JP2004094209A - Image forming apparatus and image forming method - Google Patents
Image forming apparatus and image forming method Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004094209A JP2004094209A JP2003185501A JP2003185501A JP2004094209A JP 2004094209 A JP2004094209 A JP 2004094209A JP 2003185501 A JP2003185501 A JP 2003185501A JP 2003185501 A JP2003185501 A JP 2003185501A JP 2004094209 A JP2004094209 A JP 2004094209A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- signal
- electron
- color
- electron beam
- image forming
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Cathode-Ray Tubes And Fluorescent Screens For Display (AREA)
- Control Of Indicators Other Than Cathode Ray Tubes (AREA)
Abstract
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、電子源及びその応用である表示装置等の画像形成装置に関わり、特に冷陰極電子源を平面上に２次元に複数個配設してカラー表示を行う画像形成装置及び画像形成方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子放出素子として熱電子源と冷陰極電子源の２種類が知られている。
【０００３】
冷陰極電子源には電界放出型（以下ＦＥと略す）、金属／絶縁層／金属型（以下ＭＩＭと略す）や表面伝導型電子放出素子（以下ＳＣＥと略す）等がある。
【０００４】
ＦＥ型の例としては、Ｗ．Ｐ．Ｄｙｋｅ ＆ Ｗ．Ｗ．Ｄｏｌａｎ， ”Ｆｉｌｅｄ ｅｍｉｓｓｉｏｎ”， Ａｄｖａｎｃｅ ｉｎＥｌｅｃｔｒｏｎ Ｐｈｙｓｉｃｓ， ８，８９（１９５６） や、Ｃ．Ａ．Ｓｐｉｎｄｔ， ”ＰＨＹＳＩＣＡＬ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｔｈｉｎ−ｆｉｌｍ ｆｉｅｌｄ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｃａｔｈｏｄｅｓ ｗｉｔｈ ｍｏｌｙｂｄｅｎｉｕｍ ｃｏｎｅｓ”， Ｊ．Ａｐｐｌ ｐｈｙｓ．， ４７，５２４８（１９７６） 等が知られている。
【０００５】
又、ＭＩＭ型の例としては、Ｃ．Ａ．Ｍｅａｄ， ”Ｔｈｅ ｔｕｎｎｅｌ−ｅｍｉｓｓｉｏｎ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ”， Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．， ３２，６４６（１９６１）等が知られている。
【０００６】
更に、ＳＣＥ型の例としては、Ｍ．Ｉ．Ｅｌｉｎｓｏｎ， Ｒａｄｉｏ Ｅｎｇ． Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｐｙｓ． １０，（１９６５）等がある。
【０００７】
ＳＣＥ型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。
【０００８】
この表面伝導型電子放出素子としては、前述のエリンソン（Ｅｌｉｎｓｏｎ） 等によるＳｎＯ２薄膜を用いたもの、Ａｕ薄膜によるもの（Ｇ．Ｄｉｔｔｍｅｒ：”Ｔｈｉｎ Ｓｏｌｉｄ Ｆｉｌｍｓ”、９，３１９（１９７２））Ｉｎ２Ｏ３／ＳｎＯ２薄膜によるもの（Ｍ．Ｈａｒｔｗｅｌｌ ａｎｄ Ｃ．Ｇ．Ｆｏｎｓｔａｄ；”ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．ＥＤ Ｃｏｎｆ．” 、５１９（１９７５））、カーボン薄膜によるもの（荒木久 他：真空、第２６巻、第１号、２２頁（１９８３）） 等が報告されている。
【０００９】
これらの表面伝導型電子放出素子の典型的な素子構成として前述のＭ．Ｈａｒｔｗｅｌｌ（Ｍ．ハートウェル）の素子構成を図３３に示す。同図において、２５０１は絶縁性基板である。２５０２はＨ型の電子放出部形成用薄膜で、スパッタで形成された形状金属酸化物薄膜等からなり、後述のフォーミングと呼ばれる通電処理により電子放出部２５０３が形成される。２５０４は電子放出部形成用薄膜に電子放出部２５０３が形成されたもので、電子放出部を含む薄膜と呼ぶ。尚、図中のＬ１は０．５〜１ｍｍ、Ｗは０．１ｍｍに設定される。
【００１０】
従来、これらの表面伝導型電子放出素子においては、電子放出を行う前に電子放出部形成用薄膜２５０２に予めフォーミングと呼ばれる通電処理によって電子放出部２５０３を形成するのが一般的である。ここで、フォーミングとは、電子放出部形成用薄膜２５０２の両端に電圧を印加通電し、電子放出部形成用薄膜２５０２を局所的に破壊、変形もしくは変質せしめ、電気的に高抵抗な状態にした電子放出部２５０３を形成することである。
【００１１】
尚、フォーミングプロセスにより電子放出部形成用薄膜２５０２の一部に亀裂が発生し、その亀裂の付近から電子放出が行われる。前記フォーミング処理をした表面伝導型電子放出素子は上述電子放出部を含む薄膜２５０２に電圧を印加し、素子に電流を流すことにより、上述電子放出部２５０３より電子を放出せしめるものである。
【００１２】
これら従来の表面伝導型電子放出素子においては、実用化にあたっては、様々な問題があったが、発明者等は、後述する様々な改善を鋭意検討し、実用化上の様々な問題点を解決してきた。
【００１３】
上述の表面伝導型電子放出素子は、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配列形成できる利点がある。そこで、この特徴を生かせるようないろいろな応用が研究されている。例えば、荷電ビーム源、表示装置等があげられる。多数の表面伝導型電子放出素子を配列形成した例としては、並列に表面伝導型電子放出素子を配列し、個々の素子の両端を配線にてそれぞれ結線した行を多数行配列した電子源があげられる（例えば、本出願人による特開平１−０３１３３２）。
【００１４】
また、特に表示装置等の画像形成装置においては、近年、液晶を用いた平板型表示装置がＣＲＴに替わって普及してきたが、自発光型でないためバックライトを持たなければならない等の問題点があり、自発光型の表示装置の開発が望まれてきた。
【００１５】
上記表面伝導型電子放出素子は、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素子を配設出来る利点がある。そこで、この特徴を生かせる様な各種の応用がなされている。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
次に、上述の従来知られてきた表面伝導型電子放出素子を用いて試みられた画像表示装置において発生していた問題点について説明する。
【００１７】
例えば、特公昭４５−３１６１５においては、図３４および図３５に示す表示装置が開示されている。尚、図３５は図３４のＡ方向より見た状態を表している。この表示装置においては、直列に接続された横電流型電子放出体２５１２と、これと格子を形成する如く帯状の透明電極２５１４とが配設される。そして、横電流型電子放出体２５１２と透明電極２５１４との間には、小さな孔２５１３′を有するガラス板２５１３が配置される。ここで、ガラス板２５１３は、その孔２５１３′が横電流型電子放出体２５１２と透明電極２５１４とが交差する位置にくるように配設される。更に、孔２５１３′にはガスが封入されており、電子を放出している横電流型電子放出体２５１２と加速電圧Ｅ２の加えられた透明電極２５１４の交点のみがガス放電によって発光する。
【００１８】
前記特公昭４５−３１６１５では、横電流型電子放出体２５１２に関する詳しい説明はないが、記載された材料（金属薄膜，ネサ膜）やネック部２５１２′の構造が従来技術の項で述べた表面伝導型電子放出素子と同一であることから、表面伝導型電子放出素子の範疇に含まれるものと考えられる（なお、本願発明者らが用いた表面伝導型電子放出素子という呼称は、薄膜ハンドブックの記載に準じたものである）。
【００１９】
以下に上記表示装置の問題点を列記する。
【００２０】
（１）上記表示装置においては、横電流型電子放出体から放出された電子を加速しガス分子と衝突せしめて放電させるものであるが、横電流放出体に同じ電流を流しても、放電発光輝度がばらついたり、同一画素でも輝度が変動するという問題があった。この原因としては、放電強度はガスの状態に大きく依存するものであり制御性がよくないこと、および横電流型電子放出素子の出力が実験例として紹介されている様な１５ｍｍＨｇ程度の圧力下では必ずしも安定でないことなどがあげられる。この為、該表示装置は多階調の表示が困難であり、使用用途が限定された。
【００２１】
（２）上記表示装置においては、封入するガス種を変える事により発光色を変えることが可能だが、一般に放電発光で得られる可視光波長は限定されており、必ずしも広い範囲の色を表現できるものではない。また、ガスの種類によって放電発光の最適圧力も異なる場合が多い。従って、一枚のパネルでカラー化しようとすると、孔毎に封入するガスの種類や圧力を替える必要があり、パネルの構造を著しく困難にしてしまう。また、異なるガスを封入した３枚のパネルを積層する等してカラー化するのは、現実的ではなかった。
【００２２】
（３）上記表示装置においては、横電流型電子放出体の作成された基板、透明電極、ガスを封入した孔等の構成要素の組み合わせであるため、構造が複雑であり安価な表示装置を提供することが困難であった。また、前記公報中に例示されたように、放電発光の閾値電圧が３５Ｖと高い為、パネルを駆動する電気回路には高い耐圧の電気素子を使用する必要があり、これも上述の表示装置の費用を増大させる原因となっていた。
【００２３】
従来の表面伝導型電子放出素子を用いてガス中で放電させて発光、発色する場合には、上述のような問題点があった。
【００２４】
一方、表面伝導型電子放出素子を備えた画像表示装置における発光、発色のための構成要素の一つとして蛍光体を用いる方法がある。しかしながら、蛍光体の発光輝度は、照射される電流の密度に対して、ある特性を持っており、一般にはそれは非線形である。また、色の三原色（赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ））の夫々について、その特性は同一ではない。従って、照射電流値をＲＧＢ各色について同一の変化量とした場合、変化前と変化後のＲＧＢ各色の発光輝度の比は一般になる。即ち、色のバランスが異なってしまうことになる。
【００２５】
本発明は、上述の問題点を鑑みてなされたもので、表面伝導型電子放出素子を用いた画像形成装置において、階調表示特性に優れ、かつ、カラー化した場合の色ずれ、色バランス等の制御を容易に実現できる画像形成装置及び画像形成方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段及び作用】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様な構成を備える。
【００２６】
（１）少なくとも、基板上に複数の表面伝導型電子放出素子を２次元的に配列した電子ビーム発生源と、電子ビームの照射により発光する赤，緑，青の３原色の蛍光体と、表示ラインを選択するために走査信号を前記２次元的に配列された複数の表面伝導型電子放出素子の各行に印加する走査側ドライバと、画像信号に基づいて蛍光体に照射する電子ビームを変調するための変調手段とを具備した画像形成装置であって、
前記変調手段は前記赤、緑、青の蛍光体それぞれの発光特性の非線形性を個別に補正するための補正手段を有し、該補正手段により対応する色毎にあらかじめ補正された画像信号に基づいて蛍光体に電子ビームを照射する時間の長さを制御するパルス信号のパルス幅を変調する。
【００２７】
また本発明に係る画像形成方法は、基板上に複数の表面伝導型電子放出素子を２次元的に配列した電子ビーム発生源と、電子ビームの照射により発光する赤，緑，青の３原色の蛍光体と、表示ラインを選択するために走査信号を前記２次元的に配列された複数の表面伝導型電子放出素子の各行に印加する走査側ドライバと、画像信号に基づいて蛍光体に照射する電子ビームを変調するための変調手段とを少なくとも具備した画像形成装置における画像形成方法であって、
階調情報を含む画像信号を入力する工程と、
表面伝導型電子放出素子を電子ビーム発生源とする前記画像形成装置の前記赤、緑、青の蛍光体それぞれの発光特性の非線形性を個別に補正するために、前記画像信号を対応する色毎に補正する補正工程と、
前記補正工程により補正された画像信号に基づいて蛍光体に電子ビームを照射する時間の長さを制御するパルス信号のパルス幅を変調する変調工程とを備える。
【００２８】
（２）本発明の画像形成装置のより好適な第１の構成においては、前記電子ビーム発生源は基板上に複数の表面伝導型電子放出素子を２次元的に配列し、行方向配線と列方向配線とにより各素子をマトリクス状に結線した電子ビーム発生源である。
【００２９】
（３）本発明の画像形成装置のより好適な第２の構成においては、前記変調手段は、更に、表面伝導型放出の放出電流強度と印加電圧とのガンマ特性に基づいて画像信号を補正する。
【００３０】
（４）本発明の画像形成装置のより好適な第３の構成においては、前記電子ビーム発生源は、基板上に行方向に沿って複数の表面伝導型電子放出素子を配列した素子群と、基板上もしくは基板外に行方向とほぼ直交する列方向に沿ってグリッド電極を配列した電極列を備える電子ビーム発生源である。
【００３１】
（５）本発明の画像形成装置のより好適な第４の構成においては、前記変調手段は、更に、グリッド電極の透過電子ビーム量とグリッド電極印加信号とのガンマ特性に基づいて画像信号を補正する。
【００３２】
（６）本発明の画像形成装置のより好適な第５の構成においては、前記変調手段は、電子ビームを変調するための変調信号を各色成分ごとに独立に調整する成分調整手段を備える。
【００３３】
（７）本発明の画像形成装置のより好適な第６の構成においては、前記成分調整手段は、前記補正した画像信号の各色成分ごとに個別に比較器を有し、各比較器の比較基準と画像信号との相対的関係を独立に調整する。
【００３４】
（８）本発明の画像形成装置のより好適な第７の構成においては、前記成分調整手段は、前記補正した画像信号の各色成分ごとに独立に増幅率を調整可能な増幅器と比較器とを有し、前記増幅器で増幅された画像信号を前記比較器で所定の基準値と比較して変調パルスを発生する。
【００３５】
（９）本発明の画像形成装置のより好適な第８の構成においては、前記成分調整手段は、前記補正した画像信号の各色成分ごとに個別にパルス幅変調器を有し、各パルス幅変調器の動作基準クロックの周波数を独立に調整する。
【００３６】
（１０）電子ビームを変調するための変調信号を各色成分（赤，緑，青）ごとに独立に調整する手段の第１は、ガンマ補正した画像信号の各色成分ごとに個別に比較器を有し、各比較器の比較基準と画像信号との相対的関係を独立に調整する手段である。
【００３７】
（１１）電子ビームを変調するための変調信号を各色成分（赤，緑，青）ごとに独立に調整する手段の第２は、ガンマ補正した画像信号の各色成分ごとに独立に増幅率を調整可能な増幅器と比較器とを有し、前記増幅器で増幅された画像信号を比較器で基準値と比較して変調パルスを発生する手段である。
【００３８】
（１２）電子ビームを変調するための変調信号を各色成分（赤，緑，青）ごとに独立に調整する手段の第３は、ガンマ補正した画像信号の各色成分ごとに個別にパルス幅変調器を有し、各パルス幅変調器の動作基準クロックの周波数を独立に調整する手段である。
【００３９】
（１３）本発明のカラー画像表示装置において、蛍光体に照射する電子ビームを変調する第２の変調方式は、ガンマ補正された画像信号に基づいて蛍光体に照射する電子ビームの電流振幅を変調する方式である。
【００４０】
（１４）上記第２の変調方式のカラー画像表示装置において、変調手段は、電子ビームを変調するための変調信号を各色成分（赤，緑，青）ごとに独立に調整する手段を備える。
【００４１】
（１５）電子ビームを変調するための変調信号を各色成分（赤，緑，青）ごとに独立に調整する手段の第１は、ガンマ補正した画像信号の各色成分ごとに個別にレベルシフト器を有し、各レベルシフト器のシフト量を独立に調整する手段である。
【００４２】
（１６）電子ビームを変調するための変調信号を各色成分（赤，緑，青）ごとに独立に調整する手段の第２は、ガンマ補正した画像信号の各色成分ごとに個別に増幅器を有し、各増幅器の増幅率を独立に調整して増幅する手段である。
【００４３】
本発明によれば、上記の構成により、階調の情報を含む各色信号は、表面伝導型電子放出素子を備えたカラー発光パネルの発光特性に基づいて変換される。そして、変換された各色信号に基づいて発光パネルを駆動することにより、色バランス，色ズレ等を補正した画像が得られる。
【００４４】
以下に、本発明の画像形成装置の好ましい態様について述べる。
【００４５】
（態様１）
本発明のカラー表示装置は、真空容器内に少なくとも、基板上に複数の表面伝導型放出素子を配列した電子ビーム発生源と、電子ビームの照射により発光する赤，緑，青の３原色の蛍光体とを備え、画像信号に基づいて蛍光体に照射する電子ビームを変調するための変調手段とを具備する画像形成装置であって、前記変調手段は画像信号のガンマを補正するための補正手段を有するものである。
【００４６】
ここで、上記真空容器は、内面に３原色の蛍光体を形成した透光性のフェースプレートと底板，側壁などにより構成され、容器内部はたとえば１０−５［ｔｏｒｒ］ないしは１０−７［ｔｏｒｒ］の真空度に維持されている。すなわち本装置は、従来技術の問題点で述べたガスの放電をともなう装置と事なり、真空中を飛翔する電子ビームで３原色の蛍光体を直接照射するために、安定した発光を得ることができる。
【００４７】
本発明のカラー表示装置において用いられる画像形成方法は、前記補正手段によりあらかじめガンマを補正された画像信号に基づいて電子ビームを変調することにより画像を形成する方法である。
【００４８】
すなわち、たとえばＮＴＳＣ方式やＰＡＬ方式やＳＥＣＡＭ方式や高品位テレビをはじめとする種々の画像信号を、表面伝導型放出素子を電子源部に備えた表示パルスの表示特性（ガンマ特性）に合わせてあらかじめ補正し、補正された画像信号に基づいて該表示パネルを変調することにより原画像に忠実な表示画像を得るものである。
【００４９】
なお、本発明のカラー表示装置の複数の表面伝導型放出素子を配列した電子源については態様２と態様５で述べる。
【００５０】
また、表示パネルのガンマに合わせて補正する手段については態様３，態様４，態様６，態様７で述べる。
【００５１】
また、電子ビームを変調する方式については態様８，態様９で述べる。
【００５２】
（態様２）
本発明のカラー表示装置に用いられ得る電子ビーム発生源の第１の構成は、基板上に複数の表面伝導型放出素子を２次元的に配列し、行方向配線と列方向配線により各素子をマトリクス状に結線した電子ビーム発生源である。
【００５３】
すなわち、電気的に絶縁性の基板上に、表面伝導型放出素子をＭ×Ｎ個（Ｍ，Ｎは正の整数）行列状に配列形成し、Ｎ本の行方向配線とＭ本の列方向配線でマトリクス乗に結線したもので、前記配線に適宜駆動信号を印加することにより所望の表面伝導型放出素子から電子ビームを放出させるものである。本電子ビーム発生源においては、前記駆動信号の振幅もしくは時間的長さを変更することにより、表面伝導型放出素子から放出される電子ビームの強度もしくは電荷量を容易に制御することができる。
【００５４】
（態様３）
上記第１の構成の電子ビーム発生源を備えたカラー表示装置においては、変調手段は、表面伝導型放出素子の（放出電流強度）対（印加電圧）のガンマ特性に基づいて画像信号を補正するための補正手段を備える。
【００５５】
表面伝導型放出素子の放出電流強度は、一般に印加電圧に対してしきい値を有し、またしきい値以上の電圧の増加に対しては非線形に増大する。したがって、画像信号に補正を加えずに表面伝導型放出素子を駆動して電子ビームを蛍光体に照射した場合、画像信号のあるレベル以下に対しては、素子にはしきい値以下の電圧しか印加されないため発光せず、また画像信号のあるレベル以上に対しては、輝度が急激に変化するといった問題が発生した。
【００５６】
本発明によるカラー画像表示装置においては、表面伝導型放出素子の有する特有の電子ビーム出力特性（ガンマ特性）を考慮した補正をあらかじめ画像信号に対して行うことにより、原画像により忠実な表示を実現したものである。
【００５７】
（態様４）
また、上記第１の構成の電子ビーム発生源を備えたカラー表示装置においては、変調手段は、蛍光体の（発光強度）対（照射電子ビーム量）のガンマ特性に基づいて画像信号を補正するための補正手段を備える。
【００５８】
すなわち、赤，緑，青の各蛍光体は、照射される電子ビーム量に対して非線形に発光強度が変化するうえ、各色ごとに異なる特性カーブを有する。したがって、画像信号に補正を加えずに電子ビームを蛍光体に照射した場合、輝度や色彩が原画像からずれてしまうといった問題が発生した。
【００５９】
本発明によるカラー画像表示装置においては、各色の蛍光体が有する発光特性を考慮した補正をあらかじめ画像信号に対して行うことにより、原画像により忠実な表示を実現したものである。
【００６０】
なお、上記の態様３および態様４に用いる補正手段は、画像情報をアナログ値として扱うものか、またはデジタル値として扱うものかのいずれかであっても差し支えない。
【００６１】
（態様５）
また、本発明のカラー画像表示装置に用いられ得る電子ビーム発生源の第２の構成は、基板上に行方向に沿って複数の表面伝導型放出素子を配列した素子群と、基板上もくしは基板外に行方向とほぼ直交する列方向に沿ってグリッド電極を配列した電極列を備える電子ビーム発生源である。
【００６２】
すなわち、電気的に絶縁性の基板上に、表面伝導型放出素子をＭ×Ｎ個（Ｍ，Ｎは正の整数）行列状に配列形成し、行方向に並ぶもの同志を電気的に並列に配線したもので、１行あたりＭ個の素子が並列配線された素子行をＮ行備えるものである。
【００６３】
前記配線に適宜駆動信号を印加することにより、任意の素子行からＭ本の電子ビームを同時に出力させることができる。
【００６４】
また、上記絶縁基板上もしくは基板外には、行方向と直交する列方向に沿ってＭ本のグリッド電極が設けられているが、各グリッド電極には各表面伝導型放出素子に対応した電子ビーム透過口が形成されている。
【００６５】
グリッド電極に適宜電圧信号を印加することにより、表面伝導型放出素子から出力された電子ビームの透過量を制御することが可能である。
【００６６】
すなわち、本電子ビーム発生源においては、グリッド電極に印加する信号の振幅もしくは時間的長さを変更することにより、グリッド電極を透過する電子ビームの強度もしくは電荷量を容易に制御することができる。
【００６７】
（態様６）
上記第２の構成の電子ビーム発生源を備えたカラー画像表示装置においては、変調手段は、蛍光体の（発光強度）対（照射電子ビーム量）のガンマ特性に基づいて画像信号を補正するための補正手段を備える。
【００６８】
すなわち、赤，緑，青の各蛍光体は、照射される電子ビーム量に対して非線形に発光強度が変化するうえ、各色ごとに異なる特性カーブを有する。したがって、画像信号に補正を加えずに電子ビームを蛍光体に照射した場合、輝度や色彩が原画像からずれてしまうといった問題が発生した。本発明によるカラー画像表示装置においては、各色の蛍光体が有する発光特性を考慮した補正をあらかじめ画像信号に対して行うことにより、原画像により忠実な表示を実現したものである。
【００６９】
（態様７）
また、変調手段は、グリッド電極の（透過電子ビーム量）対（グリッド電極印加信号）のガンマ特性に基づいて画像信号を補正するための補正手段を備える。
【００７０】
すなわち、表面伝導型放出素子とグリッド電極を組み合わせた電子ビーム源においては、グリッド電極を透過する電子ビームの強度は、グリッド電極に印加する電圧に対してしきい値を有し、またしきい値以上の電圧に対しては非線形に変化する。もちろん、特性曲線は表面伝導型放出素子の材料や形状およびグリッド電極の形状や位置により異なるが、一般によく知られた熱陰極とグリッド電極とを組み合わせた電子ビーム源などとは異なる特性を示す。
【００７１】
したがって、画像信号に補正を加えずに表面伝導型放出素子およびグリッド電極を駆動して電子ビームを蛍光体に照射した場合、画像信号のあるレベル以下に対しては、グリッド電極にはしきい値以下の電圧しか印加されないため発光せず、また画像信号のあるレベル以上に対しては、輝度が急激に変化するといった問題が発生した。
【００７２】
本発明によるカラー画像表示装置においては、表面伝導型放出素子とグリッド電極を組み合わせた電子ビーム源の有する特有の電子ビーム透過特性を考慮した補正をあらかじめ画像信号に対して行うことにより、原画像により忠実な表示を実現したものである。
【００７３】
なお、上記の態様６および態様７に用いる補正手段は、画像情報をアナログ値として扱うものか、またはデジタル値として扱うものかのいずれかであっても差し支えない。
【００７４】
（態様８）
本発明のカラー画像表示装置において、蛍光体に照射する電子ビームを変調する第１の変調方式は、ガンマ補正された画像信号に基づいて蛍光体に電子ビームを照射する時間（パルス）の長さを変調する方式である。
【００７５】
蛍光体に照射する時間の長さを変調する手段は、より具体的にはガンマ補正された画像情報の輝度レベルに応じて電子ビーム源に印加する信号を変調するもので、たとえば前記態様２の電子ビーム源においては表面伝導型放出素子に印加する駆動信号の長さを変調し、また前記態様５の電子ビーム源においてはグリッド電極に印加する電圧信号の長さを変調する。
【００７６】
（態様９）
また、上記第１の変調方式のカラー画像装置において、変調手段は、電子ビームを変調するための変調信号を各色成分（赤，緑，青）ごとに独立に調整する手段を備える。
【００７７】
すなわち、各色（赤，緑，青）の蛍光体に対応して設けられた電子ビーム源について、電子ビームが照射する時間を各色ごとに独立に変更できるよう調整手段を設けたものである。
【００７８】
上記調整手段は、カラー画像表示装置の製造時に適切な色バランスが得られるよう製造者が設定するが、以降、使用者が好みに応じて設定を変更できるように構成するのが望ましい。
【００７９】
（態様１０）
電子ビームを変調するための変調信号を各色成分（赤，緑，青）ごとに独立に調整する手段の第１は、ガンマ補正した画像信号の各色成分ごとに個別に比較器を設け、各比較器の比較基準と画像信号との相対的関係を独立に調整する手段である。
【００８０】
すなわち、画像信号の各色成分を輝度に応じて振幅が変化する鋸歯状の波形とし、これらを基準値と比較して輝度に応じてパルスの幅が変化するようなパルス幅変調信号に変換する。その際に各色成分ごとに個別に比較器を設け、各々独立に基準値を設定したり変更したりできるような構成とするものである。なお、調整する手段は、要は鋸歯状の波形と基準値の相対的関係を各色成分ごとに調整できるものであればよいので、場合によっては各色成分ごとに鋸歯状の波形にバイアスを付与する手段を設けて、バイアス量を独立に調整できるようにしてもよい。
【００８１】
（態様１１）
電子ビームを変調するための変調信号を各色成分（赤，緑，青）ごとに独立に調整する手段の第２は、ガンマ補正した画像信号の各色成分ごとに独立に増幅率を調整可能な増幅器と比較器を設け、前記増幅器で増幅された画像信号を比較器で基準値と比較して変調パルスを発生する手段である。
【００８２】
なお、上記の態様１０および態様１１に用いる調整手段は、信号をアナログ値として扱うものか、またはデジタル値として扱うものかのいずれの電気回路で構成しても差し支えない。
【００８３】
（態様１２）
電子ビームを変調するための変調信号を各色成分（赤，緑，青）ごとに独立に調整する手段の第３は、ガンマ補正した画像信号の各色成分ごとに個別にパルス幅変調器を設け、各パルス幅変調器の動作基準クロックの周波数を独立に調整する手段である。
【００８４】
すなわち、たとえば、基準クロックの数を係数するカウンタと、カウンタの係数値と画像信号のデータとを比較し、両者の値が等しくなるまでパルスを発生するように構成されたパルス幅変調器において、各色成分ごとに独立して基準クロックの周波数を調整できるような構成としたものである。
【００８５】
（態様１３）
本発明のカラー画像表示装置において、蛍光体に照射する電子ビームを変調する第２の変調方式は、ガンマ補正された画像信号に基づいて蛍光体に照射する電子ビームの電流振幅を変調する方式である。
【００８６】
すなわち、上記態様８で述べた電子ビームを照射する時間的な長さを変調する方式とは事なり、画像情報の輝度レベルに応じて電子ビーム源に印加する電圧信号の振幅を変調するもので、たとえば前記態様２の電子ビーム源においては表面伝導型放出素子に印加する駆動電圧の振幅を変調し、また前記態様５の電子ビーム源においてはグリッド電極に印加する電圧信号の振幅を変調する。
【００８７】
（態様１４）
上記第２の変調方式のカラー画像表示装置において、変調手段は、電子ビームを変調するための変調信号を各色成分（赤，緑，青）ごとに独立に調整する手段を備える。
【００８８】
すなわち、各色（赤，緑，青）の蛍光体に対応して設けられた電子ビーム源について、電子ビームの電流振幅を各色ごとに独立に変更できるよう調整手段を有するものである。
【００８９】
上記調整手段は、カラー画像表示装置の製造時に適切な色バランスが得られるよう製造者が設定するが、以後、使用者が好みに応じて設定を変更できるように構成するのが望ましい。
【００９０】
（態様１５）
上記態様１４において、電子ビームを変調するための変調信号を各色成分（赤，緑，青）ごとに独立に調整する手段の第１は、ガンマ補正した画像信号の各色成分ごとに個別にレベルシフト器を有し、各レベルシフト器のシフト量を独立に調整する手段である。
【００９１】
すなわち、画像信号を適宜増幅し、電子ビーム発生源の駆動信号を変調する際、前記ガンマ補正後の画像信号もくしはそれを増幅した後の信号に対して、各色成分ごとにレベルシフト器を有し、シフト量を調整するものである。
【００９２】
（態様１６）
また、上記態様１４において、電子ビームを変調するための変調信号を各色成分（赤，緑，青）ごとに独立に調整する手段の第２は、ガンマ補正した画像信号の各色成分ごとに個別に増幅器を有し、各増幅器の増幅率を独立に調整して増幅する手段である。
【００９３】
以上説明した態様のうち、態様２の電子ビーム発生源においては態様８もしくは態様１３の変調方式を用いることが可能で、また態様５の電子ビーム発生源においても同様に態様８もしくは態様１３の変調方式が可能である。
【００９４】
また、態様３および態様４はいずれ片方だけを実施しても効果的であるが、両方を合わせて行うことにより、さらに一層忠実な表示が可能となる場合があり、両方を合わせて行うのが好ましい。
【００９５】
また、上記の態様６および態様７は、単独に用いても効果的であるが、両方を合わせて行うことにより、さらに一層忠実な表示が可能となる場合があり、両方を合わせて行うのが好ましい。
【００９６】
また、上記の態様１０および態様１１は、単独に行なっても効果があったが、組み合わせて行ったところ画質が大幅に向上した。
【００９７】
また、上記の態様１５および態様１６は、単独に用いても効果的であるが、両方を合わせて行うことにより、さらに一層忠実な表示が可能となる場合があり、両方を合わせて行うのが好ましい。
【００９８】
本発明を実施するにあたり電子ビーム発生源に用いる表面伝導型放出素子は、構造，材料，製法などに関して特に制限はないが、以下に態様を示す素子は、製造が容易で電子放出特性にも優れるためさらに好適である。
【００９９】
（表面伝導型電子放出素子の態様）
本発明に好適に関わる表面伝導型電子放出素子の基本的な構成及び製造方法について説明する。
【０１００】
本発明に係わる表面伝導型電子放出素子の基本的な構成は、平面型及び垂直型の２つの構成があげられる。
【０１０１】
まず、平面型表面伝導型電子放出素子について説明する。
【０１０２】
図１ａ，ｂは、それぞれ本発明にかかわる基本的な表面伝導型電子放出素子の構成を示す模式的平面図及び断面図である。図１を用いて、本発明に関わる素子の基本的な構成を説明する。
【０１０３】
図６において、１は基板、５と６は素子電極、４は電子放出部を含む薄膜、３は電子放出部である。
【０１０４】
基板１としては、石英ガラス，Ｎａ等の不純物含有量を減少したガラス，青板ガラス，青板ガラスにスパッタ法等により形成したＳｉＯ２を積層したガラス基板等及びアルミナ等のセラミックス等があげられる。
【０１０５】
対向する素子電極５，６の材料としては導電性を有するものであればどのようなものであっても構わないが、例えばＮｉ，Ｃｒ，Ａｕ，Ｍｏ，Ｗ，Ｐｔ，Ｔｉ，Ａｌ，Ｃｕ，Ｐｄ等の金属或は合金及びＰｄ，Ａｕ，ＲｕＯ２，Ｐｄ−Ａｇ等の金属或は金属酸化物とガラス等から構成される印刷導体、Ｉｎ２Ｏ３−ＳｎＯ２等の透明導電体及びポリシリコン等の半導体導体材料等が挙げられる。
【０１０６】
素子電極間隔Ｌ１は、数百オングストロームより数百マイクロメートルであり、素子電極の製法の基本となるフォトリソグラフィー技術、即ち、露光機の性能とエッチング方法等、及び、素子電極間に印加する電圧と電子放出し得る電界強度等により設定されるが、好ましくは、数マイクロメートルより数十マイクロメートルである。
【０１０７】
素子電極長さＷ１、素子電極５，６の膜厚ｄは、電極の抵抗値、多数配置された電子源の配置上の問題より適宜設計され、通常は、素子電極長さＷ１は、数マイクロメートルより数百マイクロメートルであり、素子電極５，６の膜厚ｄは、数百オングストロームより数マイクロメートルである。
【０１０８】
基板１上に設けられた対向する素子電極５と素子電極６間及び素子電極５，６上設置された電子放出部を含む薄膜４は、電子放出部３を含むが、図１（ｂ）に示された場合だけでなく、素子電極５，６上には、設置されない場合もある。即ち、基板１上に、電子放出部形成用薄膜２、対向する素子電極５，６の電極順に積層構成した場合である。また、対向する素子電極５と素子電極６間全てが、製法によっては、電子放出部として機能する場合もある。この電子放出部を含む薄膜４の膜厚は、好ましくは、数オングストロームより数千オングストロームで、特に、好ましくは１０オングストロームより５００オングストロームであり、素子電極５，６へのステップガバレージ、電子放出部３と素子電極５，６間の抵抗値及び電子放出部３の導電性微粒子の粒径、後述する通電処理条件等によって適宜設定される。その抵抗値は、１０の１乗より１０の７乗Ω／□のシート抵抗値を示す。
【０１０９】
電子放出部３を含む薄膜４を構成する材料の具体例を挙げるならばＰｄ，Ｐｔ，Ｒｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｔｉ，Ｉｎ，Ｃｕ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｚｎ，Ｓｎ，Ｔａ，Ｗ，Ｐｂ等の金属、ＰｄＯ，ＳｎＯ２，Ｉｎ２Ｏ３，ＰｂＯ，Ｓｂ２Ｏ３等の酸化物、ＨｆＢ２，ＺｒＢ２，ＬａＢ６，ＣｅＢ６，ＹＢ４，ＧｄＢ４等の硼化物、ＴｉＣ，ＺｒＣ，ＨｆＣ，ＴａＣ，ＳｉＣ，ＷＣ等の炭化物、ＴｉＮ，ＺｒＮ，ＨｆＮ等の窒化物、Ｓｉ，Ｇｅ等の半導体、カーボン微粒子からなる。
【０１１０】
なおここで述べる微粒子膜とは、複数の微粒子が集合した膜であり、その微細構造として、微粒子が個々に分散配置した状態のみならず、微粒子が互いに隣接、あるいは重なり合った状態（島状も含む）の膜をさす。微粒子の粒径は、数オングストロームより数千オングストローム、好ましくは、１０オングストロームより２００オングストロームである。
【０１１１】
電子放出部３は、好ましくは、数オングストロームより数百オングストローム、特に好ましくは、１０オングストロームより５００オングストロームの粒径の導電性微粒子多数個からなり、電子放出部を含む薄膜６４の膜厚及び後述する通電処理条件等の製法に依存しており、適宜設定される。電子放出部６３を構成する材料は、電子放出部を含む薄膜４を構成する材料の元素の一部あるいは全てと同様の物である。
【０１１２】
電子放出部３を有する電子放出素子の製造方法としては様々な方法が考えられるが、その一例を図２に示す。２は電子放出部形成用薄膜で例えば微粒子膜が挙げられる。
【０１１３】
以下、順を追って製造方法の説明を図１及び図２に基づいて説明する。
【０１１４】
１）基板１を洗剤，純水および有機溶剤により十分に洗浄後、真空蒸着法，スパッタ法等により素子電極材料を堆積後、フォトリソグラフィー技術により該絶縁性基板１の面上に素子電極５，６を形成する（図２（ａ））。
【０１１５】
２）基板１上に設けられた素子電極５と素子電極６との間に、素子電極５と６を形成した基板上に有機金属溶液を塗布して放置することにより、有機金属薄膜を形成する。なお、有機金属溶液とは、前記Ｐｄ，Ｒｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｔｉ，Ｉｎ，Ｃｕ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｚｎ，Ｓｎ，Ｔａ，Ｗ，Ｐｂ等の金属を主元素とする有機化合物の溶液である。この後、有機金属薄膜を加熱焼成処理し、リフトオフ，エッチング等によりパターニングし、薄膜２を形成する（図２（ｂ））。尚、ここでは、有機金属溶液の塗布法により説明したが、これに限るものでなく、真空蒸着法、スパッタ法、化学的気相堆積法、分散塗布法、ディッピング法、スピンナー法等によって形成される場合もある。
【０１１６】
３）つづいて、フォーミングと呼ばれる通電処理を素子電極５，６間に電圧を不図示の電源によりパルス状あるいは、昇電圧による通電処理が行われると、薄膜２の部位に構造の変化した電子放出部３が形成される（図２（ｃ））。この通電処理により電子放出部形成用薄膜２を局所的に破壊，変形もしくは変質せしめ、構造の変化した部位を電子放出部３と呼ぶ。先に説明したように、電子放出部３は導電性微粒子で構成されていることを本発明者らは観察している。フォーミング処理のパルスの印加の場合の電圧波形を図３に示す。
【０１１７】
図３中、Ｔ１及びＴ２は電圧波形のパルス幅とパルス間隔であり、Ｔ１を１マイクロ秒〜１０ミリ秒、Ｔ２を１０マイクロ秒〜１００ミリ秒とし、三角波の波高値は適宜選択し、フォーミング処理は、１０−５ｔｏｒｒ程度の真空雰囲気下で、数十秒間から数十分程度印加した。
【０１１８】
以上説明した電子放出部を形成する際に、素子の電極間に三角波パルスを印加してフォーミング処理を行っているが、素子の電極間に印加する波形は三角波に限定することはなく、矩形波など所望の波形を用いても良く、その波高値及びパルス幅・パルス間隔等についても上述の値に限ることなく、電子放出部が良好に形成される様に、薄膜２の抵抗値等にあわせて、所望の値を選択する。
【０１１９】
フォーミング以降の電気的処理は、図４に示す測定評価装置内で行なう。以下に測定評価装置を説明する。
【０１２０】
図４は、図１で示した構成を有する素子の電子放出特性を測定するための測定評価装置の概略構成図である。図４において、１は基体、５及び６は素子電極、４は電子放出部を含む薄膜、３は電子放出部を示す。また、４１は素子に電圧Ｖｆ（これ以降素子電圧Ｖｆと呼ぶ）を印加するための電源、４０は素子電極５，６間の電子放出部を含む薄膜４を流れる素子電流Ｉｆを測定するための電流計、４４は素子の電子放出部より放出される放出電流Ｉｅを捕捉するためのアノード電極、４３はアノード電極４４に電圧を印加するための高圧電源、４２は素子の電子放出部３より放出される放出電流Ｉｅを測定するための電流計である。
【０１２１】
電子放出素子の上記素子電流Ｉｆ、放出電流Ｉｅの測定にあたっては、素子電極５，６に電源４１と電流計４０とを接続し、該電子放出素子の上方に電源４３と電流計４２とを接続したアノード電極４４を配置している。また、本電子放出素子及びアノード電極４４は真空装置内に設置され、その真空装置には不図示の排気ポンプ及び真空計の真空装置に必要な機器が具備されており、所望の真空下で本素子測定評価を行えるようになっている。
【０１２２】
なお、アノード電極の電圧は１ｋＶ〜１０ｋＶ、アノード電極と電子放出素子との距離Ｈは２ｍｍ〜８ｍｍの範囲で測定した。
【０１２３】
図４に示した測定評価装置により測定された放出電流Ｉｅおよび素子電流Ｉｆと素子電圧Ｖｆの関係の典型的な例を図５に示す。なお、図５は放出電流Ｉｅは素子電流Ｉｆに比べて著しく小さいので、任意単位で示されている。図５からも明らかなように、本電子放出素子は放出電流Ｉｅに対する３つの特性を有する。
【０１２４】
まず第一に、本表面伝導型電子放出素子はある電圧（しきい値電圧と呼ぶ、図５中のＶｔｈ）以上の素子電圧を印加すると急激に放出電流Ｉｅが増加し、一方しきい値電圧Ｖｔｈ以下では放出電流Ｉｅがほとんど検出されない。すなわち、放出電流Ｉｅに対する明確なしきい値電圧Ｖｔｈを持った非線形素子である。
【０１２５】
第二に、放出電流Ｉｅが素子電圧Ｖｆに依存するため、放出電流Ｉｅは素子電圧Ｖｆで制御できる。
【０１２６】
第三に、アノード電極４４に捕捉される放出電荷は、素子電圧Ｖｆを印加する時間に依存する。すなわち、アノード電極４４に捕捉される電荷量は、素子電圧Ｖｆを印加する時間により制御できる。
【０１２７】
また、素子電流Ｉｆは素子電圧Ｖｆに対して単調増加する（ＭＩ特性と呼ぶ）特性の例を図５実線に示したが、この他にも、素子電流Ｉｆが素子電圧Ｖｆに対して電圧制御型負性抵抗（ＶＣＮＲ特性と呼ぶ）特性を示す場合もある。（図５破線）また、これら素子電流の特性は、その製法及び測定時の測定条件に、依存すると考えられる。なおこの場合も、本電子放出素子は上述した３つの特性上の特徴を有する。
【０１２８】
なお、あらかじめ導電性微粒子を分散して構成した表面伝導型電子放出素子においては、前記の基本的な素子構成または基本的な製造方法のうち一部を変更してもよい。
【０１２９】
次に本発明に係わる別な構成の表面伝導型電子放出素子である垂直型表面伝導型電子放出素子について説明する。図６は基本的な垂直型表面伝導型電子放出素子の構成を示す模式的図面である。
【０１３０】
図６において、６１は基板、６５と６６は素子電極、６４は電子放出部を含む薄膜、６３は電子放出部、２１は段差形成部である。
【０１３１】
基板６１、素子電極６５と６６、電子放出部を含む薄膜６４、電子放出部６３は、前述した平面型表面伝導型電子放出素子と同様の材料で構成されたものであり、垂直型表面伝導型電子放出素子を特徴づける段差形成部２１、電子放出部を含む薄膜６４について詳述する。段差形成部２１は、真空蒸着法，印刷法，スパッタ法等で形成されたＳｉＯ２等の絶縁性材料で構成され、段差形成部２１の厚さが、先に述べた平面型表面伝導型電子放出素子の素子電極間隔Ｌ１に対応し、数百オングストロームより数十マイクロメートルであり、段差形成部の製法及び、素子電極間に印加する電圧とにより設定されるが、好ましくは、数千オングストロームより数マイクロメートルである。
【０１３２】
電子放出部を含む薄膜６４は、素子電極６５，６６と段差形成部２１作成後に、形成するため、素子電極６５，６６の上に積層される。また、電子放出部を含む薄膜６４の膜厚は、その製法に依存して、段差部での膜厚と素子電極６５，６６の上に積層された部分の膜厚では、異なる場合が多く、一般に段差部分の膜厚が薄い。なお、電子放出部６４は、図２において、段差形成部２１に直線状に示されているが、形状，位置ともこれに限るものでなく、作成条件，フォーミング条件等に依存する。
【０１３３】
以上表面伝導型電子放出素子の基本的な構成、製法について述べたが、本発明の思想によれば、表面伝導型電子放出素子の特性で３つの特徴を有すれば、上述の構成等に限定されず、後述の本発明にかかる表示装置等の画像形成装置に於ても適用できる。
【０１３４】
【実施例】
（実施例１）
まず最初に、本発明の画像形成装置に用いた電子源について具体的に述べ、次に表示パネルの構成を説明し、その後、カラー画像の表示方法について述べる。
【０１３５】
＜本実施例の電子源の説明＞
電子源の一部の平面図を図７に示す。又、図中のＡ−Ａ′断面図を図８に示す。更に、本実施例の電子源を製造するためのプロセスを表す図を図９（ａ）〜図９（ｈ），図１０に示す。尚図７〜図１０を通して、同一の構成については同一の参照番号を付してある。
【０１３６】
図７において、２７２はＸ方向配線であり、Ｄｘ１ 〜Ｄｘｍ のｍ本の配線で構成される。２７３はＹ方向配線であり、ＤＹ１ 〜ＤＹｎ のｎ本の配線で構成される。
【０１３７】
図８において、２７１は絶縁性基板、２７２はＸ方向配線（下配線とも呼ぶ）、２７３はＹ方向配線（上配線とも呼ぶ）である。２７４ａは電子放出部形成用薄膜であり、フォーミング処理を施すことにより電子放出部が形成され、表面伝導型電子放出素子２７４となる。２７５ａ，ｂは素子電極、２７６は相関絶縁層、２７７は素子電極２７５ａとＸ方向配線２７２との電気的接続を行うためのコンタクトホールである。
【０１３８】
次に、本実施例の電子源の製造方法を図９（ａ）〜図９（ｈ）を参照して工程順に従って具体的に説明する。
【０１３９】
［工程−ａ］（図９（ａ）参照）
清浄化した青板ガラスからなる基板２７１上に、真空蒸着により厚さ５０オングストロームのＣｒ、厚さ６０００オングストロームのＡｕを順次積層する。その後、ホトレジスト（ＡＺ１３７０ ヘキスト社製）をスピンナーにより回転塗布し、ベークする。その後、ホトマスク像を露光，現像して、Ｘ方向配線２７２のレジストパターンを形成し、Ａｕ／Ｃｒ体積膜をウェットエッチングして所望の形状のＸ方向配線２７２を形成する。
【０１４０】
［工程−ｂ］（図９（ｂ）参照）
次に厚さ１．０μｍのシリコン酸化膜からなる層間絶縁層２７６をＲＦスパッタ法により堆積する。
【０１４１】
［工程−ｃ］（図９（ｃ）参照）
工程−ｂで堆積したシリコン酸化膜（層間絶縁層２７６）にコンタクトホール２７７を形成するためのホトレジストパターンを作り、これをマスクとして層間絶縁層２７６をエッチングしてコンタクトホール２７７を形成する。エッチングには例えばＣＦ４とＨ２ガスを用いたＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｈｇ）法による。
【０１４２】
［工程−ｄ］（図９（ｄ）参照）
その後、素子電極２７５と素子電極間ギャップＧとなるべきパターンをホトレジスト（ＲＤ−２０００Ｎ−４１：日立化成社製）形成し、真空蒸着法により、厚さ５０オングストロームのＴｉ、厚さ１０００オングストロームのＮｉを順次堆積する。ホトレジストパターンを有機溶剤で溶解し、Ｎｉ／Ｔｉ堆積膜をリフトオフし、素子電極間ギャップＧを有する素子電極２７５ａ，２７５ｂを形成する。ここでは素子電極間ギャップＧを２μｍとした。
【０１４３】
［工程−ｅ］（図９（ｅ）参照）
素子電極２７５ｂの上にＹ方向配線のホトレジストパターンを形成した後、厚さ５０オングストロームのＴｉ、厚さ５０００ＡのＡｕを順次真空蒸着し、リフトオフにより不要の部分を除去して、Ｙ方向配線２７３を形成する。
【０１４４】
［工程−ｆ］（図９（ｆ）参照）
図１０に、本工程により形成される薄膜２７４ａのマスクの平面図の一部を示す。このマスクは電極間ギャップＧおよびこの近傍に開口を有し、膜厚１０００オングストロームのＣｒ膜２７８を真空蒸着により堆積・パターニングする。そして、この上に有機Ｐｄ（ｃｃｐ４２３０奥野製薬株式会社製）をスピンナーにより塗布後、３００℃で１０分間の加熱焼成処理を行いＰｄからなる電子放出部形成用薄膜２７４ａを形成する。このようにして形成された電子放出部形成用薄膜２７４ａは、Ｐｄを主元素とする微粒子から構成され、その膜厚は１００オングストローム、シート抵抗値は５×１０４Ω／□であった。尚、ここで述べる微粒子膜とは、上述したように複数の微粒子が集合した膜であり、その微細構造としては微粒子が個々に分散配置した状態のみならず、微粒子が互いに隣接、或いは、重なり合った状態（島状も含む）の膜をもさし、その粒径とは、前記状態で粒子形状が認識可能な微粒子についての径をいう。
【０１４５】
［工程−ｇ］（図９（ｇ）参照）
Ｃｒ膜２７８および薄膜２７４ａを酸エッチャントによりウェットエッチングして所望のパターンを形成する。
【０１４６】
［工程−ｈ］（図９（ｈ）参照）
コンタクトホール２７７部分以外にレジストを塗布するようなパターンを形成し、真空蒸着により厚さ５０オングストロームのＴｉ、厚さ１．１μｍのＡｕを順次堆積する。コンタクトホール２７７をＡｕで埋め込んだ後、リフトオフにより不要の部分を除去する。
【０１４７】
以上の工程により同一基板上にＸ方向配線２７２、層間絶縁層２７６、Ｙ方向配線２７３、素子電極２７５ａ，２７５ｂ、電子放出部形成用薄膜２７４ａ等を形成し、表面伝導型電子放出素子のマトリックス配線基板が形成される。なお上記工程は薄膜，フォトリソグラフィ，エッチング等の技術を用いた例であるが、これに限られるものではなく、配線形成技術である印刷などを用いてもよいし、その他種々の技術によってもよい。
【０１４８】
＜本実施例の画像形成装置の説明＞
次に上述のようにして作成した電子源を用いた画像形成装置を構成した例について説明する。尚、画像形成装置は図１１及び図１２を用いて説明する。
【０１４９】
上述のようにして多数の平面型表面伝導型電子放出素子を形成した電子源をリアプレート２８１上に固定した後、絶縁性基板２７１の５ｍｍ上方に、フェースプレート２８６（ガラス基板２８３の内面に蛍光膜２８４とメタルバック２８５が形成されて構成される）を支持枠２８２を介して配置する。フェースプレート２８６，支持枠２８２及びリアプレート２８１の接合部にはフリットガラスを塗布し、大気中あるいは窒素雰囲気中で４００℃ないし５００℃で１０分以上焼成することで封着した。またリアプレート２８１への絶縁性基板２８１への絶縁性基板２７１の固定もフリットガラスで行った。
【０１５０】
図１２において、蛍光膜２８４はモノクロームの場合は蛍光体のみからなるが、本実施例では蛍光体はストライプ形状を採用し、先にブラックストライプを形成し、その間隙部に各色（赤，緑，青）蛍光体を塗布し、蛍光膜２８４を作製した。ブラックストライプの材料として通常良く用いられている黒鉛を主成分とする材料を用いた。
【０１５１】
ガラス基板２８３に蛍光体を塗布する方法として本実施例ではスラリー法を用いた。又、蛍光膜２８４の内面側には、通常メタルバック２８５が設けられる。メタルバックは、蛍光膜作製後、蛍光膜の内面側表面の平滑化処理（通常フィルミングと呼ばれる）を行い、その後、Ａｌを真空蒸着することで作製した。
【０１５２】
フェースプレート２８６には、更に蛍光膜２８４の導電性を高めるため、蛍光膜２８４の外面側に透明電極（不図示）が設けられる場合もあるが、本実施例では、メタルバックのみで十分な導電性が得られたので省略した。
【０１５３】
更に、前述の封着を行う際、カラーの場合は各蛍光体と電子放出素子とを対応させなくてはいけないため、十分な位置合わせを行った。
【０１５４】
以上のようにして完成したガラス容器内の雰囲気を排気管（不図示）を通じ真空ポンプにて排気し、十分な真空度に達した後、容器外端子ＤＯＸ１ないしＤＯＸｍとＤＯＹ１ないしＤＯＹｎを通じ、素子電極間に電圧を印加し、薄膜２７４に対して前述のフォーミング処理を行って、電子放出部を形成した。
【０１５５】
フォーミング処理における電圧波形は前述の図３の通りであるが、本実施例では以下の条件に従った。
【０１５６】
図３中、Ｔ１及びＴ２は電圧波形のパルス幅とパルス間隔であり、本実施例ではＴ１を１ミリ秒、Ｔ２を１０ミリ秒とし、三角波の波高値（フォーミング時のピーク電圧）は５Ｖとし、フォーミング処理は約１×１０−６ｔｏｒｒの真空雰囲気下で６０秒間行った。このようにして作成された電子放出部は、パラジウム元素を主成分とする微粒子が分散配置された状態となり、その微粒子の平均粒径は３０オングストロームであった。
【０１５７】
次に、全ての表面伝導型電子放出素子のフォーミングが終了後、１×１０−６ｔｏｒｒ程度の真空度で、不図示の排気管をガスバーナーで熱することで溶着し外囲器の封止を行った。
【０１５８】
最後に封止後の真空度を維持するために、ゲッター処理を行った。これは、封止を行う直前に高周波加熱等の加熱法により、画像表示装置内の所定の位置（不図示）に配置されたゲッターを加熱し、蒸着膜を形成する処理である。ゲッターはＢａ等を主成分とした。
【０１５９】
以上のように完成した本発明の画像表示装置において、各電子放出素子には、容器外端子ＤＸ１ないしＤＸｍ，ＤＹ１ないしＤＹｎを通じ、走査信号及び変調信号を不図示の信号発生手段よりそれぞれ印加することにより、電子放出させ、高圧端子Ｈｖを通じ、メタルバック２８５に数ｋＶ以上の高圧を印加し、電子ビームを加速し、蛍光膜２８４に衝突させ、励起・発光させることで画像を表示させる。
【０１６０】
以上述べた構成は、画像表示装置を作成する上で必要な概略工程であり、例えば各部材の材料等、詳細な部分は上述内容に限られるものではなく、画像表示装置の用途に適するように適宜選択される。
【０１６１】
＜本実施例におけるカラー画像の色制御について＞
図１３に本実施例による階調を有する色信号の制御を実現するための回路ブロック図を示す。
【０１６２】
図１３において、点線で囲まれた３１１は復調部であり、映像および色信号により変調されたある周波数の搬送波を検波し増幅する。点線で囲まれた３１２はビデオインターフェース部であり、コンピュータ等からのビデオ信号（ディジタル信号）を入力し、アナログ信号に変換する。３１３はガンマ補正回路であり、表面伝導型電子放出素子の印加電圧−放出電流特性に応じて画像信号を補正する。３１４はマトリクス回路でありＮＴＳＣ信号の３成分であるＹ信号、Ｉ信号、Ｑ信号を、色信号の３成分であるＲ信号、Ｇ信号、Ｂ信号に変換する。マトリクス回路３１４は従来のテレビジョン回路において重要な回路である。このマトリクス回路３１４の係数の一般的な例を図１４に示す。この係数の決め方は、ある像をテレビカメラを用いてＮＴＳＣ信号に変換する際のマトリクス回路の係数によって一般的には決められる。しかしながら、この係数は一義的にきめられるものではなく、受像記側の種々の特性によって変更され得るものである。３１５はガンマ補正回路であり、ガンマ補正回路３１３より出力されたＲＧＢ信号を、蛍光体の発光特性によって補正する。
【０１６３】
３１６はパルス幅変調回路であり、ガンマ補正回路３１５より出力される電圧変調されたＲＧＢ信号をパルス幅変調信号に変換する。但し、本実施例１においてはパルス変調回路３１６は用いず、ガンマ補正回路３１５より出力される電圧変調信号は制御回路３１７へ直接入力される。３１７は制御回路であり、電圧変調されたＲＧＢ信号よりパネル３２０を駆動する為の各種信号を生成し、データ側ドライバ３１８及び走査側ドライバ３１９へ出力する。３１８はデータ側ドライバであり、各列方向配線に対して駆動信号を印加する。３１９は走査側ドライバであり、各行方向配線に対して駆動信号を印加する。３２０はパネルであり、上述の電子源を有する。
【０１６４】
復調部３１１は、従来のテレビジョン回路で用いられているものと同様の回路を流用することができる。
【０１６５】
ところで、復調部３１１は、テレビジョン放送におけるＮＴＳＣ信号を、ある決められた信号（この場合は、Ｙ，Ｉ，Ｑの各信号）に変換する為に必要な回路である。したがって、ＮＴＳＣ信号以外の方式により信号の場合には、当然別の回路構成となる。例えば、入力信号としては、ある色信号成分（例えば、コンピュータによるデータ信号（ＣＡＤデータ等）、テレビカメラの信号等）であっても、いっこうにさしつかえない。この場合には、復調部３１１ではなく、ビデオインターフェース部３１２より画像信号を取り込む。尚、この場合、インターフェース部３１２においてＲＧＢのアナログ信号に変換されるので、マトリクス回路３１４は作用しないように制御される。
【０１６６】
本実施例の色信号制御方法を実現する構成としては、ガンマ補正回路及びマトリクス回路により色信号制御を行う第１の構成と、パルス幅変調回路３１６により色信号制御を行う第２の構成とに分けることができる。第２の構成については実施例２及び実施例３において説明する。
【０１６７】
本実施例の第１の構成は、マトリクス回路３１４を表面伝導型電子放出素子を用いた画像表示装置に適用するものである。すなわち、マトリクス回路３１４の回路定数を表面伝導型電子放出素子の電気特性、および画像表示装置の構成要素である蛍光体の発光特性を考慮して決定することにより、階調を有する色信号の制御を実現するものである。
【０１６８】
前述したように、図５は、本実施例の表面伝導型電子放出素子を用いたカラー画像表示装置の構成要素である表面伝導型電子放出素子の典型的な電気特性を表す。又、図１５は本実施例の画像形成装置に構成要素である蛍光体の発光特性を示す図である。図５に示したように、表面伝導型電子放出素子の電子放出特性は非線形特性を有している。その変調信号として電圧変調信号を用いると、わずかな電圧の変化に対して放出電流の変化が大きく、信号の制御（変調）に際してはガンマ補正回路を用いることが望ましい。
【０１６９】
図１５の（Ａ）に、画像表示装置の発光部分となる蛍光体の典型的な発光特性を示した。同図に示した様に、蛍光体の特性は発光する色の違いによって、その特性曲線は同一ではなく、また非線形性を持つ。この蛍光体の発光特性は、単位時間当たりに、ある単位面積の蛍光体面に到達した電荷の総量に依存して規定されている。即ち、非線形については、蛍光体に本質的なものである。もちろん、蛍光体の種類により、その非線形の度合いに異なってくる。
【０１７０】
ところで、この蛍光体に非線形特性については、従来よりＣＲＴ等で導入されているガンマ補正回路３１３，３１５を各色毎に導入することによりほぼ線形な特性とすることができる。しかしながら、その傾きについては各色毎に異なるものとなる（図１５（Ｂ）参照）。このガンマ補正回路とは、例えば上述のような非線形特性（仮に特性Ａとする）を持ったある回路に印加させる信号の特性を、予めこの特性Ａとは反転された特性を入力信号となる様に変換する回路である。即ち、反転された信号を入力信号とすることにより、例えば特性Ａを持った回路を通過した信号は、線形性を持った信号となって出力されることになる。
【０１７１】
以上記述したことから解るように、ガンマ補正回路はあらゆる非線形性を持った回路において適用可能である。もちろん、蛍光体特性に限らず、本発明の適用される表面伝導型電子放出素子の印加電圧−放出電流特性の非線形性の補正にも適用可能であることは言うまでもない。尚、図１３ではガンマ補正回路を、表面伝導型電子放出素子の特性補正用（ガンマ補正回路３１３）と蛍光体の特性補正用（ガンマ補正回路３１５）の２回路に分けてあるが、これに限られるものではなく１つの回路で構成してもよいことは言うまでもない。本例では、ブロック図においてその機能を解りやすくするためと、後述する本実施例の第２の構成においては表面伝導型電子放出素子用のガンマ補正回路３１３は必ずしも必要ないため、記述の便宜から分けて記した。
【０１７２】
以上、説明した様に本実施例の第１の構成は、マトリクス回路３１４におけるマトリクスの係数を制御して各色に対応する信号の強度を変換することによって、該各色における蛍光体特性の傾きの違いに起因する照射電流を変化させた場合の各色の発光輝度の違い（即ち、ＲＧＢバランスの）を補正する様にしたものである。
【０１７３】
図１６及び図１７を参照して、本実施例における第１の構成を実現するマトリクス回路を説明する。
【０１７４】
図１６に一般のテレビジョン受像機に用いられているマトリクス回路の基本型を示す。マトリクス回路の基本的な構成要素は抵抗器であり、この抵抗器の精度が色の再現性に影響を及ぼす。また、この抵抗器の抵抗値を変更することにより、マトリクス回路の係数を変更することが可能となる。先にも述べた様に、本実施例の特徴は、表面伝導型電子放出素子の電気特性および蛍光体の発光特性を考慮してマトリクス回路の抵抗値を制御することにある。
【０１７５】
尚、本実施例では、表面伝導型電子放出素子の電気特性は、そろっているものとする。
【０１７６】
図１７に示した様に、抵抗器としてＲ，Ｇ，Ｂ用、夫々について抵抗値可変範囲の異なる可変抵抗器を接続する。次に、図１５の蛍光体特性より傾きの相対的な比を算出する。本実施例の場合は、Ｒ：Ｇ：Ｂ＝２：１．５：１．２である。次に、算出された相対比とマトリクス回路に接続するＲＧＢ用可変抵抗器の最大抵抗可変範囲の相対比を同一に設定する。本実施例ではＲ１：Ｒ２：Ｒ３＝２：１．５：１．２とした。各可変抵抗器の制御信号としては、所謂、“輝度調整つまみ”の信号を連動させればよい。
【０１７７】
以上説明したように実施例１においては、変調信号として電圧変調信号を用いている。したがって、簡単な回路構成により色調を調整することが可能である。但し、記述のような表面伝導型電子放出素子の電気特性の非線形性に基づいて可変抵抗器の制御を緻密に実施しなければならない。
【０１７８】
［実施例２］
次に、第２の構成について説明する。第２の構成においては、パルス幅変調信号を用いるため、表面伝導型電子放出素子に印加する電圧値としては、電圧−放出電流特性のある一点を動作点として決定すればよいので、電圧変調信号より容易（例えば、表面伝導型電子放出素子の非線形の補正を必要としない等）に変調をかけることができる。
【０１７９】
まず、図１３において、一点鎖線で囲まれたブロック３１６はパルス幅変調回路であり、電圧変調された色信号（Ｒ，Ｇ，Ｂ）をガンマ補正回路３１５より入力し、パルス幅変調された色信号（Ｒ’，Ｇ’，Ｂ’）に変換する回路である。又、３２１はサンプリング回路であり、ＲＧＢの各色信号を所定のサンプリング周波数でサンプリングする。３２２ａ〜３２２ｃは乗算器であり、サンプリングされた各信号に、発振器３２３ａ〜３２３ｃで生成される所定の波形の信号を重畳する。３２３ａ〜３２３ｃは発信器であり、所定の波形を有する信号を生成する。又、３２４ａ〜３２４ｃは電圧比較器であり、乗算器３２２ａ〜３２２ｃより出力された信号を所定のレベルと比較しその結果を出力することで、パルス幅変調を実行する。さらに、制御回路３１７は、パネル３２０の表示動作を制御する回路であり、前記変調回路３１６の出力するパルス幅変調信号をデータ側ドライバ３１８に出力するとともに、これと同期して走査クロックを走査側ドライバ３１９に出力する。
【０１８０】
パルス幅変調回路３１６は、電圧変調信号をパルス幅変調信号に変換するが、本実施例２の特徴は、色信号の各成分について、夫々個別の処理を行い、かつ、その制御係数は蛍光体の発光特性（図１５の（Ａ））のみに依存して決定されていることにある。又、第２の構成を有する本実施例２では、表面伝導型電子放出素子用のガンマ補正回路３１３は必ずしも必要ない。
【０１８１】
パルス幅変調回路３１６のアナログ回路による具体的な構成方法としては例えば以下の３通りの方法が挙げられる。
【０１８２】
第一の方法としては、各色についてサンプリングされた電圧変調信号にある一定の波形（正弦波、三角波、ノコギリ波等）を重畳する工程において、該一定の波形の尖頭値を各信号毎に制御することにより、得られるパルス幅変調信号の幅を制御する方法がある。
【０１８３】
第二の方法としては、各色についてサンプリングされた電圧信号に、ある一定の波形（正弦波、三角波、ノコギリ波等）を重畳した後の信号を電圧比較器を通すことによりパルス幅変調信号とする工程において、電圧比較器の比較レベル電圧を各色信号毎に生業することにより、パルス幅変調の幅を制御する方法がある。
【０１８４】
第三の方法としては、第一および第二の方法の複合された方法が当然考えられる。
【０１８５】
但し、上記の方法におけるサンプリング回路については、必ずしも必要なものではない。
【０１８６】
次に、実施例を示して、表面伝導型電子放出素子を用いたカラー画像表示装置における、階調を持った色信号の制御方法を詳細に説明する。
【０１８７】
まず、図１８を参照して、パルス幅変調回路３１６を説明する。図１８は本実施例におけるパルス幅変調回路３１６のブロック図を示す。又、図１９には、図１８で示すパルス幅変調回路３１６の各点（Ａ，Ｂ１〜Ｂ３，Ｃ１〜Ｃ３）における信号波形を示した。
【０１８８】
まず、サンプリング回路３２１ａ〜３２１ｃにおいて、各色毎に電圧変調信号をサンプリングする。このときの出力を図１９の（Ａ）に示す。尚、本例ではＲＧＢ共に同一の電圧変調信号が入力されたものとして説明する。次に、各乗算器３２２ａ〜３２２ｃに加えるノコギリ波を生成する発信器３２３ａ〜３２３ｃより、各色毎に個別にノコギリ波が提供される。このように、各色毎に波形（本実施例ではノコギリ波とした）の尖頭値を制御することにより、各電圧変調信号のパルス幅変調を各色毎に制御する。即ち、各乗算器３２２ａ〜３２２ｃにより鋸波が重畳されると、図１９の（Ｂ１）〜（Ｂ３）に示すような、各色毎に固有の波形が得られる。更にこれらの波形を電圧比較器３２４に示すことにより、図１９の（Ｃ１）〜（Ｃ３）に示すようなパルス変調された波形が得られる。
【０１８９】
従って、重畳する波形の尖頭値の相対比を、表面伝導型放出素子の特性および、蛍光体の発光特性を考慮して決定することにより、該蛍光体の発光特性の傾きの違いにより発生する、照射電流を変化させた場合の各色の発光輝度の違い（即ち、ＲＧＢバランスのズレ）を補正する様にしたものである。本実施例では、実施例１と同様に表面伝導型電子放出素子の電気特性は各色でそろっており、また蛍光体の発光特性は図１５と同一とする。従って、重畳波形の尖頭値の相対比は、蛍光体発光特性の傾きの相対比である２：１．５：１．２とした。電子放出素子の電気特性にバラツキがある場合には、数値をそれに応じて変更すればよい。このようにして、蛍光体特性の各色による違いが補正されたパルス幅変調信号が得られる。
【０１９０】
［実施例３］
次に、図２０及び図２１を参照して、パルス幅変調回路３１６の他の例を説明する。図２０は本実施例３による電圧変調信号をパルス幅変調信号に変換するパルス幅変調回路のブロック図を示す。又、図２１は、図２０に示されたパルス変調回路の各点（Ａ，Ｂ，Ｃ１〜Ｃ３）における信号波形を示す。本例では、各色毎に電圧比較器の比較レベル電圧を制御するものである。本実施例でも、実施例１と同様に表面伝導型電子放出素子の電気特性は各色でそろっており、また蛍光体の発光特性は図１５と同一とする。
【０１９１】
まず、各色に対応した電圧変調信号をサンプリング回路３２１ａ〜３２１ｃにより各色毎にサンプリングする。このときの各サンプリング回路３２１ａ〜３２１ｃの出力波形を図２１の（Ａ）に示す。次に、乗算器３２２ａ〜３２２ｃは、サンプリング回路３２１ａ〜３２１ｃより出力された信号に、発信器３２３により生成される所定のの波形（本例では三角波）を重畳する。乗算器３２２ａ〜３２２ｃより出力された信号の波形を図２１の（Ｂ）に示す。
【０１９２】
最後に、該重畳された信号を各色毎に個別に構成された電圧比較回路３２４ａ〜３２４Ｃによりパルス幅変調信号とする。電圧比較比較回路３２４ａ〜３２４ｃの比較レベルを制御することにより、蛍光体特性の各色による違いが補正されたパルス幅変調信号が得られる。ここで、電圧比較回路の比較レベル電圧の相対比は、蛍光体発光特性の傾きの相対比である２：１．５：１．２とした。ここでも実施例２と同様に、電子放出素子の電気特性にバラツキがある場合には、それに応じて数値を変更すればよい。このときの重畳波形を図２１の（Ｃ１）〜（Ｃ３）に示す。
【０１９３】
以上説明したように実施例２及び実施例３によれば、パルス幅変調により階調を表現するので、表面伝導型電子放出素子に対して一定の電圧を印加すればよく、素子の非線形特性を補正する必要がなくなる。このため、色調の制御、補正が容易となる。更にパルス変調時において各色蛍光体の発光特性の傾きが補正されるので、マトリックス回路やガンマ補正回路の構成が簡素化される。
【０１９４】
［実施例４］
図２２に、実施例４により階調を有する色信号の制御を実現する為の回路のブロック図を示す。本実施例では、映像信号としてガンマ補正回路４２５に入力する信号がデジタル信号であるものとし、これはコンピュータ等のデジタル信号を扱う場合に適している。本実施例の回路をそのままテレビのＮＴＳＣ信号に適用する場合には図に示した様に信号を一度Ａ／Ｄ変換器４３３によりデジタル信号化する必要がある。図２２において、４２１は復調部であり、映像及び色信号により変調されたある周波数の搬送波を検波し増幅する。４２２はビデオインターフェース部であり、コンピュータ等からのデジタルＲＧＢ信号を出力する。４２５はガンマ補正回路であり蛍光体のガンマ特性を補正する回路である。本実施例はデジタル信号を扱う事から、前記、蛍光体のガンマ特性に応じた補正テーブルＬ．Ｕ．Ｔ．（Ｌｏｏｋ Ｕｐ Ｔａｂｌｅ） を設けて変換する事とした。その一例を図２３（ａ）に示す。ここでは簡単化する為、デジタル信号を８ビットとした。たとえば、低輝度の階調１のレベルでは、入力に００Ｈ（“Ｈ”は１６進数であることを示す記号である）に対して出力が００Ｈ、中間調レベルの階調２００のレベルでは、入力に５５Ｈに対して、出力がＡＡＨ、高輝度の階調２５６のレベルでは、入力にＦＦＨに対して、ＦＦＨが出力される。そして、変換された結果を説明すると、図２３（ｂ）の蛍光体のガンマ特性が、図２３（ｃ）に示した様に、リニアな特性とみなして、駆動表示させることが可能となる。４２４は、マトリクス回路でありＮＴＳＣ信号の３成分であるＹ信号，Ｉ信号，Ｑ信号を、色信号の３成分である、例えばＲ信号，Ｇ信号，Ｂ信号（実際には色差信号、たとえばＹ−Ｂ、等）に変換する回路であり、コンピュータ等のデジタルＲＧＢ信号を扱う場合に不要であるが、テレビの映像信号を扱う場合には必要な回路である。又、図に示した様にマトリクス回路は一般に抵抗回路で形成されているのでデジタル信号を扱うには不向きである。従って、本実施例にてテレビの映像信号を扱う場合には、マトリクス回路まではアナログ信号で扱いその後にＡ／Ｄ変換する事が望ましい。
【０１９５】
４２６はパルス幅変調回路であり、ガンマ補正回路４２５より出力されるデジタルＲＧＢ信号をパルス幅変調信号された輝度信号に変換する回路である。
【０１９６】
パルス幅変調回路４２６のデジタル回路による具体的な構成例を図２４に示す。図２４中、５０１はラッチ回路、５０２はカウンタ回路、５０３はＤ型フリップフロップ回路である。８ビットのデジタル信号Ｄ０〜Ｄ７を入力とし、入力されたデータをカウンタ５０２に入力し、出力レベルをハイにセットする。次に、ダウンカウンタ動作をさせ、カウンタ値がゼロとなったところで出力レベルをローにすることにより、入力データに応じてパルス幅変調された出力信号ＹＯＥを得る事ができる。この回路をＲＧＢそれぞれについて形成することで各色毎にパルス幅変調信号を得る事ができる。さらに、例えば、ＲＧＢ各信号毎に独立に、かつ可変電源４３２ａ，４３２ｂおよび４３２ｃを調整することにより、外部回路４３１ａ〜４３１ｃ（本実施例ではＶ．Ｃ．Ｏ．（Ｖｏｌｔａｇｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ） を外部回路として使用した）にてデジタル回路のクロック周波数を制御できる様にしておくことで、パルス幅変調の基準クロックの周期を変え、パルス幅変調された信号全体にわたってパルス幅を調整することにより、各個人の好みの色調に制御する事も可能である。
【０１９７】
回路の構成は一例であり、もちろんこの回路に限るものではない。
【０１９８】
［実施例５］
図２５は、本実施例の画像形成装置の中でも特に電圧変調により階調を有する色信号の制御を実現する為の原理を説明するものである。図中、図２５（Ａ）は、表面伝導型電子放出素子のＩ−Ｖ特性を示す図、図２５（Ｂ）は蛍光体のガンマ特性に基づいてガンマ補正したビデオ信号−駆動電圧特性を示す図、図２５（Ｃ）は表面伝導型電子放出素子のＩ−Ｖ特性に基づいてガンマ補正をした場合のビデオ信号−輝度特性を示す図、図２５（Ｄ）は表面伝導型電子放出素子のＩ−Ｖ特性に基づいてガンマ補正をしない場合のビデオ信号−輝度特性を示す図である。本実施例では、（１）駆動電圧を正又は負にバイアスする事、もしくは（２）駆動電圧の電圧可変時のゲインを変える事、もしくは（１）と（２）の組み合わせによりＩ−Ｖ特性上で動作直線を制御する事としたものである。図２５（Ｃ）に示した様に、ビデオ信号（３）が表面伝導型電子放出素子のＩ−Ｖ特性に基づいてガンマ補正されているのでビデオ信号に伴なって輝度が一次線形に変化する。
【０１９９】
実際の回路構成のブロック図を図２６に示す。実施例１と同様にして検波，増幅されたＹ，Ｉ，Ｑ信号をマトリクス回路にてＲ，Ｇ，Ｂ信号に変換し、さらにガンマ補正回路５０１を用いて蛍光体のガンマ特性に基づきガンマ補正する。次に、ＲＧＢ夫々の信号毎に表面伝導型電子放出素子の特性に基づきガンマ補正回路６０２でガンマ補正する。
【０２００】
ここで、原理説明で述べた様にして各色毎に入力映像信号に基づいて、バイアス電圧又はゲインを連動して制御する事により電圧変調による輝度調整が可能となる。
【０２０１】
さらに、各色毎に入力信号とは独立にＲ，Ｇ，Ｂ用バイアス調整器又はＲ，Ｇ，Ｂ用ゲイン調整器を用いて、バイアス電圧又はゲインを制御することにより、個人の好みに応じて色の調整をする事も可能である。
【０２０２】
本実施例では映像信号をアナログ信号として扱った場合を記したが、もちろんデジタル信号用の回路構成も可能である。
【０２０３】
以上説明したように、実施例１〜５によれば、表面伝導型電子放出素子を用いたカラー画像表示装置において、階調制御および色信号の制御、即ち階調を持った色信号を実現する場合に問題となる、色ずれ、色バランス等の制御を受像器側で容易に実現することが可能となる。
【０２０４】
更に、実施例２及び実施例４の色調制御方法は、電子放出素子とは独立して制御される為、各色に対応した表面伝導型電子放出素子の電気特性にバラツキが生じた場合においても、それを補正することが可能となる。このためカラー画像形成装置の製造歩留の向上がなされる。
【０２０５】
［実施例６］
次に、表面伝導型電子放出素子を電子源として備えるが、前記図１１とは異なる構成の表示パネルを用いた実施例を説明する。
【０２０６】
本実施例を詳しく説明する前に、本実施例の表示装置について簡単に説明する。この表示装置は、真空容器内に表面伝導型放出素子を２次元的に多数個配列した電子源基板と、前記電子源基板と対向した位置に電子ビームの照射により可視光を発する蛍光体とを備え、真空容器内は１×１０−４［Ｔｏｒｒ］よりも高い真空度に維持される。さらに、電子源基板上に２次元的に配列された表面伝導型放出素子は、ライン単位で選択・駆動できるように素子の両端に駆動配線が接続されており、走査制御回路によりライン単位で順次走査される当該走査ライン上の表面伝導型電子素子の両端に均一に電圧が印加されて駆動される。
【０２０７】
さらに、これら表面伝導型電子放出素子と蛍光体との間には、蛍光体への到達放出電流量を個々に制御するためのライン方向と直角な方向に長いグリッドが配設されており、画像信号に応じてグリッドの印加電圧を制御することにより、蛍光面での発光輝度を制御するようにしてある。
【０２０８】
さらに、本実施例に関わる第１のカラーバランス補正法によれば、色表示のための輝度に応じて電圧変調された赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）信号のそれぞれに、Ｒ，Ｇ，Ｂそれぞれの蛍光体の発光特性に応じた補正、及び／又は前記グリッドの電圧依存性に応じた補正を行い、適正な色バランスをとって前記グリッドを電圧変調することによりカラー表示を行なうようにしている。
【０２０９】
さらに、本実施例の第２のカラーバランス補正法によれば、Ｒ，Ｇ，Ｂそれぞれの蛍光体の発光特性に応じて補正され、色表示のための輝度に応じてパルス幅変調されたＲ，Ｇ，Ｂ信号を前記グリッドに印加することによりカラー表示を行なうようにしている。
【０２１０】
ここでグリッドとは、電子放出素子より放出された電子ビームの軌道を制御するための電極で、該電極に印加する電気信号により蛍光面を照射する電子ビームの量を制御することができる。尚、この電極が電子ビームの収束や偏向のための電極を兼ねるものであっても良い。又、この実施例におけるグリッドの配設位置は、電子放出素子と蛍光面との間としたが、例えば電子放出素子とグリッドとを同一面上に設けても良く、或いは場合によってはグリッドと蛍光面との間に電子放出素子を配置する構成も可能である。また上述のように、グリッドに印加する電気信号としてはパルス電圧を用い、パルスの波高値もしくはパルス幅を変更することにより、蛍光面を照射する電子ビームの量を制御する他、パルスの波高値もしくはパルス幅のいずれか一方のみを単独に変更するものに限られるものではない。例えば、波高値とパルス幅の両方を変更するものであっても良く、或いは複数のパルスを用いてパルスの数を変更することにより、蛍光面を照射する電子ビーム量を制御するものであってもよい。
【０２１１】
以下、本実施例を詳しく説明する。
【０２１２】
図２７は、本実施例における階調を持った色信号の制御を実現する第１実施例の回路のブロック図を示す。
【０２１３】
図２７において、入力されるビデオ信号７１０は、ある周波数の搬送波が映像及び色信号により変調された信号で、フィルタ回路７１１に入力されている。フィルタ回路７１１は入力されたビデオ信号７１０を検波，増幅する回路であり、従来のテレビジョン回路と同様の回路を流用して得ることができる。また、マトリクス回路７１２は従来のテレビジョン回路において重要な回路で、このマトリクス回路７１２の回路定数はＮＴＳＣ信号の３成分であるＹ信号，Ｉ信号，Ｑ信号を、色信号の３成分であるＲ信号，Ｇ信号，Ｂ信号に変換する。このマトリクス回路７１２の係数としては、図１４に示した係数が一般的である。この係数の決め方は、一般にはある像をテレビカメラを用いてＮＴＳＣ信号に変換する際のマトリクス回路の係数によって決められる。しかしながら、この係数は一義的に決められるものではなく、受像器側の種々の特性によって変更され得るものである。
【０２１４】
ところで、ＮＴＳＣ以外の方式による信号の場合には、これらフィルタ回路７１１、マトリクス回路７１２の構成は当然別の回路構成となる。例えば、入力信号としては、ある色信号の成分（例えば、同図に示したアナログＲＧＢ信号７２１、或いはデジタルＲＧＢ信号７２２）が入力される場合には、アナログＲＧＢ信号７２１は直接後段の補正回路（１）７１３に入力され、デジタルＲＧＢ信号７２２はＤ／Ａ変換器７１６でアナログ信号に変換された後、補正回路（１）７１３に入力される。このように入力される画像信号は、コンピュータによるデータ信号、テレビカメラのベースバンド信号等のいずれであってもよい。
【０２１５】
次に、補正回路（１）７１３，補正回路（２）７１４における補正特性について説明する。
【０２１６】
図２８は本実施例の蛍光体の発光特性を説明するための図で、図２８（Ａ）は、カラー画像表示装置の発光部分となる蛍光体の典型的な発光特性を示している。図示のように、蛍光体の特性は発光する色の違いによって、その特性曲線は全く同一ではなく、また非線形性をもつ。この非線形性については、従来よりＣＲＴ等で用いられているガンマ補正回路を導入することによりほぼ線形な特性とすることができる。しかしながら、その傾きについては各色で異なる（図２８（Ｂ））ため、この傾きをＲ，Ｇ，Ｂの各色成分に応じて補正するために、図２７における補正回路（１）７１３が設けられている。尚、以下の説明では、蛍光体特性についてはガンマ補正が行われているものとして説明する。
【０２１７】
さらに、後述するように照射電流を制御する手段であるグリッドにおいても、印加電圧に対して図５に示すような非線形を有するので図２７における補正回路（２）７１４により線形な特性の画像信号に補正している。このようにグリッドに印加する電圧に対して電圧変調を行うことにより、線形な特性の画像を表示することができる。またこの電圧変調に変わり、後述するようなパルス幅変調を行ってグリッドへの印加電圧を制御しても良い。
【０２１８】
さらに、Ｒ，Ｇ，Ｂ信号を制御回路７１５により、画素単位に同期をとりながら並べ変えてデータ側ドライバー７１８に出力することにより、１ライン分の画像表示を行うことができる。これと並行して、ビデオ信号７１０より抽出された水平同期信号７２３を入力し、制御回路７１７を通して走査側ドライバー７１９にライン同期信号を出力する。これにより、順次表示ラインを走査して、２次元的な画像を表示パネル７２０に表示することができる。
【０２１９】
以上説明した本実施例のカラー画像表示装置は、表面伝導型電子放出素子を用いたグリッド方式のカラー画像表示装置において優れた効果をもたらすものである。
【０２２０】
尚、本実施例の表示パネル７２０を構成する表面伝導型の電子放出素子の基本的な構成と製造方法および特性については前述した通りである。
【０２２１】
また、本実施例のカラー画像表示装置の代表的な構成例を図２９に示す。
【０２２２】
図２９では、前記電子放出素子を並列に多数配置し、個々の素子の両端を配線にてそれぞれ結線した行を多数配列した基板８０１（例えば、本出願人と同一出願人による特開平１−３１３３２号公報）をリアプレート８０２上に固定した後、基板８０１の上方に、電子通過孔８０５を有するグリッド８０６を電子放出素子の素子電極８０３と直交する方向に配置した。更に、基板８０１の略５ｍｍ上方に、フェースプレート８１０（ガラス基板８０７の内面に蛍光膜８０８とメタルバック８０９とが形成されて構成される）を支持枠８１１を介して配設している。そして、このフェースプレート８１０、支持枠８１１、リアプレート８０２の接合部にフリットガラスを塗布し、大気中あるいは窒素雰囲気中で約４００℃ないし５００℃で１０分以上焼成することにより封着した。また、リアプレート８０２への基板８０１の固定もフリットガラスで行った。
【０２２３】
図２９において、８０４は電子放出部を示し、本実施例では上述の如く、フェースプレート８１０、支持枠８１１、リアプレート８０２で外囲器８１２を構成したが、リアプレート８０２は主に基板８０１の強度を補強する目的で設けられるため、基板８０１自体で十分な強度を持つ場合は別体のリアプレート８０２は不要であり、基板８０１に直接支持枠８１１を封着し、フェースプレート８１０、支持枠８１１、基板８０１にて外囲器８１２を構成しても良い。
【０２２４】
フェースプレート８１０の蛍光膜８０８は、モノクロ表示の場合は蛍光体で構成されるが、カラー表示用の蛍光膜の場合は、蛍光体の配列によりブラックストライプ，ブラックマトリクスなどと呼ばれる黒色導電体２９１と蛍光体２９２とで構成される。このようなブラックストライプ，ブラックマトリクスが設けられる目的は、カラー表示の場合必要となる３原色蛍光体の、各蛍光体２９２間の塗り分け部を黒くすることで混色等を目立たなくするとともに、蛍光膜８０８における外光反射によるコントラストの低下を抑制することである。本実施例では蛍光体２９２はストライプ形状（図１２（Ａ））を採用している。これは先にブラックストライプを形成し、その間隙部に各色蛍光体を塗布することにより蛍光膜８０８を作成した。
【０２２５】
尚、ブラックストライプを形成する材料として、本実施例では通常良く用いられている黒鉛を主成分とする材料を用いたが、導電性があり、光の透過及び反射が少ない材料であればこれに限るものではない。また、ガラス基板８０７に蛍光体２９２を塗布する方法は、モノクロームの場合は沈澱法や印刷法が用いられるが、カラー表示である本実施例の場合にはスラリー法を用いている。但し、カラー表示の場合にも印刷法を用いても同等の塗布膜が得られることはもちろんである。
【０２２６】
また、蛍光膜８０８の内面側には通常メタルバック８０９が設けられる。このメタルバック８０９を設ける目的としては、蛍光体２９２の発光のうち内面側への光をフェースプレート８１０側へ鏡面反射することにより輝度を上げること、電子ビーム加速電圧印加するための電極として作用すること、外囲器８１２内で発生した負イオンの衝突によるダメージからの蛍光体２９２を保護すること等が挙げられる。尚、このメタルバック８０９は、蛍光膜８０８を作製した後、蛍光膜８０８の内面側表面の平滑化処理（通常フィルミングと呼ばれる）を行い、その後、アルミニウム（Ａｌ）を真空蒸着することで作製した。フェースプレート８１０には、更に蛍光膜８０８の導電性を高めるため、蛍光膜８０８の外面側に透明電極（不図示）が設けられる場合もあるが、本実施例では、メタルバック８０９のみで十分な導電性が得られたので省略した。更に、前述のフェースプレート８１０、支持枠８１１、リアプレート８０２の接合部を封着する際、カラー表示の場合は各色の蛍光体２９２と電子放出素子とを対応させなければならないため、十分な位置合わせを行った。
【０２２７】
以上のようにして完成したガラス容器内の雰囲気を排気管（図示せず）を通じ真空ポンプにて排気し、十分な真空度に達した後、容器外端子Ｄｒ１ないしＤｒｍとＤＬ１ないしＤＬｍを通じて素子電極８０３間に電圧を印加することにより、前述のフォーミングを行う。こうして電子放出部８０４を形成して、前述した電子放出素子を基板８０１上に作成した。最後に１０−６トール程度の真空度で、不図示の排気管をガス・バーナで熱することで溶着し外囲器８１２の封着を行った。そして最後に、封止後の真空度を維持するために、ゲッター処理を行った。これは、封止を行う直前あるいは封止後に、抵抗加熱あるいは高周波加熱等の加熱法により、画像表示装置内の所定の位置（不図示）に配置されたゲッターを加熱し、蒸着膜を形成する処理である。ゲッターは通常Ｂａ等が主成分であり、該蒸着膜の吸着作用により真空度が維持される。
【０２２８】
以上のようにして形成された画像表示装置において、電子放出素子のそれぞれに、容器外端子Ｄｒ１〜ＤｒｍとＤＬ１〜ＤＬｍを通じて電圧を印加することにより各電子放出部８０４より電子を放出させる。こうして放出させた電子は変調電極８０６の電子通過孔８０５を通過した後、高圧端子Ｈｖを通して、メタルバック８０９或いは透明電極（不図示）に印加された数ｋＶ以上の高圧により加速されて蛍光膜８０８に衝突し、これにより蛍光体２９２が励起・発光する。その際、変調電極８０６に情報信号に応じた電圧を容器外端子Ｇ１ ないしＧｎ を通じて印加することにより、電子通過孔８０５を通過する電子ビームを制御して画像を表示するものである。
【０２２９】
本実施例では、絶縁層であるＳｉＯ２（不図示）を介し、基板８０１の略１０ミクロン上方に略５０ミクロン径の電子通過孔８０５を有する変調電極８０６を配置することで、加速電圧として６ｋＶ印加したとき、電子ビームのオンとオフは５０Ｖ以内の変調電圧で制御できた。
【０２３０】
また、図３０は変調電極８０６に印加するグリッド電圧ＶＧ に対する蛍光膜８０８へ流れる蛍光面電流との関係を示した図である。ここで、グリッド電圧ＶＧを増加させていくと、ある閾値電圧ＶＧ１以上になると蛍光面電流が流れ始め、更にグリッド電圧ＶＧ を増加するにしたがって、図３０に示すように蛍光面電流が単調に増加して、最終的に飽和する。
【０２３１】
以上述べた構成は、画像表示装置を作成する上で必要な概略構成であり、例えば各部材の材料等、詳細な部分は上述の説明に限られるものではなく、画像表示装置の用途に適するよう適宜選択することができる。
【０２３２】
尚、カラーバランスをとる方法として、図２７のマトリクス回路７１２における変換式の係数（図１４参照）を変更することによっても行なうことができる。その動作は前述と同様である。また、制御回路７１５には、図２６のＲ用調整器，Ｇ用調整器，Ｂ用調整器が含まれ、同様の動作を行うことができるようにしてある。
【０２３３】
［実施例７］
次に図３１を参照して本発明の第７の実施例を説明する。図３１において、図２７と共通する部分は同じ番号で示し、それらの説明を省略する。
【０２３４】
図３１において、図２７と同様にして得られたアナログＲＧＢ信号９２１は、Ａ／Ｄ変換器９２５によりデジタルＲＧＢ信号に変換される。尚、デジタルＲＧＢ信号９２２が入力された場合は、このＡ／Ｄ変換器９２５による変換は不要となる。
【０２３５】
さらに、デジタル信号に変換されたＲＧＢ信号或いは入力されたデジタルＲＧＢ信号（ｒｇｂ）を、輝度に応じてパルスの長さに変換するパルス幅変調回路９２６を備えている。このパルス幅変調回路９２６は、前述の３原色に対応するそれぞれの蛍光体２９２の発色特性の違いを基に作成された補正データテーブル９２７により、Ｒ，Ｇ，Ｂ信号のそれぞれに独立に重み付けをして、Ｒ，Ｇ，Ｂ信号をパルス幅変調したＲＧＢ信号（ｒ′，ｇ′，ｂ′）に変換している。このＲＧＢ信号（ｒ′，ｇ′，ｂ′）は制御回路９１５に入力される。さらに、図２７と同様の動作によりデータ側ドライバー９１８に画像データに応じた信号が出力され、１ライン分の画像が表示される。この表示動作と同期して、図２７と同様の動作で走査側ドライバー９１９を制御回路９１７により駆動することによって、２次元的な画像を表示パネル９２０に表示することができる。以上の動作は、図２２ないし図２４の回路でも実現できることはいうまでもない。
【０２３６】
図３２は、図３１に示した回路において、アナログＲＧＢ信号をサンプリング回路１０２８によりサンプリングし、そのサンプリングされたアナログＲＧＢ信号に対してパルス幅変調回路１０２６によりパルス幅変調を行なっている。このパルス幅変調回路１０２６ａはまた、補正データテーブル１０２７ａを参照して、変調されたＲ，Ｇ，Ｂ信号のそれぞれに独立に重み付けを行っている。こうして変調された信号は制御回路１０１５に出力され、データ側ドライバー１０１８の駆動信号となる。
【０２３７】
また、図３２のパルス幅変調回路１０２６ａの回路構成は、前述の図１８ないし図２１と同様の回路および動作で行うことができる。
【０２３８】
以上説明したように本実施例によれば、表面伝導型の電子放出素子を用いたカラー画像表示装置において、階調制御及び色信号の制御を行うことができる。即ち、階調を有する色信号を表示する場合に問題となる色ズレ，色バランス等の制御を受像器側で容易に実現することが可能となる。
【０２３９】
さらに、本実施例の色調制御方法は、電子放出素子と独立に行われるため、各色に対応した表面伝導型の電子放出素子の電気特性にバラツキが生じた場合においても、それを補正することが可能となり、カラー画像表示装置の製造歩留まりの向上がなされる。
【０２４０】
尚、本発明適用の表示装置の応用は、ＮＴＳＣ方式のテレビ信号に基づきテレビジョン表示を行う装置や、テレビジョン信号あるいは計算器や画像メモリ、通信ネットワーク等種々の画像信号源と直接或いは間接に接続する表示装置に広く用いることが可能であり、とりわけ大容量の画像を表示する大画面の表示に好適である。
【０２４１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、平板型で階調表示にすぐれたカラー表示を行うことができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例に用いる好適な平面型の表面伝導型放出素子の平面図と断面図である。
【図２】本発明に用いる好適な表面伝導型放出素子の製造工程を示す図である。
【図３】実施例に用いる表面伝導型放出素子のフォーミング電圧波形を示す図である。
【図４】実施例に用いる表面伝導型放出素子の特性評価装置を示す図である。
【図５】実施例に用いる好適な表面伝導型放出素子の電気的特性を示す図である。
【図６】実施例に用いる好適な垂直型の表面伝導型放出素子の素子構造を示す図である。
【図７】本発明の第１実施例である表示装置に用いたマルチ電子ビーム源の構成を示す平面図である。
【図８】図７のマルチ電子ビーム源の製造工程を説明するための断面図である。
【図９】図７のマルチ電子ビーム源の製造工程を説明するための断面図である。
【図１０】図７のマルチ電子ビーム源の製造方法を説明するための平面図である。
【図１１】実施例の表示装置に用いた表示パネルの構成を示す斜視図である。
【図１２】実施例の表示装置に用いた表示パネルのフェースプレートの一部平面図である。
【図１３】本発明の実施例たる表示装置でガンマ補正あるいはカラーバランス調整を実現するための回路ブロック図である。
【図１４】マトリクス回路の一般的なマトリクス係数の例を示す図である。
【図１５】蛍光体の発光特性を示す図である。
【図１６】一般のテレビジョンに用いられたマトリクス回路の基本形を示す図である。
【図１７】実施例におけるマトリクス回路の構成を示す図である。
【図１８】実施例２におけるパルス幅変調回路の構成例を示すブロック図である。
【図１９】図６で示す回路の各点における信号波形を示す図である。
【図２０】実施例３におけるパルス幅変調器の構成を示すブロック図である。
【図２１】図８で示す回路の各点における信号波形を示す図である。
【図２２】実施例４による階調を有する色信号を制御するための回路のブロック図である。
【図２３】図２２の回路で蛍光体のガンマ特性を補正する方法を説明するための図である。
【図２４】図２２で用いたパルス幅変調回路の１例を示す回路図である。
【図２５】実施例５で階調を有する色信号の制御方法を説明するための図である。
【図２６】実施例５による階調を有する色信号を制御するための回路のブロック図である。
【図２７】実施例６のカラー画像表示装置の構成を示すブロック図である。
【図２８】蛍光体の発光特性を示す図である。
【図２９】実施例６の表示装置で用いたカラー表示パネルの構成を示す斜視図である。
【図３０】図２９の表示パネルのグリッド電極の変調特性を示す図である。
【図３１】実施例７による階調を有する色信号を制御するための回路のブロック図である。
【図３２】実施例８による階調を有する色信号を制御するための回路のブロック図である。
【図３３】従来の表面伝導型放出素子の平面図である。
【図３４】従来の表示装置の基本構成の例を示す図である。
【図３５】図２の従来の表示装置の断面図である。[0001]
[Industrial applications]
The present invention relates to an electron source and an image forming apparatus such as a display device as an application thereof, and more particularly to an image forming apparatus and an image forming method in which a plurality of cold cathode electron sources are two-dimensionally arranged on a plane to perform color display. It is about.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, two types of electron emitting devices, a thermionic electron source and a cold cathode electron source, are known.
[0003]
Cold cathode electron sources include a field emission type (hereinafter abbreviated as FE), a metal / insulating layer / metal type (hereinafter abbreviated as MIM), and a surface conduction electron-emitting device (hereinafter abbreviated as SCE).
[0004]
As an example of the FE type, W. P. Dyke & W. W. Dolan, "Fielded Emission", Advance in Electron Physics, 8, 89 (1956); A. Spindt, "PHYSICAL properties of thin-film field cathodes with molebdenium cones", J. Mol. Appl phys. , 47, 5248 (1976).
[0005]
Examples of the MIM type include C.I. A. Mead, "The tunnel-emission amplifier", J. Amer. Appl. Phys. , 32, 646 (1961).
[0006]
Further, examples of the SCE type include M. I. Elinson, Radio Eng. Electron Pys. 10, (1965) and the like.
[0007]
The SCE type utilizes a phenomenon in which electron emission occurs when a current flows in a small-area thin film formed on a substrate in parallel with the film surface.
[0008]
As the surface conduction type electron-emitting device, SnO by Elinson or the like is used. 2 Using a thin film, using an Au thin film (G. Dittmer: “Thin Solid Films”, 9, 319 (1972)) In 2 O 3 / SnO 2 Thin film (M. Hartwell and CG Fonstad; "IEEE Trans. ED Conf.", 519 (1975)), carbon thin film (Hisashi Araki et al .: Vacuum, Vol. 26, No. 1, page 22, page 22) (1983)).
[0009]
As a typical device configuration of these surface conduction electron-emitting devices, the aforementioned M.I. The device configuration of Hartwell (M. Hartwell) is shown in FIG. In the figure,
[0010]
Conventionally, in these surface conduction electron-emitting devices, it is common to form an electron-emitting
[0011]
Note that a crack is generated in a part of the
[0012]
These conventional surface conduction electron-emitting devices have had various problems in practical use, but the inventors have diligently studied various improvements described later and solved various problems in practical use. I've been.
[0013]
The above-mentioned surface conduction electron-emitting device has an advantage that a large number of devices can be arranged and formed over a large area because the structure is simple and the production is easy. Therefore, various applications that can take advantage of this feature are being studied. For example, there are a charged beam source, a display device, and the like. An example of an array of a large number of surface conduction electron-emitting devices is an electron source in which surface conduction electron-emitting devices are arranged in parallel and a large number of rows are arranged in which both ends of each element are connected by wiring. (For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-031332 by the present applicant).
[0014]
In particular, in image forming apparatuses such as display apparatuses, flat panel display apparatuses using liquid crystal have been widely used in place of CRTs in recent years. However, they are not self-luminous and must have a backlight. Therefore, development of a self-luminous display device has been desired.
[0015]
Since the surface conduction electron-emitting device has a simple structure and is easy to manufacture, there is an advantage that a large number of devices can be arranged over a large area. Therefore, various applications have been made to take advantage of this feature.
[0016]
[Problems to be solved by the invention]
Next, a description will be given of a problem that has occurred in an image display device that has been attempted using the above-described conventionally known surface conduction electron-emitting device.
[0017]
For example, Japanese Patent Publication No. 45-31615 discloses a display device shown in FIGS. FIG. 35 shows a state viewed from the direction A in FIG. In this display device, a lateral current
[0018]
In Japanese Patent Publication No. 45-31615, there is no detailed description of the lateral current
[0019]
The problems of the above display device are listed below.
[0020]
(1) In the above display device, the electrons emitted from the lateral current type electron emitter are accelerated to collide with gas molecules to discharge the same. There has been a problem that the luminance varies and the luminance varies even in the same pixel. The reason for this is that the discharge intensity largely depends on the state of the gas and the controllability is not good, and the output of the transverse current type electron-emitting device is under a pressure of about 15 mmHg as introduced as an experimental example. It is not always stable. For this reason, it is difficult for the display device to display multi-gradations, and its use is limited.
[0021]
(2) In the above display device, the emission color can be changed by changing the type of gas to be enclosed. However, the visible light wavelength obtained by discharge emission is generally limited, and the display device can express a wide range of colors. is not. In addition, the optimum pressure of discharge light emission often differs depending on the type of gas. Therefore, in order to colorize a single panel, it is necessary to change the type and pressure of the gas to be sealed for each hole, which makes the structure of the panel extremely difficult. Further, it is not realistic to colorize the panel by stacking three panels in which different gases are sealed.
[0022]
(3) In the above display device, a combination of components such as a substrate on which a lateral current type electron emitter is formed, a transparent electrode, and a hole filled with a gas is provided, so that an inexpensive display device having a complicated structure is provided. It was difficult to do. Further, as exemplified in the above publication, the threshold voltage of the discharge light emission is as high as 35 V, so that it is necessary to use an electric element having a high withstand voltage in an electric circuit for driving the panel. This was causing the cost to increase.
[0023]
The above-described problems have been encountered in the case where light is emitted and colored by discharging in a gas using a conventional surface conduction electron-emitting device.
[0024]
On the other hand, there is a method in which a phosphor is used as one of components for light emission and coloring in an image display device having a surface conduction electron-emitting device. However, the emission luminance of the phosphor has a certain characteristic with respect to the density of the irradiated current, and generally it is non-linear. The characteristics of each of the three primary colors (red (R), green (G), and blue (B)) are not the same. Therefore, when the irradiation current value is set to the same change amount for each of the RGB colors, the ratio of the emission luminance of each of the RGB colors before and after the change is general. That is, the color balance will be different.
[0025]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-described problems, and in an image forming apparatus using a surface conduction electron-emitting device, the image forming apparatus has excellent gradation display characteristics and color shift and color balance when colorized. It is an object of the present invention to provide an image forming apparatus and an image forming method which can easily realize the control of the image forming apparatus.
In order to achieve the above object, an image forming apparatus according to the present invention has the following arrangement.
[0026]
(1) At least an electron beam source in which a plurality of surface conduction electron-emitting devices are two-dimensionally arranged on a substrate, phosphors of three primary colors of red, green, and blue that emit light by irradiation with the electron beam, and display A scanning driver that applies a scanning signal to each row of the two-dimensionally arranged surface conduction electron-emitting devices to select a line, and modulates an electron beam that irradiates a phosphor based on an image signal. An image forming apparatus comprising a modulation unit for
The modulating means has a correcting means for individually correcting the non-linearity of the emission characteristics of each of the red, green and blue phosphors, based on an image signal corrected in advance for each corresponding color by the correcting means. To modulate the pulse width of the pulse signal for controlling the length of time for irradiating the phosphor with the electron beam.
[0027]
Further, the image forming method according to the present invention includes an electron beam generating source in which a plurality of surface conduction electron-emitting devices are two-dimensionally arranged on a substrate, and three primary colors of red, green, and blue which emit light when irradiated with the electron beam. A phosphor, a scanning driver for applying a scanning signal to each row of the two-dimensionally arranged surface conduction electron-emitting devices to select a display line, and irradiating the phosphor based on an image signal. An image forming method in an image forming apparatus comprising at least a modulation unit for modulating an electron beam,
Inputting an image signal including gradation information;
In order to individually correct the non-linearities of the emission characteristics of each of the red, green, and blue phosphors of the image forming apparatus using a surface conduction electron-emitting device as an electron beam generation source, the image signal is output for each corresponding color. A correction process for correcting
A modulating step of modulating a pulse width of a pulse signal for controlling a length of time for irradiating the phosphor with an electron beam based on the image signal corrected in the correcting step.
[0028]
(2) In the first preferred embodiment of the image forming apparatus according to the present invention, the electron beam generating source is configured by two-dimensionally arranging a plurality of surface conduction electron-emitting devices on a substrate, This is an electron beam source in which elements are connected in a matrix by directional wiring.
[0029]
(3) In the second preferred embodiment of the image forming apparatus according to the present invention, the modulation unit further corrects the image signal based on a gamma characteristic between an emission current intensity of surface conduction emission and an applied voltage. .
[0030]
(4) In a third preferred configuration of the image forming apparatus according to the present invention, the electron beam generating source includes: an element group in which a plurality of surface conduction electron-emitting elements are arranged on a substrate along a row direction; The electron beam source includes an electrode row in which grid electrodes are arranged on or outside a substrate along a column direction substantially orthogonal to a row direction.
[0031]
(5) In a fourth more preferable configuration of the image forming apparatus according to the present invention, the modulating means further corrects the image signal based on a gamma characteristic of a transmission electron beam amount of the grid electrode and a grid electrode application signal. I do.
[0032]
(6) In a fifth more preferable configuration of the image forming apparatus according to the present invention, the modulation unit includes a component adjustment unit that independently adjusts a modulation signal for modulating an electron beam for each color component.
[0033]
(7) In a sixth more preferable configuration of the image forming apparatus according to the present invention, the component adjustment unit has a comparator for each color component of the corrected image signal, and a comparison reference of each comparator. And the image signal is adjusted independently.
[0034]
(8) In a seventh preferred configuration of the image forming apparatus according to the present invention, the component adjustment unit includes an amplifier and a comparator capable of independently adjusting an amplification factor for each color component of the corrected image signal. The comparator compares the image signal amplified by the amplifier with a predetermined reference value to generate a modulation pulse.
[0035]
(9) In an eighth aspect of the image forming apparatus according to the present invention, preferably, the component adjusting unit has a pulse width modulator for each color component of the corrected image signal, and controls each pulse width modulation. Independently adjusts the frequency of the operation reference clock of the device.
[0036]
(10) The first means of independently adjusting a modulation signal for modulating an electron beam for each color component (red, green, blue) has a comparator for each color component of a gamma-corrected image signal. It is means for independently adjusting the relative relationship between the comparison reference of each comparator and the image signal.
[0037]
(11) The second means of independently adjusting the modulation signal for modulating the electron beam for each color component (red, green, blue) is to independently adjust the amplification factor for each color component of the gamma-corrected image signal. A means comprising a possible amplifier and a comparator, wherein the image signal amplified by the amplifier is compared with a reference value by a comparator to generate a modulated pulse.
[0038]
(12) A third means of independently adjusting a modulation signal for modulating an electron beam for each color component (red, green, blue) is a pulse width modulator individually for each color component of a gamma-corrected image signal. And a means for independently adjusting the frequency of the operation reference clock of each pulse width modulator.
[0039]
(13) In the color image display device of the present invention, the second modulation method for modulating the electron beam irradiated on the phosphor modulates a current amplitude of the electron beam irradiated on the phosphor based on a gamma-corrected image signal. It is a method to do.
[0040]
(14) In the color image display device of the second modulation method, the modulation means includes means for independently adjusting a modulation signal for modulating the electron beam for each color component (red, green, blue).
[0041]
(15) The first means for independently adjusting a modulation signal for modulating an electron beam for each color component (red, green, blue) is to provide a level shifter individually for each color component of a gamma-corrected image signal. And a means for independently adjusting the shift amount of each level shifter.
[0042]
(16) The second means for independently adjusting a modulation signal for modulating an electron beam for each color component (red, green, blue) has an amplifier for each color component of a gamma-corrected image signal. Means for independently adjusting and amplifying the amplification factor of each amplifier.
[0043]
According to the present invention, with the above configuration, each color signal including gradation information is converted based on the light emission characteristics of a color light emitting panel having a surface conduction electron-emitting device. Then, by driving the light emitting panel based on the converted color signals, an image in which the color balance, the color misregistration and the like are corrected can be obtained.
[0044]
Hereinafter, preferred embodiments of the image forming apparatus of the present invention will be described.
[0045]
(Aspect 1)
The color display device according to the present invention includes an electron beam source in which a plurality of surface conduction electron-emitting devices are arranged on a substrate in a vacuum vessel, and fluorescent light of three primary colors of red, green and blue emitted by irradiation of the electron beam. And a modulating means for modulating an electron beam irradiating the phosphor based on the image signal, wherein the modulating means corrects gamma of the image signal. It has.
[0046]
Here, the vacuum container is composed of a translucent face plate having three primary color phosphors formed on the inner surface, a bottom plate, side walls, and the like. -5 [Torr] or 10 -7 It is maintained at a vacuum of [torr]. In other words, this device is a device with gas discharge as described in the problem of the prior art, and it is possible to obtain stable light emission because the three primary color phosphors are directly irradiated with the electron beam flying in vacuum. it can.
[0047]
The image forming method used in the color display device of the present invention is a method of forming an image by modulating an electron beam based on an image signal whose gamma has been corrected in advance by the correction means.
[0048]
That is, various image signals such as NTSC system, PAL system, SECAM system, and high-definition television are converted in advance according to the display characteristics (gamma characteristics) of display pulses provided with a surface conduction electron-emitting device in the electron source section. The display image is corrected and the display panel is modulated based on the corrected image signal to obtain a display image faithful to the original image.
[0049]
An electron source in which a plurality of surface conduction electron-emitting devices of the color display device of the present invention are arranged will be described in
[0050]
Means for correcting in accordance with the gamma of the display panel will be described in
[0051]
The method of modulating the electron beam will be described in
[0052]
(Aspect 2)
A first configuration of an electron beam source that can be used in the color display device of the present invention is such that a plurality of surface conduction electron-emitting devices are two-dimensionally arranged on a substrate, and each device is arranged by row-direction wiring and column-direction wiring. An electron beam source connected in a matrix.
[0053]
That is, M × N (M and N are positive integers) matrices are formed on a surface of an electrically insulating substrate in the form of a matrix of surface conduction electron-emitting devices, and N row-direction wirings and M column-direction wirings are formed. The wirings are connected in a matrix to the power of the wiring, and an electron beam is emitted from a desired surface conduction electron-emitting device by appropriately applying a drive signal to the wiring. In the present electron beam generation source, the intensity or charge amount of the electron beam emitted from the surface conduction electron-emitting device can be easily controlled by changing the amplitude or the time length of the drive signal.
[0054]
(Aspect 3)
In the color display device having the electron beam source of the first configuration, the modulating means corrects the image signal based on the gamma characteristic of (emission current intensity) vs. (applied voltage) of the surface conduction electron-emitting device. Correction means.
[0055]
The emission current intensity of the surface conduction electron-emitting device generally has a threshold value with respect to the applied voltage, and non-linearly increases with an increase in the voltage exceeding the threshold value. Therefore, when the surface conduction electron-emitting device is driven and the electron beam is irradiated on the phosphor without correcting the image signal, the voltage of the device is lower than the threshold value for a certain level of the image signal. There is a problem that no light is emitted because no voltage is applied, and that the luminance changes rapidly at a certain level or higher of the image signal.
[0056]
In the color image display device according to the present invention, the image signal is corrected in advance in consideration of the characteristic electron beam output characteristics (gamma characteristics) of the surface conduction electron-emitting device, thereby realizing a more accurate display of the original image. It was done.
[0057]
(Aspect 4)
Further, in the color display device provided with the electron beam source of the first configuration, the modulation means corrects the image signal based on the gamma characteristic of (emission intensity) of the phosphor (amount of irradiated electron beam). Correction means.
[0058]
That is, each of the red, green, and blue phosphors has a non-linear change in emission intensity with respect to the amount of electron beam irradiated, and also has a different characteristic curve for each color. Therefore, when the phosphor is irradiated with the electron beam without correcting the image signal, there arises a problem that the luminance and color are shifted from the original image.
[0059]
In the color image display device according to the present invention, the image signal is corrected in advance in consideration of the light emission characteristics of the phosphor of each color, thereby realizing a more accurate display of the original image.
[0060]
It should be noted that the correction means used in the above-described
[0061]
(Aspect 5)
Further, a second configuration of the electron beam generation source that can be used in the color image display device of the present invention includes a device group in which a plurality of surface conduction electron-emitting devices are arranged on a substrate along a row direction, and a comb on a substrate. Is an electron beam generating source provided with an electrode row in which grid electrodes are arranged outside the substrate along a column direction substantially orthogonal to the row direction.
[0062]
In other words, M × N (M and N are positive integers) matrix-shaped surface-conduction emission devices are formed on an electrically insulating substrate, and those arranged in the row direction are electrically connected in parallel. Each of the wirings has N element rows in which M elements are wired in parallel.
[0063]
By appropriately applying a drive signal to the wiring, M electron beams can be simultaneously output from an arbitrary element row.
[0064]
On the insulating substrate or outside the substrate, M grid electrodes are provided along a column direction orthogonal to the row direction, and each grid electrode has an electron beam corresponding to each surface conduction electron-emitting device. A transmission port is formed.
[0065]
By appropriately applying a voltage signal to the grid electrode, it is possible to control the amount of transmission of the electron beam output from the surface conduction electron-emitting device.
[0066]
That is, in the present electron beam generation source, the intensity or charge amount of the electron beam transmitted through the grid electrode can be easily controlled by changing the amplitude or the time length of the signal applied to the grid electrode.
[0067]
(Aspect 6)
In the color image display device having the electron beam generating source of the second configuration, the modulating means corrects the image signal based on the gamma characteristic of (emission intensity) vs. (irradiation amount of electron beam) of the phosphor. Correction means.
[0068]
That is, each of the red, green, and blue phosphors has a non-linear change in emission intensity with respect to the amount of electron beam irradiated, and also has a different characteristic curve for each color. Therefore, when the phosphor is irradiated with the electron beam without correcting the image signal, there arises a problem that the luminance and color are shifted from the original image. In the color image display device according to the present invention, the image signal is corrected in advance in consideration of the light emission characteristics of the phosphor of each color, thereby realizing a more accurate display of the original image.
[0069]
(Aspect 7)
Further, the modulating means includes a correcting means for correcting the image signal based on the gamma characteristic of the (transmitted electron beam amount) of the grid electrode versus the (grid electrode applied signal).
[0070]
That is, in an electron beam source combining a surface conduction electron-emitting device and a grid electrode, the intensity of the electron beam transmitted through the grid electrode has a threshold with respect to the voltage applied to the grid electrode, It changes non-linearly for the above voltages. Of course, the characteristic curve differs depending on the material and shape of the surface conduction electron-emitting device and the shape and position of the grid electrode, but shows characteristics different from those of a generally well-known electron beam source combining a hot cathode and a grid electrode.
[0071]
Therefore, when the surface conduction electron-emitting device and the grid electrode are driven to irradiate the phosphor with the electron beam without correcting the image signal, the grid electrode has a threshold value for a certain level or less of the image signal. There is a problem that no light is emitted because only the following voltage is applied, and that the luminance sharply changes at a certain level or more of the image signal.
[0072]
In the color image display device according to the present invention, the image signal is corrected in advance in consideration of the unique electron beam transmission characteristics of the electron beam source in which the surface conduction electron-emitting device and the grid electrode are combined, so that the original image can be used. A faithful display is realized.
[0073]
It should be noted that the correction means used in the above-described
[0074]
(Aspect 8)
In the color image display device of the present invention, the first modulation method for modulating the electron beam irradiated on the phosphor is the length of time (pulse) for irradiating the phosphor with the electron beam based on the gamma-corrected image signal. Is modulated.
[0075]
The means for modulating the length of time for irradiating the phosphor is more specifically for modulating the signal applied to the electron beam source according to the luminance level of the gamma-corrected image information. In the electron beam source, the length of the driving signal applied to the surface conduction electron-emitting device is modulated, and in the electron beam source of the fifth aspect, the length of the voltage signal applied to the grid electrode is modulated.
[0076]
(Aspect 9)
Further, in the color image apparatus of the first modulation method, the modulating means includes means for independently adjusting a modulation signal for modulating the electron beam for each color component (red, green, blue).
[0077]
That is, with respect to the electron beam sources provided corresponding to the phosphors of the respective colors (red, green, blue), adjustment means are provided so that the irradiation time of the electron beam can be changed independently for each color.
[0078]
The adjusting means is set by the manufacturer so as to obtain an appropriate color balance at the time of manufacturing the color image display device. However, it is desirable that the adjusting means be configured so that the user can change the setting as desired thereafter.
[0079]
(Aspect 10)
The first means of independently adjusting the modulation signal for modulating the electron beam for each color component (red, green, blue) is to provide a comparator for each color component of the gamma-corrected image signal. This is a means for independently adjusting the relative relationship between the image comparison signal and the image comparison signal.
[0080]
That is, each color component of the image signal is formed into a saw-tooth waveform whose amplitude changes according to the luminance, and these are compared with a reference value to be converted into a pulse width modulation signal whose pulse width changes according to the luminance. At that time, a comparator is provided individually for each color component so that the reference value can be set or changed independently. The adjusting means may be any as long as it can adjust the relative relationship between the sawtooth waveform and the reference value for each color component. In some cases, a bias is applied to the sawtooth waveform for each color component. Means may be provided so that the amount of bias can be adjusted independently.
[0081]
(Aspect 11)
The second means of independently adjusting the modulation signal for modulating the electron beam for each color component (red, green, blue) is an amplifier capable of independently adjusting the amplification factor for each color component of the gamma-corrected image signal. And a comparator for generating a modulated pulse by comparing the image signal amplified by the amplifier with a reference value by the comparator.
[0082]
Note that the adjusting means used in the
[0083]
(Aspect 12)
The third means of independently adjusting the modulation signal for modulating the electron beam for each color component (red, green, blue) is to provide a pulse width modulator individually for each color component of the gamma corrected image signal, This is a means for independently adjusting the frequency of the operation reference clock of each pulse width modulator.
[0084]
That is, for example, in a counter that counts the number of reference clocks, a pulse width modulator configured to compare a coefficient value of the counter with data of an image signal and generate a pulse until both values become equal, The configuration is such that the frequency of the reference clock can be adjusted independently for each color component.
[0085]
(Aspect 13)
In the color image display device of the present invention, the second modulation method for modulating the electron beam applied to the phosphor is a method for modulating the current amplitude of the electron beam applied to the phosphor based on the gamma-corrected image signal. is there.
[0086]
That is, the method of modulating the time length of irradiating the electron beam described in the above aspect 8 is different from the method of modulating the amplitude of the voltage signal applied to the electron beam source according to the luminance level of the image information. For example, in the electron beam source of the second aspect, the amplitude of the driving voltage applied to the surface conduction electron-emitting device is modulated, and in the electron beam source of the fifth aspect, the amplitude of the voltage signal applied to the grid electrode is modulated.
[0087]
(Aspect 14)
In the color image display device of the second modulation method, the modulation means includes means for independently adjusting a modulation signal for modulating the electron beam for each color component (red, green, blue).
[0088]
That is, the electron beam sources provided corresponding to the phosphors of the respective colors (red, green, and blue) have adjusting means so that the current amplitude of the electron beam can be independently changed for each color.
[0089]
The adjusting means is set by the manufacturer so as to obtain an appropriate color balance at the time of manufacturing the color image display device, and it is preferable that the setting means be changed so that the user can change the setting thereafter as desired.
[0090]
(Aspect 15)
In the fourteenth aspect, the first means of independently adjusting the modulation signal for modulating the electron beam for each color component (red, green, and blue) is that the level shift is individually performed for each color component of the gamma-corrected image signal. Means for independently adjusting the shift amount of each level shifter.
[0091]
That is, when appropriately amplifying the image signal and modulating the drive signal of the electron beam source, the image signal after the gamma correction or the signal after the amplification is subjected to a level shifter for each color component. To adjust the shift amount.
[0092]
(Aspect 16)
In the above aspect 14, the second means for independently adjusting the modulation signal for modulating the electron beam for each color component (red, green, and blue) is individually provided for each color component of the gamma-corrected image signal. This means has an amplifier and independently adjusts and amplifies the amplification factor of each amplifier.
[0093]
Of the modes described above, the modulation method of mode 8 or
[0094]
In addition, although it is effective to carry out either one of
[0095]
In addition, although the
[0096]
In addition, although the
[0097]
In addition, although the
[0098]
In carrying out the present invention, the surface conduction electron-emitting device used for the electron beam generating source is not particularly limited with respect to the structure, material, manufacturing method and the like, but the device described below is easy to manufacture and has excellent electron emission characteristics. Therefore, it is more preferable.
[0099]
(Aspect of Surface Conduction Electron Emission Device)
A basic configuration and a manufacturing method of a surface conduction electron-emitting device suitable for the present invention will be described.
[0100]
The basic configuration of the surface conduction electron-emitting device according to the present invention includes two configurations: a planar type and a vertical type.
[0101]
First, a flat surface conduction electron-emitting device will be described.
[0102]
1A and 1B are a schematic plan view and a cross-sectional view, respectively, showing a configuration of a basic surface conduction electron-emitting device according to the present invention. The basic configuration of the element according to the present invention will be described with reference to FIG.
[0103]
In FIG. 6, 1 is a substrate, 5 and 6 are device electrodes, 4 is a thin film including an electron emitting portion, and 3 is an electron emitting portion.
[0104]
Examples of the
[0105]
The material of the opposing
[0106]
The element electrode interval L1 is from several hundred angstroms to several hundred micrometers, and is based on photolithography technology, which is the basis of the element electrode manufacturing method, that is, the performance and etching method of the exposure machine, and the voltage applied between the element electrodes. It is set according to the electric field strength capable of emitting electrons, but is preferably from several micrometers to several tens of micrometers.
[0107]
The element electrode length W1 and the film thickness d of the
[0108]
The
[0109]
Specific examples of the material constituting the
[0110]
Note that the fine particle film described here is a film in which a plurality of fine particles are aggregated, and has a fine structure not only in a state where the fine particles are individually dispersed and arranged, but also in a state where the fine particles are adjacent to each other or overlapped (including an island shape). ) Membrane. The particle size of the fine particles is from several Angstroms to several thousand Angstroms, preferably from 10 Angstroms to 200 Angstroms.
[0111]
The electron-emitting
[0112]
Various methods are conceivable as a method for manufacturing the electron-emitting device having the electron-emitting
[0113]
Hereinafter, the manufacturing method will be described step by step with reference to FIGS.
[0114]
1) After sufficiently washing the
[0115]
2) An organic metal thin film is formed between the
[0116]
3) Subsequently, when an energization process called forming is performed by applying a voltage between the
[0117]
In FIG. 3, T1 and T2 are the pulse width and pulse interval of the voltage waveform, T1 is 1 microsecond to 10 milliseconds, T2 is 10 microseconds to 100 milliseconds, the peak value of the triangular wave is appropriately selected, and the forming is performed. Processing is 10 -5 Under a vacuum atmosphere of about torr, voltage was applied for several tens of seconds to several tens of minutes.
[0118]
When forming the above-described electron-emitting portion, the forming process is performed by applying a triangular wave pulse between the electrodes of the element. However, the waveform applied between the electrodes of the element is not limited to the triangular wave, and a rectangular wave is applied. The peak value, pulse width, pulse interval, etc. are not limited to the above-mentioned values, but may be adjusted according to the resistance value of the
[0119]
The electrical processing after the forming is performed in the measurement and evaluation apparatus shown in FIG. Hereinafter, the measurement evaluation device will be described.
[0120]
FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a measurement evaluation device for measuring the electron emission characteristics of the device having the configuration shown in FIG. In FIG. 4,
[0121]
In measuring the device current If and the emission current Ie of the electron-emitting device, the
[0122]
The voltage of the anode electrode was measured in the range of 1 kV to 10 kV, and the distance H between the anode electrode and the electron-emitting device was measured in the range of 2 mm to 8 mm.
[0123]
FIG. 5 shows a typical example of the relationship between the emission current Ie, the device current If, and the device voltage Vf measured by the measurement evaluation device shown in FIG. In FIG. 5, the emission current Ie is shown in arbitrary units because the emission current Ie is significantly smaller than the element current If. As is clear from FIG. 5, the electron-emitting device has three characteristics with respect to the emission current Ie.
[0124]
First, when an element voltage higher than a certain voltage (referred to as a threshold voltage, Vth in FIG. 5) is applied to the surface conduction electron-emitting device, the emission current Ie rapidly increases, while the threshold voltage is increased. Below Vth, the emission current Ie is hardly detected. That is, it is a non-linear element having a clear threshold voltage Vth with respect to the emission current Ie.
[0125]
Second, since the emission current Ie depends on the device voltage Vf, the emission current Ie can be controlled by the device voltage Vf.
[0126]
Third, the emission charge captured by the
[0127]
An example of the characteristic in which the element current If monotonically increases with respect to the element voltage Vf (referred to as the MI characteristic) is shown in the solid line in FIG. 5. In some cases, it exhibits a type negative resistance (referred to as VCNR characteristic) characteristic. (The broken line in FIG. 5) It is considered that the characteristics of these element currents depend on the manufacturing method and the measurement conditions at the time of measurement. Also in this case, the electron-emitting device has the above-described three characteristics.
[0128]
In a surface conduction electron-emitting device in which conductive fine particles are dispersed in advance, a part of the above-described basic device configuration or basic manufacturing method may be changed.
[0129]
Next, a vertical surface conduction electron-emitting device which is another surface conduction electron-emitting device according to the present invention will be described. FIG. 6 is a schematic diagram showing the configuration of a basic vertical surface conduction electron-emitting device.
[0130]
In FIG. 6, 61 is a substrate, 65 and 66 are device electrodes, 64 is a thin film including an electron emitting portion, 63 is an electron emitting portion, and 21 is a step forming portion.
[0131]
The
[0132]
The
[0133]
The basic configuration and manufacturing method of the surface conduction electron-emitting device have been described above. However, according to the concept of the present invention, if the surface conduction electron-emitting device has three characteristics, it is limited to the above-described configuration and the like. However, the present invention can be applied to an image forming apparatus such as a display device according to the present invention described later.
[0134]
【Example】
(Example 1)
First, the electron source used in the image forming apparatus of the present invention will be specifically described, then the configuration of the display panel will be described, and then a method of displaying a color image will be described.
[0135]
<Description of the electron source of the present embodiment>
FIG. 7 shows a plan view of a part of the electron source. FIG. 8 is a sectional view taken along the line AA 'in the figure. Further, FIGS. 9A to 9H and FIGS. 10A and 10B show a process for manufacturing the electron source of the present embodiment. 7 to 10, the same components are denoted by the same reference numerals.
[0136]
In FIG. 7,
[0137]
In FIG. 8,
[0138]
Next, a method of manufacturing an electron source according to the present embodiment will be specifically described in the order of steps with reference to FIGS. 9A to 9H.
[0139]
[Step-a] (see FIG. 9A)
A 50 angstrom thick Cr layer and a 6000 angstrom thick Au layer are sequentially stacked on a
[0140]
[Step-b] (see FIG. 9B)
Next, an
[0141]
[Step-c] (see FIG. 9 (c))
A photoresist pattern for forming a
[0142]
[Step-d] (see FIG. 9D)
Thereafter, a pattern to be a gap G between the
[0143]
[Step-e] (see FIG. 9E)
After forming a photoresist pattern of the Y-direction wiring on the
[0144]
[Step-f] (see FIG. 9 (f))
FIG. 10 shows a part of a plan view of a mask of the thin film 274a formed in this step. This mask has an interelectrode gap G and an opening in the vicinity thereof, and a
[0145]
[Step-g] (see FIG. 9 (g))
The
[0146]
[Step-h] (see FIG. 9 (h))
A pattern is formed such that a resist is applied to portions other than the
[0147]
Through the above steps, the
[0148]
<Description of Image Forming Apparatus of the Present Embodiment>
Next, an example in which an image forming apparatus using the electron source created as described above is configured will be described. The image forming apparatus will be described with reference to FIGS.
[0149]
After fixing the electron source on which many planar surface conduction electron-emitting devices are formed as described above on the
[0150]
In FIG. 12, the
[0151]
In this embodiment, a slurry method was used as a method of applying a phosphor on the
[0152]
The
[0153]
Further, when performing the above-mentioned sealing, in the case of a color, each phosphor and the electron-emitting device must correspond to each other, so that sufficient alignment was performed.
[0154]
The atmosphere in the glass container completed as described above is evacuated by a vacuum pump through an exhaust pipe (not shown), and reaches a sufficient degree of vacuum. A voltage was applied in between, and the above-described forming treatment was performed on the
[0155]
The voltage waveform in the forming process is as shown in FIG. 3 described above, but in the present embodiment, the following conditions were used.
[0156]
In FIG. 3, T1 and T2 are the pulse width and pulse interval of the voltage waveform. In this embodiment, T1 is 1 millisecond, T2 is 10 milliseconds, and the peak value of the triangular wave (the peak voltage during forming) is 5 V. , Forming process is about 1 × 10 -6 This was performed for 60 seconds under a torr vacuum atmosphere. The electron-emitting portion thus prepared was in a state in which fine particles containing palladium element as a main component were dispersed and arranged, and the average particle size of the fine particles was 30 angstroms.
[0157]
Next, after the forming of all the surface conduction electron-emitting devices is completed, 1 × 10 -6 At a degree of vacuum of about torr, an exhaust pipe (not shown) was welded by heating with a gas burner, and the envelope was sealed.
[0158]
Finally, a getter process was performed to maintain the degree of vacuum after sealing. This is a process in which a getter disposed at a predetermined position (not shown) in the image display device is heated by a heating method such as high-frequency heating or the like immediately before sealing to form a vapor-deposited film. The getter was mainly composed of Ba or the like.
[0159]
In the image display device of the present invention completed as described above, a scanning signal and a modulation signal are applied to each electron-emitting device from signal generation means (not shown) through the external terminals DX1 to DXm and DY1 to DYn. As a result, an electron is emitted, a high voltage of several kV or more is applied to the metal back 285 through the high voltage terminal Hv, and the electron beam is accelerated to collide with the
[0160]
The configuration described above is a schematic process necessary for producing an image display device. For example, detailed portions such as materials of each member are not limited to those described above, and may be suitable for use of the image display device. It is appropriately selected.
[0161]
<About color control of color image in the present embodiment>
FIG. 13 is a circuit block diagram for realizing control of a color signal having a gradation according to the present embodiment.
[0162]
In FIG. 13, reference numeral 311 surrounded by a dotted line denotes a demodulation unit, which detects and amplifies a carrier wave of a certain frequency modulated by the video and color signals. A video interface unit 312 surrounded by a dotted line inputs a video signal (digital signal) from a computer or the like and converts the video signal into an analog signal. A gamma correction circuit 313 corrects an image signal according to an applied voltage-emission current characteristic of the surface conduction electron-emitting device. A
[0163]
A pulse
[0164]
As the demodulation unit 311, a circuit similar to that used in a conventional television circuit can be used.
[0165]
By the way, the demodulation unit 311 is a circuit necessary for converting an NTSC signal in a television broadcast into a predetermined signal (in this case, each signal of Y, I, and Q). Therefore, in the case of a signal according to a method other than the NTSC signal, another circuit configuration is naturally used. For example, even if a certain color signal component (for example, a data signal (CAD data or the like) by a computer, a signal from a television camera, or the like) is used as an input signal, the present invention is not so limited. In this case, an image signal is fetched from the video interface unit 312 instead of the demodulation unit 311. In this case, since the signal is converted into an RGB analog signal in the interface unit 312, the
[0166]
As a configuration for realizing the color signal control method of this embodiment, a first configuration in which color signals are controlled by a gamma correction circuit and a matrix circuit, and a second configuration in which color signals are controlled by a pulse
[0167]
In the first configuration of this embodiment, the
[0168]
As described above, FIG. 5 shows typical electric characteristics of the surface conduction electron-emitting device which is a component of the color image display device using the surface conduction electron-emitting device of this embodiment. FIG. 15 is a diagram showing the light emission characteristics of the phosphor which is a component in the image forming apparatus of this embodiment. As shown in FIG. 5, the electron emission characteristics of the surface conduction electron-emitting device have nonlinear characteristics. When a voltage modulation signal is used as the modulation signal, a change in emission current is large with a slight change in voltage, and it is desirable to use a gamma correction circuit when controlling (modulating) the signal.
[0169]
FIG. 15A shows typical light emission characteristics of a phosphor serving as a light emitting portion of an image display device. As shown in the figure, the characteristic curve of the phosphor is not the same and has non-linearity due to the difference in the color of emitted light. The light emission characteristics of the phosphor are defined depending on the total amount of electric charge that reaches a phosphor surface of a certain unit area per unit time. That is, the nonlinearity is essential for the phosphor. Of course, the degree of nonlinearity differs depending on the type of the phosphor.
[0170]
By the way, the non-linear characteristics of the phosphor can be made substantially linear by introducing the
[0171]
As can be understood from the above description, the gamma correction circuit can be applied to any nonlinear circuit. Of course, it is needless to say that the present invention can be applied not only to the phosphor characteristics but also to the correction of the nonlinearity of the applied voltage-emission current characteristics of the surface conduction electron-emitting device to which the present invention is applied. In FIG. 13, the gamma correction circuit is divided into two circuits, one for correcting the characteristics of the surface conduction electron-emitting device (gamma correction circuit 313) and the other for correcting the characteristics of the phosphor (gamma correction circuit 315). It is needless to say that the present invention is not limited to this and may be constituted by one circuit. In this example, the gamma correction circuit 313 for the surface conduction electron-emitting device is not necessarily required in order to make the function easily understandable in the block diagram, and in the second configuration of the present example described later, I wrote it separately.
[0172]
As described above, the first configuration of the present embodiment controls the coefficient of the matrix in the
[0173]
With reference to FIG. 16 and FIG. 17, a matrix circuit that realizes the first configuration in the present embodiment will be described.
[0174]
FIG. 16 shows a basic type of a matrix circuit used in a general television receiver. A basic component of the matrix circuit is a resistor, and the accuracy of the resistor affects color reproducibility. Also, by changing the resistance value of this resistor, it becomes possible to change the coefficient of the matrix circuit. As described above, this embodiment is characterized in that the resistance value of the matrix circuit is controlled in consideration of the electric characteristics of the surface conduction electron-emitting device and the emission characteristics of the phosphor.
[0175]
In this embodiment, it is assumed that the surface conduction electron-emitting devices have the same electrical characteristics.
[0176]
As shown in FIG. 17, variable resistors having different resistance value ranges for R, G, and B, respectively, are connected as resistors. Next, a relative ratio of inclination is calculated from the phosphor characteristics of FIG. In the case of the present embodiment, R: G: B = 2: 1.5: 1.2. Next, the calculated relative ratio and the relative ratio of the maximum resistance variable range of the RGB variable resistors connected to the matrix circuit are set to be the same. In this embodiment, R1: R2: R3 = 2: 1.5: 1.2. As a control signal of each variable resistor, a signal of a so-called “brightness adjustment knob” may be linked.
[0177]
As described above, in the first embodiment, the voltage modulation signal is used as the modulation signal. Therefore, the color tone can be adjusted with a simple circuit configuration. However, the variable resistor must be controlled precisely based on the non-linearity of the electrical characteristics of the surface conduction electron-emitting device as described above.
[0178]
[Example 2]
Next, the second configuration will be described. In the second configuration, since a pulse width modulation signal is used, the voltage value applied to the surface conduction electron-emitting device may be determined at a point having a voltage-emission current characteristic as an operating point. The modulation can be applied more easily (for example, the nonlinear correction of the surface conduction electron-emitting device is not required).
[0179]
First, in FIG. 13, a
[0180]
The pulse
[0181]
Specific examples of the configuration method of the pulse
[0182]
As a first method, in a step of superimposing a certain waveform (sine wave, triangle wave, sawtooth wave, etc.) on a voltage modulation signal sampled for each color, the peak value of the certain waveform is controlled for each signal. Then, there is a method of controlling the width of the obtained pulse width modulation signal.
[0183]
As a second method, a signal obtained by superimposing a certain waveform (sine wave, triangular wave, sawtooth wave, etc.) on a voltage signal sampled for each color is passed through a voltage comparator to be a pulse width modulated signal. In the process, there is a method of controlling the width of pulse width modulation by starting the comparison level voltage of the voltage comparator for each color signal.
[0184]
As a third method, a combined method of the first and second methods can be considered.
[0185]
However, the sampling circuit in the above method is not always necessary.
[0186]
Next, a method of controlling a color signal having a gradation in a color image display device using a surface conduction electron-emitting device will be described in detail with reference to examples.
[0187]
First, the pulse
[0188]
First, the
[0189]
Therefore, by determining the relative ratio of the peak values of the superimposed waveforms in consideration of the characteristics of the surface conduction electron-emitting device and the light emission characteristics of the phosphor, the relative ratio is generated due to the difference in the slope of the light emission characteristics of the phosphor. In this case, the difference in light emission luminance of each color when the irradiation current is changed (that is, deviation of RGB balance) is corrected. In the present embodiment, the electrical characteristics of the surface conduction electron-emitting device are the same for each color as in the first embodiment, and the emission characteristics of the phosphor are the same as in FIG. Therefore, the relative ratio of the peak values of the superimposed waveform was set to 2: 1.5: 1.2, which is the relative ratio of the slope of the phosphor emission characteristics. If the electrical characteristics of the electron-emitting devices vary, the numerical values may be changed accordingly. In this way, a pulse width modulation signal in which the difference in the phosphor characteristics between the colors is corrected is obtained.
[0190]
[Example 3]
Next, another example of the pulse
[0191]
First, a voltage modulation signal corresponding to each color is sampled for each color by the
[0192]
Finally, the superimposed signal is converted into a pulse width modulation signal by
[0193]
As described above, according to the second and third embodiments, since the gradation is expressed by the pulse width modulation, a constant voltage may be applied to the surface conduction electron-emitting device, and the non-linear characteristics of the device are reduced. There is no need to correct. For this reason, color tone control and correction become easy. Furthermore, since the inclination of the emission characteristics of each color phosphor is corrected during pulse modulation, the configurations of the matrix circuit and the gamma correction circuit are simplified.
[0194]
[Example 4]
FIG. 22 is a block diagram of a circuit for implementing control of a color signal having a gradation according to the fourth embodiment. In the present embodiment, it is assumed that a signal input to the
[0195]
A pulse width modulation circuit 426 converts a digital RGB signal output from the
[0196]
FIG. 24 shows a specific configuration example of a digital circuit of the pulse width modulation circuit 426. In FIG. 24,
[0197]
The configuration of the circuit is an example, and is not limited to this circuit.
[0198]
[Example 5]
FIG. 25 illustrates a principle for realizing control of a color signal having a gradation by voltage modulation among the image forming apparatuses of the present embodiment. 25A shows the IV characteristics of the surface conduction electron-emitting device, and FIG. 25B shows the video signal-drive voltage characteristics obtained by gamma correction based on the gamma characteristics of the phosphor. FIG. 25C is a diagram showing video signal-luminance characteristics when gamma correction is performed based on the IV characteristics of the surface conduction electron-emitting device, and FIG. 25D is a diagram of the surface conduction electron-emitting device. It is a figure which shows the video signal-luminance characteristic when not performing gamma correction based on IV characteristic. In the present embodiment, the IV characteristic is obtained by (1) biasing the drive voltage to positive or negative, or (2) changing the gain when the drive voltage is varied, or combining (1) and (2). The operation straight line is controlled above. As shown in FIG. 25C, since the video signal (3) is gamma-corrected based on the IV characteristics of the surface conduction electron-emitting device, the luminance changes linearly with the video signal. .
[0199]
FIG. 26 shows a block diagram of the actual circuit configuration. The Y, I, and Q signals detected and amplified in the same manner as in the first embodiment are converted into R, G, and B signals by a matrix circuit, and the
[0200]
Here, as described in the principle explanation, by controlling the bias voltage or the gain in conjunction with each other based on the input video signal for each color, it is possible to adjust the luminance by voltage modulation.
[0201]
Further, by controlling a bias voltage or a gain using an R, G, B bias adjuster or an R, G, B gain adjuster independently of an input signal for each color, according to personal preference. It is also possible to adjust the color.
[0202]
In the present embodiment, the case where the video signal is treated as an analog signal is described, but a circuit configuration for a digital signal is of course also possible.
[0203]
As described above, according to the first to fifth embodiments, in the color image display device using the surface conduction electron-emitting device, gray scale control and color signal control, that is, color signals having gray scales are realized. In such a case, it is possible to easily realize the control of the color shift, the color balance, and the like on the image receiving device side.
[0204]
Further, since the color tone control methods of the second and fourth embodiments are controlled independently of the electron-emitting devices, even if the electrical characteristics of the surface conduction electron-emitting devices corresponding to each color vary, It becomes possible to correct it. Therefore, the production yield of the color image forming apparatus is improved.
[0205]
[Example 6]
Next, an embodiment using a display panel having a surface conduction electron-emitting device as an electron source but having a configuration different from that of FIG. 11 will be described.
[0206]
Before describing this embodiment in detail, the display device of this embodiment will be briefly described. This display device includes an electron source substrate in which a large number of surface conduction electron-emitting devices are two-dimensionally arranged in a vacuum container, and a phosphor that emits visible light by irradiating an electron beam at a position facing the electron source substrate. Equipped, the inside of the vacuum vessel is 1 × 10 -4 The degree of vacuum is maintained higher than [Torr]. Further, the surface conduction electron-emitting devices arranged two-dimensionally on the electron source substrate have driving wires connected to both ends of the device so that they can be selected and driven line by line. A voltage is uniformly applied to both ends of the surface conduction type electronic element on the scan line to be scanned and driven.
[0207]
Furthermore, a grid long in a direction perpendicular to the line direction for individually controlling the amount of emission current reaching the phosphor is disposed between the surface conduction electron-emitting device and the phosphor. By controlling the voltage applied to the grid according to the signal, the light emission luminance on the phosphor screen is controlled.
[0208]
Further, according to the first color balance correction method according to the present embodiment, each of the red (R), green (G), and blue (B) signals, which is voltage-modulated according to the luminance for color display, A color display is performed by performing a correction in accordance with the emission characteristics of each of the R, G, and B phosphors and / or a correction in accordance with the voltage dependency of the grid, and appropriately modulating the voltage with a proper color balance. I do it.
[0209]
Furthermore, according to the second color balance correction method of the present embodiment, the R, G, and B phosphors are corrected in accordance with the emission characteristics of the respective phosphors and pulse width modulated in accordance with the luminance for color display. , G, and B signals are applied to the grid to perform color display.
[0210]
Here, the grid is an electrode for controlling the trajectory of the electron beam emitted from the electron-emitting device, and the amount of the electron beam irradiating the fluorescent screen can be controlled by an electric signal applied to the electrode. This electrode may also serve as an electrode for converging and deflecting the electron beam. In this embodiment, the grid is disposed between the electron-emitting device and the phosphor screen. However, for example, the electron-emitting device and the grid may be provided on the same surface. A configuration in which an electron-emitting device is arranged between the surface and the surface is also possible. In addition, as described above, a pulse voltage is used as an electric signal to be applied to the grid, and the peak value or the pulse width of the pulse is changed to control the amount of the electron beam irradiating the phosphor screen. Alternatively, the present invention is not limited to one in which only one of the pulse widths is independently changed. For example, both the peak value and the pulse width may be changed, or the number of pulses is changed by using a plurality of pulses to control the amount of electron beam irradiating the phosphor screen. Is also good.
[0211]
Hereinafter, this embodiment will be described in detail.
[0212]
FIG. 27 is a block diagram of a circuit of the first embodiment for realizing control of a color signal having a gradation in the present embodiment.
[0213]
In FIG. 27, an
[0214]
By the way, in the case of a signal by a method other than the NTSC, the configurations of the
[0215]
Next, the correction characteristics of the correction circuit (1) 713 and the correction circuit (2) 714 will be described.
[0216]
FIG. 28 is a diagram for explaining the light emission characteristics of the phosphor of this example, and FIG. 28A shows typical light emission characteristics of a phosphor which is a light emitting portion of a color image display device. As shown in the figure, the characteristic curve of the phosphor is not exactly the same and has a non-linear characteristic due to the difference in the color of light emission. This non-linearity can be made substantially linear by introducing a gamma correction circuit conventionally used in CRTs and the like. However, since the inclination is different for each color (FIG. 28B), a correction circuit (1) 713 in FIG. 27 is provided to correct the inclination according to each of the R, G, and B color components. I have. In the following description, it is assumed that gamma correction has been performed on the phosphor characteristics.
[0217]
Further, since the grid which is a means for controlling the irradiation current as described later also has a non-linearity as shown in FIG. 5 with respect to the applied voltage, the correction circuit (2) 714 in FIG. It has been corrected. By performing voltage modulation on the voltage applied to the grid in this manner, an image having linear characteristics can be displayed. Instead of the voltage modulation, a pulse width modulation as described later may be performed to control the voltage applied to the grid.
[0218]
Further, the R, G, and B signals are rearranged by the
[0219]
The color image display device of the present embodiment described above brings about an excellent effect in a grid type color image display device using surface conduction electron-emitting devices.
[0220]
The basic configuration, manufacturing method and characteristics of the surface conduction electron-emitting device constituting the
[0221]
FIG. 29 shows a typical configuration example of the color image display device of this embodiment.
[0222]
In FIG. 29, a
[0223]
In FIG. 29,
[0224]
The fluorescent film 808 of the
[0225]
As a material for forming a black stripe, in this embodiment, a material mainly containing graphite, which is commonly used, was used. However, any material having conductivity and low light transmission and reflection may be used. It is not limited. As a method of applying the phosphor 292 to the
[0226]
A metal back 809 is usually provided on the inner surface side of the fluorescent film 808. The purpose of providing the metal back 809 is to increase the luminance of the light emitted from the phosphor 292 by mirror-reflecting the light toward the inner surface toward the
[0227]
The atmosphere in the glass container completed as described above is evacuated by a vacuum pump through an exhaust pipe (not shown), and after reaching a sufficient degree of vacuum, the device electrodes are passed through the external terminals Dr1 to Drm and DL1 to DLm. The above-described forming is performed by applying a voltage between 803. Thus, the electron-emitting
[0228]
In the image display device formed as described above, a voltage is applied to each of the electron-emitting devices through the external terminals Dr1 to Drm and DL1 to DLm to cause each of the electron-emitting
[0229]
In this embodiment, the insulating layer of SiO 2 By disposing a
[0230]
FIG. 30 is a diagram showing the relationship between the grid voltage VG applied to the
[0231]
The configuration described above is a schematic configuration necessary for producing an image display device. For example, detailed portions such as materials of respective members are not limited to the above description, and may be suitable for use of the image display device. It can be selected as appropriate.
[0232]
The color balance can be obtained by changing the coefficients of the conversion formula (see FIG. 14) in the
[0233]
[Example 7]
Next, a seventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 31, portions common to FIG. 27 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
[0234]
31, an
[0235]
Further, a pulse
[0236]
FIG. 32 shows a circuit shown in FIG. 31 in which an analog RGB signal is sampled by a
[0237]
The circuit configuration of the pulse
[0238]
As described above, according to this embodiment, gradation control and color signal control can be performed in a color image display device using a surface conduction electron-emitting device. That is, it is possible to easily realize, on the image receiving device side, control of color shift, color balance, and the like, which are problematic when displaying a color signal having a gradation.
[0239]
Further, since the color tone control method of the present embodiment is performed independently of the electron-emitting device, even if the electrical characteristics of the surface conduction electron-emitting device corresponding to each color vary, it can be corrected. This makes it possible to improve the production yield of the color image display device.
[0240]
The display device according to the present invention is applied directly or indirectly to a device that performs television display based on an NTSC television signal, a television signal or various image signal sources such as a calculator, an image memory, and a communication network. It can be widely used for a display device to be connected, and is particularly suitable for displaying a large screen displaying a large-capacity image.
[0241]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, there is an effect that it is possible to perform color display excellent in gradation display with a flat plate type.
[Brief description of the drawings]
FIGS. 1A and 1B are a plan view and a cross-sectional view of a preferred planar type surface conduction electron-emitting device used in an embodiment.
FIG. 2 is a view showing a manufacturing process of a suitable surface conduction electron-emitting device used in the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a forming voltage waveform of the surface conduction electron-emitting device used in the example.
FIG. 4 is a diagram showing an apparatus for evaluating characteristics of a surface conduction electron-emitting device used in an example.
FIG. 5 is a diagram showing electrical characteristics of a preferred surface conduction electron-emitting device used in an example.
FIG. 6 is a view showing an element structure of a vertical type surface conduction electron-emitting device suitable for use in an example.
FIG. 7 is a plan view showing a configuration of a multi-electron beam source used in the display device according to the first embodiment of the present invention.
8 is a cross-sectional view for explaining a manufacturing process of the multi-electron beam source of FIG.
FIG. 9 is a cross-sectional view for explaining a manufacturing process of the multi-electron beam source of FIG.
FIG. 10 is a plan view illustrating a method for manufacturing the multi-electron beam source in FIG.
FIG. 11 is a perspective view illustrating a configuration of a display panel used in the display device of the example.
FIG. 12 is a partial plan view of a face plate of a display panel used in the display device of the example.
FIG. 13 is a circuit block diagram for realizing gamma correction or color balance adjustment in the display device according to the embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a diagram illustrating an example of general matrix coefficients of a matrix circuit.
FIG. 15 is a view showing emission characteristics of a phosphor.
FIG. 16 is a diagram illustrating a basic form of a matrix circuit used in a general television.
FIG. 17 is a diagram illustrating a configuration of a matrix circuit in an example.
FIG. 18 is a block diagram illustrating a configuration example of a pulse width modulation circuit according to a second embodiment.
19 is a diagram showing signal waveforms at respective points of the circuit shown in FIG.
FIG. 20 is a block diagram illustrating a configuration of a pulse width modulator according to the third embodiment.
21 is a diagram showing signal waveforms at respective points of the circuit shown in FIG.
FIG. 22 is a block diagram of a circuit for controlling a color signal having a gradation according to the fourth embodiment.
FIG. 23 is a diagram for explaining a method of correcting the gamma characteristic of the phosphor using the circuit of FIG. 22;
24 is a circuit diagram showing one example of a pulse width modulation circuit used in FIG.
FIG. 25 is a diagram for explaining a method of controlling a color signal having a gradation in the fifth embodiment.
FIG. 26 is a block diagram of a circuit for controlling a color signal having a gradation according to the fifth embodiment.
FIG. 27 is a block diagram illustrating a configuration of a color image display device according to a sixth embodiment.
FIG. 28 is a view showing emission characteristics of a phosphor.
FIG. 29 is a perspective view showing a configuration of a color display panel used in the display device of Example 6.
30 is a diagram showing modulation characteristics of grid electrodes of the display panel of FIG. 29.
FIG. 31 is a block diagram of a circuit for controlling a color signal having a gray scale according to a seventh embodiment.
FIG. 32 is a block diagram of a circuit for controlling a color signal having a gray scale according to an eighth embodiment.
FIG. 33 is a plan view of a conventional surface conduction electron-emitting device.
FIG. 34 is a diagram illustrating an example of a basic configuration of a conventional display device.
FIG. 35 is a sectional view of the conventional display device of FIG. 2;
Claims (11)
前記変調手段は、前記赤、緑、青の蛍光体それぞれの発光特性の非線形性を個別に補正するための補正手段を有し、該補正手段により対応する色毎にあらかじめ補正された画像信号に基づいて蛍光体に電子ビームを照射する時間の長さを制御するパルス信号のパルス幅を変調することを特徴とする画像形成装置。At least, an electron beam source in which a plurality of surface conduction electron-emitting devices are two-dimensionally arranged on a substrate, phosphors of three primary colors of red, green, and blue which emit light when irradiated with the electron beam, and a display line are selected. A scanning driver for applying a scanning signal to each row of the two-dimensionally arrayed surface conduction electron-emitting devices, and a modulation for modulating an electron beam irradiating the phosphor based on an image signal. And an image forming apparatus comprising:
The modulation unit has a correction unit for individually correcting the non-linearity of the emission characteristics of each of the red, green, and blue phosphors, and the correction unit converts an image signal corrected in advance for each corresponding color. An image forming apparatus modulating a pulse width of a pulse signal for controlling a length of time for irradiating a phosphor with an electron beam based on the pulse width.
階調情報を含む画像信号を入力する工程と、
表面伝導型電子放出素子を電子ビーム発生源とする前記画像形成装置の前記赤、緑、青の蛍光体それぞれの発光特性の非線形性を個別に補正するために、前記画像信号を対応する色毎に補正する補正工程と、
前記補正工程により補正された画像信号に基づいて蛍光体に電子ビームを照射する時間の長さを制御するパルス信号のパルス幅を変調する変調工程とを備えることを特徴とする画像形成方法。To select an electron beam source in which a plurality of surface conduction electron-emitting devices are two-dimensionally arranged on a substrate, phosphors of three primary colors of red, green, and blue emitted by irradiation of the electron beam, and display lines. A scanning-side driver for applying a scanning signal to each row of the plurality of surface-conduction electron-emitting devices arranged two-dimensionally, and a modulating means for modulating an electron beam applied to the phosphor based on an image signal. An image forming method in an image forming apparatus comprising at least:
Inputting an image signal including gradation information;
In order to individually correct the non-linearities of the emission characteristics of each of the red, green, and blue phosphors of the image forming apparatus using a surface conduction electron-emitting device as an electron beam generation source, the image signal is output for each corresponding color. A correction process for correcting
A modulating step of modulating a pulse width of a pulse signal for controlling a length of time for irradiating the phosphor with an electron beam based on the image signal corrected in the correcting step.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003185501A JP2004094209A (en) | 1993-04-05 | 2003-06-27 | Image forming apparatus and image forming method |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7789993 | 1993-04-05 | ||
| JP7789893 | 1993-04-05 | ||
| JP2003185501A JP2004094209A (en) | 1993-04-05 | 2003-06-27 | Image forming apparatus and image forming method |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002100472A Division JP2002372945A (en) | 1993-04-05 | 2002-04-02 | Device and method for image forming |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004094209A true JP2004094209A (en) | 2004-03-25 |
Family
ID=32073959
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003185501A Pending JP2004094209A (en) | 1993-04-05 | 2003-06-27 | Image forming apparatus and image forming method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004094209A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2524869C1 (en) * | 2013-01-09 | 2014-08-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса" (ФГБОУ ВПО "ЮРГУЭС") | Device for colouring black and white image |
-
2003
- 2003-06-27 JP JP2003185501A patent/JP2004094209A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2524869C1 (en) * | 2013-01-09 | 2014-08-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса" (ФГБОУ ВПО "ЮРГУЭС") | Device for colouring black and white image |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5654607A (en) | Image forming device and method including surface-conduction electron emitting devices and an electrode array for generating an electron beam | |
| US6144350A (en) | Electron generating apparatus, image forming apparatus, and method of manufacturing and adjusting the same | |
| EP0767481B1 (en) | Image forming apparatus and method of manufacturing and adjusting the same | |
| EP0803892A2 (en) | Electron generating apparatus, image forming apparatus, method of manufacturing the same and method of adjusting characteristics thereof | |
| US20010017526A1 (en) | Electron source and image forming apparatus | |
| JP3062987B2 (en) | Manufacturing method of electron source and image forming apparatus | |
| JP3581581B2 (en) | Image display device | |
| JP2004094209A (en) | Image forming apparatus and image forming method | |
| JP2002372945A (en) | Device and method for image forming | |
| JP3679642B2 (en) | Image forming apparatus | |
| JP3162968B2 (en) | Electron source and driving method thereof, image forming apparatus using the same, and manufacturing method thereof | |
| JP2000235367A (en) | Image forming device | |
| JP3586085B2 (en) | Image forming apparatus and display device for television broadcasting | |
| JPH11133911A (en) | Image formation method and device | |
| JP2000098968A (en) | Method and device for forming image | |
| JPH0997033A (en) | Device and method for forming image | |
| JPH0997579A (en) | Image forming device and drive method of electron emitting element | |
| JPH0863125A (en) | Electron beam generation device and picture forming device using it | |
| JPH11306959A (en) | Electron emitting element, electron source, image forming device, and their manufacture | |
| JP2000242215A (en) | Device and method for driving multi-electron source and image forming device | |
| JP2000251668A (en) | Electron emission element, electron source, image forming device, and manufacture of the electron emission element and the electron source | |
| JPH09230819A (en) | Image forming device, method and circuit for driving it | |
| JPH11120902A (en) | Manufacture of electron source, device therfor, and image forming device using this electron source | |
| JPH0992181A (en) | Image display device | |
| JPH09198999A (en) | Electron source substrate and image forming device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040618 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040809 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20041122 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050121 |
|
| A911 | Transfer of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20050308 |
|
| A912 | Removal of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912 Effective date: 20050408 |