝導型放出素子
と電子ビームの照射により発光する蛍光体とを組み合わ
せて用いた画像表示装置が研究されている。表面伝導型
放出素子と蛍光体とを組み合わせて用いた画像表示装置
は、従来の他の方式の画像表示装置よりも優れた特性が
期待されている。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。

【００１２】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米国特許４，９０４，８９
５に開示されている。また、ＦＥ型を画像表示装置に応
用した例として、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：“ＲｅｃｅｎｔＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｎＭ
ｉｃｒｏｔｉｐｓＤｉｓｐｌａｙａｔＬＥＴＩ”，
Ｔｅｃｈ．Ｄｉｇｅｓｔｏｆ４ｔｈＩｎｔ．Ｖａｃｕ
ｕｎＭｉｃｒｏｅｌｅｌｅ−ｃｔｒｏｎｉｃｓＣｏｎ
ｆ.,Ｎａｇａｈａｍａ，ｐｐ．６−９（１９９１））。
また、ＭＩＭ型を多数個並べて画像表示装置に応用した
例は、例えば本出願人による特開平３−５５７３８号公
報に開示されている。

【００１３】このような、冷陰極素子は、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。第一
に、ある電圧（これを閾値電圧Ｖｔｈと呼ぶ）以上の電
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、闘値電圧Ｖｔｈ未満の電圧では放出電流Ｉｅ
はほとんど検出されない。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。また第二に、放出電流Ｉｅは素子に印加する電圧Ｖ
ｆ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。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。

【００１４】以上のような特性を有するため、冷陰極素
子と蛍光体を組み合わせることにより、表示装置に好適
に用いることができる。例えば図１０に示したような、
多数の素子を表示パネル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
替えていくことにより、表示画面を順次走査して表示を
行うことが可能である。また、第二の特性を利用するこ
とにより、素子に印加する電圧Ｖｆを変えることで、放
出される電子の量を制御することができ、それにより蛍
光体の発光輝度を制御することができ、画像表示の表示
を行うことができる。また、第三の特性により、電圧Ｖ
ｆ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。

【００１５】上記の第二の特性を利用し、冷陰極素子に
印加する電圧の値を変調して、放出電子の量を制御し、
画像を表示する方法については、例えば、本出願人によ
る特開平１１−２８８２４６などが公開されている。

【００１６】また、画像データＭビット（Ｍ＝Ｋ＋Ｌ）
をＫビットとＬビットのデータに分けて、Ｋビットをパ
ルス幅変調、Ｌビットを振幅変調することにより画像を
表示する例として、双葉電子工業（株）の特開平７−１
８１９１６が開示されている。

【００１７】本発明の主旨は、前述した冷陰極素子の第
二の特性を用いて、画像表示を行うものであるが、本発
明者らが鋭意検討してきた結果、以下のような課題が生
じていた。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、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、構造の電子放出素子を試みてきた。さらに、
多数の電子放出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源を応用した画像表示装置につい
て研究を行ってきた。本発明者らは、例えば図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、電子放出素子を２次元的に多数個配列
し、これらの素子を図示のようにマトリクス状に配線し
たマルチ電子ビーム源である。

【００１９】図中、４００１は電子放出素子を模式的に
示したもの、４００２は行配線、４００３は列配線であ
る。行配線４００２および列配線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。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】電子放出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、行配線４００２および列配線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行の電子放出素子を駆動するには、選択する行の
行配線４００２には選択電圧Ｖｓを印加し、同時に非選
択の行の行配線４００２には非選択電圧Ｖｎｓを印加す
る。これと同期して列配線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。この方法による
と、配線抵抗４００４および４００５による電圧降下を
無視すれば、選択する行の電子放出素子には、Ｖｅ−Ｖ
ｓの電圧が印加され、また非選択行の電子放出素子には
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する行の電子放出素
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（上記の特性を電圧振幅変
調特性という）。したがって、電子放出素子を単純マト
リクス配線したマルチ電子ビーム源にはいろいろな用途
が考えられており、例えば画像情報に応じた電圧信号を
適宜印加すれば、画像表示装置用の電子源として応用で
きるものと期待される。

【００２１】しかしながら、本発明者が先に試みた画像
表示装置においては以下のような課題が発生していた。

【００２２】従来の放送方式においては、ＣＲＴ（Ｃａ
ｔｈｏｄｅＲａｙＴｕｂｅ）に画像を表示する際に
は、ＣＲＴの入出力特性が、入力データの２．２乗に比
例した輝度を発光する特性（これを逆γ特性という）を
有しているため、放送局側では、撮像した画像と最終的
な表示画像との関係を１対１とするために、撮像データ
に０．４５乗の変換（γ変換という）処理を施した後、
データを送信している。

【００２３】一方、本発明に係る画像表示装置は、表示
パネルとして、ＣＲＴではなく、冷陰極素子をマトリク
ス状に備えた表示パネルを用いている。

【００２４】これまで、本発明者らは、本発明に係る表
示パネルの入出力特性を研究したところ、入力画像デー
タに応じて、冷陰極素子に印加する駆動電圧Ｖｅを図２
３に示すように設定した場合、図２４に示すような、Ｃ
ＲＴの逆γ特性（２．２乗）に近い発光特性を有してい
ることが分かった。なお、図２４では画像データのビッ
ト数を８ビットで示した。

【００２５】この優れた特性を利用すれば、入力画像デ
ータの２．２乗に比例した輝度を発光するため、通常、
ＰＤＰ（プラズマ・ディスプレイ）などの、入力画像デ
ータに対しリニアな発光特性をもつディスプレイのよう
に、ルックアップテーブルを用いて、逆γ変換を行う必
要がないという優れた長所がある。ルックアップテーブ
ルを用いて逆γ変換する際には、一般にルックアップテ
ーブルによる丸め誤差が発生し、特に低階調部分の階調
がつぶれてしまうという課題がある。

【００２６】一方、本発明に係る冷陰極素子を用いたデ
ィスプレイでは、ルックアップテーブルを用いないた
め、階調がつぶれることなく、入力画像データの階調数
に対して、駆動電圧Ｖｅの大きさをリニアに変調すれ
ば、冷陰極素子の逆γ特性により、出力も入力画像デー
タと同数の階調数を表現できるという優れた長所を持っ
ている。

【００２７】しかるに、本発明者らは、本発明に係る表
示パネルの入出力特性をさらに検討した結果、図２３の
ように電圧を設定した場合において、入力画像データに
対し出力輝度は、ほぼ、２．２乗の逆γ特性に近い特性
を持っているが、入力画像データが小さい部分（低階調
部分）については、必ずしも一致しておらず、入力画像
データが０（印加電圧−Ｖｓ＋ＶＬ）の場合において
も、発光輝度が０とならないという現象があることが分
かった。この結果、画像としては、暗い部分の輝度が若
干上昇するため、コントラストが低下してしまう問題が
生じていた。

【００２８】本発明は、上述の問題点に鑑みてなされた
もので、ＣＲＴ以外の表示素子を用いて、高いコントラ
ストと、階調つぶれのない、優れた階調特性を実現する
ことを目的とする。

【００２９】

【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
めに、本発明者らが鋭意努力した結果、以下の発明を得
た。すなわち本発明に係る第１の画像表示装置は、（ｍ
×ｎ）個の表面伝導型放出素子がｍ本の行配線とｎ本の
列配線によりマトリクス状に接続された表示パネルと、
前記行配線に接続された走査手段と、前記列配線に接続
された変調手段と、冷陰極素子と対向する位置に配置さ
れた発光手段とを備える画像表示装置において、前記変
調手段は、Ｍビットの入力画像データに対し、Ｍビット
の電圧振幅変調手段と、パルス幅制限手段を備え、前記
表面伝導型放出素子に印加される変調信号は、画像デー
タに応じた、振幅およびパルス幅を有することを特徴と
する。

【００３０】ここで、前記変調手段は、あらかじめ設定
された閾値に基づき、閾値以上の画像データに対して
は、変調信号の振幅のみを変調するとともに、閾値未満
の画像データに対しては、変調信号のパルス幅のみ、ま
たは振幅とパルス幅を可変することが好ましい。

【００３１】また本発明に係る第２の画像表示装置は、
（ｍ×ｎ）個の表面伝導型放出素子がｍ本の行配線とｎ
本の列配線によりマトリクス状に接続された表示パネル
と、前記行配線に接続された走査手段と、前記列配線に
接続された変調手段と、冷陰極素子と対向する位置に配
置された発光手段とを備える画像表示装置において、前
記変調手段は、入力画像データに対して、非線形な入出
力特性をもつ振幅変調手段であることを特徴とする。

【００３２】前記振幅変調手段は、例えば、入力される
画像データＤａｔａに対し、Ｋ個の閾値Ｄ₁〜Ｄ_K（但し
Ｄ₁＜Ｄ₂＜……＜Ｄ_K）を有し、０≦Ｄａｔａ＜Ｄ₁では第１の傾きＤ₁≦Ｄａｔａ＜Ｄ₂では第２の傾きＤ_K-1≦Ｄａｔａ＜Ｄ_Kでは第Ｋの傾きＤ_K≦Ｄａｔａでは第Ｋ＋１の傾きからなる折れ線状の入出力特性を備えることを特徴とす
る。

【００３３】なお、上記の第１の画像表示装置は、従来
例で述べた、特開平７−１８１９１６に記載されたもの
とは明確な差異がある。すなわち、上記従来例において
は、Ｍビット（Ｍ＝Ｋ＋Ｌ）の画像データに対しＫビッ
トをパルス幅変調し、Ｌビットを電圧振幅変調で変調す
ることにより、Ｍビットの階調特性を得る例であるのに
対し、本発明に係る画像表示装置は、Ｍビットの電圧振
幅変調手段により変調を行うとともに、２．２乗の逆γ
特性に沿わない、低階調の部分については、補助的にパ
ルス幅を制限し、２．２乗特性をもたせるものである。

【００３４】

【作用】上述した本発明の画像表示装置によれば、従来
の画像表示装置に比較して、高いコントラストを実現す
ることができるだけでなく、階調つぶれのない、優れた
階調特性を実現できるなど優れた作用がある。

【００３５】

【実施例】以下、実施例に基づき本発明をさらに詳しく
説明する。（実施例１）実施例１は、冷陰極素子を多数備えた表示
装置において、階調性の高く、コントラストの高い画像
を表示させるために、冷陰極素子に印加する駆動電圧の
振幅を変調するだけでなく、補助的にパルス幅での補助
変調も加えた場合の例である。

【００３６】図１０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、１
００６は側壁、１００７はフェースプレートであり、１
００５〜１００７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。

【００３７】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。前記ｎ×ｍ個の冷陰極素子
は、ｍ本の行配線１００３とｎ本の列配線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源と呼ぶこ
ととする。

【００３８】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。蛍光体は、リアプレートの各画素
（絵素）に対応してマトリクス状に形成された、冷陰極
素子からの放出電子（放出電流）の照射される位置に対
して、画素を形成するように構成されている。

【００３９】本実施例では以上のような外観の表示パネ
ルの中に冷陰極素子として表面伝導型放出素子を作製し
た。

【００４０】表面伝導型放出素子は、図１１のような
（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）特性を有す
る。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ため、２本
のグラフは各々異なる尺度で図示した。

【００４１】すなわち、放出電流Ｉｅに関して以下に述
べる特性を有している。第一に、ある電圧（これを閾値
電圧Ｖｔｈと呼ぶ）以上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。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。また第二に、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。

【００４２】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
えば図１０に示したような、多数の素子を表示パネルの
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。ま
た、第二の特性の特性を利用することにより、素子に印
加する電圧Ｖｆにより、蛍光体の発光輝度を制御するこ
とができ、画像の表示を行うことが出来る。

【００４３】図１はそのような表示装置の回路構成の概
略を示すブロック図である。図において、１はマルチ電
子源を内蔵した表示パネル、Ｄｘ１〜Ｄｘｍはマルチ電
子源の行配線の端子、Ｄｙ１〜Ｄｙｎはマルチ電子源の
列配線の端子、Ｈｖはフェースプレートとリアプレート
の間に加速電圧を印加するための高圧端子、Ｖａは高圧
電源、２は走査回路、３は同期信号分離回路、４はタイ
ミング発生回路、７は同期分離回路３から出力されるＹ
ＲＢ信号をＲＧＢ信号に変換するための変換回路、１３
はＨＤ方式の信号（ＲＧＢ信号）とＶＧＡ信号とを切り
替えるための信号切り替え部、５は画像データ１ライン
分のシフトレジスタ、６は画像データ１ライン分のライ
ンメモリ、８は変調手段、９はリファレンス電圧設定手
段、１０はコントローラ、１１はリモコン・インターフ
ェース、１２は画像表示装置をコントロールするための
スイッチである。なお、本実施例では、マルチ電子源の
電子放出素子として表面伝導型放出素子を用いている。

【００４４】（同期分離回路、タイミング発生回路）本
実施例の画像表示装置は、ＨＤ方式のテレビ信号とコン
ピュータなどの出力であるＶＧＡ信号をともに表示する
ことができる。但し本実施例は一つの例であって、ＮＴ
ＳＣや、ＰＡＬ、ＳＥＣＡＭなどの他の規格に対しても
同様に応用可能である。

【００４５】ＶＧＡ信号は、信号切り替え部１３へと供
給されるとともに、その同期信号Ｖｓｙｎｃ、Ｈｓｙｎ
ｃはタイミング発生回路４へと供給される。また、ＨＤ
方式のテレビ信号は、まず同期分離回路３により同期信
号Ｔｓｙｎｃ（垂直同期、水平同期を含む）が分離さ
れ、タイミング発生回路に供給される。また、映像信号
ＹＲＢは、７のＲＧＢ変換回路によりＹＲＢからディジ
タルＲＧＢ信号へと変換され、信号切り替え部１３へと
供給される。信号切り替え部１３はＶＧＡとＨＤの選択
を行う回路であって、コントローラ１０からの選択信号
Ｔｓｅｌに応じて映像ソースの切り替えを行う。コント
ローラは、リモコンや、スイッチ１２などによって選択
すべき映像ソースを設定されると、各部に選択信号Ｔｓ
ｅｌを供給する。

【００４６】タイミング発生回路４は、選択信号Ｔｓｅ
ｌに基づいて選択されている側の映像ソースの同期信号
に同期して、各部の動作タイミングを決定する。すなわ
ち、タイミング発生回路４はシフトレジスタ５の動作タ
イミングを制御するＴｓｆｔ、ラインメモリ６の動作タ
イミングを制御するＴｍｒｙ、走査回路２の動作を制御
するＴｓｃａｎなどの信号を発生する。

【００４７】（走査回路）走査回路２は、マルチ電子源
を順次１行ずつ走査するために、接続端子Ｄｘ１〜Ｄｘ
ｍに対して選択電圧Ｖｓまたは非選択電圧Ｖｎｓを出力
する回路で、例えば図２に示すようにそれぞれｍ個のス
イッチを内蔵している。なお、これらのスイッチはトラ
ンジスタやＦＥＴにより構成するのが好ましい。走査回
路２の出力する選択電圧Ｖｓと非選択電圧Ｖｎｓの大き
さや、後で述べる変調信号の大きさは、用いる冷陰極素
子の（Ｖｆ対Ｉｅ）特性および（Ｖｆ対Ｉｆ）特性に基
づいて決定すればよい。

【００４８】（シフトレジスタ、ラインメモリ）同期信
号分離回路３で分離された画像データＤａｔａは、シフ
トレジスタ５により、シリアルなデータフォーマットか
ら、各列配線毎のパラレルな画像データＩＤ１〜ＩＤＮ
へとシリアル／パラレル変換され、ラインメモリ６に１
水平走査期間の間記憶された後、パラレルな画像データ
Ｄ１〜ＤＮとして変調手段へと供給される。なお本実施
例では画像データＩＤ１〜ＩＤｎおよび、Ｄ１〜Ｄｎは
それぞれ８ビットの画像データとした。

【００４９】また、シフトレジスタ５、ラインメモリ
６、および変調手段８は、列配線ごとに非常に多くの信
号線や回路が必要であるため、列方向に分割し、複数の
列配線に対するシフトレジスタ、ラインメモリ、変調手
段を内蔵した集積回路を複数接続することにより構成す
ることが好ましい。

【００５０】（本実施例の変調手段）本実施例の変調手
段８のブロック図を図３に示す。同図において２０００
はＤ／Ａコンバータ、２００１はスイッチ、２００２は
パルス幅制御回路である。スイッチ２００１は、パルス
幅制御回路２００２からの制御信号に基づいて、表示パ
ネルの列配線Ｄｙ１〜Ｄｙｎに対し、Ｄ／Ａコンバータ
の出力を供給するか、ＧＮＤ電位を供給するかを切り替
える。

【００５１】Ｄ／Ａコンバータ２０００には、図１およ
び図３に示すように、リファレンス電圧設定回路９から
２つのリファレンス電圧Ｖ１およびＶ２が供給されてい
る。Ｄ／Ａコンバータ２０００は、入力画像データに応
じて、図４に示したような出力Ｖｏｕｔを発生する。な
お、本実施例では、Ｄ／Ａコンバータのビット数および
映像信号のビット数を共に８ビットとしている。

【００５２】Ｄ／Ａコンバータの構成としては、図５の
ようなＲ−２Ｒ型のＤ／Ａコンバータや、図６のよう
な、２つのリファレンス電圧の間を分圧し、電圧をスイ
ッチで切り替えるタイプ（直列抵抗型）など、所望の特
性が得られれば、どのようなタイプであっても構わな
い。

【００５３】パルス幅制御部２００２は、入力された映
像信号に応じて、スイッチ２００１を切り替えるための
制御信号を発生する回路である。パルス幅制御部２００
２とスイッチ２００１は、入力画像データの大きさに応
じて、図７のグラフに示したように、Ｄ／Ａコンバータ
の出力を印加する時間（出力パルス幅）を制御する。す
なわち、Ｄｔｈ以上の画像データに対しては出力パルス
幅を１００％とするのに対し、Ｄｔｈ以下の画像データ
に対しては、出力パルス幅を図７のように制限するよう
に動作する。本実施例では、画像データが０のとき、パ
ルス幅０、画像データがＤｔｈのときパルス幅１００％
の２点を通る直線により、パルス幅を制限した。変調手
段の出力波形の例を図８に示す。

【００５４】以上のような変調手段を作製し、表示パネ
ルを駆動したところ、従来からの課題であった、入力画
像データが小さい部分（低階調部分）の輝度が上昇して
しまう現象を低減することができ、特に、入力画像デー
タが０（印加電圧Ｖ１）の場合においても、発光輝度を
０とすることが出来た。この結果、画像のコントラスト
が向上し、表示品位を向上させることが出来るなど、非
常に効果があった。

【００５５】なお、本実施例では、図７のように出力パ
ルスの時間幅を制御したが特にこれにこだわることはな
く、例えば、時間幅方向のつながりをよくするため図９
に示した特性に基づいてパルス幅を制限しても良い。

【００５６】また、本実施例では、入力された映像信号
がＤｔｈ以下の画像データに対しては、出力パルスの振
幅とパルス幅を共に変調して駆動したがとくにこれにこ
だわることはない。すなわち、出力信号の振幅は入力画
像データがＤｔｈのときの振幅に固定し、パルス幅を制
御するだけでも同様な効果が得られることを発明者らは
すでに確認している。

【００５７】なお、Ｄ／Ａコンバータ２０００の構成と
しては、図５のようなＲ−２Ｒ型のＤ／Ａコンバータ
や、図６のような、２つのリファレンス電圧の間を分圧
し、電圧をスイッチで切り替えるタイプなど、所望の特
性が得られれば、どのようなタイプであっても構わない
と先に述べた。

【００５８】その一方で、本発明者らは、図５のような
Ｒ−２Ｒ型のＤ／Ａコンバータを用いて本実施例の変調
手段を実現したところ、Ｄ／Ａコンバータのスイッチや
抵抗などの部品点数を非常に少ない部品点数で実現する
ことができ、コスト的に非常にメリットがあった。

【００５９】また本発明者らは、図６のような直列抵抗
型のＤ／Ａコンバータを用いて本実施例の変調手段を実
現したところ、スイッチや抵抗などの部品点数は増える
ものの、他の方式のＤ／Ａコンバータを用いた場合より
も、変換誤差が少なく、リニアリティがよいという特徴
を備えており、画像表示装置として用いた場合、表示品
位を向上させることが出来るというメリットがあった。

【００６０】本実施例においては、さらに、Ｄｔｈ以下
の領域に対し出力パルスの振幅と、時間幅を調整しなが
ら、発光輝度を測定し、２．２乗の逆γ特性に合わせた
輝度を発光するように出力パルス幅を決定することによ
り、さらに表示画像の表示品位を高めることが出来ると
いう優れた効果があった。

【００６１】（実施例２）実施例２は、表面伝導型放出
素子を多数備えた画像表示装置において、変調手段を、
入力画像データに対し、リニアではない、非線形な出力
を発生するよう構成することで、階調性のよい、コント
ラストの高い画像を表示させるようにした例を示す。

【００６２】本実施例の表示装置の大まかな構成は図１
に示したブロックで表すことが出来る。但し本実施例で
は、変調手段８に入力された画像データに対し、非線形
な電圧振幅により振幅変調を施すために、変調手段８
を、図１２に示すような構成とした。なお本実施例でも
変調手段８への入力画像データは８ビットとした。

【００６３】（本実施例の変調手段）本実施例の変調手
段８のブロック図を図１２に示す。同図において２０１
０は第１のＤ／Ａコンバータ、２０１１は第２のＤ／Ａ
コンバータ、２０１２は切り替え制御部、２０１３は、
Ｄ／Ａコンバータ２０１０の出力とＤ／Ａコンバータ２
０１１の出力を切り替えるためのスイッチである。

【００６４】本実施例の変調手段８には、図１のリファ
レンス電圧設定手段９から、リファレンス電圧Ｖ１、Ｖ
２、Ｖ３の３つのリファレンス電圧が供給されている。

【００６５】第１のＤ／Ａコンバータ２０１０には、３
つのリファレンス電圧のうち、Ｖ１、Ｖ２が供給されて
おり、第２のＤ／Ａコンバータ２０１１にはＶ２、Ｖ３
が供給されている。

【００６６】Ｄ／Ａコンバータ２０１０および２０１１
の構成としては、図５のようなＲ−２Ｒ型のＤ／Ａコン
バータや、図６のような、２つのリファレンス電圧の間
を分圧し、電圧をスイッチで切り替えるタイプ（直列抵
抗型）など、所望の特性が得られれば、どのようなタイ
プであっても構わない。

【００６７】スイッチ２０１３および切り替え制御部
は、入力画像データがＤｔｈ未満の場合には、第１のＤ
／Ａコンバータ２０１０の電圧出力をパネルの列配線に
供給する一方、入力画像データがＤｔｈ以上の場合に
は、第２のＤ／Ａコンバータ２０１１の電圧出力をパネ
ルの列配線に供給する。

【００６８】従って、列配線には、入力画像データに対
して図１３に示すような振幅の駆動電圧が供給されるこ
とになる。この際、図１３に示すように、０〜Ｄｔｈ間
の傾きＡとＤｔｈ〜２５５間の傾きＢでは、“傾きＡ＞
傾きＢ”の関係がある。本実施例では変調手段の出力電
圧の極性を正、走査手段の選択電圧の極性を負としたた
め傾きＡ＞傾きＢであるが、電圧の極性が逆である場合
には、傾きＡ＜傾きＢとなる。すなわち、本実施例で
は、変調手段の出力特性を、入力画像データの階調が増
加するにしたがって、該出力特性の傾きの絶対値が次第
に小さくなる折れ線状の入出力特性を備えたところ、非
常に好ましい結果が得られた。

【００６９】従来は、図１３に示したように、（０、Ｖ
Ｌ）と（２５５、ＶＭ）の２点を通る直線上で変調手段
の出力を変調していたため、入力画像データの階調が低
い領域の輝度が必要以上に大きくなってしまい、画像の
コントラストが低減し、黒の表示品位が低下していた。

【００７０】一方、本実施例の変調手段を用いれば、入
力画像データがＤｔｈ以下の領域では第１のＤＡコンバ
ータの電圧出力により変調を施すことにより、図１３の
ように、Ｄｔｈ以下では冷陰極素子に印加する電圧が、
従来よりも相対的に低くできた。

【００７１】また、Ｖ１の電圧を、放出電流Ｉｅが放出
しはじめる閾値電圧Ｖｔｈ以下に設定することにより、
入力画像データが０の場合に、放出電流Ｉｅを０にする
ことが出来る。本実施例では、Ｖ１＝Ｖｔｈに設定し
た。

【００７２】このような変調手段を内蔵した画像表示装
置を作製し、画像を表示させたところ、従来からの課題
であった、入力画像データが小さい部分（低階調部分）
の輝度が上昇してしまう現象を低減することができ、特
に、入力画像データが０（印加電圧Ｖ１）の場合におい
ては、発光輝度を０とすることが出来た。

【００７３】この結果、画像のコントラストが向上し、
表示品位を向上させることが出来るなど、非常に効果が
あった。

【００７４】なお、本実施例では、図１２の２つのＤ／
Ａコンバータにより、入力画像データに対する変調手段
の振幅特性として図１３のような特性を実現したが、特
にこれにこだわることはない。

【００７５】本実施例では、Ｄｔｈを閾値にして、変調
手段の振幅特性のピッチを変えることにより、画像表示
装置のコントラストを向上していたが、より好ましく
は、ピッチが変わったことによる、違和感を低減するた
めに、例えば図１４に示すように、さらに閾値Ｄｔｈ２
を設け、ピッチの切り替えを多段にすることにより、階
調特性のなめらかな、高品位の画像表示が可能であるこ
とを本発明者らは確認している。

【００７６】これを実現するためには、例えば、図１２
に示した２つのＤ／Ａコンバータを３つにし、３つのＤ
／Ａコンバータにリファレンス電圧Ｖ１、Ｖ２’、Ｖ
２、Ｖ３などのリファレンス電圧を供給することによっ
て実現できる。この際、図１４に示すように、０〜Ｄｔ
ｈ２間の傾きＣ、Ｄｔｈ２〜Ｄｔｈ間の傾きＤ、および
Ｄｔｈ〜２５５間の傾きＥの間には、“傾きＣ＞傾きＤ
＞傾きＥ”の関係がある。なお、本実施例では変調手段
の出力電圧の極性を正、走査手段の選択電圧の極性を負
としたため傾きＣ＞傾きＤ＞傾きＥであるが、電圧の極
性が逆である場合には、傾きＣ＜傾きＤ＜傾きＥとな
る。すなわち、本発明においては、変調手段の入出力特
性を、出力の絶対値が、入力画像データが大きくなると
ともに、傾きの絶対値が次第に小さくなる折れ線状とな
る特性に設定することにより、非常に好ましい結果が得
られた。

【００７７】さらにＤ／Ａコンバータの数と供給するリ
ファレンス電圧の数を増やした場合においても、入力画
像データが増加するにしたがって、変調手段の出力特性
の傾きの絶対値が次第に小さくなる折れ線状の入出力特
性を備えたところ、非常に好ましかった。

【００７８】上記では変調手段の振幅特性のピッチを３
段階に切り替えた例を示したが、もちろん段数は多いほ
ど階調特性は向上するため、表示画像の品位をより向上
させることが出来る。

【００７９】また、本実施例のＤ／Ａコンバータとして
は、以下のような構成であっても構わない。すなわち、
図１２に示したＤ／Ａコンバータ２０１０および２０１
１は、入力画像データがある範囲であるときだけ、正し
い出力を発生させれば良いので、必ずしも入力画像デー
タのビット数と同等のビット数を持つ必要はない。

【００８０】例えば、図６に示した方式でＤ／Ａコンバ
ータ２０１０および２０１１を作製した場合において
は、Ｄ／Ａコンバータ２０１０は０〜Ｄｔｈ−１段階の
階調分の回路を備え、さらに、Ｄ／Ａコンバータ２０１
１はＤｔｈ〜２５５までの（２５５−Ｄｔｈ）段階の階
調分の回路を備えるのが回路を小さく出来るなど、メリ
ットが多い。

【００８１】また、別の例として、図６で示した同一の
抵抗値で記載した、複数の抵抗Ｒの大きさを互いに異な
る抵抗値に設定することにより、複数のＤ／Ａコンバー
タを用いなくても、１つのＤ／Ａコンバータにより上述
した変調手段の出力特性を実現することができる。

【００８２】なお、同方式では、抵抗Ｒを精度よく作製
すれば、ピッチを切り替える段数を複数にすることが出
来るだけでなく、究極的には、１個ごとの抵抗値を滑ら
かに変えることにより、コントラストが高く、非常に滑
らかな階調特性の画像表示装置を作製できることを本発
明者らは確認している。

【００８３】なお、この際においても変調手段の出力特
性は、入力画像データが大きくなるとともに、傾きの絶
対値が次第に小さくなる折れ線状の入出力特性を備え、
表示品質は非常に好ましかった。

【００８４】なお、Ｄ／Ａコンバータ２０１０および２
０１１の構成としては、図５のようなＲ−２Ｒ型のＤ／
Ａコンバータや、図６のような、２つのリファレンス電
圧の間を分圧し、電圧をスイッチで切り替えるタイプな
ど、所望の特性が得られれば、どのようなタイプであっ
ても構わないと先に述べた。

【００８５】その一方で、本発明者らは、図５のような
Ｒ−２Ｒ型のＤ／Ａコンバータを用いて本実施例の変調
手段を実現したところ、Ｄ／Ａコンバータのスイッチや
抵抗などの部品点数を非常に少ない部品点数で実現する
ことができ、コスト的に非常にメリットがあった。

【００８６】また本発明者らは、図６のような直列抵抗
型のＤ／Ａコンバータを用いて本実施例の変調手段を実
現したところ、スイッチや抵抗などの部品点数は増える
ものの、他の方式のＤ／Ａコンバータを用いた場合より
も、変換誤差が少なく、階調特性がよいという特徴を備
えており、画像表示装置として用いた場合、表示品位を
向上させることが出来るというメリットがあった。

【００８７】(実施例３)さらに、以下のような変調手段
を用いても、実施例２と同等の特性を実現することがで
きる。図１５は、Ｄｔｈを１２とし、入力画像データが
０〜１２階調までと１２〜２５５階調の間で、変調手段
の出力特性の傾きを変えた場合の、一列配線に対する変
調手段の構成を示した例である。

【００８８】本実施例では、図１５に示した、直列抵抗
型のＤ／Ａコンバータを用いた。リファレンス電圧とし
ては、図のように、直列抵抗の両端にＶＡおよびＶＣを
供給するとともに、１２階調目に相当する位置の節点に
電圧ＶＢを供給している。このような回路によってもリ
ファレンス電圧ＶＡおよび、ＶＢ、ＶＣを所望の電圧に
選ぶことにより、図１３に示した変調手段の出力特性を
得ることができる。

【００８９】なお、本実施例の構成は１つのＤ／Ａコン
バータにより構成されているが、このような例であって
も構わない。また、当然ながら本実施例においても見方
を変えれば、階調０〜１２までの直列抵抗部分と、スイ
ッチを第１のＤ／Ａコンバータ、階調１２〜階調２５５
の直列抵抗部分とスイッチを第２のＤ／Ａコンバータと
考えれば、複数のＤ／Ａコンバータにより成り立ってい
るともいえる。

【００９０】また、階調１２と０に相当する位置の間
に、さらに別のリファレンス電圧を供給することによ
り、変調手段の出力電圧特性を更に多段な傾きをもつ折
れ線にすることが可能であり、これによって傾きが急激
に変化することなく、滑らかに入出力特性を持たせるこ
とができるため、滑らかな階調特性と、本発明の課題で
ある高いコントラストを同時に実現する上で、非常に効
果があった。

【００９１】このようなさまざまな例の変調手段を内蔵
した画像表示装置を作製し、画像を表示させたところ、
従来からの課題であった、入力画像データが小さい部分
（低階調部分）の輝度が上昇してしまう現象を低減する
ことができ、特に、入力画像データが０（印加電圧Ｖ
１）の場合においても、発光輝度を０とすることが出来
た。

【００９２】この結果、画像のコントラストが向上し、
表示品位を向上させることが出来るなど、非常に効果が
あった。

【００９３】（実施例４）実施例４は、表面伝導型放出
素子を多数備えた表示装置において、階調性のよい、コ
ントラストの高い画像を表示させるために、画像表示装
置の変調手段を、入力画像データに対し、リニアではな
い、非線形な出力を発生するよう構成することで、課題
を解決した別の例である。

【００９４】表示装置の大まかなブロック図は図１に示
したブロックで表すことが出来る。但し本実施例では、
変調手段に入力された画像データに対し、非線形な電圧
振幅により振幅変調を施すために、変調手段として、図
１６に示すような変調手段を設けた。なお本実施例でも
変調手段への入力画像データは８ビットとした。

【００９５】（本実施例の変調手段）本実施例の変調手
段８のブロック図を図１６に示す。同図において２０２
０はＤ／Ａコンバータ、２０２１はリファレンス電圧選
択部でありそれぞれ列配線毎に形成されている。本実施
例の変調手段８には、図１のリファレンス電圧設定手段
９から、リファレンス電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４の４
つのリファレンス電圧が供給されている。

【００９６】（本実施例のＤ／Ａコンバータ）Ｄ／Ａコ
ンバータの例としては、図５のようなＲ−２Ｒ型のＤ／
Ａコンバータや、図６のような、２つのリファレンス電
圧の間を分圧し、電圧をスイッチで切り替えるタイプ
（直列抵抗型）など、所望の特性が得られれば、どのよ
うなタイプで合っても構わない。

【００９７】なお、本実施例では、図５および図６のリ
ファレンス電圧Ｖ２に相当する電圧(Ｄ／Ａコンバータ
の上側のリファレンス電圧)をＶｒＵｉ（但しｉは列番
号、ｉ＝１，２，…ｎ）、リファレンス電圧Ｖ１に相当
する電圧(Ｄ／Ａコンバータの下側のリファレンス電圧)
をＶｒＬｉ（但しｉは列番号、ｉ＝１，２，…ｎ）と定
義することとする。

【００９８】（リファレンス電圧選択部）リファレンス
電圧選択部２０２１は、入力画像データＤｉ（ｉ＝１，
２，．．．，ｎ）に基づいて、リファレンス電圧設定手
段９(図１参照)から供給されたリファレンス電圧Ｖ１〜
Ｖ４を切り替える回路である。

【００９９】より具体的には、入力画像データＤｉ（ｉ
＝１，２，．．．ｎ）がＤｔｈ以上（Ｄｉ≧Ｄｔｈ）の
場合、ＶｒＵｉ＝Ｖ４（但しｉ＝１，２，．．．，ｎ）ＶｒＬｉ＝Ｖ２（但しｉ＝１，２，．．．，ｎ）入力画像データＤｉ（ｉ＝１，２，．．．，ｎ）がＤｔ
ｈ未満（Ｄｉ＜Ｄｔｈ）の場合、ＶｒＵｉ＝Ｖ３（但しｉ＝１，２，．．．，ｎ）ＶｒＬｉ＝Ｖ１（但しｉ＝１，２，．．．ｎ）となるように、切り替えを行う回路である。リファレン
ス電圧選択部２０２１はコンパレータとスイッチ等から
簡単に構成することが出来る。

【０１００】以上のように、入力画像データに対してＤ
／Ａコンバータへ供給するリファレンス電圧を切り替え
たところ、変調手段の出力電圧としては、図１７に示す
ような出力特性を得ることが出来た。リファレンス電圧
を所望の電圧に設定することにより、実施例２および３
に記載したのと同じ出力特性を有する変調手段を構成す
ることが出来た。

【０１０１】この結果、画像のコントラストが向上し、
表示品位を向上させることが出来るなど、非常に効果が
あった。

【０１０２】なお、本実施例では、Ｄｔｈを閾値にし
て、リファレンス電圧を切り替えたが、さらに入力画像
データに対する閾値を設け、Ｄ／Ａコンバータに供給す
るリファレンス電圧を多段に切り替えた方が、より階調
特性をなめらかにすることができ、高品位の画像表示が
可能であることを本発明の発明者らは確認している。

【０１０３】これを実現するためには、例えば、図１に
示したリファレンス電圧設定手段９から、供給するリフ
ァレンス電圧の種類を増やすとともに、リファレンス電
圧選択手段のコンパレータ、およびスイッチを増やせ
ば、簡単に作製することが出来る。

【０１０４】なお、Ｄ／Ａコンバータ２０２０の構成と
しては、図５のようなＲ−２Ｒ型のＤ／Ａコンバータ
や、図６のような、２つのリファレンス電圧の間を分圧
し、電圧をスイッチで切り替えるタイプなど、所望の特
性が得られれば、どのようなタイプであっても構わない
と先に述べた。

【０１０５】その一方で、本発明者らは、図５のような
Ｒ−２Ｒ型のＤ／Ａコンバータを用いて本実施例の変調
手段を実現したところ、Ｄ／Ａコンバータのスイッチや
抵抗などの部品点数を非常に少ない部品点数で実現する
ことができ、コスト的に非常にメリットがあった。

【０１０６】また本発明者らは、図６のような直列抵抗
型のＤ／Ａコンバータを用いて本実施例の変調手段を実
現したところ、スイッチや、抵抗などの部品点数は増え
るものの、他の方式のＤ／Ａコンバータを用いた場合よ
りも、変換誤差が少なく、リニアリティがよいという特
徴を備えており、画像表示装置として用いた場合、表示
品位を向上させることが出来るというメリットがあっ
た。リファレンス電圧を切り替える段数については、段
数が多いほど、表示画像の階調特性が滑らかになるた
め、表示画像としては好ましいが、回路上は複雑になる
ため、コストや、表示品位などを考慮した上で決定する
ことが好ましかった。

【０１０７】（実施例５）実施例５は、表面伝導型放出
素子を多数備えた表示装置において、階調性のよい、コ
ントラストの高い画像を表示させるために、画像表示装
置の変調手段を、入力画像データに対し、リニアではな
い、非線形な出力を発生するよう構成することで、課題
を解決した別の例である。

【０１０８】本実施例の表示装置の大まかな構成は図１
に示したブロックで表すことが出来る。但し本実施例で
は、変調手段に入力された画像データに対し、非線形な
電圧振幅により振幅変調を施すために、変調手段とし
て、図１８に示すような変調手段を設けた。

【０１０９】なお図１８は一列配線分の変調手段であっ
て、変調手段全体としては、図１８の回路を列配線分、
すなわちｎ個備えるものである。本実施例でも変調手段
への入力画像データは８ビットとした。

【０１１０】（本実施例のＤ／Ａコンバータ）本実施例
の変調手段のＤ／Ａコンバータとしては図１８に示した
ように２個のＤ／Ａコンバータを用いている。なお図に
も示したように、Ｄ／ＡコンバータＢはＲ−２Ｒ型のＤ
／Ａコンバータであり、Ｄ／ＡコンバータＡは直列抵抗
型のＤ／Ａコンバータである。

【０１１１】本実施例では入力画像データの閾値Ｄｔｈ
を８とし、８以上では、Ｄ／ＡコンバータＢの出力を列
配線に出力し、８未満では、Ｄ／ＡコンバータＡの出力
を列配線へ出力する。

【０１１２】Ｄ／ＡコンバータＢのリファレンス電圧と
しては、ＶＤ、ＶＣがリファレンス電圧設定手段から供
給されており、Ｄ／ＡコンバータＡへのリファレンス電
圧としては、Ｄ／ＡコンバータＢの出力ＶｏｕｔＢとＶ
Ａがリファレンス電圧設定手段から供給されている。

【０１１３】本実施例では、ＶｏｕｔＢをＤ／Ａコンバ
ータＢのリファレンス電圧とすることと、後述する第１
デコーダ１８０１の働きにより、Ｄ／ＡコンバータＡお
よび、Ｂの切り替えによって変調手段の出力特性が不連
続になるのを防止している。

【０１１４】（第１デコーダの動作）図１８の第１デコ
ーダ１８０１の動作について説明する。第１デコーダは
Ｄ／ＡコンバータＢのスイッチを制御するための制御信
号Ｓ７〜Ｓ０を発生する回路である。同回路は入力画像
データが８以上の場合には、Ｄ／ＡコンバータＢへの制
御信号Ｓ７〜Ｓ０を入力画像データと同じにする一方、
入力画像データが８未満の場合には、Ｄ／Ａコンバータ
Ｂへの制御信号Ｓ７〜Ｓ０を８にする。

【０１１５】（第２デコーダの動作）図１８の第２デコ
ーダ１８０２の動作について説明する。第２デコーダは
入力画像データに応じて、切り替えを行い、ＶｏｕｔＢ
およびＶｏｕｔＡをＶｏｕｔへ接続する制御信号を発生
する。同回路は入力画像データが８以上の場合には、Ｄ
／ＡコンバータＢの出力ＶｏｕｔＢをＶｏｕｔとする一
方、入力画像データが８未満の場合には、Ｄ／Ａコンバ
ータＡの出力ＶｏｕｔＡを出力Ｖｏｕｔとするよう、制
御信号を発生し、スイッチを切り替える。

【０１１６】上記第１および第２デコーダの働きによ
り、入力画像データが８未満の場合には、Ｄ／Ａコンバ
ータＢの出力ＶｏｕｔＢは入力画像データが８である際
の出力を発生する。ＶｏｕｔＢは、上述の通り、Ｄ／Ａ
コンバータＡのリファレンスに供給されており、Ｄ／Ａ
コンバータＡでは入力画像データの下位３ビットに応じ
た出力ＶｏｕｔＡを出力し、ＶｏｕｔはＶｏｕｔＡに等
しくなる。また入力画像データが８以上の場合には、Ｄ
／ＡコンバータＢの出力ＶｏｕｔＢがＶｏｕｔとなる。

【０１１７】以上のように変調手段を構成したところ、
Ｄ／ＡコンバータＡおよび、Ｂの出力特性が切り替わる
位置での連続性が確保できる（つながりが滑らかに出来
る）ため、非常にメリットがあった。

【０１１８】上述の回路により、リファレンス電圧を所
望の値に設定することにより、変調手段の入出力特性を
図１３の特性と同じにすることができ、本発明の課題で
あった、低階調部分の輝度を低減し、画像のコントラス
トが向上し、表示品位を向上させることが出来るなど
の、非常に優れた効果があった。

【０１１９】（実施例６）実施例１〜５の実施形態に対
し、好ましくは、以下のような実施形態をさらに備える
ことが好ましい。すなわち、実施例１〜５の変調手段に
おいては、一水平走査期間の始まりもしくは直前に、Ｄ
／Ａコンバータへデータがセットされ、変調電圧ＡＭ１
〜ＡＭｎが出力されるが、Ｄ／Ａコンバータへデータが
セトリングされる期間中は、予期しない、電圧を出力す
る恐れがある。

【０１２０】これを防止するため、変調手段の出力を、
セトリング期間中、電子を放出しない電圧へ短絡するた
めのスイッチと制御部を各列配線毎に備えることが好ま
しい。電子を放出しない電圧とは、選択された行に印加
されている電圧と、変調手段の出力電圧の間の電位差が
Ｖｔｈ以下の電圧である。もちろん、セトリング期間中
は、行配線の電圧をすべて非選択電位Ｖｎｓにすること
でも構わない。

【０１２１】

【発明の効果】本発明の画像表示装置によれば、従来の
画像表示装置に比較して、高いコントラストを実現する
ことができるだけでなく、階調つぶれのない、優れた階
調特性を実現できるなど、非常に優れた効果があった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る画像表示装置のブロ
ック図である。

【図２】図１における走査回路の一例を示す図であ
る。

【図３】本発明の実施例１に係る変調手段のブロック
図である。

【図４】実施例１に係るＤ／Ａコンバータの入出力特
性図である。

【図５】本発明の実施例で用いられるＤ／Ａコンバー
タの一例を示す回路図である。

【図６】本発明の実施例で用いられるＤ／Ａコンバー
タの他の例を示す回路図である。

【図７】実施例１に係る変調信号ＡＭ１〜ＡＭｎの時
間幅特性図である。

【図８】実施例１に係る変調信号ＡＭ１〜ＡＭｎの駆
動波形例を示す図である。

【図９】実施例１に係る変調信号ＡＭ１〜ＡＭｎのよ
り好ましい時間幅特性例を示す図である。

【図１０】本発明の実施例で用いられた表示パネルの
電気的接続を説明するための図である。

【図１１】図１０の冷陰極素子の特性を説明するため
の図である。

【図１２】本発明の実施例２に係る変調手段のブロッ
ク図である。

【図１３】図１２の変調手段の入出力特性図である。

【図１４】図１２の変調手段の変形例における入出力
特性例を示す図である。

【図１５】本発明の実施例３に係る変調手段で用いら
れるＤ／Ａコンバータの回路図である。

【図１６】本発明の実施例４に係る変調手段のブロッ
ク図である。

【図１７】図１６の変調手段の入出力特性図である。

【図１８】本発明の実施例５に係る変調手段のブロッ
ク図である。

【図１９】従来知られた表面伝導型放出素子の一例を
示す図である。

【図２０】従来知られたＦＥ型放出素子の一例を示す
図である。

【図２１】従来知られたＭＩＭ型放出素子の一例を示
す図である。

【図２２】従来のマルチ電子源の電気的な接続を説明
するための図である。

【図２３】本発明の課題を説明するための図である。

【図２４】本発明の課題を説明するための図である。

【符号の説明】

１：表示パネル、２：走査回路、３：同期信号分離回
路、４：タイミング発生回路、５：シフトレジスタ、
６：ラインメモリ、７：ＲＧＢ変換回路、８：パルス幅
変調回路、９：リファレンス電圧設定手段、１０：コン
トローラ、１１：リモコン、１２：スイッチ、１００
１：素子基板、１００２：冷陰極素子、１００３：行方
向配線、１００４：列方向配線、１００５：リアプレー
ト、１００６：側壁（枠）、１００７：フェースプレー
ト、１００８：蛍光膜、１００９：メタルバック、１０
１０：黒色導電体、２０００：Ｄ／Ａコンバータ、２０
０１：スイッチ、２００２：パルス幅制御部、２０１
０：第１のＤ／Ａコンバータ、２０１１：第２のＤ／Ａ
コンバータ、２０１２：切り替え制御部。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】（ｍ×ｎ）個の冷陰極素子がｍ本の行配
線とｎ本の列配線によりマトリクス状に接続された表示
パネルと、前記行配線に接続された走査手段と、前記列
配線に接続された変調手段と、冷陰極素子と対向する位
置に配置された発光手段とを備える画像表示装置におい
て、前記変調手段は、Ｍビットの画像データに対し、Ｍビッ
トの電圧振幅変調手段とパルス幅制限手段を備え、前記
冷陰極素子に印加される変調信号は、画像データに応じ
た、振幅およびパルス幅を有する電圧信号であることを
特徴とする画像表示装置。
【請求項２】前記変調手段は、あらかじめ設定されて
いる画像データを閾値として、該閾値以上の画像データ
に対しては、変調信号の振幅のみを変調するとともに、
該閾値未満の画像データに対しては、前記パルス幅制限
手段により変調信号のパルス幅を制限することを特徴と
する、請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項３】前記変調手段は、前記閾値未満の画像デ
ータに対しては、さらに変調信号の振幅を変調すること
を特徴する、請求項２に記載の画像表示装置。
【請求項４】（ｍ×ｎ）個の冷陰極素子がｍ本の行配
線とｎ本の列配線によりマトリクス状に接続された表示
パネルと、前記行配線に接続された走査手段と、前記列
配線に接続された変調手段と、冷陰極素子と対向する位
置に配置された発光手段とを備える画像表示装置におい
て、前記変調手段は、入力画像データに対して、非線形な入
出力特性を持つ電圧振幅変調手段であることを特徴とす
る画像表示装置。
【請求項５】前記電圧振幅変調手段の出力電圧の絶対
値は、変調手段の入力である画像データに対し単調増加
性を持つとともに、その傾きが次第に小さくなるもので
あることを特徴とする請求項４に記載の画像表示装置。
【請求項６】前記変調手段はＤ／Ａコンバータを含
み、該Ｄ／Ａコンバータの出力特性は、入力である画像
データに対し、単調増加性を持つとともに、その傾きが
次第に小さくなるものであることを特徴とする請求項４
に記載の画像表示装置。
【請求項７】前記電圧振幅変調手段の出力電圧の絶対
値は、変調手段の入力である画像データＤａｔａに対
し、Ｋ個の閾値Ｄ_l〜Ｄ_K（但し、Ｄ_l＜Ｄ₂＜…＜Ｄ_K、
Ｋは１以上の整数）を有し、０≦Ｄａｔａ＜Ｄ₁では第１の傾きＤ₁≦Ｄａｔａ＜Ｄ₂では第２の傾き …………………… Ｄ_K-1≦Ｄａｔａ＜Ｄ_Kでは第Ｋの傾きＤ_K≦Ｄａｔａでは第Ｋ＋１の傾きからなる折れ線状の
特性を有することを特徴とする請求項４に記載の画像表
示装置。
【請求項８】前記第１〜第Ｋ＋１（Ｋ≧１）の傾き
は、第１の傾き＞第２の傾き＞……＞第Ｋ＋１の傾きの
関係を満足することを特徴とする請求項７に記載の画像
表示装置。
【請求項９】前記電圧振幅変調手段は前記折れ線状の
入出力特性を備えるＤ／Ａコンバータであることを特徴
とする請求項７または８に記載の画像表示装置。
【請求項１０】前記電圧振幅変調手段はＤ／Ａコンバ
ータを含み、前記Ｄ _i（ｉ＝１，２，…Ｋ）を閾値とし
て、Ｄ／Ａコンバータのリファレンス電圧を切り替える
ことを特徴とする請求項７または８に記載の画像表示装
置。
【請求項１１】前記電圧振幅変調手段は異なるリファ
レンス電圧を供給される、複数のＤ／Ａコンバータを含
み、前記Ｄ_i（ｉ＝１，２，…Ｋ）を閾値として、Ｄ／
Ａコンバータの出力を切り替えることを特徴とする請求
項７または８に記載の画像表示装置。
【請求項１２】前記電圧振幅変調手段は前記Ｄ／Ａコ
ンバータのセトリング期間中はあらかじめ設定された電
圧を出力することを特徴とする請求項９〜１１のいずれ
か１つに記載の画像表示装置。
【請求項１３】前記走査手段は前記Ｄ／Ａコンバータ
のセトリング期間中は非選択電圧を出力することを特徴
とする請求項９〜１２のいずれか１つに記載の画像表示
装置。
【請求項１４】前記電圧振幅変調手段はさらに入力画
像データに拠らない、あらかじめ設定された電圧を出力
する手段をさらに備えることを特徴とする請求項４、５
および７〜１３のいずれか１つに記載の画像表示装置。
【請求項１５】前記冷陰極素子は、表面伝導型放出素
子であることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１
つに記載の画像表示装置。
【請求項１６】前記冷陰極素子は、電界放出（ＦＥ）
型素子であることを特徴とする請求項１〜１４のいずれ
か１つに記載の画像表示装置。
【請求項１７】前記冷陰極素子は、ＭＩＭ（金属／絶
縁層／金属）型素子であることを特徴とする請求項１〜
１４のいずれか１つに記載の画像表示装置。
【請求項１８】前記画像データはγ変換を施されてい
ることを特徴とする請求項１〜１７のいずれか１つに記
載の画像表示装置。
【請求項１９】（ｍ×ｎ）個の冷陰極素子がｍ本の行
配線とｎ本の列配線によりマトリクス状に接続された表
示パネルと、前記行配線に接続された走査手段と、前記
列配線に接続された変調手段と、冷陰極素子と対向する
位置に配置された発光手段とを備える画像表示装置の駆
動方法であって、所定の画像データを閾値とし、入力された画像データと
該閾値との大小関係を判別する工程と、画像データと該
判別結果に応じて、変調手段の出力振幅およびパルス幅
を決定する工程を備え、前記決定工程は、画像データが該閾値より大きい場合
は、パルス幅一定で振幅のみ変調した信号を、該閾値未
満の画像データに対しては振幅一定でパルス幅のみを変
調するか、振幅とパルス幅の双方を変調した信号を出力
することを特徴とする画像表示装置の駆動方法。