JP3342278B2 - 画像表示装置及び該装置における画像表示方法 - Google Patents
画像表示装置及び該装置における画像表示方法Info
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- JP3342278B2 JP3342278B2 JP00279496A JP279496A JP3342278B2 JP 3342278 B2 JP3342278 B2 JP 3342278B2 JP 00279496 A JP00279496 A JP 00279496A JP 279496 A JP279496 A JP 279496A JP 3342278 B2 JP3342278 B2 JP 3342278B2
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Description
て例えば冷陰極の電子放出素子を用い、これら電子放出
素子をマトリクス状に配列した画像表示装置と該装置に
おける画像表示方法に関するものである。
が盛んに行われている。本願発明者らは、薄型大画面表
示装置として、冷陰極を電子源に用いた研究を行ってい
る。
と冷陰極素子の2種類が知られている。このうち冷陰極
素子では、例えば表面伝導型放出素子や、電界放出型素
子(以下FE型と記す)や、金属/絶縁層/金属型放出
素子(以下MIM型と記す)、などが知られている。
I. Elinson, Radio E-ng. Electron Phys., 10, 1290,
(1965)や、後述する他の例が知られている。
た小面積の薄膜に、膜面に平行に電流を流すことにより
電子放出が生ずる現象を利用するものである。この表面
伝導型放出素子としては、前記エリンソン(Elinson)等
によるSnO2薄膜を用いたものの他に、Au薄膜によ
るもの[G. Dittmer:“Thin Solid Films”, 9,317 (1
972)]や、In2O3/SnO2薄膜によるもの[M. Hart
well and C. G. Fonstad:”IEEE Trans. ED Conf.”,
519 (1975)]や、カーボン薄膜によるもの[荒木久
他:真空、第26巻、第1号、22(1983)]等が
報告されている。
典型的な例として、図18に前述のM. Hartwellらによ
る素子の平面図を示す。同図において、3001は基板
で、3004はスパッタで形成された金属酸化物よりな
る導電性薄膜である。導電性薄膜3004は図示のよう
にH字形の平面形状に形成されている。この導電性薄膜
3004に、後述の通電フォーミングと呼ばれる通電処
理を施すことにより、電子放出部3005が形成され
る。図中の間隔Lは、0.5〜1[mm],幅Wは、
0.1[mm]で設定されている。尚、図示の便宜か
ら、電子放出部3005は導電性薄膜3004の中央に
矩形の形状で示したが、これは模式的なものであり、実
際の電子放出部の位置や形状を忠実に表現しているわけ
ではない。
上述の表面伝導型放出素子においては、電子放出を行う
前に導電性薄膜3004に通電フォーミングと呼ばれる
通電処理を施すことにより電子放出部3005を形成す
るのが一般的であった。即ち、通電フォーミングとは、
前記導電性薄膜3004の両端に一定の直流電圧、もし
くは、例えば1V/分程度の非常にゆっくりとしたレー
トで昇圧する直流電圧を印加して通電し、導電性薄膜3
004を局所的に破壊もしくは変形もしくは変質せし
め、電気的に高抵抗な状態の電子放出部3005を形成
することである。尚、局所的に破壊もしくは変形もしく
は変質した導電性薄膜3004の一部には亀裂が発生す
る。この通電フォーミング後に導電性薄膜3004に適
宜の電圧を印加した場合には、前記亀裂付近において電
子放出が行われる。
Dyke & W. W. Dolan,“Field emission”, Advance in
Electron Physics, 8, 89 (1956)や、或は、C. A. Spi
ndt,“Physical properties of thin-film field emis
sion cathodes with molybdenium cones”, J. Appl. P
hys., 47, 5248 (1976)などが知られている。
19に前述のC. A. Spindtらによる素子の断面図を示
す。同図において、3010は基板で、3011は導電
材料よりなるエミッタ配線、3012はエミッタコー
ン、3013は絶縁層、3014はゲート電極である。
このFE型の素子は、エミッタコーン3012とゲート
電極3014の間に適宜の電圧を印加することにより、
エミッタコーン3012の先端部より電界放出を起こさ
せるものである。
9のような積層構造ではなく、基板上に基板平面とほぼ
平行にエミッタとゲート電極を配置した例もある。
A. Mead,“Operation of tunnel-emission Devices,
J. Appl. Phys., 32,646 (1961)などが知られている。
このMIM型の素子構成の典型的な例を図20に示す。
0は基板で、3021は金属よりなる下電極、3022
は厚さ100オングストローム程度の薄い絶縁層、30
23は厚さ80〜300オングストローム程度の金属よ
りなる上電極である。MIM型においては、上電極30
23と下電極3021の間に適宜の電圧を印加すること
により、上電極3023の表面より電子放出を起こさせ
るものである。
て低温で電子放出を得ることができるため加熱用ヒータ
を必要としない。従って、熱陰極素子よりも構造が単純
であり、微細な素子を作成可能である。また、基板上に
多数の素子を高い密度で配置しても、基板の熱溶融など
の問題が発生しにくい。また、熱陰極素子がヒータの加
熱により動作するため応答速度が遅いのとは異なり、冷
陰極素子の場合には応答速度が速いという利点もある。
究が盛んに行われてきている。
子の中でも特に構造が単純で製造も容易であることか
ら、大面積に亙り多数の素子を形成できる利点がある。
そこで例えば本願出願人による特開昭64−31332
号公報において開示されるように、多数の素子を配列し
て駆動するための方法が研究されている。
は、例えば、画像表示装置、画像記録装置などの画像形
成装置や、荷電ビーム源、等が研究されている。
ば本願出願人によるUSP5,066,883や特開平
2−257551号公報や特開平4−28137号公報
において開示されているように、表面伝導型放出素子と
電子ビームの照射により発光する蛍光体とを組み合わせ
て用いた画像表示装置が研究されている。このような表
面伝導型放出素子と蛍光体とを組み合わせて用いた画像
表示装置は、従来の他の方式の画像表示装置よりも優れ
た特性が期待されている。例えば、近年普及してきた液
晶表示装置と比較しても、自発光型であるためバックラ
イトを必要としない点や、視野角が広い点が優れている
と言える。
法は、例えば本願出願人によるUSP4,904,89
5に開示されている。また、FE型を画像表示装置に応
用した例として、例えば、R. Meyerらにより報告された
平板型表示装置が知られている。[R. Meyer:“Recent D
evelopment on Microtips Display at LETI”, Tch,Dig
est og 4th Int. Vacuum Micro-electronics Conf., Na
gahama, pp. 6 - 9 (1991)]また、MIM型を多数個並
べて画像表示装置に応用した例は、例えば本願出願人に
よる特開平3−55738に開示されている。
従来技術に記載したものを初めとして、種々の材料、製
法、構造の冷陰極素子を試みてきた。更に、多数の冷陰
極素子を配列したマルチ電子ビーム源、並びにこのマル
チ電子ビーム源を応用した画像表示装置について研究を
行ってきた。
的な配線方法によるマルチ電子ビーム源を試みてきた。
即ち、冷陰極素子を2次元的に多数個配列し、これらの
素子を図示のようにマトリクス状に配線したマルチ電子
ビーム源である。
したもの、4002は行方向配線、4003は列方向配
線を示している。行方向配線4002及び列方向配線4
003は、実際には有限の電気抵抗を有するものである
が、図においては配線抵抗4004及び4005として
示されている。上述のような配線方法を、単純マトリク
ス配線と呼ぶ。
示しているが、マトリクスの規模はむろんこれに限った
わけではなく、例えば画像表示装置用のマルチ電子ビー
ム源の場合には、所望の画像表示を行うのに足りるだけ
の素子を配列し配線するものである。
チ電子ビーム源においては、所望の電子ビームを出力さ
せるため、行方向配線4002及び列方向配線4003
に適宜の電気信号を印加する。例えば、マトリクスの中
の任意の1行の冷陰極素子を駆動するには、選択する行
の行方向配線4002には選択電圧Vsを印加し、同時
に非選択の行の行方向配線4002には非選択電圧Vns
を印加する。これと同期して列方向配線4003に電子
ビームを出力するための駆動電圧Veを印加する。この
方法によれば、配線抵抗4004及び4005による電
圧降下を無視すれば、選択する行の冷陰極素子には、
(Ve−Vs)の電圧が印加され、また非選択行の冷陰極
素子には(Ve−Vns)の電圧が印加される。これらV
e,Vs,Vnsの値を適宜の大きさの電圧値にすれば、選
択する行の冷陰極素子だけから所望の強度の電子ビーム
が出力されるはずであり、また列方向配線の各々に異な
る駆動電圧Veを印加すれば、選択する行の素子の各々
から異なる強度の電子ビームが出力されるはずである。
また、駆動電圧Veを印加する時間の長さを変えれば、
電子ビームが出力される時間の長さも変えることができ
るはずである。尚、選択時の素子印加電圧(Ve−Vs)
を以下、Vfと呼ぶ。
ビ−ム源から電子ビームを得る別の手法として、列方向
配線に駆動電圧Veを印加するための電圧源を接続する
のではなく、所望の電子ビームを出力するのに必要な電
流を供給するための電流源を接続して駆動する方法もあ
る。ここで、電子ビーム源に流れる電流を以下素子電流
Ifと呼び、放出される電子ビーム量を放出電流Ieと呼
ぶ。
したマルチ電子ビ−ム源には種々の応用可能性があり、
例えば、画像情報に応じた電気信号を適宜印加すれば、
画像表示装置用の電子源として好適に用いることができ
る。
ス配線したマルチ電子ビ−ム源には、実際には以下に述
べるような問題が発生していた。即ち、放出された電子
ビームは高圧アノード電圧(以下Vaと呼ぶ)により加
速され蛍光体に衝突するわけだが、電子放出素子の数が
増大するほど装置の消費電力が大きくなってしまう。い
ま、電子放出素子の数を(m×n)とすると、高圧部で
発生する消費電力Wは W=(m×n)×Ie×Va となり、例えばTV信号やコンピュータ信号を表示する
画像装置に応用する場合には大きな問題となる。また電
子ビームが衝突する蛍光板(蛍光体)の発熱が大きくな
るという問題もある。
で、電子による発光輝度を示す輝度評価値に基づいて発
光輝度を制御することにより、消費電力の増大や蛍光体
の発熱を抑えた画像表示装置及び該装置における画像表
示方法を提供することを目的とする。
輝度がある値以上にならないように抑制することで、消
費電力の増大や蛍光板の発熱を抑えた画像表示装置及び
該装置における画像表示方法を提供することにある。
輝度値に基づいて表示画面の発光輝度を制御することに
より、消費電力の増大や蛍光体の発熱を抑えた画像表示
装置及び該装置における画像表示方法を提供することを
目的とする。
に対応する加速電極への出力電流の平均値に基づいて発
光輝度を制御することにより、消費電力の増大や蛍光体
の発熱を抑えた画像表示装置及び該装置における画像表
示方法を提供することを目的とする。
に本発明の画像表示装置は以下のような構成を備える。
即ち、マトリクス状に配列された複数の電子放出素子を
備え、前記電子放出素子から放出される電子により発光
する蛍光体を備えた画像表示装置であって、画像信号を
入力し、当該画像信号より輝度信号を分離する分離手段
と、前記分離手段により分離された輝度信号の平均輝度
を求める検出手段と、前記検出手段により得られた平均
輝度が所定値以上か否かを判断する判断手段と、前記判
断手段の判断結果に応じて前記蛍光体の発光輝度を制御
する制御手段と、前記電子放出素子を駆動するパルス信
号を前記画像信号に基づいて発生する変調信号発生部
と、前記電子放出素子から放出される電子を前記蛍光体
の方向に加速する加速電圧を発生する加速手段とを有
し、前記制御手段は、前記判断手段による判断結果に応
じて前記加速電圧を変更することを特徴とする。上記目
的を達成するために本発明の画像表示装置は以下のよう
な構成を備える。即ち、マトリクス状に配列された複数
の電子放出素子を備え、前記電子放出素子から放出され
る電子により発光する蛍光体を備えた画像表示装置であ
って、前記電子放出素子から放出される電子を前記蛍光
体の方向に加速する加速電圧が印加される加速電極と、
前記加速電圧の平均値を求める検出手段と、前記検出手
段により得られた平均値が所定値以上か否かを判断する
判断手段と、前記判断手段の判断結果に応じて前記蛍光
体の発光輝度を制御する制御手段と、前記電子放出素子
を駆動するパルス信号を画像信号に基づいて発生する変
調信号発生部とを有し、前記制御手段は、前記判断手段
による判断結果に応じて前記加速電圧を変更することを
特徴とする。上記目的を達成するために本発明の画像表
示装置は以下のような構成を備える。即ち、マトリクス
状に配列された複数の電子放出素子を備え、前記電子放
出素子から放出される電子により発光する蛍光体を備え
た画像表示装置であって、前記電子放出素子から放出さ
れる電子を前記蛍光体の方向に加速する加速電圧が印加
される加速電極と、前記加速電極への出力電流の平均値
を求める検出手段と、前記検出手段により得られた平均
値が所定値以上か否かを判断する判断手段と、前記判断
手段の判断結果に応じて前記蛍光体の発光輝度を制御す
る制御手段と、前記電子放出素子を駆動するパルス信号
を画像信号に基づいて発生する変調信号発生部とを有
し、前記制御手段は、前記判断手段による判断結果に応
じて前記加速電圧を変更することを特徴とする。上記目
的を達成するために本発明の画像表示装置は以下のよう
な構成を備える。即ち、マトリクス状に配列された複数
の電子放出素子と、前記電子放出素子から放出される電
子により発光する蛍光体を備えた発光画面とを具備する
画像表示装置であって、前記電子放出素子を駆動するパ
ルス信号を画像信号に基づいて発生する変調信号発生部
と、前記電子放出素子から放出される電子を前記蛍光体
の方向に加速する加速電圧を印加する手段と、輝度評価
値に応じて前記蛍光体の発光輝度を制御する制御手段と
を有し、前記制御手段は、前記輝度評価値が所定値以上
である時に、前記加速電圧を下げるように制御すること
によって前記発光画面全体の平均輝度が所定の値以上に
ならないように抑制することを特徴とする。
素子と、前記電子放出素子から放出される電子により発
光する蛍光体を備えた発光画面と、前記電子放出素子を
駆動するパルス信号を画像信号に基づいて発生する変調
信号発生部と、前記電子放出素子から放出される電子を
前記蛍光体の方向に加速するための加速電圧を印加する
手段と、を備えた画像表示装置における画像表示方法で
あって、輝度評価値に応じて前記蛍光体の発光輝度を制
御する制御工程を有し、前記制御工程では、前記輝度評
価値が所定値以上である場合に、前記加速電圧を下げる
ように制御することによって前記発光画面全体の平均輝
度が所定の値以上にならないように抑制することを特徴
とする。
ば、入力された画像信号の輝度信号の平均値を求め、そ
の平均値と基準値とを比較し、その平均値の方が大きい
ときに、アナログプリプロセス部において、ブライトネ
ス(輝度)或はコントラスト制御により画像信号のレベ
ルを抑制する。
れた画像信号の輝度信号の平均値を求め、その平均値と
基準値とを比較し、その平均値の方が大きいときに、画
像信号に応じて行方向の電子放出素子を駆動するVf制
御部の出力電圧を下げるように制御する。
その平均値が所定値以上のときには、画像信号のコント
ラストを下げるか、或はVf制御部より出力される電圧
を下げるように制御する。この場合、加速電圧を発生す
る高圧発生部は、平均出力電電流を求めるための手段を
備えている。
実施の形態を詳細に説明する。
の構成を示すブロック図である。
であり、ここでは、例えば水平方向(行方向)480、
垂直方向(列方向)240の蛍光体が、R,G,Bの順
に縦ストライプ状に配列されており、各蛍光体に対応す
る電子放出素子が行方向配線電極と列方向配線電極によ
り単純マトリックス状に配線されているものとする。そ
して、この表示パネル1000を線順次で駆動する場合
で説明する。
ナログR,G,B信号にデコードされ、RGB信号のそ
れぞれはアナログプリプロセス部3に入力される。アナ
ログプリプロセス部3は、同期分離回路、色調整回路、
コントラスト制御回路、直流再生回路、ブライトネス制
御回路、マトリクス回路、ローパスフィルタ(LPF)
などを有し、信号レベル制御、直流再生、帯域制限され
たR,G,B信号を各色に対応したA/Dコンバータ4
に出力している。またPLLのための同期信号(syn
c)をタイミング制御部5に出力する他、R,G,B信
号をマトリックス部で混合して得た輝度信号s20をビ
デオ検出部13に出力している。
5からのサンプリング・クロック(s2)により、アナ
ログプリプロセス部3から入力されるアナログR,G,
B信号を必要な階調数でデジタル化している。A/Dコ
ンバータ4からのデジタル画像信号s9を入力したデジ
タルプロセス部6は、ガンマ処理や、輪郭強調やノイズ
抑制のためのデジタルフィルタ処理を行い、その処理済
みのデジタル画像信号をデータ並び変え部7へ出力す
る。また、このデジタルプロセス部6は、システム制御
部14からの係数データs15により、輪郭強調の制御
やコントラスト制御も行う。
チャート(水平タイミング)に示すように、1水平期間
のR,G,Bの各160個のデジタル画像信号s9を、
図3のシリアル画像データs10で示すように時間軸圧
縮し、かつ蛍光体の色配列に対応した順に入力したデジ
タル画像データを並び変えて、シフトレジスタ8に1ラ
イン480個のシリアル画像データとして転送する。シ
フトレジスタ8は、シリアル画像データs10をシフト
クロックs6により読み込み、1ライン480個のシリ
アル画像データをパラレルデータに変換して、水平ブラ
ンキング期間に変調信号発生部9に送る。
9はパルス幅変調方式を採用しており、1行の電子放出
素子に対応する480個のパルス幅変調器から構成され
る。そして各々のパルス幅変調器に読み込まれた画像デ
ータの大きさに比例した時間幅を持つパルス信号を1水
平期間中にパルス幅変調信号s7により発生し、水平駆
動ドライバ10に出力している。この水平駆動ドライバ
10では、Vf制御部15からの信号s17により、表
示パネル1000の電子放出素子に印加するパルス信号
の電圧振幅Veが制御されて表示パネル1000に出力
されている。
示タイミングを示すタイミング図である。
らの行走査のためのタイミング信号s8(V_START, H_C
LK)を入力するシフトレジスタ11は、走査のための行
選択信号を垂直駆動ドライバ12に出力している。この
垂直駆動ドライバ12は、240行分のトランジスタな
どのスイッチ素子を有し、行の選択時に導通されて、V
f制御部15から出力されるバイアス電圧Vsを表示パネ
ル1000に印加している。このように、1水平ライン
毎の水平駆動ドライバ10からの画像変調データ出力
を、垂直駆動ドライバ12により順次走査選択していく
ことにより、表示パネル1000に画像信号が表示され
る。
4の構成を示すブロック図である。図4に示すように、
本実施の形態のシステム制御部14は、CPU21,R
OM22,RAM23,EEPROM24,A/Dコン
バータ25,D/Aコンバータ26及びI/Oポート2
7を有し、ROM22に格納された制御プログラムに従
って装置の制御が行われる。D/Aコンバータ26の出
力信号s13,s14のそれぞれはコントラスト制御、
ブライトネス制御信号であり、共にアナログプリプロセ
ス部3に入力され、R,G,B信号のレベルや直流再生
量を制御するのに使用されている。D/Aコンバータ2
6の出力信号s16は、選択時の素子印加電圧Vfの制
御信号で、Vf制御部15に入力されている。また、D
/Aコンバータ26の出力信号s18は、電子ビーム加
速のための高圧電圧Va(s19)を出力する高圧発生
部17に出力され、高圧電圧Va(s19)の出力を制
御している。
質調整などのユーザ要求のシステム制御部14への伝達
や、システム制御部14からの諸情報の表示などを信号
s12により行う。13はビデオ検出部で、アナログプ
リプロセス部3からの輝度信号s20を入力し、タイミ
ング制御部5からの水平ブランキングが付加された1フ
ィールド毎のゲート信号s5(図2参照)により積分
し、輝度信号s20の平均値をフィールド毎に検出した
平均輝度信号s11をシステム制御部14に出力してい
る。この平均輝度信号s11は、システム制御部14の
A/Dコンバータ25を介してCPU21に取り込ま
れ、CPU21により、システム制御部14内部に設け
られた基準値と比較される。そして、この平均輝度信号
s11がその基準値よりも大きい場合に、D/Aコンバ
ータ26の出力信号s13によりコントラスト制御を行
う。その結果、水平駆動ドライバ10からの出力パルス
幅を抑制することにより、表示パネル1000の発光輝
度を、ある基準値以下に制御することができる。
の、アナログプリプロセス部3からの輝度信号s20を
用いた輝度評価値で発光輝度を制御する例を説明した。
この場合、輝度信号s20には、R,G,B信号が同等
の割合で混合されているが(例;s20=1/3(R+
G+B))、例えば、市松配列のように、R,G,Bの
蛍光体の数が互いに異なる場合には、その割合で輝度信
号s20を生成する。
プロセス部3のコントラスト制御でなく、デジタルプロ
セス部6での係数データs15によるコントラスト制御
や、システム制御部14のD/Aコンバータ26からの
信号s16によるVf制御部15のコントロール、同じ
くD/Aコンバータ26からの信号s18による高圧発
生部17のコントロールを用いてもよい。
部17に平均高圧アノード電流を検出する手段、或は高
圧発生部17へ電力を供給するラインの供給平均電流を
検出する手段を設け、高圧発生部17からの検出信号s
21をシステム制御部14に送ってもよい。
場合で説明したが、本発明はこれに限定されるものでな
く、例えばNTSC,PAL,SECAMやハイビジョ
ンのMUSEでも同一の考え方で実現できる。さらにT
V信号以外の例えばコンピュータの信号でも同様にして
実現できる。
4のCPU21の処理を示すフローチャートで、この処
理を実行する制御プログラムはROM22に記憶されて
いる。
3から平均輝度信号s11を入力し、その平均輝度信号
の値と、ROM22に記憶されている基準値22aとを
比較する(ステップS102)。ステップS103で、
その平均輝度が基準値よりも大きいときはステップS1
04に進み、D/Aコンバータ26に信号を出力して、
D/Aコンバータ26の出力信号s13によりアナログ
プリプロセス部3におけるコントラスト制御を行う。そ
の結果、水平駆動ドライバ10からの出力パルス幅を抑
制することにより、表示パネル1000の発光輝度を、
ある基準値以下に制御することができる。尚、前述した
ように、ここでは、係数データs15により、デジタル
プロセス部6でのコントラスト制御や、D/Aコンバー
タ26からの信号s16によりVf制御部15をコント
ロールしてVfの値を下げても良く、またはD/Aコン
バータ26からの信号s18により、高圧発生部17よ
り発生される電圧値を下げてもよい。
部17に平均高圧アノード電流を検出する手段を設け、
或は高圧発生部17へ電力を供給するラインの供給平均
電流を検出する手段を設け、高圧発生部17から、その
検出した検出信号s21をシステム制御部14に送って
制御する場合は、前述のステップS101で、その検出
信号s21を入力し、その入力した値に従ってステップ
S102以降の処理を実行するようにしても良い。その
場合は、信号s21で示される値が図5の平均輝度信号
s11と同様に処理される。
明の実施の形態の画像表示装置の表示パネルの構成と製
造法について、具体的な例を示して説明する。
1000の斜視図であり、内部構造を示すためにパネル
の1部を切り欠いて示している。
は側壁、1007はフェースプレートである。これら1
005〜1007により表示パネル1000の内部を真
空に維持するための気密容器を形成している。この気密
容器を組み立てるにあたっては、各部材の接合部に十分
な強度と気密性を保持させるため封着する必要がある
が、例えばフリットガラスを接合部に塗布し、大気中或
は窒素雰囲気中で、摂氏400〜500度で10分以上
焼成することにより封着を達成した。気密容器内部を真
空に排気する方法については後述する。
固定されており、この基板1001上には冷陰極素子1
002がN×M個形成されている。ここでN,Mは共に
2以上の正の整数であり、目的とする表示画素数に応じ
て適宜設定される。例えば、高品位テレビジョンの表示
を目的とした表示装置においては、N=3000,M=
1000以上の数を設定することが望ましい。本実施の
形態においては、N=3072,M=1024とした。
N×M個の冷陰極素子は、M本の行方向配線1003と
N本の列方向配線1004とにより単純マトリクス配線
されている。これら基板1001、複数の冷陰極素子1
002及び行方向配線1003、列方向配線1004に
よって構成される部分をマルチ電子ビーム源と呼ぶ。
尚、マルチ電子ビーム源の製造方法や構造については、
後で詳しく述べる。
プレート1005にマルチ電子ビーム源の基板1001
を固定する構成としたが、マルチ電子ビーム源の基板1
001が十分な強度を有するものである場合には、気密
容器のリアプレートとしてマルチ電子ビーム源の基板1
001自体を用いてもよい。
は、蛍光膜1008が形成されている。本実施の形態の
表示パネル1000はカラー表示用であるため、蛍光膜
1008の部分にはCRTの分野で用いられる赤
(R)、緑(G)、青(B)の3原色の蛍光体が塗り分
けられている。RGB各色の蛍光体は、例えば図7
(A)に示すようにストライプ状に塗り分けられ、蛍光
体のストライプの間には黒色の導電体1010が設けて
ある。この黒色の導電体1010を設ける目的は、電子
ビームの照射位置に多少のずれがあっても表示色にずれ
が生じないようにするためや、外光の反射を防止して表
示コントラストの低下を防ぐため、更には、電子ビーム
による蛍光膜1008のチャージアップを防止するため
などである。尚、黒色の導電体1010には、黒鉛を主
成分として用いたが、上記の目的に適するものであれば
これ以外の材料を用いても良い。
は図7(A)に示したストライプ状の配列に限られるも
のではなく、例えば図7(B)に示すようなデルタ状配
列や、それ以外の配列であってもよい。
場合には、単色の蛍光体材料を蛍光膜1008に用いれ
ばよく、また黒色導電材料1010は必ずしも用いなく
ともよい。また、蛍光膜1008のリアプレート側の面
には、CRTの分野では公知のメタルバック1009を
設けてある。このメタルバック1009を設けた目的
は、蛍光膜1008が発する光の一部を鏡面反射して光
利用率を向上させるためや、負イオンの衝突から蛍光膜
1008を保護するためや、電子ビーム加速電圧を印加
するための電極として作用させるため、更には蛍光膜1
008を励起した電子の導電路として作用させるためな
どである。このメタルバック1009は、蛍光膜100
8をフェースプレート基板1007上に形成した後、蛍
光膜表面を平滑化処理し、その上にAl(アルミニウ
ム)を真空蒸着する方法により形成した。尚、この蛍光
膜1008に低電圧用の蛍光体材料を用いた場合には、
メタルバック1009は用いない。
加速電圧の印加用や蛍光膜の導電性向上を目的として、
フェースプレート基板1007と蛍光膜1008との間
に、例えばITOを材料とする透明電極を設けてもよ
い。
〜Dyn及びHvは、表示パネル1000と後述する電気
回路とを電気的に接続するために設けた気密構造の電気
接続用端子である。ここで、端子Dx1〜Dxmはマルチ電
子ビーム源の行方向配線1003と、端子Dy1〜Dynは
マルチ電子ビーム源の列方向配線1004と、Hvはフ
ェースプレート1007のメタルバック1009と電気
的に接続している。即ち、前述の図1の高圧発生部17
の出力信号s19が、この端子Hvに接続されている。
は、気密容器を組み立てた後、不図示の排気管と真空ポ
ンプとを接続し、気密容器内を10のマイナス7乗[T
orr]程度の真空度まで排気する。その後、排気管を
封止するが、気密容器内の真空度を維持するために、封
止の直前或は封止後に気密容器内の所定の位置にゲッタ
ー膜(不図示)を形成する。このゲッター膜とは、例え
ばBaを主成分とするゲッター材料をヒータもしくは高
周波加熱により加熱し蒸着して形成した膜であり、該ゲ
ッター膜の吸着作用により気密容器内は1×10のマイ
ナス5乗乃至1×10のマイナス7乗[Torr]の真
空度に維持される。
000の基本構成と製法を説明した。
用いたマルチ電子ビーム源の製造方法について説明す
る。本実施の形態の画像表示装置に用いるマルチ電子ビ
ーム源は、冷陰極素子を単純マトリクス配線した電子源
であれば、冷陰極素子の材料や形状或は製法に制限はな
い。従って、例えば表面伝導型放出素子やFE型、或は
MIM型などの冷陰極素子を用いることができる。
表示装置が求められる状況のもとでは、これらの冷陰極
素子の中でも、表面伝導型放出素子が特に好ましい。即
ち、FE型ではエミッタコーンとゲート電極の相対位置
や形状が電子放出特性を大きく左右するため、極めて高
精度の製造技術を必要とするが、これは大面積化や製造
コストの低減を達成するには不利な要因となる。また、
MIM型では、絶縁層と上電極の膜厚を薄くて、かつ均
一にする必要があるが、これも大面積化や製造コストの
低減を達成するには不利な要因となる。その点、表面伝
導型放出素子は、比較的製造方法が単純なため、大面積
化や製造コストの低減が容易である。また、本願発明者
らは、表面伝導型放出素子の中でも、電子放出部もしく
はその周辺部を微粒子膜から形成したものがとりわけ電
子放出特性に優れ、しかも製造が容易に行えることを見
出している。従って、高輝度で大画面の画像表示装置の
マルチ電子ビーム源に用いるには最も好適であると言え
る。そこで、上記実施の形態の表示パネルにおいては、
電子放出部もしくはその周辺部を微粒子膜から形成した
表面伝導型放出素子を用いた。そこで、まず好適な表面
伝導型放出素子について基本的な構成と製法及び特性を
説明し、その後で多数の素子を単純マトリクス配線した
マルチ電子ビーム源の構造について述べる。
製法]電子放出部もしくはその周辺部を微粒子膜から形
成する表面伝導型放出素子の代表的な構成には、平面型
と垂直型の2種類があげられる。
に、平面型の表面伝導型放出素子の素子構成と製法につ
いて説明する。図8に示すのは、平面型の表面伝導型放
出素子の構成を説明するための平面図(a)及び断面図
(b)である。
3は素子電極、1104は導電性薄膜、1105は通電
フォーミング処理により形成した電子放出部、1113
は通電活性化処理により形成した薄膜である。基板11
01としては、例えば、石英ガラスや青板ガラスを初め
とする各種ガラス基板や、アルミナ等の各種セラミクス
基板、或は上述の各種基板上に、例えばSiO2を材料
とする絶縁層を積層した基板等を用いることができる。
また、基板1101上に基板面と平行に対向して設けら
れた素子電極1102,1103は、導電性を有する材
料によって形成されている。例えば、Ni,Cr,A
u,Mo,W,Pt,Ti,Cu,Pd,Ag等の金
属、或はこれらの金属の合金、或はIn2O3 −SnO2
等の金属酸化物、ポリシリコンなどの半導体などの中か
ら、適宜材料を選択して用いればよい。素子電極110
2,1103を形成するには、例えば真空蒸着などの製
膜技術とフォトリソグラフィ、エッチングなどのパター
ニング技術を組み合わせて用いれば容易に形成できる
が、それ以外の方法(例えば印刷技術)を用いて形成し
てもさしつかえない。
該電子放出素子の応用目的に合わせて適宜設計される。
一般的には、電極間隔Lは通常は数百オングストローム
から数百マイクロメータ(μm)の範囲から適当な数値
を選んで設計されるが、中でも表示装置に応用するため
に好ましいのは数マイクロメータより数十マイクロメー
タの範囲である。また、素子電極の厚さdについては、
通常は数百オングストロームから数マイクロメータの範
囲から適当な数値が選ばれる。
粒子膜を用いる。ここで述べた微粒子膜とは、構成要素
として多数の微粒子を含んだ膜(島状の集合体も含む)
のことをさす。微粒子膜を微視的に調べれば、通常は、
個々の微粒子が離間して配置された構造か、或は微粒子
が互いに隣接した構造か、或は微粒子が互いに重なり合
った構造が観測される。この微粒子膜に用いた微粒子の
粒径は、数オングストロームから数千オングストローム
の範囲に含まれるものであるが、なかでも好ましいの
は、10オングストロームから200オングストローム
の範囲のものである。また、微粒子膜の膜厚は、以下に
述べるような諸条件を考慮して適宜設定される。即ち、
素子電極1102或は1103と電気的に良好に接続す
るのに必要な条件、後述する通電フォーミングを良好に
行うのに必要な条件、微粒子膜自身の電気抵抗を後述す
る適宜の値にするために必要な条件などである。
オングストロームの範囲のなかで設定するが、なかでも
好ましいのは10オングストロームから500オングス
トロームの間である。
れうる材料としては、例えば、Pd,Pt,Ru,A
g,Au,Ti,In,Cu,Cr,Fe,Zn,S
n,Ta,W,Pb,などをはじめとする金属や、Pd
O,SnO2,In2O3 ,PbO,Sb2O3 などの酸
化物や、HfB2,ZrB2,LaB6,CeB6,YB
4,GdB4などの硼化物や、TiC,ZrC,HfC,
TaC,SiC,WCなどの炭化物や、TiN,Zr
N,HfNなどの窒化物や、Si,Geなどの半導体や
カーボンなどが挙げられ、これらの中から適宜選択され
る。
微粒子膜で形成したが、そのシート抵抗値については、
10の3乗から10の7乗[オーム/sq]の範囲に含
まれるよう設定した。尚、導電性薄膜1104と素子電
極1102及び1103とは、電気的に良好に接続され
るのが望ましいため、互いの一部が重なりあうような構
造をとっている。その重なり方は、図9の例において
は、下から基板1101、素子電極1102,110
3、導電性薄膜1104の順序で積層したが、場合によ
っては下から基板、導電性薄膜、素子電極の順序で積層
してもさしつかえない。
1104の一部に形成された亀裂状の部分であり、電気
的には周囲の導電性薄膜よりも高抵抗な性質を有してい
る。亀裂は、導電性薄膜1104に対して、後述する通
電フォーミングの処理を行うことにより形成する。亀裂
内には、数オングストロームから数百オングストローム
の粒径の微粒子を配置する場合がある。尚、実際の電子
放出部の位置や形状を精密かつ正確に図示するのは困難
なため、図9においては模式的に示した。
化合物よりなる薄膜で、電子放出部1105及びその近
傍を被覆している。この薄膜1113は、通電フォーミ
ング処理後に、後述する通電活性化の処理を行うことに
より形成される。
結晶グラファイト、非晶質カーボン、のいずれかか、も
しくはその混合物であり、膜厚は500[オングストロ
ーム]以下とするが、300[オングストローム]以下
とするのが更に好ましい。
密に図示するのは困難なため、図8においては模式的に
示した。また、平面図(a)においては、薄膜1113
の一部を除去した素子を図示した。
が、本実施の形態においては以下のような素子を用い
た。
い、素子電極1102と1103にはNi薄膜を用い
た。素子電極の厚さdは1000[オングストロー
ム]、電極間隔Lは2[マイクロメータ]とした。微粒
子膜の主要材料としてPdもしくはPdOを用い、微粒
子膜の厚さは約100[オングストローム]、幅Wは1
00[マイクロメータ]とした。
の製造方法について説明する。図9(a)〜(e)は、
表面伝導型放出素子の製造工程を説明するための断面図
で、各部材の表記は前記図8と同一である。 (1)まず、図9(a)に示すように、基板1101上
に素子電極1102及び1103を形成する。これら素
子電極1102,1103を形成するにあたっては、予
め基板1101を洗剤、純水、有機溶剤を用いて十分に
洗浄した後、素子電極1102,1103の材料を堆積
させる。この堆積する方法としては、例えば、蒸着法や
スパッタ法などの真空成膜技術を用ればよい。その後、
堆積した電極材料を、フォトリソグラフィ或はエッチン
グ技術を用いてパターニングし、図9(a)に示した一
対の素子電極1102,1103を形成する。 (2)次に、同図(b)に示すように、導電性薄膜11
04を形成する。
っては、まず図9(a)の基板1101に有機金属溶液
を塗布して乾燥し、加熱焼成処理して微粒子膜を成膜し
た後、フォトリソグラフィ・エッチングにより所定の形
状にパターニングする。ここで、有機金属溶液とは、導
電性薄膜に用いる微粒子の材料を主要元素とする有機金
属化合物の溶液である。具体的には、本実施の形態では
主要元素としてPdを用いた。また、実施の形態では塗
布方法として、ディッピング法を用いたが、それ以外の
例えばスピンナ法やスプレ法を用いてもよい。
膜方法としては、本実施の形態で用いた有機金属溶液の
塗布による方法以外の、例えば真空蒸着法やスパッタ
法、或は化学的気相堆積法などを用いる場合もある。 (3)次に、同図(c)に示すように、フォーミング用
電源1110から素子電極1102と1103の間に適
宜の電圧を印加し、通電フォーミング処理を行って、電
子放出部1105を形成する。この通電フォーミング処
理とは、微粒子膜で作られた導電性薄膜1104に通電
を行って、その一部を適宜に破壊、変形、もしくは変質
せしめ、電子放出を行うのに好適な構造に変化させる処
理のことである。微粒子膜で作られた導電性薄膜のうち
電子放出を行うのに好適な構造に変化した部分(即ち、
電子放出部1105)においては、薄膜に適当な亀裂が
形成されている。尚、電子放出部1105が形成される
前と比較すると、電子放出部1105が形成された後
は、素子電極1102と1103の間で計測される電気
抵抗は大幅に増加する。
をより詳しく説明するために、図10にフォーミング用
電源1110から印加する適宜の電圧波形の一例を示
す。
ングする場合には、パルス状の電圧が好ましく、本実施
の形態の場合には同図に示したようにパルス幅T1の三
角波パルスをパルス間隔T2で連続的に印加した。その
際には、三角波パルスの波高値Vpfを、順次昇圧した。
また、電子放出部1105の形成状況をモニタするため
のモニタパルスPmを適宜の間隔で三角波パルスの間に
挿入し、その際に流れる電流を電流計1111で計測し
た。
イナス5乗[torr]程度の真空雰囲気下において、
例えばパルス幅T1を1[ミリ秒]、パルス間隔T2を
10[ミリ秒]とし、波高値Vpfを1パルスごとに0.
1[V]ずつ昇圧した。そして、三角波を5パルス印加
するたびに1回の割りで、モニタパルスPmを挿入し
た。ここでフォーミング処理に悪影響を及ぼすことがな
いように、モニタパルスの電圧Vpmは0.1[V]に設
定した。そして、素子電極1102と1103の間の電
気抵抗が1×10の6乗[オーム]になった段階、即ち
モニタパルスの印加時に電流計1111で計測される電
流が1×10のマイナス7乗[A]以下になった段階
で、フォーミング処理にかかわる通電を終了した。
導型放出素子に関する好ましい方法であり、例えば微粒
子膜の材料や膜厚、或は素子電極間隔Lなど表面伝導型
放出素子の設計を変更した場合には、それに応じて通電
の条件を適宜変更するのが望ましい。 (4)次に、図9(d)に示すように、活性化用電源1
112から素子電極1102と1103の間に適宜の電
圧を印加し、通電活性化処理を行って、電子放出特性の
改善を行う。この通電活性化処理とは、前記通電フォー
ミング処理により形成された電子放出部1105に適宜
の条件で通電を行って、その近傍に炭素もしくは炭素化
合物を堆積せしめる処理のことである。図9において
は、炭素もしくは炭素化合物よりなる堆積物を部材11
13として模式的に示した。尚、この通電活性化処理を
行うことにより、行う前と比較して、同じ印加電圧にお
ける放出電流を典型的には、約100倍以上に増加させ
ることができる。
0のマイナス5乗[torr]の範囲内の真空雰囲気中
で、電圧パルスを定期的に印加することにより、真空雰
囲気中に存在する有機化合物を起源とする炭素もしくは
炭素化合物を堆積させる。堆積物1113は、単結晶グ
ラファイト、多結晶グラファイト、非晶質カーボンのい
ずれかか、もしくはその混合物であり、膜厚は500
[オングストローム]以下、より好ましくは300[オ
ングストローム]以下である。
しく説明するために、図11(a)に、活性化用電源1
112から印加する適宜の電圧波形の一例を示す。
波を定期的に印加して通電活性化処理を行ったが、具体
的には,矩形波の電圧Vacは14[V],パルス幅T
3は1[ミリ秒],パルス間隔T4は10[ミリ秒]と
した。尚、上述の通電条件は、本実施の形態の表面伝導
型放出素子に関する好ましい条件であり、表面伝導型放
出素子の設計を変更した場合には、それに応じて条件を
適宜変更するのが望ましい。
型放出素子から放出される放出電流Ieを捕捉するため
のアノード電極で、直流高電圧電源1115及び電流計
1116が接続されている。尚、基板1101を、表示
パネルの中に組み込んでから活性化処理を行う場合に
は、表示パネルの蛍光面をアノード電極1114として
用いる。この活性化用電源1112から電圧を印加する
間、電流計1116で放出電流Ieを計測して通電活性
化処理の進行状況をモニタし、活性化用電源1112の
動作を制御する。この電流計1116で計測された放出
電流Ieの一例を図11(b)に示すが、活性化電源1
112からパルス電圧を印加しはじめると、時間の経過
とともに放出電流Ieが増加するが、やがて飽和してほ
とんど増加しなくなる。このように、放出電流Ieがほ
ぼ飽和した時点で活性化用電源1112からの電圧印加
を停止し、通電活性化処理を終了する。
面伝導型放出素子に関する好ましい条件であり、表面伝
導型放出素子の設計を変更した場合には、それに応じて
条件を適宜変更するのが望ましい。
型の表面伝導型放出素子を製造した。
子放出部もしくはその周辺を微粒子膜から形成した表面
伝導型放出素子のもうひとつの代表的な構成、即ち垂直
型の表面伝導型放出素子の構成について説明する。
めの模式的な断面図であり、図中の1201は基板、1
202と1203は素子電極、1206は段差形成部
材、1204は微粒子膜を用いた導電性薄膜、1205
は通電フォーミング処理により形成した電子放出部、1
213は通電活性化処理により形成した薄膜である。
は、素子電極のうちの片方(1202)が段差形成部材
1206上に設けられており、導電性薄膜1204が段
差形成部材1206の側面を被覆している点にある。従
って、前記図9の平面型における素子電極間隔Lは、垂
直型においては段差形成部材1206の段差高Lsとし
て設定される。尚、基板1201、素子電極1202及
び1203、微粒子膜を用いた導電性薄膜1204、に
ついては、前記平面型の説明中に列挙した材料を同様に
用いることが可能である。また、段差形成部材1206
には、例えばSiO2のような電気的に絶縁性の材料を
用いる。
について説明する。図13(a)〜(f)は、垂直型の
表面伝導型放出素子の製造工程を説明するための断面図
で、各部材の表記は図12と同一である。 (1)まず、図13(a)に示すように、基板1201
上に素子電極1203を形成する。 (2)次に、同図(b)に示すように、段差形成部材を
形成するための絶縁層を積層する。絶縁層は、例えばS
iO2をスパッタ法で積層すればよいが、例えば真空蒸
着法や印刷法などの他の成膜方法を用いてもよい。 (3)次に、同図(c)に示すように、絶縁層の上に素
子電極1202を形成する。 (4)次に、同図(d)に示すように、絶縁層の一部
を、例えばエッチング法を用いて除去し、素子電極12
03を露出させる。 (5)次に、同図(e)に示すように、微粒子膜を用い
た導電性薄膜1204を形成する。形成するには、前記
平面型の場合と同じく、例えば塗布法などの成膜技術を
用いればよい。 (6)次に、前記平面型の場合と同じく、通電フォーミ
ング処理を行い、電子放出部を形成する(図9(c)を
用いて説明した平面型の通電フォーミング処理と同様の
処理を行えばよい)。 (7)次に、前記平面型の場合と同じく、通電活性化処
理を行い、電子放出部近傍に炭素もしくは炭素化合物を
堆積させる(図9(d)を用いて説明した平面型の通電
活性化処理と同様の処理を行えばよい)。
直型の表面伝導型放出素子を製造した。 (表示装置に用いた表面伝導型放出素子の特性)以上、
平面型と垂直型の表面伝導型放出素子について素子構成
と製法を説明したが、次に表示装置に用いた素子の特性
について述べる。
置に用いた素子の(放出電流Ie)対(素子印加電圧V
f)特性、及び(素子電流If)対(素子印加電圧Vf)
特性の典型的な例を示す図である。尚、放出電流Ieは
素子電流Ifに比べて著しく小さく、同一尺度で図示す
るのが困難であるうえ、これらの特性は素子の大きさや
形状等の設計パラメータを変更することにより変化する
ものであるため、2本のグラフは各々任意単位で図示し
た。
電子放出素子は、放出電流Ieに関して以下に述べる3
つの特性を有している。
呼ぶ)以上の大きさの電圧を素子に印加すると急激に放
出電流Ieが増加するが、一方、閾値電圧Vth未満の電
圧では放出電流Ieはほとんど検出されない。即ち、放
出電流Ieに関して、明確な閾値電圧Vthを持った非線
形素子である。
圧Vfに依存して変化するため、電圧Vfで放出電流Ie
の大きさを制御できる。
素子から放出される電流Ieの応答速度が速いため、電
圧Vfを印加する時間の長さによって素子から放出され
る電子の電荷量を制御できる。
型放出素子を表示装置に好適に用いることができた。例
えば多数の素子を表示画面の画素に対応して設けた表示
装置において、前述の第1の特性を利用すれば、表示画
面を順次走査して表示を行うことが可能である。即ち、
駆動中の素子には所望の発光輝度に応じて閾値電圧Vth
以上の電圧を適宜印加し、非選択状態の素子には閾値電
圧Vth未満の電圧を印加する。こうして駆動する素子を
順次切り替えてゆくことにより、表示画面を順次走査し
て表示を行うことが可能である。
することにより、発光輝度を制御することができるた
め、諧調表示を行うことが可能である。
チ電子ビーム源の構造)次に、上述の表面伝導型放出素
子を基板上に配列して単純マトリクス配線したマルチ電
子ビーム源の構造について述べる。
ル1000に用いたマルチ電子ビーム源の平面図であ
る。基板上には、前記図8で示したものと同様な表面伝
導型放出素子が配列され、これらの素子は行方向配線電
極1003と列方向配線電極1004により単純マトリ
クス状に配線されている。行方向配線電極1003と列
方向配線電極1004の交差する部分には、電極間に絶
縁層(不図示)が形成されており、電気的な絶縁が保た
れている。
に示す。この図16において、図8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。
め基板上に行方向配線電極1003、列方向配線電極1
004、電極間絶縁層(不図示)、及び表面伝導型放出
素子の素子電極と導電性薄膜を形成した後、行方向配線
電極1003及び列方向配線電極1004を介して各素
子に給電して通電フォーミング処理と通電活性化処理を
行うことにより製造した。
成及び駆動方法についてより具体的に説明する。
を電子ビーム源として用いたディスプレイパネルに、例
えばテレビジョン放送をはじめとする種々の画像情報源
より提供される画像情報を表示できるように構成した多
機能表示装置の一例を示すための図である。
101はディスプレイパネルの駆動回路で、前述の図1
の回路に相当している。2102はディスプレイコント
ローラ、2103はマルチプレクサ、2104はデコー
ダ、2105は入出力インターフェース回路、2106
はCPU、2107は画像生成回路、2108及び21
09及び2110は画像メモリインターフェース回路、
2111は画像入力インターフェース回路、2112及
び2113はTV信号受信回路、2114は入力部であ
る。尚、本実施の形態の画像表示装置は、例えばテレビ
ジョン信号のように映像情報と音声情報の両方を含む信
号を受信する場合には、当然映像の表示と同時に音声を
再生するものであるが、本実施の形態の特徴と直接関係
しない音声情報の受信,分離,再生,処理,記憶などに
関する回路やスピーカなどについては説明を省略する。
以下、画像信号の流れに沿って各部の機能を説明する。
ば電波や空間光通信などのような無線伝送系を用いて伝
送されるTV画像信号を受信するための回路である。受
信するTV信号の方式は特に限られるものではなく、例
えば、NTSC方式、PAL方式、SECAM方式など
の諸方式でもよい。また、これらより更に多数の走査線
よりなるTV信号(例えばMUSE方式をはじめとする
いわゆる高品位TV)は、大面積化や大画素数化に適し
た前記ディスプレイパネルの利点を生かすのに好適な信
号源である。TV信号受信回路2113で受信されたT
V信号は、デコーダ2104に出力される。TV信号受
信回路2112は、例えば同軸ケーブルや光ファイバ等
のような有線伝送系を用いて伝送されるTV画像信号を
受信するための回路である。前記TV信号受信回路21
13と同様に、受信するTV信号の方式は特に限られる
ものではなく、また本回路で受信されたTV信号もデコ
ーダ2104に出力される。画像入力インターフェース
回路2111は、例えばTVカメラや画像読み取りスキ
ャナなどの画像入力装置から供給される画像信号を取り
込むための回路で、取り込まれた画像信号はデコーダ2
104に出力される。
は、ビデオテープレコーダ(以下VTRと略す)に記憶
されている画像信号を取り込むための回路で、取り込ま
れた画像信号はデコーダ2104に出力される。画像メ
モリインターフェース回路2109は、ビデオディスク
に記憶されている画像信号を取り込むための回路で、取
り込まれた画像信号はデコーダ2104に出力される。
画像メモリインターフェース回路2108は、いわゆる
静止画ディスクのように、静止画像データを記憶してい
る装置から画像信号を取り込むための回路で、取り込ま
れた静止画像データはデコーダ2104に出力される。
入出力インターフェース回路2105は、本実施の形態
の画像表示装置と、外部のコンピュータもしくはコンピ
ュータネットワークもしくはプリンタなどの出力装置と
を接続するための回路である。画像データや文字データ
・図形情報の入出力を行うのはもちろんのこと、場合に
よっては本表示装置の備えるCPU2106と外部との
間で制御信号や数値データの入出力などを行うことも可
能である。
ターフェース回路2105を介して外部から入力される
画像データや文字・図形情報や、或はCPU2106よ
り出力される画像データや文字・図形情報に基づき表示
用画像データを生成するための回路である。本回路の内
部には、例えば画像データや文字・図形情報を蓄積する
ための書き換え可能メモリや、文字コードに対応する画
像パターンが記憶されている読みだし専用メモリや、画
像処理を行うためのプロセッサなどをはじめとして画像
の生成に必要な回路が組み込まれている。本回路により
生成された表示用画像データは、デコーダ2104に出
力されるが、場合によっては前記入出力インターフェー
ス回路2105を介して外部のコンピュータネットワー
クやプリンタ入出力することも可能である。
動作制御や、表示画像の生成や選択や編集に関わる作業
を行う。例えば、マルチプレクサ2103に制御信号を
出力し、ディスプレイパネルに表示する画像信号を適宜
選択したり組み合わせたりする。また、その際には表示
する画像信号に応じてディスプレイパネルコントローラ
2102に対して制御信号を発生し、画面表示周波数や
走査方法(例えばインターレースかノンインターレース
か)や一画面の走査線の数など表示装置の動作を適宜制
御する。また、前記画像生成回路2107に対して画像
データや文字・図形情報を直接出力したり、或は前記入
出力インターフェース回路2105を介して外部のコン
ピュータやメモリをアクセスして画像データや文字・図
形情報を入力する。尚、CPU2106は、むろんこれ
以外の目的の作業にも関わるものであっても良い。例え
ば、パーソナルコンピュータやワードプロセッサなどの
ように、情報を生成したり処理する機能に直接関わって
も良い。或は、前述したように、入出力インターフェー
ス回路2105を介して外部のコンピュータネットワー
クと接続し、例えば数値計算などの作業を外部機器と協
同して行っても良い。
06に使用者が命令やプログラム、或はデータなどを入
力するためのものであり、例えばキーボードやマウスの
ほか、ジョイスティック,バーコードリーダー,音声認
識装置など多様な入力機器を用いることが可能である。
デコーダ2104は、前記2107ないし2113より
入力される種々の画像信号を3原色信号、または輝度信
号とI信号,Q信号に逆変換するための回路である。
尚、同図中に点線で示すように、デコーダ2104は内
部に画像メモリを備えるのが望ましい。これは、例えば
MUSE方式をはじめとして、逆変換するに際して画像
メモリを必要とするようなテレビ信号を扱うためであ
る。また、画像メモリを備えることにより、静止画の表
示が容易になる、或は前記画像生成回路2107及びC
PU2106と協同して画像の間引き,補間,拡大,縮
小,合成をはじめとする画像処理や編集が容易に行える
ようになるという利点が生まれるからである。
PU2106より入力される制御信号に基づき表示画像
を適宜選択するものである。即ち、マルチプレクサ21
03はデコーダ2104から入力される逆変換された画
像信号のうちから所望の画像信号を選択して駆動回路2
101に出力する。その場合には、一画面表示時間内で
画像信号を切り替えて選択することにより、いわゆる多
画面テレビのように、一画面を複数の領域に分けて領域
によって異なる画像を表示することも可能である。ディ
スプレイパネル・コントローラ2102は、前記CPU
2106より入力される制御信号に基づき駆動回路21
01の動作を制御するための回路である。
にかかわるものとして、例えばディスプレイパネルの駆
動用電源(図示せず)の動作シーケンスを制御するため
の信号を駆動回路2101に対して出力する。また、デ
ィスプレイパネルの駆動方法に関わるものとして、例え
ば画面表示周波数や走査方法(例えばインターレースか
ノンインターレースか)を制御するための信号を駆動回
路2101に対して出力する。また、場合によっては表
示画像の輝度やコントラストや色調やシャープネスとい
った画質の調整に関わる制御信号を駆動回路2101に
対して出力する場合もある。駆動回路2101は、ディ
スプレイパネル2100に印加する駆動信号を発生する
ための回路であり、前記マルチプレクサ2103から入
力される画像信号と、前記ディスプレイパネル・コント
ローラ2102より入力される制御信号に基づいて動作
するものである。
例示した構成により、本実施の形態の表示装置におい
て、多様な画像情報源より入力される画像情報をディス
プレイパネル2100に表示することが可能である。即
ち、テレビジョン放送をはじめとする各種の画像信号は
デコーダ2104において逆変換された後、マルチプレ
クサ2103において適宜選択され、駆動回路2101
に入力される。一方、ディスプレイコントローラ210
2は、表示する画像信号に応じて駆動回路2101の動
作を制御するための制御信号を発生する。駆動回路21
01は、上記画像信号と制御信号に基づいてディスプレ
イパネル2100に駆動信号を印加する。これにより、
ディスプレイパネル2100において画像が表示され
る。これらの一連の動作は、CPU2106により統括
的に制御される。
ては、前記デコーダ2104に内蔵する画像メモリや、
画像生成回路2107及びCPU2106が関与するこ
とにより、単に複数の画像情報の中から選択したものを
表示するだけでなく、表示する画像情報に対して、例え
ば拡大,縮小,回転,移動,エッジ強調,間引き,補
間,色変換,画像の縦横比変換などをはじめとする画像
処理や、合成,消去,接続,入れ換え,はめ込みなどを
はじめとする画像編集を行う事も可能である。また、本
実施の形態の説明では特に触れなかったが、上記画像処
理や画像編集と同様に、音声情報に関しても処理や編集
を行うための専用回路を設けても良い。
テレビジョン放送の表示機器,テレビ会議の端末機器,
静止画像及び動画像を扱う画像編集機器,コンピュータ
の端末機器,ワードプロセッサをはじめとする事務用端
末機器,ゲーム機などの機能を一台で兼ね備える事が可
能で、産業用或は民生用として極めて応用範囲が広い。
ビーム源とするディスプレイパネル2100を用いた表
示装置の構成の一例を示したに過ぎず、これのみに限定
されるものではない。例えば、図17に示す構成要素の
うち、使用目的上必要のない機能に関わる回路は省いて
も差し支えない。またこれとは逆に、使用目的によって
は、更に構成要素を追加しても良い。例えば、本実施の
形態の表示装置をテレビ電話機として応用する場合に
は、テレビカメラ,音声マイク,照明機,モデムを含む
送受信回路などを構成要素に追加するのが好適である。
わけ表面伝導型放出素子を電子ビーム源とするディスプ
レイパネルが容易に薄形化できるため、表示装置全体の
奥行きを小さくすることが可能である。それに加えて、
表面伝導型放出素子を電子ビーム源とするディスプレイ
パネルは大画面化が容易で輝度が高く視野角特性にも優
れるため、本実施の形態の表示装置は臨場感に溢れ、迫
力に富んだ画像を視認性良く表示する事が可能である。
ンタフェース、プリンタ等の複数の機器から構成される
システムに適用しても、1つの機器からなる装置に適用
しても良い。また、本発明はシステム或は装置にプログ
ラムを供給することによって実施される場合にも適用で
きることは言うまでもない。この場合、本発明に係るプ
ログラムを格納した記憶媒体が本発明を構成することに
なる。そして、該記憶媒体からそのプログラムをシステ
ム或は装置に読み出すことによって、そのシステム或は
装置が、予め定められた仕方で動作する。
ば、画像表示装置の平均輝度をある基準値以下に抑制す
ることが出来、画像表示装置の消費電力や蛍光板での発
熱を抑えることができる。
御することにより、例えば画像中心部の主要対象の輝度
が高く、その周辺は低いような画像入力信号の場合、主
要対象の輝度を落とすことなく良好な表示を行うことが
出来る。
子による発光輝度を示す輝度評価値に基づいて発光輝度
を制御することにより、消費電力の増大や蛍光体の発熱
を抑えることができる。
輝度がある値以上にならないように抑制することで、消
費電力の増大や蛍光板の発熱を抑えることができる。
値に基づいて表示画面の発光輝度を制御することによ
り、消費電力の増大や蛍光体の発熱を抑えることができ
る。
に対応する加速電圧或は加速電流の平均値に基づいて発
光輝度を制御することにより、消費電力の増大や蛍光体
の発熱を抑えることができるという効果がある。
すブロック図である。
信号に同期した表示タイミングを示すタイミング図であ
る。
信号に同期した表示タイミングを示すタイミング図であ
る。
の構成を示すブロック図である。
示すフローチャートである。
パネルの一部を切り欠いて示した外観斜視図である。
の蛍光体配列を例示した平面図である。
素子の平面図(a),断面図(b)である。
断面図である。
である。
放出電流Ieの変化(b)を示す図である。
素子の断面図である。
す断面図である。
型的な特性を示すグラフ図である。
板の平面図である。
板の一部断面図である。
用いた多機能画像表示装置のブロック図である。
す図である。
る。
ある。
である。
Claims (8)
- 【請求項1】 マトリクス状に配列された複数の電子放
出素子を備え、前記電子放出素子から放出される電子に
より発光する蛍光体を備えた画像表示装置であって、 画像信号を入力し、当該画像信号より輝度信号を分離す
る分離手段と、 前記分離手段により分離された輝度信号の平均輝度を求
める検出手段と、 前記検出手段により得られた平均輝度が所定値以上か否
かを判断する判断手段と、 前記判断手段の判断結果に応じて前記蛍光体の発光輝度
を制御する制御手段と、前記電子放出素子を駆動するパルス信号を前記画像信号
に基づいて発生する変調信号発生部と、 前記電子放出素子から放出される電子を前記蛍光体の方
向に加速する加速電圧を発生する加速手段とを有し、前
記制御手段は、前記判断手段による判断結果に応じて前
記加速電圧を変更する ことを特徴とする画像表示装置。 - 【請求項2】マトリクス状に配列された複数の電子放出
素子を備え、前記電子放出素子から放出される電子によ
り発光する蛍光体を備えた画像表示装置であって、 前記電子放出素子から放出される電子を前記蛍光体の方
向に加速する加速電圧が印加される加速電極と、 前記加速電圧の平均値を求める検出手段と、 前記検出手段により得られた平均値が所定値以上か否か
を判断する判断手段と、 前記判断手段の判断結果に応じて前記蛍光体の発光輝度
を制御する制御手段と、 前記電子放出素子を駆動するパルス信号を画像信号に基
づいて発生する変調信号発生部とを有し、 前記制御手段は、前記判断手段による判断結果に応じて
前記加速電圧を変更することを特徴とする画像表示装
置。 - 【請求項3】マトリクス状に配列された複数の電子放出
素子を備え、前記電子放出素子から放出される電子によ
り発光する蛍光体を備えた画像表示装置であって、 前記電子放出素子から放出される電子を前記蛍光体の方
向に加速する加速電圧が印加される加速電極と、 前記加速電極への出力電流の平均値を求める検出手段
と、 前記検出手段により得られた平均値が所定値以上か否か
を判断する判断手段と、 前記判断手段の判断結果に応じて前記蛍光体の発光輝度
を制御する制御手段と、 前記電子放出素子を駆動するパルス信号を画像信号に基
づいて発生する変調信号発生部とを有し、 前記制御手段は、前記判断手段による判断結果に応じて
前記加速電圧を変更することを特徴とする画像表示装
置。 - 【請求項4】 前記電子放出素子は、表面伝導型放出素
子であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1
項に記載の画像表示装置。 - 【請求項5】 前記電子放出素子はFE型放出素子であ
ることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記
載の画像表示装置。 - 【請求項6】 前記電子放出素子はMIM型放出素子で
あることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に
記載の画像表示装置。 - 【請求項7】マトリクス状に配列された複数の電子放出
素子と、前記電子放出素子から放出される電子により発
光する蛍光体を備えた発光画面とを具備する画像表示装
置であって、 前記電子放出素子を駆動するパルス信号を画像信号に基
づいて発生する変調信号発生部と、 前記電子放出素子から放出される電子を前記蛍光体の方
向に加速する加速電圧を印加する手段と、 輝度評価値に応じて前記蛍光体の発光輝度を制御する制
御手段とを有し、前記制御手段は、前記輝度評価値が所
定値以上である時に、前記加速電圧を下げるように制御
することによって前記発光画面全体の平均輝度が所定の
値以上にならないように抑制することを特徴とする画像
表示装置。 - 【請求項8】マトリクス状に配列された複数の電子放出
素子と、前記電子放出素子から放出される電子により発
光する蛍光体を備えた発光画面と、前記電子放出素子を
駆動するパルス信号を画像信号に基づいて発生する変調
信号発生部と、前記電子放出素子から放出される電子を
前記蛍光体の方向に加速するための加速電圧を印加する
手段と、を備えた画像表示装置における画像表示方法で
あって、 輝度評価値に応じて前記蛍光体の発光輝度を制御する制
御工程を有し、前記制御工程では、前記輝度評価値が所
定値以上である場合に、前記加速電圧を下げるように制
御することによって前記発光画面全体の平均輝度が所定
の値以上にならないように抑制することを特徴とする画
像表示方法。
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