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【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光体への電子線の照射による画像形成方法および装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、電子放出素子として熱陰極素子と冷陰極素子の2種類が知られている。このうち冷陰極素子では、たとえば表面伝導型放出素子や、電界放出型素子(以下FE型と記す)や、金属/絶縁層/金属型放出素子(以下MIM型と記す)などが知られている。
【0003】
表面伝導型放出素子としては、たとえば、M.I.Elinson,Radio Eng.Electron Phys.,10,1290,(1965)や、後述する他の例が知られている。
【0004】
表面伝導型放出素子は、基板上に形成された小面積の薄膜に、膜面に平行に電流を流すことにより電子放出が生ずる現象を利用するものである。この表面伝導型放出素子としては、前記エリンソン等によるSnO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(1972)]や、In/SnO薄膜によるもの[M.Hartwell 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。
【0005】
図21には、これらの表面伝導型放出素子の素子構成の典型的な例として、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。該導電性薄膜3004に後述の通電フォーミングと呼ばれる通電処理を施すことにより、電子放出部3005が形成される。図中の間隔Lは、0.5〜1[mm]、Wは、0.1[mm]で設定されている。尚、図示の便宜から、電子放出部3005は導電性薄膜3004の中央に矩形の形状で示したが、これは模式的なものであり、実際の電子放出部の位置や形状を忠実に表現しているわけではない。
【0006】
M.Hartwellらによる素子をはじめとして上述の表面伝導型放出素子においては、電子放出を行う前に導電性薄膜3004に通電フォーミングと呼ばれる通電処理を施すことにより電子放出部3005を形成するのが一般的であった。すなわち、通電フォーミングとは、前記導電性薄膜3004の両端に一定の直流電圧、もしくは、たとえば1V/分程度の非常にゆっくりとしたレートで昇圧する直流電圧を印加して通電し、導電性薄膜3004を局所的に破壊もしくは変形もしくは変質せしめ、電気的に高抵抗な状態の電子放出部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。前記通電フォーミング後に導電性薄膜3004に適宜の電圧を印加した場合には、前記亀裂付近において電子放出が行われる。
【0007】
また、FE型の例は、たとえば、W.P.Dyke & W.W.Dolan,“Field emission”,Advance in Electron Physics,8,89(1956)や、あるいは、C.A.Spindt,“Physical properties of thin−film field emission cathodes with molybdenium cones”,J.Appl.Phys.,47,5248(1976)などが知られている。
【0008】
図22には、FE型の素子構成の典型的な例として、前述のC.A.Spindtらによる素子の断面図を示す。同図において、3010は基板で、3011は導電材料よりなるエミッタ配線、3012はエミッタコーン、3013は絶縁層、3014はゲート電極である。本素子は、エミッタコーン3012とゲート電極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。
【0009】
また、FE型の他の素子構成として、図22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。
【0010】
また、図23には、MIM型の素子構成の典型的な例をに示す(たとえば、C.A.Mead,“Operation of tunnel−emission Devices,J.Appl.Phys.,32,646(1961)など)。同図は断面図であり、図において、3020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、3023は厚さ80〜300オングストローム程度の金属よりなる上電極である。MIM型においては、上電極3023と下電極3021の間に適宜の電圧を印加することにより、上電極3023の表面より電子放出を起こさせるものである。
【0011】
上述の冷陰極素子は、熱陰極素子と比較して低温で電子放出を得ることができるため、加熱用ヒーターを必要としない。したがって、熱陰極素子よりも構造が単純であり、微細な素子を作成可能である。また、基板上に多数の素子を高い密度で配置しても、基板の熱溶融などの問題が発生しにくい。また、熱陰極素子がヒーターの加熱により動作するため応答速度が遅いのとは異なり、冷陰極素子の場合には応答速度が速いという利点もある。
【0012】
このため、冷陰極素子を応用するための研究が盛んに行われてきている。
【0013】
たとえば、表面伝導型放出素子は、冷陰極素子のなかでも特に構造が単純で製造も容易であることから、大面積にわたり多数の素子を形成できる利点がある。そこで、たとえば本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。
【0014】
また、表面伝導型放出素子の応用については、たとえば、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。
【0015】
特に、画像表示装置への応用としては、たとえば本出願人によるUSP5,066,883や特開平2−257551号公報や特開平4−28137号公報において開示されているように、表面伝導型放出素子と電子ビームの照射により発光する蛍光体とを組み合わせて用いた画像表示装置が研究されている。表面伝導型放出素子と蛍光体とを組み合わせて用いた画像表示装置は、従来の他の方式の画像表示装置よりも優れた特性が期待されている。たとえば、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。
【0016】
また、FE型を多数個ならべて駆動する方法は、たとえば本出願人によるUSP4,904,895に開示されている。また、FE型を画像表示装置に応用した例として、たとえば、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 Development on Microtips Display at LETI”,Tech.Digest of 4th Int.Vacuum Microelectronics Conf.,Nagahama,pp.6〜9(1991)]
また、MIM型を多数個並べて画像表示装置に応用した例は、たとえば本出願人による特開平3−55738号公報に開示されている。
【0017】
【発明が解決しようとする課題】
発明者らは、上記従来技術に記載したものをはじめとして、さまざまな材料、製法、構造の冷陰極素子を試みてきた。さらに、多数の冷陰極素子を配列したマルチ電子ビーム源、ならびにこのマルチ電子ビーム源を応用した画像表示装置について研究を行ってきた。
【0018】
発明者らは、たとえば図24に示す電気的な配線方法によるマルチ電子ビーム源を試みてきた。すなわち、冷陰極素子を2次元的に多数個配列し、これらの素子を図示のようにマトリクス状に配線したマルチ電子ビーム源である。図中、4001は冷陰極素子を模式的に示したもの、4002は行方向配線、4003は列方向配線である。行方向配線4002および列方向配線4003は、実際には有限の電気抵抗を有するものであるが、図においては配線抵抗4004および4005として示されている。上述のような配線方法を、単純マトリクス配線と呼ぶ。
【0019】
なお、図示の便宜上、6×6のマトリクスで示しているが、マトリクスの規模はむろんこれに限ったわけではなく、たとえば画像表示装置用のマルチ電子ビーム源の場合には、所望の画像表示を行うのに足りるだけの素子を配列し配線するものである。
【0020】
冷陰極素子を単純マトリクス配線したマルチ電子ビーム源においては、所望の電子ビームを出力させるため、行方向配線4002および列方向配線4003に適宜の電気信号を印加する。たとえば、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および4005による電圧降下を無視すれば、選択する行の冷陰極素子には、Ve−Vsの電圧が印加され、また非選択行の冷陰極素子にはVe−Vnsの電圧が印加される。Ve,Vs,Vnsを適宜の大きさの電圧にすれば選択する行の冷陰極素子だけから所望の強度の電子ビームが出力されるはずであり、また列方向配線の各々に異なる駆動電圧Veを印加すれば、選択する行の素子の各々から異なる強度の電子ビームが出力されるはずである。また、駆動電圧Veを印加する時間の長さを変えれば、電子ビームが出力される時間の長さも変えることができるはずである。
【0021】
したがって、冷陰極素子を単純マトリクス配線したマルチ電子ビーム源はいろいろな応用可能性があり、たとえば画像情報に応じた電気信号を適宜印加すれば、画像表示装置用の電子源として好適に用いることができる。
【0022】
しかしながら、冷陰極素子を単純マトリクス配線したマルチ電子ビーム源には、実際には以下に述べるような問題が発生していた。
【0023】
前述のように、冷陰極素子を単純マトリクス配線したマルチ電子ビーム源においては、選択する行配線と選択しない行配線に与える電圧を変えることで発光する行を選ぶことができる。また選択された行の各素子の発光量は、各列配線から印加する駆動電圧値の大きさもしくは駆動電圧を印加する時間を変えることにより制御できる。
【0024】
すなわち走査線構造を有する画像信号を表示するのに、1走査線分の画素数と各列配線数を対応させ各画素の輝度信号で駆動電圧印加振幅変調あるいは駆動電圧印加時間変調を行い各列配線に印加し、順次行配線を走査していくいわゆる線順次走査駆動で実現できる。
【0025】
線順次駆動の長所のひとつは、多くのCRTを用いたラスタスキャン型表示装置が行う点順次駆動と異なり、一つの画素の選択時間が長くとれることである。すなわち輝度を格段に明るくできる、もしくは電子ビームを加速する加速電圧を下げることが可能になる。
【0026】
一方、画像信号のひとつとしてNTSCやHDTVのようなTV信号がある。通常TV信号はCRTを用いた受像機を対象に考えており、CRTが有するガンマ特性(輝度信号−発光輝度特性の非線形な特性)を送出側であらかじめ補正して(以後ガンマ補正と呼ぶ)出力される。
【0027】
すなわち本画像表示装置のようにCRT以外の表示デバイスを用いた表示装置がTV信号を受信する場合、CRTの非線形な発光特性に合わせるような発光特性変換手段が必要である。
【0028】
従来、たとえば前述の例で線順次駆動で列配線の駆動を輝度信号強度に応じたパルス幅を有する電圧を与えるパルス幅変調で行う場合、冷陰極素子からの放出電子ビーム時間と輝度データはリニアな関係であるから、入力されるTV信号が有するガンマ特性を打ち消すいわゆる逆ガンマ補正といわれる発光特性変換のみ行っていた。
【0029】
しかし線順次駆動の採用により、一つの画素の選択時間が長くなった結果、1画素の発光体(蛍光体)が電子ビーム照射を受ける時間が長くなりすぎ、条件によっては、蛍光体の発光量が電子ビーム照射時間に比例しなくなるいわゆる飽和現象を示すことがある。
【0030】
この飽和の程度は蛍光体の種類や、電子ビーム密度、電子ビーム照射時間などにより変化する。
【0031】
この蛍光体の飽和現象により、TV信号の逆ガンマ補正だけでは輝度信号と発光量の関係が崩れてしまうことがある。また蛍光体の種類により飽和の様子が変わるので、場合によっては表示される画像の色バランスが崩れてしまう恐れがある。
【0032】
あるいは、表示装置がたとえばTV信号とパーソナルコンピュータ(以下PCと記す)の画像信号など複数の種類の入力信号を受信する場合、TV信号の表示時とPC信号の表示時で発光輝度を変えることがある。この場合に、どちらかの入力信号の色バランスが崩れてしまう恐れがある。
【0033】
さらに、表示装置が消費電力抑制のために、ピーク輝度は大きくても画面全体の平均輝度を下げるいわゆるABL制御を行う場合、ABL制御により場合によっては表示される画像の色バランスが崩れてしまう恐れがある。
【0034】
そこで、本発明は、画像表示装置の発光特性を考慮し、更に入力画像信号の種別に応じて、輝度信号と色信号についてのγ補正を行い原画像信号の色彩と明暗を忠実に画像表示装置に表示することを課題としている。
【0035】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するための本発明は、電子放出素子と、前記電子放出素子から放出された電子を受けて発光する蛍光体と、入力画像信号を変換して変換画像信号を出力する画像信号変換手段と、前記変換画像信号に基づいて前記電子放出素子から放出される電子ビーム強度を変調する変調手段とを備えた画像表示装置を用いる画像表示方法であって、前記画像信号変換手段は、原信号を陰極線管(CRT)用にガンマ補正した前記入力画像信号を、前記原信号に復元し、復元した前記原信号を、電子ビーム強度対前記蛍光体発光輝度の非線型性を補正し電子ビーム強度対前記蛍光体発光輝度特性を直線とさせる前記変換画像信号に変換して出力するようにしている。
また、本発明は、マトリクス状に配置された行配線および列配線とにそれぞれ接続された電子放出素子と、前記電子放出素子から放出された電子を受けて発光する蛍光体と、入力画像信号を変換して変換画像信号を出力する画像信号変換手段と、前記変換画像信号に基づいて前記電子放出素子から放出される電子ビームを変調する変調手段とを備えた画像表示装置であって、前記画像信号変換手段は、原信号を陰極線管用にガンマ補正した前記入力画像信号を、前記原信号に復元し、復元した前記原信号を、前記電子ビーム強度対前記蛍光体発光輝度の非線型性を補正し電子ビーム強度対前記蛍光体発光輝度特性を直線とさせる前記変換画像信号に変換して出力し、前記変調手段は、前記変換画像信号に基づいて、前記列配線に印加される電圧のパルス幅を変調することを特徴とする。
また、本発明は、マトリクス状に配置された行配線および列配線とにそれぞれ接続された電子放出素子と、前記電子放出素子から放出された電子を受けて発光する蛍光体と、入力画像信号を変換して変換画像信号を出力する画像信号変換手段と、前記変換画像信号に基づいて前記電子放出素子から放出される電子ビームの照射時間を変調する変調手段とを備えた画像表示装置であって、前記画像信号変換手段は、原信号を陰極線管用にガンマ補正した前記入力画像信号を、前記原信号に復元し、復元した前記原信号を、前記原信号対前記蛍光体発光量の非線形性を補正し前記変換画像信号対前記蛍光体発光量特性を直線とさせる前記変換画像信号に変換して出力し、前記変調手段は、前記変換画像信号に基づいて、前記列配線に印加される電圧のパルス幅を変調することを特徴とする。
【0036】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
[実施形態1]
第1の実施形態は、複数の表面伝導型素子を複数の行配線と列配線でマトリクス配線したマルチ電子ビーム源と各電子ビーム源からの電子ビーム照射を受け発光する蛍光面を有する表示パネル(以下SEDパネルと呼ぶ)にTV信号を表示する例で説明する。
【0037】
図1にSEDパネルの駆動回路のブロック図を示す。
【0038】
P2000は表示パネルであり、本実施形態においては240*720個の表面伝導型素子P2001が垂直240行の行配線と水平720列の列配線によりマトリクス配線され、各表面伝導型素子P2001からの放出電子ビームが高圧電源部P30から印加される高圧電圧により加速され不図示の蛍光体に照射されることにより発光を得るものである。この不図示の蛍光体は用途に応じて種々の色配列を取ることが可能であるが、一例としてRGB縦ストライプ状の色配列とする。
【0039】
本実施形態においては以下前記水平240(RGBトリオ)*垂直240ラインの画素数を有する表示パネルにNTSC相当のテレビ画像を表示する応用例を示すが、NTSCに限らずHDTVのような高精細な画像やコンピュータの出力画像など、解像度やフレームレートが異なる画像信号に対しても、ほぼ同一の構成で容易に対応できる。
【0040】
図2には、NTSCのコンポジットビデオ入力を受けRGBコンポーネントを出力するNTSC−RGBデコーダ部P1を示す。このユニット内にて入力ビデオ信号に重畳されている同期信号(SYNC)を分離し出力する。同じく入力ビデオ信号に重畳されているカラーバースト信号を分離し、カラーバースト信号に同期したCLK信号(CLK1)を生成し出力する。
【0041】
図3には、P1にてデコードされたアナログRGB信号を、SEDパネルを輝度変調するためのデジタル階調信号に変換するために必要な以下のタイミング信号を発生するためのタイミング発生部P2を示す。このタイミング発生部P2が出力する信号は、P1からのRGBアナログ信号をアナログ処理部P3にて直流再生するためのクランプパルスと、P1からのRGBアナログ信号にアナログ処理部P3にてブランク期間を付加するためのブランキングパルス(BLKパルス)と、RGBアナログ信号のレベルをビデオ検出部P4にて検出するための検出パルスと、アナログRGB信号をA/D部P6にてデジタル信号に変換するためのサンプルパルス(不図示)と、RAMコントローラP12がRAMP8を制御するために必要なRAMコントローラ制御信号と、P2内で生成されCLK1入力時にはP2内PLL回路によりCLK1に同期する自走CLK信号(CLK2)と、P2内でCLK2を基に生成される同期信号(SYNC2)である。
【0042】
このタイミング発生部P2は、自走のCLK2発生手段を備えることにより、入力ビデオ信号が存在しないときも基準信号であるCLK2,SYNC2を発生できるため、RAM手段P8の画像データを読み出すことにより画像表示できる。
【0043】
図4には、P1からの出力原色信号それぞれに備えられるアナログ処理部P3を示す。このアナログ処理部P3は、P2からクランプパルスを受け直流再生を行う。又、P2からBLKパルスを受けてブランキング期間を付加する。
【0044】
又、MPUP11を中心に構成されるシステムコントロール部の制御出力の一つであるD/A部P14のゲイン調整信号を受け、P1から入力された原色信号の振幅制御を行う。
【0045】
又、MPUP11を中心に構成されるシステムコントロール部の制御出力の一つであるD/A部P14のオフセット調整信号を受け、P1から入力された原色信号の黒レベル制御を行う。
【0046】
P4は、入力される映像信号レベルあるいは、アナログ処理部P3にて制御された後の映像信号レベルを検出するためのビデオ検出部であり、P2から検出パルスを受け、MPUP11を中心に構成されるシステムコントロール部の制御入力のひとつであるA/D部P15により検出結果が読み取られる。
【0047】
P2からの検出パルスは、たとえばゲートパルス、リセットパルス、サンプル&ホールド(以下S/H)パルスの3種からなり、ビデオ検出部はたとえば積分回路とS/H回路からなる。
【0048】
たとえばゲートパルスにより入力ビデオ信号の有効期間中、前述積分回路でビデオ信号を積分し垂直帰線期間に発生するS/HパルスによりS/H回路で積分回路の出力をサンプルする。同垂直帰線期間にA/D部P15により検出結果が読み取られた後リセットパルスで積分回路とS/H回路が初期化される。
【0049】
このような動作でフィールド毎の平均ビデオレベルが検出できる。
【0050】
LPFP5は、A/D部P6の前段に置かれるプリフィルタ手段である。
【0051】
A/D部P6は、P2からのサンプルCLKを受け、LPFP5を通過したアナログ原色信号を必要階調数で量子化するA/Dコンバータ手段である。
【0052】
変換テーブルP7は、入力されるビデオ信号を表示パネルが有する発光特性に変換するために備えられた階調特性変換手段である。本実施形態のようにパルス幅変調により輝度階調を表現する場合、輝度データの大きさに発光量がほぼ比例するリニアな特性を示すことが多い。一方ビデオ信号は、CRTを用いたTV受像機を対象としているため、CRTの非線形な発光特性を補正するためにガンマ処理を施されている。このため本実施形態のようにリニアな発光特性を持つパネルにTV画像を表示させる場合、P7のような階調特性変換手段でガンマ処理の効果を打ち消す必要がある。
【0053】
MPUP11を中心に構成されるシステムコントロール部の制御入出力のひとつであるI/O制御部P13の出力によりこのテーブルデータを切り替えて、発光特性を好みに変えることができる。
【0054】
P8は、R/G/B処理回路毎に備えられた画像メモリであり、パネルの総表示画素数分のアドレスを有する(この場合水平240*垂直240ライン*3個)。このメモリにパネル各画素が発光すべき輝度データを格納しておき、点順次に輝度データを読み出すことにより、パネルにメモリ内に格納された画像の表示を行う。
【0055】
輝度データのP8からの出力は、RAMコントローラP12からのアドレス制御を受けて行う。
【0056】
P8へのデータの書き込みは、MPUP11を中心に構成されるシステムコントロール部の管理の基に行われる。簡単なテストパターンなどであれば、MPUP11がP8各アドレスに格納する輝度データを演算して発生し書き込む。自然静止画像のようなパターンであれば、たとえば外部コンピュータなどに格納した画像ファイルをMPUP11を中心に構成されるシステムコントロール部の入出力部のひとつであるシリアル通信I/FP16を介して読み込み、画像メモリP8へ書き込む。
【0057】
P9はデータセレクタであり、出力する画像データを画像メモリP8からのデータにするか、A/D部P6(入力ビデオ信号系)からのデータにするかをMPUP11を中心に構成されるシステムコントロール部の制御入出力のひとつであるI/O制御部P13の出力により決定する。
【0058】
この2系統の入力セレクトの他、P9から固定値を発生するモードを持ちP13によりこのモードが選択され出力することもできる。このモードにより、たとえば全白パターンなどの調整信号を外部入力なしに高速に表示することができる。
【0059】
P10は、各原色信号毎に備えられる水平1ラインメモリ手段であり、ラインメモリ制御部P21の制御信号により、RGBの3系統並列に入力される輝度データをパネル色配列に応じた順番に並べ替えて1系統の直列信号に変換しラッチ手段P22を介してXドライバ部へ出力する。
【0060】
システムコントロール部は主にMPUP11、シリアル通信I/FP16、I/O制御部P13、D/A部P14、A/D部P15、データメモリP17、ユーザーSW手段P18から構成される。
【0061】
システムコントロール部は、ユーザーSW手段P18やシリアル通信I/FP16からのユーザー要求を受け、対応する制御信号をI/O制御部P13やD/A部P14から出力することによりその要求を実現する。
【0062】
また、A/D部P15からのシステム監視信号を受け対応する制御信号をI/O制御部P13やD/A部P14から出力することにより最適な自動制御を行う。
【0063】
本実施形態においてはユーザー要求としては、テストパターン発生や階調性の可変、明るさ、色制御などの表示制御が実現できる。また前述のようにビデオ検出部P4からの平均ビデオレベルをA/D部P15でモニタすることによりABLなどの自動制御を行うこともできる。
【0064】
またデータメモリP17を備えることにより、ユーザー調整量を保存することができる。
【0065】
P19はYドライバ制御タイミング発生部、P20はXドライバ制御タイミング発生部であり、ともにCLK1,CLK2,SYNC2信号を受けYドライバ制御、Xドライバ制御信号を発生する。
【0066】
P21はラインメモリP10のタイミング制御を行うための制御部であり、CLK1,CLK2,SYNC2信号を受け輝度データをラインメモリに書き込むためのR,G,B WRT制御信号およびラインメモリからパネル色配列に応じた順番で輝度データを読み出すためのR,G,B RD制御信号を発生する。
【0067】
図5は、SED駆動回路の動作を説明するためのタイムチャートである。
【0068】
T104はRGB各色の内1色を例として書いた色サンプルデータ列の波形であり、1水平期間に240個のデータ列で構成される。このデータ列を1水平期間に上記制御信号によりラインメモリP10に書き込む。次の水平期間に各色毎のラインメモリP10を書き込みの場合の3倍の周波数で読み出し有効にすることでT105のような1水平期間あたり720個の輝度データ列を得る。
【0069】
P1001はX,Yドライバタイミング発生部であり、Yドライバ制御タイミング発生部P19とXドライバ制御タイミング発生部P20からの制御信号を受ける。そして、P1001が出力する信号は、シフトクロックと、シフトレジスタP1101,1107に読み込んだデータをPWMジェネレータ部P1102とD/A部P1103内の非図示のメモリ手段にフェッチするため及びPWMジェネレータ部P1102とD/A部P1103への水平周期のトリガとして作用するLDパルスと、IfテーブルROM制御信号と、Yドライバ制御のためにYシフトレジスタを動かすための水平周期のシフトクロック及び行走査開始トリガを与えるための垂直周期のトリガ信号である。
【0070】
シフトレジスタP1101は、ラッチ手段P22からの水平周期毎の720個の列配線数の輝度データ列をX,Yドライバタイミング発生部P1001からの図2T107のような輝度データに同期したシフトクロックにより読み込み、T108のようなLDパルスによりPWMジェネレータ部P1102に720個の1水平列分のデータを一度に転送する。
【0071】
シフトレジスタP1107は、データセレクタ手段P1201からの水平周期毎の720個の列配線数の列配線駆動電流データ列を輝度データ同様にシフトクロックにより読み込み、T108のようなLDパルスによりD/A部P1103に720個の1水平列分のデータを一度に転送する。
【0072】
IfテーブルROMP1202は、表示パネルP2000の720*240個の各表面伝導型素子に流すべき電流振幅値のデータを記憶するためのメモリ手段であり、X,Yドライバタイミング発生部P1001からのIfテーブルROM制御信号により読み出しアドレス制御を受け、水平周期毎に図2T105のような走査される1行分の720個の電流振幅値のデータを出力する。
【0073】
IfテーブルROMP1202を用いてこの列配線(すなわち表面伝導型素子)を駆動する電流値を各素子毎に最適な値に設定することにより、輝度の均一性を非常に良くできる。
【0074】
さらにIfテーブルROMP1202は720*240個の電流振幅値データを1バンクとし、複数種類のバンクを備えることも可能である。たとえばパネルの発光輝度を複数段階で切替える場合に各段階毎に対応するバンクに各素子に流すべき電流振幅データを格納しておき、MPUP11を中心に構成されるシステムコントロール部の制御入出力のひとつであるI/O制御部P13から出力されるバンク切替信号により所望の明るさに対応するIfデータバンクが選択される構成をとることもできる。
【0075】
また、低コスト化などの目的でIfテーブルROMP1202を使用しない場合のためにデータセレクタ手段P1201が備えられており、MPUP11を中心に構成されるシステムコントロール部の制御入出力のひとつであるI/O制御部P13から出力されるIf設定データを同I/O制御部P13からの切り替え信号によりシフトレジスタP1107に出力することができる。このことにより出力するIfデータを変えることにより、パネルの表示輝度を制御することも可能となる。
【0076】
各列配線毎に備えられるPWMジェネレータ部P1102はシフトレジスタP1101からの輝度データを受け、図2T110に示す波形のように水平周期毎にデータの大きさに比例したパルス幅を有するパルス信号を発生する。
【0077】
各列配線毎に備えられるD/A部P1103は電流出力のデジタルアナログ変換器でありシフトレジスタP1107からの電流振幅値のデータを受け、図2T111に示す波形のように水平周期毎にデータの大きさに比例した電流振幅を有する駆動電流を発生する。
【0078】
P1104はトランジスタなどで構成されるスイッチ手段であり、D/A部P1103からの電流出力をPWMジェネレータ部P1102からの出力が有効な期間列配線に印加し、PWMジェネレータ部P1102からの出力が無効な期間は列配線を接地する。図2T111に列配線駆動波形の一例を示す。
【0079】
列配線毎に備えられるダイオード手段P1105は、コモン側がVmaxレギュレータP1106に接続される。VmaxレギュレータP1106は電流吸い込みが可能な定電圧源でありダイオード手段P1105と合わせて、表示パネルP2000の720*240個の各表面伝導型素子に過電圧が印加されるのを防止する保護回路を形成する。
【0080】
この保護電圧(Vmaxと行配線の走査選択時に印加される−Vssで規定される電位)は、MPUP11を中心に構成されるシステムコントロール部の制御入出力のひとつであるD/A部P14により与えられる。
【0081】
従って素子過電圧防止の他、輝度制御の目的でVmax電位(もしくは−Vss電位)を変化させることも可能である。
【0082】
すなわち、D/A部P14の出力電流を大きくするようなIfデータを与え、必ず前記保護ダイオード手段P1105が導通するように設定すると、表面伝導型素子P2001の選択電位は、(Vmax+Vss)となるため、Vmax電位(もしくは−Vss電位)を変化させることにより輝度制御が実現できる。
【0083】
Yシフトレジスタ部P1002は、P1001はX,Yドライバタイミング発生部からの水平周期のシフトクロック及び行走査開始トリガを与えるための垂直周期のトリガ信号を受け行配線を走査するための選択信号を各行配線毎に備えられるプリドライバ部P1003に順に出力する。
【0084】
各行配線を駆動する出力部はたとえばトランジスタ手段P1006、FET手段P1004、ダイオード手段P1007から構成される。プリドライバ部P1003はこの出力部を応答良く駆動するためのものである。FET手段P1004は行選択時に導通するスイッチ手段で選択時に定電圧レギュレータ部P1005からの−Vss電位を行配線に印加する。トランジスタ手段P1006は行非選択時に導通するスイッチ手段で非選択時に定電圧レギュレータ部P1005からのVuso電位を行配線に印加する。図2T112に行配線駆動波形の一例を示す。
【0085】
ダイオード手段P1007は行配線に異常電位発生防止と各行配線を駆動する出力部の保護のために備えられる。−VssとVuso電位を発生する定電圧レギュレータ部P1005,1008はMPUP11を中心に構成されるシステムコントロール部の制御入出力のひとつであるD/A部P14により制御される。
【0086】
また高圧電源部P30も同様にMPUP11を中心に構成されるシステムコントロール部の制御入出力のひとつであるD/A部P14により制御される。
【0087】
以上のような構成において本実施形態は、変換テーブルP7に格納する補正データの算出を以下のように行う。
【0088】
輝度データをx1(階調数をnbitとしたときxは0〜(2のn乗−1)までの整数)、TV信号送出側で行うガンマ補正の変換特性をf1(x1)とし、f1(x1)の逆関数をg1(x1)とする。
【0089】
パルス幅変調データをx2、SEDパネルが有する輝度−パルス幅データの非線形特性カーブをf2(x2)とし、f2(x2)の逆関数をg2(x2)とするとき、まずTV信号送出側で行うガンマ補正を打ち消すために、x1′を算出する。
【0090】
x1′=(g1(x1)/g1(x1max))×(x1) (変換式1)
次にSEDパネルが有する輝度−パルス幅データの非線形特性カーブを打ち消すために、x2′を算出する。
【0091】
x2′=(g2(x2)/g2(x2max))×(x2) (変換式2)
変換式1で得られたx1′を変換式2のx2に代入して得られるx2′を整数値に近似して、入力xに対しx2′を出力するテーブルP7を作成する。
(テーブルROM(P7)のアドレス信号をxに対応させ、そのアドレスに対応するメモリにx2′を格納する)。
【0092】
さらに具体的には以下のように行えばよい。
【0093】
図6には、CRTのガンマ特性を補正するためにTV信号送出側で行うガンマ補正の変換カーブの一例を示す。文献(日本放送協会編:ハイビジョン技術47頁)によれば、γ=0.45のカーブの近似曲線が使用されることが多い。従い逆γ補正のための関数(上記g(x1)に相当)として、γ=2.2の近似曲線を用いればよい。
【0094】
また図7には、本実施形態に用いたSEDパネルの規格化輝度−階調データ(駆動電圧パルス幅にほぼ比例)を示す。この上に凸の曲線の近似関数の逆関数を算出することにより、逆ガンマ補正同様SEDパネルの非線形性を補正することができる。
【0095】
図7で分かるようにRGBの蛍光体により、SEDパネルの非線形性が異なる。各色毎に、凸の曲線の近似関数の逆関数を算出することにより、色毎の非線形の差を補正することができる。
【0096】
この例においては、Rの発光特性はγ=0.72、Gの発光特性はγ=0.9、Bの発光特性はγ=1で近似できる。パネルの駆動条件によりこの値は変化する場合があるので上記はあくまで一例であり、パネルの駆動条件に応じて算出する必要がある。
【0097】
以上べき乗関数近似によるテーブルデータの作成方法を述べてきたが、これに限らず別の関数近似でもあるいは実際のパネル特性の実測カーブから求めてもよい。
[第2の実施形態]
本発明の第2の実施形態は、図1の構成の表示装置がさらにNTSC信号以外にHDTV信号とコンピュータ信号を受像できる例で説明する。
【0098】
すなわち第2の実施形態は、図8に示すような入力信号切替部を有する構成である。
【0099】
P40、P41、P42はNTSC信号、HDTV信号、コンピュータ信号に対応するインタフェース部であり、それぞれ表示パネルP2000の画素数に合うように入力信号を解像度変換しRGBコンポーネント信号とSYNC信号の形式で出力する。
【0100】
P44はユーザーがアクセスするたとえばリモコンなどの信号切替部であり、どの入力信号を表示させるかの選択信号を信号判別部P45に送る。
【0101】
P45は信号判別部でありP44からの選択信号を受け、信号セレクタ部P43に切替信号を与える。
【0102】
また信号判別部P45はP40〜P42の各I/F部からステータス信号を受け、たとえば1種類しか信号が入力されない場合には、自動的にその信号を表示するように信号セレクタ部P43に切替信号を与える。
【0103】
P43は信号セレクタ部であり、信号判別部P45からの切替信号により3種類の入力信号のうちの一つを選択して出力する。
【0104】
また信号判別部P45は、現在どの信号が選択されているかという情報を図1内のMPUP11を中心に構成されるシステムコントロール部に与える。
【0105】
システムコントロール部はこの情報により、現在受信すべき画像信号の種類を判別することができる。
【0106】
たとえばNTSC信号やHDTV信号などのTV信号を表示するときは表示画面から離れて見るため高輝度が望ましく、PC信号を表示するときは表示画面の近くで見るため輝度は下げたいとする。
【0107】
このときシステムコントロール部は、受信すべき入力の種類に応じて第1実施形態で説明したような輝度制御方法(IfデータやVmax、−Vssなどを制御する)を利用して、輝度制御を行う。
【0108】
輝度制御を受けるとSEDパネルの規格化輝度−階調データの非線形性が変化することがある(発光輝度が大きいほど上に凸の傾向が強くなる。)。このため入力信号に応じた輝度制御と同時に画像信号の種類に対応する変換テーブルP7に切り替えることにより、入力信号によらず好適な表示画像を得ることができる。
[第3の実施形態]
本発明の第3の実施形態は図1の構成の表示装置において、装置全体の消費電力抑制のために入力画像信号の平均輝度レベルを検出し、平均輝度レベルが高い時にパネル全体の発光輝度を抑制するいわゆるABL制御を行う例で説明する。
【0109】
第1の実施形態で説明したような動作でRGB毎に備えられたビデオ検出部P4により各色毎の平均入力輝度レベルをアナログ量で検出し、P15のシステムコントロール部のA/Dコンバータによりデジタル値としてシステムコントロール部に読み込む。システムコントロール部のMPUP11は、たとえばフィールド周期毎の平均入力輝度レベルを監視し平均入力輝度レベルがあるしきい値を超えた場合に、第1実施形態で説明したような輝度制御方法(IfデータやVmax、−Vssなどを制御する)を利用して、輝度制御を行う。平均入力輝度レベルが大きいほど輝度抑制制御を強くかけ、パネル全面での平均発光輝度はあるしきい値を超えないようにする。
【0110】
第3の実施形態においては、この平均入力輝度レベルがあるしきい値を超えた場合に働く輝度制御に連動して変換テーブルP7を切り替える。
【0111】
すなわち、平均入力輝度レベルが低く輝度抑制制御が働かない場合は、蛍光体を照射する電子ビーム密度は高く発光量は輝度データが大きくなるほど飽和する特性を示す。このときは逆ガンマ補正に加え大きい飽和特性を補正した低平均入力輝度レベル用変換テーブルが選択される。
【0112】
また、平均入力輝度レベルが高く輝度抑制制御が強く働く場合は、蛍光体を照射する電子ビーム密度は低くなり発光量の輝度データによる飽和特性は少なくなる。このときは、逆ガンマ補正に加え小さな飽和特性を補正した高平均入力輝度レベル用変換テーブルが選択される。
【0113】
このように低平均入力輝度レベルから高平均入力輝度レベルまで複数段階に分け、逆ガンマ補正に加えその段階を代表する飽和特性を補正した変換テーブルを用意し、平均入力輝度レベルに応じて変換テーブルを切り替えることで好適な表示画像を得ることができる。
(表示パネルの構成と製造法)
次に、本発明を適用した画像表示装置の表示パネルの構成と製造法について、具体的な例を示して説明する。
【0114】
図9は、実施形態に用いた表示パネルの斜視図であり、内部構造を示すためにパネルの1部を切り欠いて示している。
【0115】
図中、1005はリアプレート、1006は側壁、1007はフェースプレートであり、1005〜1007により表示パネルの内部を真空に維持するための気密容器を形成している。気密容器を組み立てるにあたっては、各部材の接合部に十分な強度の気密性を保持させるため封着する必要があるが、たとえばフリットガラスを接合部に塗布し、大気中あるいは窒素雰囲気中で、摂氏400〜500度で10分以上焼成することにより封着を達成した。気密容器内部を真空に排気する方法については後述する。
【0116】
リアプレート1005には、基板1001が固定されているが、該基板上には冷陰極素子1002がN×M個形成されている(N,Mは2以上の正の整数であり、目的とする表示画素数に応じて適宜設定される。たとえば、高品位テレビジョンの表示を目的とした表示装置においては、N=3000、M=1000以上の数を設定することが望ましい。本実施形態においては、N=3072、M=1024とした。)。前記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により単純マトリクス配線されている。前記、1001〜1004によって構成される部分をマルチ電子ビーム源と呼ぶ。なお、マルチ電子ビーム源の製造方法や構造については、後で詳しく述べる。
【0117】
本実施形態においては、気密容器のリアプレート1005にマルチ電子ビーム源の基板1001を固定する構成としたが、マルチ電子ビーム源の基板1001が十分な強度を有するものである場合には、気密容器のリアプレートとしてマルチ電子ビーム源の基板1001自体を用いてもよい。
【0118】
また、フェースプレート1007の下面には、蛍光膜1008が形成されている。本実施形態はカラー表示装置であるため、蛍光膜1008の部分にはCRTの分野で用いられる赤、緑、青の3原色の蛍光体が塗り分けられている。各色の蛍光体は、たとえば図10(A)に示すようにストライプ状に塗り分けられ、蛍光体のストライプの間には黒色の導電体1010が設けてある。黒色の導電体1010を設ける目的は、電子ビームの照射位置に多少のずれがあっても表示色にずれが生じないようにすることや、外光の反射を防止して表示コントラストの低下を防ぐこと、電子ビームによる蛍光膜のチャージアップを防止することなどである。黒色の導電体1010には、黒鉛を主成分として用いたが、上記の目的に適するものであればこれ以外の材料を用いてもよい。
【0119】
また、3原色の蛍光体の塗り分け方は前記図22(A)に示したストライプ状の配列に限られるものではなく、たとえば図22(B)に示すようなデルタ状配列や、それ以外の配列であってもよい。
【0120】
なお、モノクロームの表示パネルを作成する場合には、単色の蛍光体材料を蛍光膜1008に用いればよく、また黒色導電材料は必ずしも用いなくともよい。
【0121】
また、蛍光膜1008のリアプレート側の面には、CRTの分野では公知のメタルバック1009を設けてある。メタルバック1009を設けた目的は、蛍光膜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ことや、負イオンの衝突から蛍光膜1008を保護することや、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ことや、蛍光膜1008を励起した電子の導電路として作用させることなどである。メタルバック1009は、蛍光膜1008をフェースプレート基板1007上に形成した後、蛍光膜表面を平滑化処理し、その上にAlを真空蒸着する方法により形成した。なお、蛍光膜1008に低電圧用の蛍光体材料を用いた場合には、メタルバック1009は用いない。
【0122】
また、本実施形態では用いなかったが、加速電圧の印加用や蛍光膜の導電性向上を目的として、フェースプレート基板1007と蛍光膜1008との間に、たとえばITOを材料とする透明電極を設けてもよい。
【0123】
また、Dx1〜DxmおよびDy1〜DynおよびHvは、当該表示パネルと不図示の電気回路とを電気的に接続するために設けた気密構造の電気接続用端子である。Dx1〜Dxmはマルチ電子ビーム源の行方向配線1003と、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のメタルバック1009と電気的に接続している。
【0124】
また、気密容器内部を真空に排気するには、気密容器を組み立てた後、不図示の排気管と真空ポンプとを接続し、気密容器内を10のマイナス7乗[Torr]程度の真空度まで排気する。その後、排気管を封止するが、気密容器内の真空度を維持するために、封止の直前あるいは封止後に気密容器内の所定の位置にゲッター膜(不図示)を形成する。ゲッター膜とは、たとえばBaを主成分とするゲッター材料をヒーターもしくは高周波加熱により加熱し蒸着して形成した膜であり、該ゲッター膜の吸着作用により気密容器内は1×10マイナス5乗ないしは1×10マイナス7乗[Torr]の真空度に維持される。
【0125】
以上、本発明実施形態の表示パネルの基本構成と製法を説明した。
【0126】
次に、前記実施形態の表示パネルに用いたマルチ電子ビーム源の製造方法について説明する。本発明の画像表示装置に用いるマルチ電子ビーム源は、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あるいは製法に制限はない。したがって、たとえば表面伝導型放出素子やFE型、あるいはMIM型などの冷陰極素子を用いることができる。
【0127】
ただし、表示画面が大きくてしかも安価な表示装置が求められる状況のもとでは、これらの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。すなわち、FE型ではエミッタコーンとゲート電極の相対位置や形状が電子放出特性を大きく左右するため、極めて高精度の製造技術を必要とするが、これは大面積化や製造コストの低減を達成するには不利な要因となる。また、MIM型では、絶縁層と上電極の膜厚を薄くてしかも均一にする必要があるが、これも大面積化や製造コストの低減を達成するには不利な要因となる。その点、表面伝導型放出素子は、比較的製造方法が単純なため、大面積化や製造コストの低減が容易である。また、発明者らは、表面伝導型放出素子の中でも、電子放出部もしくはその周辺部を微粒子膜から形成したものがとりわけ電子放出特性に優れ、しかも製造が容易に行えることを見いだしている。したがって、高輝度で大画面の画像表示装置のマルチ電子ビーム源に用いるには、最も好適であると言える。そこで、上記実施形態の表示パネルにおいては、電子放出部もしくはその周辺部を微粒子膜から形成した表面伝導型放出素子を用いた。そこで、まず好適な表面伝導型放出素子について基本的な構成と製法および特性を説明し、その後で多数の素子を単純マトリクス配線したマルチ電子ビーム源の構造について述べる。
(表面伝導型放出素子の好適な素子構成と製法)
電子放出部もしくはその周辺部を微粒子膜から形成する表面伝導型放出素子の代表的な構成には、平面型と垂直型の2種類があげられる。
(平面型の表面伝導型放出素子)
まず最初に、平面型の表面伝導型放出素子の素子構成と製法について説明する。
【0128】
図11に示すのは、平面型の表面伝導型放出素子の構成を説明するための平面図(a)および断面図(b)である。図中、1101は基板、1102と1103は素子電極、1104は導電性薄膜、1105は通電フォーミング処理により形成した電子放出部、1113は通電活性化処理により形成した薄膜である。
【0129】
基板1101としては、たとえば、石英ガラスや青板ガラスをはじめとする各種ガラス基板や、アルミナをはじめとする各種セラミクス基板、あるいは上述の各種基板上にたとえばSiOを材料とする絶縁層を積層した基板などを用いることができる。
【0130】
また、基板1101上に基板面と平行に対向して設けられた素子電極1102と1103は、導電性を有する材料によって形成されている。たとえば、Ni,Cr,Au,Mo,W,Pt,Ti,Cu,Pd,Ag等をはじめとする金属、あるいはこれらの金属の合金、あるいはIn−SnOをはじめとする金属酸化物、ポリシリコンなどの半導体などの中から適宜材料を選択して用いればよい。電極を形成するには、たとえば真空蒸着などの製膜技術とフォトリソグラフィー、エッチングなどのパターニング技術を組み合わせて用いれば容易に形成できるが、それ以外の方法(たとえば印刷技術)を用いて形成してもさしつかえない。
【0131】
素子電極1102と1103の形状は、当該電子放出素子の応用目的に合わせて適宜設計される。一般的には、電極間隔Lは通常は数百オングストロームから数百マイクロメーターの範囲から適当な数値を選んで設計されるが、なかでも表示装置に応用するために好ましいのは数マイクロメーターより数十マイクロメーターの範囲である。また、素子電極の厚さdについては、通常は数百オングストロームから数マイクロメーターの範囲から適当な数値が選ばれる。
【0132】
また、導電性薄膜1104の部分には、微粒子膜を用いる。ここで述べた微粒子膜とは、構成要素として多数の微粒子を含んだ膜(島状の集合体も含む)のことをさす。微粒子膜を微視的に調べれば、通常は、個々の微粒子が離間して配置された構造か、あるいは微粒子が互いに隣接した構造か、あるいは微粒子が互いに重なり合った構造が観測される。
【0133】
微粒子膜に用いた微粒子の粒径は、数オングストロームから数千オングストロームの範囲に含まれるものであるが、なかでも好ましいのは10オングストロームから200オングストロームの範囲のものである。また、微粒子膜の膜厚は、以下に述べるような諸条件を考慮して適宜設定される。すなわち、素子電極1102あるいは1103と電気的に良好に接続するのに必要な条件、後述する通電フォーミングを良好に行うのに必要な条件、微粒子膜自身の電気抵抗を後述する適宜の値にするために必要な条件、などである。具体的には、数オングストロームから数千オングストロームの範囲のなかで設定するが、なかでも好ましいのは10オングストロームから500オングストロームの間である。
【0134】
また、微粒子膜を形成するのに用いられうる材料としては、たとえば、Pd,Pt,Ru,Ag,Au,Ti,In,Cn,Cr,Fe,Zn,Sn,Ta,W,Pbなどをはじめとする金属や、PdO,SnO,In,PbO,Sbなどをはじめとする酸化物や、HfB2 ,ZrB2 ,LaB6 ,CeB6 ,YB4 ,GdB4 などをはじめとする硼化物や、TiC,ZrC,HfC,TaC,SiC,WCなどをはじめとする炭化物や、TiN,ZrN,HfNなどをはじめとする窒化物や、Si,Geなどをはじめとする半導体や、カーボンなどがあげられ、これらの中から適宜選択される。
【0135】
以上述べたように、導電性薄膜1104を微粒子膜で形成したが、そのシート抵抗値については、10の3乗から10の7乗[オーム/sq]の範囲に含まれるよう設定した。
【0136】
なお、導電性薄膜1104と素子電極1102および1103とは、電気的に良好に接続されるのが望ましいため、互いの一部が重なりあうような構造をとっている。その重なり方は、図23の例においては、下から、基板、素子電極、導電性薄膜の順序で積層したが、場合によっては下から基板、導電性薄膜、素子電極の順序で積層してもさしつかえない。
【0137】
また、電子放出部1105は、導電性薄膜1104の一部に形成された亀裂状の部分であり、電気的には周囲の導電性薄膜よりも高抵抗な性質を有している。亀裂は、導電性薄膜1104に対して、後述する通電フォーミングの処理を行うことにより形成する。亀裂内には、数オングストロームから数百オングストロームの粒径の微粒子を配置する場合がある。なお、実際の電子放出部の位置や形状を精密かつ正確に図示するのは困難なため、図23においては膜式的に示した。
【0138】
また、薄膜1113は、炭素もしくは炭素化合物よりなる薄膜で、電子放出部1105およびその近傍を被覆している。薄膜1113は、通電フォーミング処理後に、後述する通電活性化の処理を行うことにより形成する。
【0139】
薄膜1113は、単結晶グラファイト、多結晶グラファイト、非晶質カーボンのいずれかか、もしくはその混合物であり、膜厚は500[オングストローム]以下とするが、300[オングストローム]以下とするのがさらに好ましい。
【0140】
なお、実際の薄膜1113の位置や形状を精密に図示するのは困難なため、図23においては模式的に示した。また、平面図(a)においては、薄膜1113の一部を除去した素子を図示した。
【0141】
以上、好ましい素子の基本構成を述べたが、実施形態においては以下のような素子を用いた。
【0142】
すなわち、基板1101には青板ガラスを用い、素子電極1102と1103にはNi薄膜を用いた。素子電極の厚さdは1000[オングストローム]、電極間隔Lは2[マイクロメーター]とした。
【0143】
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100[マイクロメーター]とした。
【0144】
次に、好適な平面型の表面伝導型放出素子の製造方法について説明する。
【0145】
図12の(a)〜(d)は、表面伝導型放出素子の製造工程を説明するための断面図で、各部材の表記は前記図11と同一である。
【0146】
1)まず、図12(a)に示すように、基板1101上に素子電極1102および1103を形成する。
【0147】
形成するにあたっては、あらかじめ基板1101を洗剤、純水、有機溶剤を用いて十分に洗浄後、素子電極の材料を堆積させる(堆積する方法としては、たとえば、蒸着法やスパッタ法などの真空成膜技術を用いればよい。)。その後、堆積した電極材料を、フォトリソグラフィー・エッチング技術を用いてパターニングし、(a)に示した一対の素子電極(1102と1103)を形成する。
【0148】
2)次に、同図(b)に示すように、導電性薄膜1104を形成する。
【0149】
形成するにあたっては、まず前記(a)の基板に有機金属溶液を塗布して乾燥し、加熱焼成処理して微粒子膜を成膜した後、フォトリソグラフィー・エッチングにより所定の形状にパターニングする。ここで、有機金属溶液とは、導電性薄膜に用いる微粒子の材料を主要元素とする有機金属化合物の溶液である(具体的には、本実施形態では主要元素としてPdを用いた。また、実施形態では塗布方法として、ディッピング法を用いたが、それ以外のたとえばスピンナー法やスプレー法を用いてもよい。)。
【0150】
また、微粒子膜で作られる導電性薄膜の成膜方法としては、本実施形態で用いた有機金属溶液の塗布による方法以外の、たとえば真空蒸着法やスパッタ法、あるいは化学的気相堆積法などを用いる場合もある。
【0151】
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。
【0152】
通電フォーミング処理とは、微粒子膜で作られた導電性薄膜1104に通電を行って、その一部を適宜に破壊、変形、もしくは変質せしめ、電子放出を行うのに好適な構造に変化させる処理のことである。微粒子膜で作られた導電性薄膜のうち電子放出を行うのに好適な構造に変化した部分(すなわち電子放出部1105)においては、薄膜に適当な亀裂が形成されている。なお、電子放出部1105が形成される前と比較すると、形成された後は素子電極1102と1103の間で計測される電気抵抗は大幅に増加する。
【0153】
通電方法をより詳しく説明するために、図13に、フォーミング用電源1110から印加する適宜の電圧波形の一例を示す。微粒子膜で作られた導電性薄膜をフォーミングする場合には、パルス状の電圧が好ましく、本実施形態の場合には同図に示したようにパルス幅T1の三角波パルスをパルス間隔T2で連続的に印加した。その際には、三角波パルスの波高値Vpfを、順次昇圧した。また、電子放出部1105の形成状況をモニターするためのモニターパルスPmを適宜の間隔で三角波パルスの間に挿入し、その際に流れる電流を電流計1111で計測した。
【0154】
実施形態においては、たとえば10のマイナス5乗[Torr]程度の真空雰囲気下において、たとえばパルス幅T1を1[ミリ秒]、パルス間隔T2を10[ミリ秒]とし、波高値Vpfを1パルスごとに0.1[V]ずつ昇圧した。そして、三角波を5パルス印加するたびに1回の割りで、モニターパルスPmを挿入した。フォーミング処理に悪影響を及ぼすことがないように、モニターパルスの電圧Vpmは0.1[V]に設定した。そして、素子電極1102と1103の間の電気抵抗が1×10の6乗[オーム]になった段階、すなわちモニターパルス印加時に電流計1111で計測される電流が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。
【0155】
なお、上記の方法は、本実施形態の表面伝導型放出素子に関する好ましい方法であり、たとえば微粒子膜の材料や膜厚、あるいは素子電極間隔Lなど表面伝導型放出素子の設計を変更した場合には、それに応じて通電の条件を適宜変更するのが望ましい。
【0156】
4)次に、図12(d)に示すように、活性化用電源1112から素子電極1102と1103の間に適宜の電圧を印加し、通電活性化処理を行って、電子放出特性の改善を行う。
【0157】
通電活性化処理とは、前記通電フォーミング処理により形成された電子放出部1105に適宜の条件で通電を行って、その近傍に炭素もしくは炭素化合物を堆積せしめる処理のことである(図においては、炭素もしくは炭素化合物よりなる堆積物を部材1113として模式的に示した。)。なお、通電活性化処理を行うことにより、行う前と比較して、同じ印加電圧における放出電流を典型的には100倍以上に増加させることができる。
【0158】
具体的には、10のマイナス4乗ないし10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。
【0159】
通電方法をより詳しく説明するために、図14(a)に、活性化用電源1112から印加する適宜の電圧波形の一例を示す。本実施形態においては、一定電圧の矩形波を定期的に印加して通電活性化処理を行ったが、具体的には、矩形波の電圧Vacは14[V]、パルス幅T3は1[ミリ秒]、パルス間隔T4は10[ミリ秒]とした。なお、上述の通電条件は、本実施形態の表面伝導型放出素子に関する好ましい条件であり、表面伝導型放出素子の設計を変更した場合には、それに応じて条件を適宜変更するのが望ましい。
【0160】
図12の(d)に示す1114は該表面伝導型放出素子から放出される放出電流Ieを捕捉するためのアノード電極で、直流高電圧電源1115および電流計1116が接続されている(なお、基板1101を、表示パネルの中に組み込んでから活性化処理を行う場合には、表示パネルの蛍光面をアノード電極1114として用いる。)。
【0161】
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ーし、活性化用電源1112の動作を制御する。電流計1116で計測された放出電流Ieの一例を図105(b)に示すが、活性化電源1112からパルス電圧を印加しはじめると、時間の経過とともに放出電流Ieは増加するが、やがて飽和してほとんど増加しなくなる。このように、放出電流Ieがほぼ飽和した時点で活性化用電源1112からの電圧印加を停止し、通電活性化処理を終了する。
【0162】
なお、上述の通電条件は、本実施形態の表面伝導型放出素子に関する好ましい条件であり、表面伝導型放出素子の設計を変更した場合には、それに応じて条件を適宜変更するのが望ましい。
【0163】
以上のようにして、図12(e)に示す平面型の表面伝導型放出素子を製造した。
(垂直型の表面伝導型放出素子)
次に、電子放出部もしくはその周辺を微粒子膜から形成した表面伝導型放出素子のもうひとつの代表的な構成、すなわち垂直型の表面伝導型放出素子の構成について説明する。
【0164】
図15は、垂直型の基本構成を説明するための模式的な断面図であり、図中の1201は基板、1202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、1213は通電活性化処理により形成した薄膜である。
【0165】
垂直型が先に説明した平面型と異なる点は、素子電極のうちの片方(1202)が段差形成部材1206上に設けられており、導電性薄膜1204が段差形成部材1206の側面を被覆している点にある。したがって、前記図23の平面型における素子電極間隔Lは、垂直型においては段差形成部材1206の段差高Lsとして設定される。なお、基板1201、素子電極1202および1203、微粒子膜を用いた導電性薄膜1204については、前記平面型の説明中に列挙した材料を同様に用いることが可能である。また、段差形成部材1206には、たとえばSiOのような電気的に絶縁性の材料を用いる。
【0166】
次に、垂直型の表面伝導型放出素子の製法について説明する。図16(a)〜(f)は、製造工程を説明するための断面図で、各部材の表記は前記図106と同一である。
【0167】
1)まず、図16(a)に示すように、基板1201上に素子電極1203を形成する。
【0168】
2)次に、同図(b)に示すように、段差形成部材を形成するための絶縁層を積層する。絶縁層は、たとえばSiOをスパッタ法で積層すればよいが、たとえば真空蒸着法や印刷法などの他の成膜方法を用いてもよい。
【0169】
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。
【0170】
4)次に、同図(d)に示すように、絶縁層の一部を、たとえばエッチング法を用いて除去し、素子電極1203を露出させる。
【0171】
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、たとえば塗布法などの成膜技術を用いればよい。
【0172】
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12(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。)。
【0173】
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12(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。)。
【0174】
以上のようにして、図16(f)に示す垂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。
【0175】
図17に、表示装置に用いた素子の、(放出電流Ie)対(素子印加電圧Vf)特性、および(素子電流If)対(素子印加電圧Vf)特性の典型的な例を示す。なお、放出電流Ieは素子電流Ifに比べて著しく小さく、同一尺度で図示するのが困難であるうえ、これらの特性は素子の大きさや形状等の設計パラメータを変更することにより変化するものであるため、2本のグラフは各々任意単位で図示した。
【0176】
表示装置に用いた素子は、放出電流Ieに関して以下に述べる3つの特性を有している。
【0177】
第一に、ある電圧(これを閾値電圧Vthと呼ぶ)以上の大きさの電圧を素子に印加すると急激に放出電流Ieが増加するが、一方、閾値電圧Vth未満の電圧では放出電流Ieはほとんど検出されない。
【0178】
すなわち、放出電流Ieに関して、明確な閾値電圧Vthを持った非線形素子である。
【0179】
第二に、放出電流Ieは素子に印加する電圧Vfに依存して変化するため、電圧Vfで放出電流Ieの大きさを制御できる。
【0180】
第三に、素子に印加する電圧Vfに対して素子から放出される電流Ieの応答速度が速いため、電圧Vfを印加する時間の長さによって素子から放出される電子の電荷量を制御できる。
【0181】
以上のような特性を有するため、表面伝導型放出素子を表示装置に好適に用いることができた。たとえば多数の素子を表示画面の画素に対応して設けた表示装置において、第一の特性を利用すれば、表示画面を順次走査して表示を行うことが可能である。すなわち、駆動中の素子には所望の発光輝度に応じて閾値電圧Vth以上の電圧を適宜印加し、非選択状態の素子には閾値電圧Vth未満の電圧を印加する。駆動する素子を順次切り替えてゆくことにより、表示画面を順次走査して表示を行うことが可能である。
【0182】
また、第二の特性かまたは第三の特性を利用することにより、発光輝度を制御することができるため、諧調表示を行うことが可能である。
(多数素子を単純マトリクス配線したマルチ電子ビーム源の構造)
次に、上述の表面伝導型放出素子を基板上に配列して単純マトリクス配線したマルチ電子ビーム源の構造について述べる。
【0183】
図18に示すのは、前記図9の表示パネルに用いたマルチ電子ビーム源の平面図である。基板上には、前記図11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。
【0184】
図18のB−B′に沿った断面を、図19に示す。
【0185】
なお、このような構造のマルチ電子源は、あらかじめ基板上に行方向配線電極1003、列方向配線電極1004、電極間絶縁層(不図示)、および表面伝導型放出素子の素子電極と導電性薄膜を形成した後、行方向配線電極1003および列方向配線電極1004を介して各素子に給電して通電フォーミング処理と通電活性化処理を行うことにより製造した。
【0186】
図20は、前記説明の表面伝導型放出素子を電子ビーム源として用いたディスプレイパネルに、たとえばテレビジョン放送をはじめとする種々の画像情報源より提供される画像情報を表示できるように構成した表示装置の一例を示すための図である。
【0187】
図中、2100はディスプレイパネル、2101はディスプレイパネルの駆動回路、2102はディスプレイコントローラ、2103はマルチプレクサ、2104はデコーダ、2105は入出力インターフェース回路、2106はCPU、2107は画像生成回路、2108および2109および2110は画像メモリーインターフェース回路、2111は画像入力インターフェース回路、2112および2113はTV信号受信回路、2114は入力部である。
(なお、本表示装置は、たとえばテレビジョン信号のように映像情報と音声情報の両方を含む信号を受信する場合には、当然映像の表示と同時に音声を再生するものであるが、本発明の特徴と直接関係しない音声情報の受信、分離、再生、処理、記憶などに関する回路やスピーカーなどについては説明を省略する。)
以下、画像信号の流れに沿って各部の機能を説明してゆく。
【0188】
まず、TV信号受信回路2113は、たとえば電波や空間光通信などのような無線伝送系を用いて伝送されるTV画像信号を受信する為の回路である。受信するTV信号の方式は特に限られるものではなく、たとえば、NTSC方式、PAL方式、SECAM方式などの諸方式でもよい。また、これらよりさらに多数の走査線よりなるTV信号(たとえばMUSE方式をはじめとするいわゆる高品位TV)は、大面積化や大画素数化に適した前記ディスプレイパネルの利点を生かすのに好適な信号源である。TV信号受信回路2113で受信されたTV信号は、デコーダ2104に出力される。
【0189】
また、TV信号受信回路2112は、たとえば同軸ケーブルや光ファイバーなどのような有線伝送系を用いて伝送されるTV画像信号を受信するための回路である。
【0190】
前記TV信号受信回路2113と同様に、受信するTV信号の方式は特に限られるものではなく、また本回路で受信されたTV信号もデコーダ2104に出力される。
【0191】
また、画像入力インターフェース回路2111は、たとえばTVカメラや画像読み取りスキャナーなどの画像入力装置から供給される画像信号を取り込むための回路で、取り込まれた画像信号はデコーダ2104に出力される。
【0192】
また、画像メモリーインターフェース回路2110は、ビデオテープレコーダー(以下VTRと略す)に記憶されている画像信号を取り込むための回路で、取り込まれた画像信号はデコーダ2104に出力される。
【0193】
また、画像メモリーインターフェース回路2109は、ビデオディスクに記憶されている画像信号を取り込むための回路で、取り込まれた画像信号はデコーダ2104に出力される。
【0194】
また、画像メモリーインターフェース回路2108は、いわゆる静止画ディスクのように、静止画像データを記憶している装置から画像信号を取り込むための回路で、取り込まれた静止画像データはデコーダ2104に出力される。
【0195】
また、入出力インターフェース回路2105は、本表示装置と、外部のコンピュータもしくはコンピュータネットワークもしくはプリンターなどの出力装置とを接続するための回路である。画像データや文字・図形情報の入出力を行うのはもちろんのこと、場合によっては本表示装置の備えるCPU2106と外部との間で制御信号や数値データの入出力などを行うことも可能である。
【0196】
また、画像生成回路2107は、前記入出力インターフェース回路2105を介して外部から入力される画像データや文字・図形情報や、あるいは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、たとえば画像データや文字・図形情報を蓄積するための書き換え可能メモリーや、文字コードに対応する画像パターンが記憶されている読み出し専用メモリーや、画像処理を行うためのプロセッサーなどをはじめとして画像の生成に必要な回路が組み込まれている。
【0197】
本回路により生成された表示用画像データは、デコーダ2104に出力されるが、場合によっては前記入出力インターフェース回路2105を介して外部のコンピュータネットワークやプリンターに出力することも可能である。
【0198】
また、CPU2106は、主として本表示装置の動作制御や、表示画像の生成や選択や編集に関わる作業を行う。
【0199】
たとえば、マルチプレクサ2103に制御信号を出力し、ディスプレイパネルに表示する画像信号を適宜選択したり組み合わせたりする。また、その際には表示する画像信号に応じてディスプレイパネルコントローラ2102に対して制御信号を発生し、画面表示周波数や走査方法(たとえばインターレースかノンインターレースか)や一画面の走査線の数など表示装置の動作を適宜制御する。
【0200】
また、前記画像生成回路2107に対して画像データや文字・図形情報を直接出力したり、あるいは前記入出力インターフェース回路2105を介して外部のコンピュータやメモリーをアクセスして画像データや文字・図形情報を入力する。
【0201】
なお、CPU2106は、むろんこれ以外の目的の作業にも関わるものであってよい。たとえば、パーソナルコンピュータやワードプロセッサなどのように、情報を生成したり処理する機能に直接関わってもよい。
【0202】
あるいは、前述したように入出力インターフェース回路2105を介して外部のコンピュータネットワークと接続し、たとえば数値計算などの作業を外部機器と共同して行ってもよい。
【0203】
また、入力部2114は、前記CPU2106に使用者が命令やプログラム、あるいはデータなどを入力するためのものであり、たとえばキーボードやマウスのほか、ジョイスティック、バーコードリーダー、音声認識装置など多様な入力機器を用いることが可能である。
【0204】
また、デコーダ2104は、前記2107ないし2113より入力される種々の画像信号を3原色信号、または輝度信号とI信号、Q信号に逆変換するための回路である。なお、同図中に点線で示すように、デコーダ2104は内部に画像メモリーを備えるのが望ましい。これは、たとえばMUSE方式をはじめとして、逆変換するに際して画像メモリーを必要とするようなテレビ信号を扱うためである。また、画像メモリーを備えることにより、静止画の表示が容易になる、あるいは前記画像生成回路2107およびCPU2106と協同して画像の間引き、補間、拡大、縮小、合成をはじめとする画像処理や編集が容易に行えるようになるという利点が生まれるからである。
【0205】
また、マルチプレクサ2103は、前記CPU2106より入力される制御信号に基づき表示画像を適宜選択するものである。すなわち、マルチプレクサ2103はデコーダ2104から入力される逆変換された画像信号のうちから所望の画像信号を選択して駆動回路2101に出力する。その場合には、一画面表示時間内で画像信号を切り替えて選択することにより、いわゆる多画面テレビのように、一画面を複数の領域に分けて領域によって異なる画像を表示することも可能である。
【0206】
また、ディスプレイパネルコントローラ2102は、前記CPU2106より入力される制御信号に基づき駆動回路2101の動作を制御するための回路である。
【0207】
まず、ディスプレイパネルの基本的な動作に関わるものとして、たとえばディスプレイパネルの駆動用電源(図示せず)の動作シーケンスを制御するための信号を駆動回路2101に対して出力する。
【0208】
また、ディスプレイパネルの駆動方法に関わるものとして、たとえば画面表示周波数や走査方法(たとえばインターレースかノンインターレースか)を制御するための信号を駆動回路2101に対して出力する。
【0209】
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。
【0210】
また、駆動回路2101は、ディスプレイパネル2100に印加する駆動信号を発生するための回路であり、前記マルチプレクサ2103から入力される画像信号と、前記ディスプレイパネルコントローラ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。
【0211】
以上、各部の機能を説明したが、図200に例示した構成により、本表示装置においては多様な画像情報源より入力される画像情報をディスプレイパネル2100に表示することが可能である。
【0212】
すなわち、テレビジョン放送をはじめとする各種の画像信号はデコーダ2104において逆変換された後、マルチプレクサ2103において適宜選択され、駆動回路2101に入力される。一方、ディスプレイパネルコントローラ2102は、表示する画像信号に応じて駆動回路2101の動作を制御するための制御信号を発生する。駆動回路2101は、上記画像信号と制御信号に基づいてディスプレイパネル2100に駆動信号を印加する。
【0213】
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。
【0214】
また、本表示装置においては、前記デコーダ2104に内蔵する画像メモリや、画像生成回路2107およびCPU2106が関与することにより、単に複数の画像情報の中から選択したものを表示するだけでなく、表示する画像情報に対して、たとえば拡大、縮小、回転、移動、エッジ強調、間引き、補間、色変換、画像の縦横比変換などをはじめとする画像処理や、合成、消去、接続、入れ換え、はめ込みなどをはじめとする画像編集を行うことも可能である。また、本実施形態の説明では特に触れなかったが、上記画像処理や画像編集と同様に、音声情報に関しても処理や編集を行うための専用回路を設けてもよい。
【0215】
したがって、本表示装置は、テレビジョン放送の表示機器、テレビ会議の端末機器、静止画像および動画像を扱う画像編集機器、コンピュータの端末機器、ワードプロセッサをはじめとする事務用端末機器、ゲーム機などの機能を一台で兼ね備えることが可能で、産業用あるいは民生用として極めて応用範囲が広い。
【0216】
なお、図20は、表面伝導型放出素子を電子ビーム源とするディスプレイパネルを用いた表示装置の構成の一例を示したにすぎず、これのみに限定されるものでないことは言うまでもない。たとえば、図20の構成要素のうち使用目的上必要のない機能に関わる回路は省いても差し支えない。またこれとは逆に、使用目的によってはさらに構成要素を追加してもよい。たとえば、本表示装置をテレビ電話機として応用する場合には、テレビカメラ、音声マイク、照明機、モデムを含む送受信回路などを構成要素に追加するのが好適である。
【0217】
本表示装置においては、とりわけ表面伝導型放出素子を電子ビーム源とするディスプレイパネルが容易に薄形化できるため、表示装置全体の奥行きを小さくすることが可能である。それに加えて、表面伝導型放出素子を電子ビーム源とするディスプレイパネルは大画面化が容易で輝度が高く視野角特性にも優れるため、本表示装置は臨場感にあふれ迫力に富んだ画像を視認性良く表示することが可能である。
【0218】
【発明の効果】
本発明の第1の構成によれば、蛍光体の飽和現象によらず、良好な階調再現特性を有する画像表示が可能となる。また、発光色毎の補正を行うことにより、良好な色再現特性を有する画像表示が可能となる。
【0219】
本発明の第2の構成によれば、表示装置がたとえばTV信号とPCの画像信号など複数の種類の入力信号を受信する場合においても、良好な階調再現、色再現特性を有する画像表示が可能となる。
【0220】
本発明の第3の構成によれば、表示装置が消費電力抑制のために、ピーク輝度は大きくても画面全体の平均輝度を下げるいわゆるABL制御を行う場合においても、良好な階調再現、色再現特性を有する画像表示が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】表面伝導型電子放出ディスプレイ(SED)パネルの駆動回路のブロック図
【図2】NTSC−RGBデコーダ部
【図3】タイミング発生部
【図4】アナログ処理部
【図5】表面伝導型電子放出ディスプレイ(SED)パネルの駆動回路の動作を説明するためのタイムチャート
【図6】ガンマ補静特性を示すグラフ
【図7】SEDパネルの発光輝度特性を示すグラフ
【図8】入力信号セレクタのブロック図
【図9】SEDディスプレイパネルの斜視図
【図10】蛍光体マトリクスの配列図
【図11】表面伝導型電子放出素子の平面図及び断面図
【図12】表面伝導型電子放出素子の製造工程図
【図13】フォーミング電圧波形図
【図14】活性化電圧波形及び放出電流波形図
【図15】垂直型の表面伝導型電子放出素子の断面図
【図16】垂直型の表面伝導型電子放出素子の製造工程図
【図17】表面伝導型電子放出素子の放出電流特性を示すグラフ
【図18】単純マトリクス配線による電子源
【図19】単純マトリクス配線による電子源のB−B’断面図
【図20】表面伝導型電子放出ディスプレイシステムのブロック図
【図21】従来の表面伝導型電子放出素子の平面図
【図22】従来の電界放出型電子放出素子の断面図
【図23】従来のMIM型電子放出素子の断面図
【図24】従来のMIM型電子放出素子のマトリクス配列図
【符号の説明】
P1 NTSC−RGBデコーダ部
P2 タイミング発生部
P3 アナログ処理部
P2000 表示パネル
P3000 行方向駆動手段
P1101、P1107 シフトレジスタ
1001 電子源基板
1005 リアプレート
1006 枠体
1010 フェースプレート
1101 基板
1102,1103 素子電極
1104 導電性薄膜
1105 電子放出部
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an image forming method and apparatus by irradiating a luminous body with an electron beam.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, two types of electron-emitting devices, a hot cathode device and a cold cathode device, are known. Among them, as the cold cathode device, for example, a surface conduction type emission device, a field emission type device (hereinafter referred to as FE type), a metal / insulating layer / metal type emission device (hereinafter referred to as MIM type), and the like are known. .
[0003]
As the surface conduction type emission element, for example, M.I. I. Elinson, Radio Eng. Electron Phys. , 10, 1290, (1965) and other examples described later.
[0004]
The surface conduction electron-emitting device 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. As this surface conduction type emission element, SnO by Elinson et al.2In addition to those using thin films, those using Au thin films [G. Dittmer: “Thin Solid Films”, 9, 317 (1972)], In2O3/ SnO2By a thin film [M. Hartwell and C.I. G. FIG. Fonstad: "IEEE Trans. ED Conf.", 519 (1975)], and those using a carbon thin film [Hisashi Araki et al .: Vacuum, Vol. 26, No. 1, 22 (1983)] and the like are reported.
[0005]
FIG. 21 shows a typical example of the element configuration of these surface conduction electron-emitting devices. 1 shows a plan view of a device by Hartwell et al. In the figure, reference numeral 3001 denotes a substrate; and 3004, a conductive thin film made of metal oxide formed by sputtering. The conductive thin film 3004 is formed in an H-shaped planar shape as shown. An electron emission portion 3005 is formed by performing an energization process called energization forming described later on the conductive thin film 3004. The interval L in the figure is set at 0.5 to 1 [mm], and W is set at 0.1 [mm]. In addition, for convenience of illustration, the electron emitting portion 3005 is shown in a rectangular shape at the center of the conductive thin film 3004, but this is a schematic one, and the position and shape of the actual electron emitting portion are faithfully represented. It is not.
[0006]
M. In the above-described surface conduction electron-emitting device including the device by Hartwell et al., It is common to form an electron-emitting portion 3005 by subjecting the conductive thin film 3004 to an energization process called energization forming before performing electron emission. there were. That is, the energization forming means that a constant DC voltage or a DC voltage that increases at a very slow rate of, for example, about 1 V / minute is applied to both ends of the conductive thin film 3004 to energize the conductive thin film 3004. Is locally destroyed, deformed or altered to form an electron emitting portion 3005 in a state of high electrical resistance. Note that a crack is generated in a part of the conductive thin film 3004 that is locally broken, deformed, or altered. When an appropriate voltage is applied to the conductive thin film 3004 after the energization forming, electron emission is performed in the vicinity of the crack.
[0007]
Examples of the FE type are described in, for example, W.S. P. Dyke & W. W. Dolan, "Field emission", Advance in Electron Physics, 8, 89 (1956), or C.I. A. Spindt, "Physical Properties of Thin-Film Field Emissions Cathodes with Molybdenium Cones", J. Biol. Appl. Phys. , 47, 5248 (1976).
[0008]
FIG. 22 shows the above-described C.I. A. 1 shows a cross-sectional view of a device by Spindt et al. In the figure, 3010 is a substrate, 3011 is an emitter wiring made of a conductive material, 3012 is an emitter cone, 3013 is an insulating layer, and 3014 is a gate electrode. In this element, by applying an appropriate voltage between the emitter cone 3012 and the gate electrode 3014, field emission is caused from the tip of the emitter cone 3012.
[0009]
Further, as another element configuration of the FE type, there is an example in which an emitter and a gate electrode are arranged on a substrate almost in parallel with a substrate plane, instead of a laminated structure as shown in FIG.
[0010]
FIG. 23 shows a typical example of an MIM-type element configuration (for example, CA Mead, “Operation of tunnel-emission devices, J. Appl. Phys., 32, 646 (1961)). The figure is a cross-sectional view, in which 3020 is a substrate, 3021 is a lower electrode made of metal, 3022 is a thin insulating layer having a thickness of about 100 Å, and 3023 is a metal having a thickness of about 80 to 300 Å. In the MIM type, electrons are emitted from the surface of the upper electrode 3023 by applying an appropriate voltage between the upper electrode 3023 and the lower electrode 3021.
[0011]
The above-described cold cathode device can obtain electron emission at a lower temperature than the hot cathode device, and thus does not require a heater for heating. Therefore, the structure is simpler than the hot cathode element, and a fine element can be produced. Further, even when a large number of elements are arranged on a substrate at a high density, problems such as thermal melting of the substrate hardly occur. In addition, unlike the hot cathode element, which operates by heating the heater, the response speed is slow, and the cold cathode element has an advantage that the response speed is fast.
[0012]
For this reason, research for applying the cold cathode device has been actively conducted.
[0013]
For example, the surface conduction electron-emitting device has the advantage of being able to form a large number of devices over a large area because it has a particularly simple structure and is easy to manufacture among cold cathode devices. Therefore, as disclosed in, for example, JP-A-64-31332 by the present applicant, a method for arranging and driving a large number of elements has been studied.
[0014]
As for applications of the surface conduction electron-emitting device, for example, image forming apparatuses such as image display apparatuses and image recording apparatuses, and charged beam sources have been studied.
[0015]
In particular, as an application to an image display device, for example, as disclosed in US Pat. No. 5,066,883, JP-A-2-257551 and JP-A-4-28137 by the present applicant, a surface-conduction emission element is disclosed. An image display device using a combination of a phosphor and a phosphor that emits light when irradiated with an electron beam has been studied. An image display device using a combination of a surface conduction electron-emitting device and a phosphor is expected to have better characteristics than other conventional image display devices. For example, compared to a liquid crystal display device that has become widespread in recent years, it can be said that it is excellent in that it does not require a backlight because it is a self-luminous type and that it has a wide viewing angle.
[0016]
A method of driving a large number of FE types is disclosed in, for example, US Pat. No. 4,904,895 by the present applicant. Further, as an example in which the FE type is applied to an image display device, for example, R.F. The flat panel display reported by Meyer et al. Is known. [R. Meyer: "Recent Development on Microtips Display at LETI", Tech. Digest of 4th Int. Vacuum Microelectronics Conf. , Nagahama, pp. 6-9 (1991)]
An example in which a number of MIM types are arranged and applied to an image display device is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-55738 by the present applicant.
[0017]
[Problems to be solved by the invention]
The inventors have tried cold cathode devices of various materials, manufacturing methods, and structures, including those described in the above prior art. Furthermore, research has been conducted on a multi-electron beam source in which a large number of cold cathode devices are arranged, and on an image display device using the multi-electron beam source.
[0018]
The inventors have tried a multi-electron beam source by, for example, an electrical wiring method shown in FIG. That is, it is a multi-electron beam source in which a large number of cold cathode devices are arranged two-dimensionally and these devices are wired in a matrix as shown in the figure. In the figure, 4001 schematically shows a cold cathode element, 4002 shows a row direction wiring, and 4003 shows a column direction wiring. Although the row direction wiring 4002 and the column direction wiring 4003 actually have a finite electric resistance, they are shown as wiring resistances 4004 and 4005 in the figure. The above-described wiring method is called simple matrix wiring.
[0019]
For convenience of illustration, the matrix is shown as a 6 × 6 matrix, but the size of the matrix is not limited to this. For example, in the case of a multi-electron beam source for an image display device, a desired image is displayed. Only enough elements are arranged and wired.
[0020]
In a multi-electron beam source in which cold cathode elements are arranged in a simple matrix wiring, an appropriate electric signal is applied to the row wiring 4002 and the column wiring 4003 in order to output a desired electron beam. For example, in order to drive an arbitrary one row of the cold cathode elements in the matrix, the selection voltage Vs is applied to the row direction wiring 4002 of the selected row, and the non-selected row direction wiring 4002 is simultaneously applied to the row direction wiring 4002 of the non-selected row. A selection voltage Vns is applied. In synchronization with this, a driving voltage Ve for outputting an electron beam is applied to the column wiring 4003. According to this method, if the voltage drop due to the wiring resistances 4004 and 4005 is ignored, the voltage of Ve−Vs is applied to the cold cathode elements of the selected row, and Ve−Vs is applied to the cold cathode elements of the non-selected rows. A voltage of Vns is applied. If Ve, Vs, and Vns are set to voltages of appropriate magnitudes, electron beams of a desired intensity should be output only from the cold cathode elements in the selected row, and a different drive voltage Ve is applied to each of the column wirings. If applied, each of the elements in the selected row should output a different intensity electron beam. In addition, if the length of time during which the drive voltage Ve is applied is changed, the length of time during which the electron beam is output should be changed.
[0021]
Therefore, the multi-electron beam source in which the cold cathode elements are arranged in a simple matrix wiring has various applications. For example, if an electric signal corresponding to image information is appropriately applied, it can be suitably used as an electron source for an image display device. it can.
[0022]
However, a multi-electron beam source in which cold cathode devices are arranged in a simple matrix wiring has actually had the following problems.
[0023]
As described above, in the multi-electron beam source in which the cold cathode elements are arranged in a simple matrix wiring, a row to emit light can be selected by changing a voltage applied to a selected row wiring and a non-selected row wiring. Further, the light emission amount of each element in the selected row can be controlled by changing the magnitude of the driving voltage value applied from each column wiring or the time for applying the driving voltage.
[0024]
In other words, in order to display an image signal having a scanning line structure, the driving voltage application amplitude modulation or the driving voltage application time modulation is performed with the luminance signal of each pixel by associating the number of pixels for one scanning line with the number of column wirings. This can be realized by a so-called line-sequential scanning drive in which voltage is applied to the wiring and the row wiring is sequentially scanned.
[0025]
One of the advantages of line-sequential driving is that, unlike dot-sequential driving performed by a raster scan display device using many CRTs, the selection time of one pixel can be increased. That is, the brightness can be significantly increased, or the acceleration voltage for accelerating the electron beam can be reduced.
[0026]
On the other hand, one of the image signals is a TV signal such as NTSC or HDTV. Normally, a TV signal is intended for a receiver using a CRT, and the gamma characteristic (non-linear characteristic of luminance signal-luminance luminance characteristic) of the CRT is corrected in advance on the transmitting side (hereinafter referred to as gamma correction) and output. Is done.
[0027]
That is, when a display device using a display device other than the CRT, such as the present image display device, receives a TV signal, it is necessary to provide a light emission characteristic conversion unit that matches the nonlinear light emission characteristics of the CRT.
[0028]
Conventionally, for example, in the above-described example, when the column wiring is driven by pulse width modulation that applies a voltage having a pulse width corresponding to the luminance signal intensity in the line sequential driving, the emission electron beam time and the luminance data from the cold cathode element are linear. Therefore, only the light emission characteristic conversion which is called inverse gamma correction for canceling the gamma characteristic of the input TV signal is performed.
[0029]
However, the adoption of line-sequential driving increases the selection time of one pixel. As a result, the light-emitting body (phosphor) of one pixel receives the electron beam irradiation too long. May exhibit a so-called saturation phenomenon that is not proportional to the electron beam irradiation time.
[0030]
The degree of the saturation varies depending on the type of phosphor, electron beam density, electron beam irradiation time, and the like.
[0031]
Due to the saturation phenomenon of the phosphor, the relationship between the luminance signal and the light emission amount may be broken only by the inverse gamma correction of the TV signal. In addition, since the state of saturation changes depending on the type of phosphor, the color balance of the displayed image may be lost in some cases.
[0032]
Alternatively, when the display device receives a plurality of types of input signals such as a TV signal and an image signal of a personal computer (hereinafter, referred to as a PC), the light emission luminance may be changed between when the TV signal is displayed and when the PC signal is displayed. is there. In this case, the color balance of either input signal may be lost.
[0033]
Furthermore, when the display device performs so-called ABL control to reduce the average brightness of the entire screen even if the peak brightness is large in order to suppress power consumption, the color balance of the displayed image may possibly be lost due to the ABL control. There is.
[0034]
Therefore, the present invention considers the light emission characteristics of an image display device, further performs gamma correction on a luminance signal and a color signal according to the type of an input image signal, and faithfully reproduces the color and brightness of an original image signal. Is to be displayed on the screen.
[0035]
[Means for Solving the Problems]
The present invention for solving the above-mentioned problems includes an electron-emitting device, a phosphor that emits light by receiving electrons emitted from the electron-emitting device, and an image signal that converts an input image signal and outputs a converted image signal. Conversion means, and an image display method using an image display device comprising a modulation means for modulating the intensity of the electron beam emitted from the electron-emitting device based on the converted image signal, wherein the image signal conversion means, The input image signal obtained by gamma-correcting the original signal for a cathode ray tube (CRT) is restored to the original signal, and the restored original signal is corrected by correcting the nonlinearity of the electron beam intensity versus the phosphor emission luminance. The image signal is converted into the converted image signal which makes the light emission luminance characteristic of the phosphor be linear with respect to the beam intensity and output.
According to the present invention, there is provided an electron-emitting device connected to a row wiring and a column wiring arranged in a matrix, a phosphor that emits light by receiving electrons emitted from the electron-emitting device, and an input image signal. An image display device comprising: image signal conversion means for converting and outputting a converted image signal; and modulation means for modulating an electron beam emitted from the electron-emitting device based on the converted image signal. The signal conversion means restores the input image signal obtained by gamma-correcting the original signal for a cathode ray tube to the original signal, and corrects the restored original signal to correct the nonlinearity of the electron beam intensity versus the phosphor emission luminance. The modulation means converts the electron beam intensity versus the phosphor emission luminance characteristic into a straight line and outputs the converted image signal. The modulating means outputs an electric signal applied to the column wiring based on the converted image signal. Characterized by modulating the pulse width.
According to the present invention, there is provided an electron-emitting device connected to a row wiring and a column wiring arranged in a matrix, a phosphor that emits light by receiving electrons emitted from the electron-emitting device, and an input image signal. An image display device comprising: image signal conversion means for converting and outputting a converted image signal; and modulation means for modulating an irradiation time of an electron beam emitted from the electron-emitting device based on the converted image signal. The image signal converting means restores the input image signal obtained by gamma-correcting the original signal for a cathode ray tube to the original signal, and restores the restored original signal to the nonlinearity of the original signal versus the phosphor emission amount. The conversion means converts the converted image signal to the converted image signal which makes the phosphor emission amount characteristic a straight line, and outputs the converted image signal. The modulating means outputs an electric signal applied to the column wiring based on the converted image signal. Characterized by modulating the pulse width.
[0036]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[Embodiment 1]
The first embodiment is directed to a display panel having a multi-electron beam source in which a plurality of surface conduction elements are arranged in a matrix with a plurality of row wirings and column wirings, and a phosphor screen which emits light by receiving electron beam irradiation from each electron beam source ( An example in which a TV signal is displayed on an SED panel will be described.
[0037]
FIG. 1 shows a block diagram of a drive circuit of the SED panel.
[0038]
Reference numeral P2000 denotes a display panel. In this embodiment, 240 * 720 surface conduction elements P2001 are matrix-wired by 240 vertical rows and 720 horizontal columns, and emission from each surface conduction element P2001 is performed. The electron beam is accelerated by a high-voltage applied from the high-voltage power supply unit P30 and is irradiated with a phosphor (not shown) to emit light. The phosphor (not shown) can have various color arrangements depending on the application. For example, an RGB vertical stripe color arrangement is used.
[0039]
In the present embodiment, an application example of displaying a television image equivalent to NTSC on a display panel having 240 pixels (horizontal trio) * 240 pixels vertically will be described below. It is possible to easily cope with image signals having different resolutions and frame rates, such as images and output images of a computer, with almost the same configuration.
[0040]
FIG. 2 shows an NTSC-RGB decoder unit P1 that receives an NTSC composite video input and outputs RGB components. In this unit, a synchronization signal (SYNC) superimposed on the input video signal is separated and output. Similarly, a color burst signal superimposed on the input video signal is separated, and a CLK signal (CLK1) synchronized with the color burst signal is generated and output.
[0041]
FIG. 3 shows a timing generator P2 for generating the following timing signals required to convert the analog RGB signals decoded at P1 into digital gradation signals for luminance-modulating the SED panel. . The signal output from the timing generation unit P2 includes a clamp pulse for DC reproduction of the RGB analog signal from P1 in the analog processing unit P3 and a blank period added to the RGB analog signal from P1 in the analog processing unit P3. Pulse, a detection pulse for detecting the level of the RGB analog signal in the video detection unit P4, and a conversion signal for converting the analog RGB signal into a digital signal in the A / D unit P6. A sample pulse (not shown), a RAM controller control signal necessary for the RAM controller P12 to control the RAMP8, and a free-running CLK signal (CLK2) generated in P2 and synchronized with CLK1 by the PLL circuit in P2 when CLK1 is input. And a synchronization signal (SYNC2) generated based on CLK2 in P2. .
[0042]
Since the timing generating section P2 includes the free-running CLK2 generating means, it can generate the reference signals CLK2 and SYNC2 even when there is no input video signal, so that the image display is performed by reading the image data of the RAM means P8. it can.
[0043]
FIG. 4 shows an analog processing section P3 provided for each output primary color signal from P1. The analog processing unit P3 receives a clamp pulse from P2 and performs DC regeneration. In addition, a blanking period is added by receiving a BLK pulse from P2.
[0044]
Also, it receives the gain adjustment signal of the D / A unit P14, which is one of the control outputs of the system control unit mainly composed of the MPUP 11, and controls the amplitude of the primary color signal input from P1.
[0045]
Further, it receives an offset adjustment signal of the D / A section P14, which is one of the control outputs of the system control section mainly composed of the MPUP 11, and performs black level control of the primary color signal input from P1.
[0046]
P4 is a video detection unit for detecting an input video signal level or a video signal level after being controlled by the analog processing unit P3, receives a detection pulse from P2, and is configured around the MPUP11. The detection result is read by the A / D unit P15 which is one of the control inputs of the system control unit.
[0047]
The detection pulse from P2 includes, for example, a gate pulse, a reset pulse, and a sample and hold (S / H) pulse, and the video detection unit includes, for example, an integrating circuit and an S / H circuit.
[0048]
For example, during the valid period of the input video signal by the gate pulse, the video signal is integrated by the above-mentioned integration circuit, and the output of the integration circuit is sampled by the S / H circuit by the S / H pulse generated in the vertical flyback period. After the detection result is read by the A / D unit P15 during the vertical flyback period, the reset circuit initializes the integration circuit and the S / H circuit.
[0049]
With such an operation, the average video level for each field can be detected.
[0050]
The LPFP 5 is a pre-filter unit placed before the A / D unit P6.
[0051]
The A / D unit P6 is an A / D converter that receives the sample CLK from P2 and quantizes the analog primary color signal that has passed through the LPFP 5 with a required number of gradations.
[0052]
The conversion table P7 is a gradation characteristic conversion means provided for converting an input video signal into light emission characteristics of the display panel. When a luminance gradation is expressed by pulse width modulation as in the present embodiment, a linear characteristic in which the amount of light emission is almost proportional to the size of luminance data is often exhibited. On the other hand, since the video signal is intended for a TV receiver using a CRT, the video signal is subjected to gamma processing in order to correct the nonlinear light emission characteristics of the CRT. Therefore, when a TV image is displayed on a panel having linear light emission characteristics as in the present embodiment, it is necessary to cancel the effect of the gamma processing by the gradation characteristic conversion means such as P7.
[0053]
The table data can be switched by the output of the I / O control unit P13, which is one of the control inputs and outputs of the system control unit mainly composed of the MPUP 11, and the light emission characteristics can be changed as desired.
[0054]
P8 is an image memory provided for each R / G / B processing circuit and has addresses corresponding to the total number of display pixels of the panel (in this case, 240 horizontal * 240 vertical * 3). The luminance data to be emitted by each pixel of the panel is stored in this memory, and the luminance data is read out in a dot-sequential manner, whereby the image stored in the memory is displayed on the panel.
[0055]
The output of the luminance data from P8 is performed under the address control from the RAM controller P12.
[0056]
The writing of data to P8 is performed under the management of a system control unit mainly composed of MPUP11. In the case of a simple test pattern or the like, the MPUP 11 calculates and generates and writes luminance data stored in each address of P8. In the case of a pattern such as a natural still image, for example, an image file stored in an external computer or the like is read via a serial communication I / FP 16 which is one of input / output units of a system control unit mainly composed of an MPUP 11, and is read. Write to the memory P8.
[0057]
Reference numeral P9 denotes a data selector, which is a system control unit mainly constituted by the MPUP 11, which determines whether to output the image data from the image memory P8 or the data from the A / D unit P6 (input video signal system). Is determined by the output of the I / O control unit P13, which is one of the control input / outputs.
[0058]
In addition to the input selection of these two systems, there is a mode in which a fixed value is generated from P9, and this mode can be selected and output by P13. In this mode, for example, an adjustment signal such as an all-white pattern can be displayed at high speed without an external input.
[0059]
P10 is a horizontal one-line memory means provided for each primary color signal, and rearranges the luminance data input in three parallel RGB systems in an order according to the panel color arrangement according to a control signal of the line memory control unit P21. And outputs the signal to the X driver via the latch means P22.
[0060]
The system control section mainly includes an MPUP 11, a serial communication I / FP 16, an I / O control section P13, a D / A section P14, an A / D section P15, a data memory P17, and a user SW means P18.
[0061]
The system control unit receives a user request from the user SW means P18 and the serial communication I / FP 16, and realizes the request by outputting a corresponding control signal from the I / O control unit P13 and the D / A unit P14.
[0062]
Also, optimal automatic control is performed by receiving a system monitoring signal from the A / D unit P15 and outputting a corresponding control signal from the I / O control unit P13 and the D / A unit P14.
[0063]
In the present embodiment, as a user request, display control such as test pattern generation, variable gradation, brightness, and color control can be realized. As described above, the A / D section P15 can monitor the average video level from the video detection section P4 to perform automatic control such as ABL.
[0064]
Further, by providing the data memory P17, the user adjustment amount can be stored.
[0065]
P19 is a Y driver control timing generator, and P20 is an X driver control timing generator, which receives the CLK1, CLK2 and SYNC2 signals and generates Y driver control and X driver control signals.
[0066]
A control unit P21 controls the timing of the line memory P10. The control unit receives the CLK1, CLK2, and SYNC2 signals, and writes R, G, and B WRT control signals for writing luminance data to the line memory. R, G, and B RD control signals for reading luminance data in a corresponding order are generated.
[0067]
FIG. 5 is a time chart for explaining the operation of the SED drive circuit.
[0068]
T104 is a waveform of a color sample data string written by taking one of the RGB colors as an example, and is composed of 240 data strings in one horizontal period. This data string is written into the line memory P10 by the control signal in one horizontal period. In the next horizontal period, the line memory P10 for each color is read out and enabled at a frequency three times as high as that in the case of writing, thereby obtaining 720 luminance data strings per one horizontal period such as T105.
[0069]
P1001 is an X, Y driver timing generator, which receives control signals from the Y driver control timing generator P19 and the X driver control timing generator P20. The signal output from P1001 is used for fetching the shift clock and the data read into the shift registers P1101 and 1107 to a memory unit (not shown) in the PWM generator unit P1102 and the D / A unit P1103, and the PWM generator unit P1102. An LD pulse acting as a horizontal cycle trigger to the D / A unit P1103, an If table ROM control signal, a horizontal cycle shift clock for moving the Y shift register for Y driver control, and a row scanning start trigger are provided. Signal of the vertical cycle for the trigger.
[0070]
The shift register P1101 reads the luminance data string of 720 column wirings per horizontal cycle from the latch means P22 by a shift clock synchronized with the luminance data from the X, Y driver timing generator P1001 as shown in FIG. The data of 720 horizontal rows is transferred to the PWM generator unit P1102 at once by an LD pulse such as T108.
[0071]
The shift register P1107 reads the column wiring drive current data string of 720 column wirings per horizontal cycle from the data selector means P1201 by the shift clock in the same manner as the luminance data, and the D / A unit P1103 by the LD pulse such as T108. , The data for 720 horizontal rows is transferred at one time.
[0072]
An If table ROM P1202 is a memory means for storing data of a current amplitude value to be passed through each of the 720 * 240 surface conduction type elements of the display panel P2000, and an If table ROM from the X, Y driver timing generator P1001. Under the read address control by the control signal, data of 720 current amplitude values of one row to be scanned as shown in FIG.
[0073]
By setting the current value for driving the column wiring (that is, the surface conduction type element) to an optimum value for each element using the If table ROMP1202, the uniformity of luminance can be extremely improved.
[0074]
Further, the If table ROMP 1202 may include 720 * 240 current amplitude value data as one bank and include a plurality of types of banks. For example, when the light emission luminance of the panel is switched in a plurality of stages, current amplitude data to be passed to each element is stored in a bank corresponding to each stage, and one of the control input / outputs of a system control unit mainly composed of the MPUP11. , The If data bank corresponding to the desired brightness can be selected by a bank switching signal output from the I / O control unit P13.
[0075]
A data selector means P1201 is provided for the case where the If table ROM P1202 is not used for the purpose of cost reduction or the like, and the I / O which is one of the control inputs / outputs of the system control unit mainly composed of the MPUP11 is provided. The If setting data output from the control unit P13 can be output to the shift register P1107 by a switching signal from the I / O control unit P13. This makes it possible to control the display brightness of the panel by changing the output If data.
[0076]
The PWM generator unit P1102 provided for each column wiring receives the luminance data from the shift register P1101, and generates a pulse signal having a pulse width proportional to the data size for each horizontal cycle as shown in the waveform of T110 in FIG. .
[0077]
A D / A unit P1103 provided for each column wiring is a current-output digital-to-analog converter which receives current amplitude value data from the shift register P1107, and has a data size for each horizontal cycle as shown in a waveform T111 in FIG. A drive current having a current amplitude proportional to the drive current is generated.
[0078]
P1104 is a switch means composed of a transistor or the like, and applies a current output from the D / A unit P1103 to the column wiring while the output from the PWM generator unit P1102 is valid, and disables an output from the PWM generator unit P1102. During the period, the column wiring is grounded. FIG. 2T111 shows an example of a column wiring drive waveform.
[0079]
The diode side P1105 provided for each column wiring has a common side connected to the Vmax regulator P1106. The Vmax regulator P1106 is a constant voltage source capable of sinking current and forms a protection circuit for preventing overvoltage from being applied to each of the 720 * 240 surface conduction type elements of the display panel P2000 together with the diode means P1105. .
[0080]
This protection voltage (the potential defined by Vmax and −Vss applied when scanning the row wiring is selected) is given by the D / A unit P14, which is one of the control inputs and outputs of the system control unit mainly composed of the MPUP11. Can be
[0081]
Therefore, it is possible to change the Vmax potential (or -Vss potential) for the purpose of luminance control, in addition to preventing element overvoltage.
[0082]
That is, if the If data that increases the output current of the D / A section P14 is given and the protection diode means P1105 is always set to conduct, the selection potential of the surface conduction element P2001 becomes (Vmax + Vss). , Vmax potential (or -Vss potential), luminance control can be realized.
[0083]
The Y shift register unit P1002 receives a horizontal cycle shift clock from the X, Y driver timing generator and a vertical cycle trigger signal for giving a row scanning start trigger, and outputs a selection signal for scanning the row wiring to each row. The signals are sequentially output to a pre-driver unit P1003 provided for each wiring.
[0084]
An output unit for driving each row wiring is composed of, for example, transistor means P1006, FET means P1004, and diode means P1007. The pre-driver section P1003 drives this output section with good response. The FET unit P1004 is a switch unit that is turned on when a row is selected, and applies the -Vss potential from the constant voltage regulator unit P1005 to the row wiring at the time of selection. The transistor means P1006 is a switch means which conducts when a row is not selected, and applies the Vso potential from the constant voltage regulator unit P1005 to the row wiring when the row is not selected. FIG. 2T112 shows an example of the row wiring drive waveform.
[0085]
The diode means P1007 is provided for preventing an abnormal potential from being generated in the row wiring and protecting the output unit for driving each row wiring. The constant voltage regulator units P1005 and 1008 that generate the -Vss and Vso potentials are controlled by a D / A unit P14, which is one of the control inputs and outputs of a system control unit mainly composed of the MPUP11.
[0086]
Similarly, the high-voltage power supply unit P30 is also controlled by a D / A unit P14, which is one of the control inputs and outputs of the system control unit mainly composed of the MPUP11.
[0087]
In the above configuration, the present embodiment calculates correction data to be stored in the conversion table P7 as follows.
[0088]
When the luminance data is x1 (x is an integer from 0 to (2 n -1) when the number of gradations is n bits), the conversion characteristic of the gamma correction performed on the TV signal transmission side is f1 (x1), and f1 ( The inverse function of x1) is g1 (x1).
[0089]
When the pulse width modulation data is x2, the non-linear characteristic curve of the luminance-pulse width data of the SED panel is f2 (x2), and the inverse function of f2 (x2) is g2 (x2), the TV signal transmitting side is used first. X1 ′ is calculated to cancel the gamma correction.
[0090]
x1 ′ = (g1 (x1) / g1 (x1max)) × (x1) (conversion formula 1)
Next, x2 'is calculated to cancel the nonlinear characteristic curve of the luminance-pulse width data possessed by the SED panel.
[0091]
x2 ′ = (g2 (x2) / g2 (x2max)) × (x2) (conversion formula 2)
X2 'obtained by substituting x1' obtained by the conversion formula 1 into x2 of the conversion formula 2 is approximated to an integer value, and a table P7 for outputting x2 'with respect to the input x is created.
(The address signal in the table ROM (P7) is made to correspond to x, and x2 'is stored in the memory corresponding to that address).
[0092]
More specifically, it may be performed as follows.
[0093]
FIG. 6 shows an example of a gamma correction conversion curve performed on the TV signal transmission side to correct the gamma characteristic of the CRT. According to the literature (edited by Japan Broadcasting Corporation, page 47 of Hi-Vision technology), an approximate curve of γ = 0.45 is often used. Accordingly, an approximate curve of γ = 2.2 may be used as a function for the inverse γ correction (corresponding to the above g (x1)).
[0094]
FIG. 7 shows normalized luminance-gradation data (almost proportional to the drive voltage pulse width) of the SED panel used in the present embodiment. By calculating the inverse function of the approximation function of the upwardly convex curve, the nonlinearity of the SED panel can be corrected as in the case of the inverse gamma correction.
[0095]
As can be seen from FIG. 7, the nonlinearity of the SED panel differs depending on the RGB phosphor. By calculating the inverse function of the approximation function of the convex curve for each color, it is possible to correct the nonlinear difference for each color.
[0096]
In this example, the emission characteristic of R can be approximated by γ = 0.72, the emission characteristic of G can be approximated by γ = 0.9, and the emission characteristic of B can be approximated by γ = 1. Since this value may change depending on the driving condition of the panel, the above is only an example, and it is necessary to calculate the value according to the driving condition of the panel.
[0097]
The method of creating table data by the power function approximation has been described above. However, the present invention is not limited to this, and another function approximation or an actual measured curve of panel characteristics may be used.
[Second embodiment]
The second embodiment of the present invention will be described with an example in which the display device having the configuration shown in FIG. 1 can further receive an HDTV signal and a computer signal in addition to the NTSC signal.
[0098]
That is, the second embodiment has a configuration having an input signal switching unit as shown in FIG.
[0099]
P40, P41, and P42 are interface units corresponding to NTSC signals, HDTV signals, and computer signals. Each of the interface units converts the resolution of an input signal so as to match the number of pixels of the display panel P2000, and outputs RGB component signals and SYNC signals. .
[0100]
P44 is a signal switching unit such as a remote controller accessed by the user, and sends a selection signal indicating which input signal is to be displayed to the signal determination unit P45.
[0101]
P45 is a signal discrimination unit that receives a selection signal from P44 and supplies a switching signal to the signal selector unit P43.
[0102]
The signal discriminating section P45 receives a status signal from each of the I / F sections P40 to P42. For example, when only one type of signal is input, the signal selecting section P43 sends a switching signal to the signal selector section P43 so as to automatically display the signal. give.
[0103]
P43 is a signal selector, which selects and outputs one of three types of input signals according to the switching signal from the signal discriminator P45.
[0104]
Further, the signal discriminating section P45 gives information on which signal is currently selected to the system control section mainly constituted by the MPUP 11 in FIG.
[0105]
The system control unit can determine the type of the image signal to be received at present based on this information.
[0106]
For example, when displaying a TV signal such as an NTSC signal or an HDTV signal, it is desirable to have a high luminance for viewing away from the display screen, and when displaying a PC signal, it is desirable to reduce the luminance for viewing near the display screen.
[0107]
At this time, the system control unit performs luminance control using the luminance control method (controls If data, Vmax, -Vss, and the like) described in the first embodiment according to the type of input to be received. .
[0108]
Under the brightness control, the non-linearity of the normalized brightness-gradation data of the SED panel may change (the higher the light emission brightness, the stronger the upward convexity). Therefore, by switching to the conversion table P7 corresponding to the type of the image signal at the same time as the luminance control according to the input signal, a suitable display image can be obtained regardless of the input signal.
[Third Embodiment]
In the third embodiment of the present invention, in the display device having the configuration shown in FIG. 1, the average luminance level of the input image signal is detected in order to suppress the power consumption of the entire device. An example in which the so-called ABL control is performed will be described.
[0109]
In the operation described in the first embodiment, the average input luminance level for each color is detected in an analog amount by the video detection unit P4 provided for each of RGB, and the digital value is detected by the A / D converter of the system control unit in P15. Is read into the system control section. The MPUP 11 of the system control unit monitors, for example, the average input luminance level for each field period, and when the average input luminance level exceeds a certain threshold value, the luminance control method (If data or the like) described in the first embodiment. Vmax, −Vss, etc.) is used to perform luminance control. The higher the average input luminance level is, the stronger the luminance suppression control is made so that the average light emission luminance over the entire panel does not exceed a certain threshold.
[0110]
In the third embodiment, the conversion table P7 is switched in conjunction with the brightness control that is performed when the average input brightness level exceeds a certain threshold.
[0111]
That is, when the average input luminance level is low and the luminance suppression control does not work, the density of the electron beam irradiating the phosphor is high, and the light emission amount becomes more saturated as the luminance data increases. At this time, a conversion table for low average input luminance level in which a large saturation characteristic is corrected in addition to the inverse gamma correction is selected.
[0112]
In addition, when the average input luminance level is high and the luminance suppression control works strongly, the electron beam density for irradiating the phosphor decreases, and the saturation characteristics based on the luminance data of the light emission amount decrease. At this time, a conversion table for high average input luminance level in which small saturation characteristics are corrected in addition to the inverse gamma correction is selected.
[0113]
In this way, a conversion table is prepared which is divided into a plurality of stages from the low average input luminance level to the high average input luminance level, and in addition to the inverse gamma correction, a conversion table in which a saturation characteristic representing that stage is corrected is prepared. , A suitable display image can be obtained.
(Display panel configuration and manufacturing method)
Next, the configuration and manufacturing method of the display panel of the image display device to which the present invention is applied will be described with reference to specific examples.
[0114]
FIG. 9 is a perspective view of the display panel used in the embodiment, in which a part of the panel is cut away to show the internal structure.
[0115]
In the figure, 1005 is a rear plate, 1006 is a side wall, 1007 is a face plate, and 1005 to 1007 form an airtight container for maintaining the inside of the display panel in a vacuum. When assembling the airtight container, it is necessary to seal the joints of the members to maintain sufficient strength airtightness.For example, apply frit glass to the joints, Sealing was achieved by baking at 400 to 500 degrees for 10 minutes or more. A method for evacuating the inside of the airtight container will be described later.
[0116]
A substrate 1001 is fixed to the rear plate 1005, and N × M cold cathode elements 1002 are formed on the substrate (N and M are positive integers of 2 or more, and For example, in a display device for displaying high-definition television, it is desirable to set N = 3000 and M = 1000 or more. , N = 3072, M = 1024.). The N × M cold cathode devices are arranged in a simple matrix by M row-directional wirings 1003 and N column-directional wirings 1004. The portion constituted by 1001 to 1004 is called a multi-electron beam source. The manufacturing method and structure of the multi-electron beam source will be described later in detail.
[0117]
In the present embodiment, the substrate 1001 of the multi-electron beam source is fixed to the rear plate 1005 of the hermetic container. However, if the substrate 1001 of the multi-electron beam source has a sufficient strength, the hermetic container is used. The substrate 1001 of the multi-electron beam source itself may be used as the rear plate.
[0118]
A fluorescent film 1008 is formed on the lower surface of the face plate 1007. Since the present embodiment is a color display device, phosphors of three primary colors of red, green, and blue used in the field of CRT are separately applied to a portion of the fluorescent film 1008. The phosphor of each color is separately applied in a stripe shape as shown in FIG. 10A, for example, and a black conductor 1010 is provided between the stripes of the phosphor. The purpose of providing the black conductor 1010 is to prevent the display color from being shifted even when the irradiation position of the electron beam is slightly shifted, and to prevent the reflection of external light to prevent the reduction of the display contrast. And preventing charge-up of the fluorescent film by the electron beam. Although graphite is used as a main component for the black conductor 1010, any other material may be used as long as it is suitable for the above purpose.
[0119]
Further, the method of applying the phosphors of the three primary colors is not limited to the stripe arrangement shown in FIG. 22A, but may be, for example, a delta arrangement as shown in FIG. It may be an array.
[0120]
When a monochrome display panel is manufactured, a single-color phosphor material may be used for the fluorescent film 1008, and a black conductive material is not necessarily used.
[0121]
A metal back 1009 known in the field of CRTs is provided on the surface of the fluorescent film 1008 on the rear plate side. The purpose of providing the metal back 1009 is to improve the light utilization rate by mirror-reflecting a part of the light emitted from the fluorescent film 1008, to protect the fluorescent film 1008 from the collision of negative ions, and to increase the electron beam acceleration voltage. , Or as a conductive path for excited electrons in the fluorescent film 1008. The metal back 1009 was formed by forming a fluorescent film 1008 on the face plate substrate 1007, smoothing the surface of the fluorescent film, and vacuum-depositing Al thereon. Note that when a phosphor material for low voltage is used for the fluorescent film 1008, the metal back 1009 is not used.
[0122]
Although not used in this embodiment, a transparent electrode made of, for example, ITO is provided between the face plate substrate 1007 and the fluorescent film 1008 for the purpose of applying an acceleration voltage and improving the conductivity of the fluorescent film. You may.
[0123]
Dx1 to Dxm, Dy1 to Dyn, and Hv are electric connection terminals having an airtight structure provided for electrically connecting the display panel to an electric circuit (not shown). Dx1 to Dxm are electrically connected to the row wiring 1003 of the multi-electron beam source, Dy1 to Dyn are electrically connected to the column wiring 1004 of the multi-electron beam source, and Hv is electrically connected to the metal back 1009 of the face plate.
[0124]
In order to evacuate the inside of the hermetic container to a vacuum, after assembling the hermetic container, an exhaust pipe (not shown) is connected to a vacuum pump, and the inside of the hermetic container is evacuated to a degree of vacuum of about 10 −7 [Torr]. Exhaust. Thereafter, the exhaust pipe is sealed, but a getter film (not shown) is formed at a predetermined position in the airtight container immediately before or after the sealing in order to maintain the degree of vacuum in the airtight container. The getter film is, for example, a film formed by heating and depositing a getter material containing Ba as a main component by a heater or high-frequency heating, and the inside of the hermetic container is 1 × 10 −5 or 1 due to the adsorbing action of the getter film. The degree of vacuum is maintained at × 10−7 [Torr].
[0125]
The basic configuration and manufacturing method of the display panel according to the embodiment of the present invention have been described above.
[0126]
Next, a method for manufacturing the multi-electron beam source used for the display panel of the embodiment will be described. The material, shape, and manufacturing method of the cold cathode device are not limited as long as the multi-electron beam source used in the image display device of the present invention is an electron source in which cold cathode devices are arranged in a simple matrix. Therefore, for example, a cold cathode device such as a surface conduction type emission device, an FE type, or an MIM type can be used.
[0127]
However, in a situation where a display device having a large display screen and an inexpensive display device is required, among these cold cathode devices, the surface conduction type emission device is particularly preferable. That is, in the FE type, since the relative position and shape of the emitter cone and the gate electrode greatly affect the electron emission characteristics, extremely high-precision manufacturing technology is required, but this achieves a large area and a reduction in manufacturing cost. Is a disadvantageous factor. Further, in the MIM type, it is necessary to make the thicknesses of the insulating layer and the upper electrode thin and uniform, which is also a disadvantageous factor in achieving a large area and a reduction in manufacturing cost. On the other hand, since the surface conduction electron-emitting device has a relatively simple manufacturing method, it is easy to increase the area and reduce the manufacturing cost. The inventors have found that among the surface conduction electron-emitting devices, those in which the electron-emitting portion or its peripheral portion is formed of a fine particle film have particularly excellent electron-emitting characteristics and can be easily manufactured. Therefore, it can be said that it is most suitable for use in a multi-electron beam source of a high-luminance, large-screen image display device. Therefore, in the display panel of the above embodiment, a surface conduction electron-emitting device in which the electron-emitting portion or its peripheral portion is formed of a fine particle film is used. Therefore, the basic configuration, manufacturing method, and characteristics of a suitable surface conduction electron-emitting device will be described first, and then the structure of a multi-electron beam source in which many devices are arranged in a simple matrix will be described.
(Suitable device structure and manufacturing method of surface conduction type emission device)
There are two typical configurations of a surface conduction electron-emitting device in which an electron-emitting portion or its peripheral portion is formed from a fine particle film, a planar type and a vertical type.
(Flat-type surface conduction electron-emitting device)
First, an element configuration and a manufacturing method of the planar type surface conduction electron-emitting device will be described.
[0128]
FIG. 11 shows a plan view (a) and a cross-sectional view (b) for explaining the configuration of a planar surface conduction electron-emitting device. In the figure, 1101 is a substrate, 1102 and 1103 are device electrodes, 1104 is a conductive thin film, 1105 is an electron-emitting portion formed by energization forming, and 1113 is a thin film formed by energization activation.
[0129]
As the substrate 1101, for example, various glass substrates such as quartz glass and blue plate glass, various ceramics substrates including alumina, or SiO.sub.2A substrate on which an insulating layer made of a material is laminated can be used.
[0130]
The device electrodes 1102 and 1103 provided on the substrate 1101 in parallel with the substrate surface are formed of a conductive material. For example, metals including Ni, Cr, Au, Mo, W, Pt, Ti, Cu, Pd, Ag, etc., alloys of these metals, or In2O3-SnO2And other materials such as metal oxides and semiconductors such as polysilicon. An electrode can be easily formed by using a combination of a film forming technique such as vacuum deposition and a patterning technique such as photolithography and etching. However, the electrode can be formed by other methods (for example, printing technique). I can't wait.
[0131]
The shapes of the device electrodes 1102 and 1103 are appropriately designed according to the application purpose of the electron-emitting device. In general, the electrode spacing L is usually designed by selecting an appropriate value from the range of several hundreds of angstroms to several hundreds of micrometers. Among them, for application to a display device, it is preferable that the electrode spacing L be more than a few micrometers. It is in the range of ten micrometers. Further, as for the thickness d of the device electrode, an appropriate numerical value is usually selected from the range of several hundred angstroms to several micrometers.
[0132]
A fine particle film is used for the conductive thin film 1104. The fine particle film described here refers to a film containing a large number of fine particles as constituent elements (including an island-shaped aggregate). When the fine particle film is examined microscopically, usually, a structure in which the individual fine particles are spaced apart from each other, a structure in which the fine particles are adjacent to each other, or a structure in which the fine particles overlap each other is observed.
[0133]
The particle size of the fine particles used for the fine particle film is in the range of several Angstroms to several thousand Angstroms, but is preferably in the range of 10 Angstroms to 200 Angstroms. The thickness of the fine particle film is appropriately set in consideration of various conditions as described below. That is, the conditions necessary for good electrical connection to the element electrode 1102 or 1103, the conditions necessary for good energization forming described below, and the electric resistance of the fine particle film itself to an appropriate value described later. Necessary conditions, etc. Specifically, it is set within the range of several Angstroms to several thousand Angstroms, and the most preferable is between 10 Angstroms and 500 Angstroms.
[0134]
Materials that can be used to form the fine particle film include, for example, Pd, Pt, Ru, Ag, Au, Ti, In, Cn, Cr, Fe, Zn, Sn, Ta, W, and Pb. Metal, PdO, SnO2, In2O3, PbO, Sb2O3Such as oxides, borides such as HfB2, ZrB2, LaB6, CeB6, YB4, and GdB4; carbides such as TiC, ZrC, HfC, TaC, SiC, WC; Examples include nitrides such as ZrN and HfN, semiconductors such as Si and Ge, carbon, and the like, and are appropriately selected from these.
[0135]
As described above, the conductive thin film 1104 is formed of a fine particle film, and its sheet resistance is set to be in the range of 10 3 to 10 7 [Ohm / sq].
[0136]
Note that the conductive thin film 1104 and the device electrodes 1102 and 1103 are desirably electrically connected favorably, and thus have a structure in which a part of each overlaps. In the example of FIG. 23, the overlapping manner is such that the substrate, the device electrode, and the conductive thin film are stacked in this order from the bottom. I can't wait.
[0137]
Further, the electron emitting portion 1105 is a crack-like portion formed in a part of the conductive thin film 1104, and has a higher electrical property than the surrounding conductive thin film. The crack is formed by performing the energization forming process described later on the conductive thin film 1104. Fine particles having a particle size of several Angstroms to several hundred Angstroms may be arranged in the crack. Since it is difficult to accurately and accurately show the actual position and shape of the electron-emitting portion, it is shown in a film form in FIG.
[0138]
The thin film 1113 is a thin film made of carbon or a carbon compound, and covers the electron emitting portion 1105 and its vicinity. The thin film 1113 is formed by performing an energization activation process described later after the energization forming process.
[0139]
The thin film 1113 is any one of single-crystal graphite, polycrystalline graphite, and amorphous carbon or a mixture thereof, and has a thickness of 500 Å or less, more preferably 300 Å or less. .
[0140]
Since it is difficult to accurately show the actual position and shape of the thin film 1113, it is schematically shown in FIG. Further, in the plan view (a), an element in which a part of the thin film 1113 is removed is illustrated.
[0141]
The basic configuration of the preferred device has been described above. In the embodiment, the following device is used.
[0142]
That is, blue glass was used for the substrate 1101, and Ni thin films were used for the device electrodes 1102 and 1103. The thickness d of the device electrode was 1000 [angstrom], and the electrode interval L was 2 [micrometer].
[0143]
Pd or PdO was used as the main material of the fine particle film, the thickness of the fine particle film was about 100 [angstrom], and the width W was 100 [micrometer].
[0144]
Next, a method for manufacturing a suitable planar surface conduction electron-emitting device will be described.
[0145]
12A to 12D are cross-sectional views for explaining a manufacturing process of the surface conduction electron-emitting device, and the notation of each member is the same as that in FIG.
[0146]
1) First, as shown in FIG. 12A, device electrodes 1102 and 1103 are formed on a substrate 1101.
[0147]
In formation, the substrate 1101 is sufficiently washed in advance with a detergent, pure water, and an organic solvent, and then a material for an element electrode is deposited (for example, a vacuum deposition method such as a vapor deposition method or a sputtering method). Technology may be used.). Thereafter, the deposited electrode material is patterned by using a photolithography / etching technique to form a pair of device electrodes (1102 and 1103) shown in FIG.
[0148]
2) Next, a conductive thin film 1104 is formed as shown in FIG.
[0149]
In the formation, first, an organic metal solution is applied to the substrate (a), dried, heated and baked to form a fine particle film, and then patterned into a predetermined shape by photolithography and etching. Here, the organic metal solution is a solution of an organic metal compound having a material of fine particles used for the conductive thin film as a main element (specifically, Pd is used as a main element in the present embodiment. In the embodiment, a dipping method is used as a coating method, but other methods such as a spinner method and a spray method may be used.)
[0150]
In addition, as a method for forming a conductive thin film made of a fine particle film, other than the method of applying the organometallic solution used in the present embodiment, for example, a vacuum evaporation method, a sputtering method, or a chemical vapor deposition method may be used. Sometimes used.
[0151]
3) Next, as shown in FIG. 3C, an appropriate voltage is applied between the device electrodes 1102 and 1103 from the forming power supply 1110, and the energization forming process is performed to form the electron emission portion 1105.
[0152]
The energization forming process is a process of energizing the conductive thin film 1104 made of a fine particle film to appropriately break, deform, or alter a part of the conductive thin film 1104 to change the structure to a structure suitable for electron emission. That is. In a portion of the conductive thin film made of the fine particle film that has been changed to a structure suitable for emitting electrons (that is, the electron emitting portion 1105), an appropriate crack is formed in the thin film. Note that the electrical resistance measured between the device electrodes 1102 and 1103 is significantly increased after the formation of the electron emission portions 1105 as compared to before the formation.
[0153]
FIG. 13 shows an example of an appropriate voltage waveform applied from the forming power supply 1110 in order to explain the energization method in more detail. When forming a conductive thin film made of a fine particle film, a pulsed voltage is preferable. In the case of this embodiment, a triangular wave pulse having a pulse width T1 is continuously generated at a pulse interval T2 as shown in FIG. Was applied. At that time, the peak value Vpf of the triangular wave pulse was sequentially increased. In addition, a monitor pulse Pm for monitoring the state of formation of the electron-emitting portion 1105 was inserted between triangular-wave pulses at appropriate intervals, and the current flowing at that time was measured by an ammeter 1111.
[0154]
In the embodiment, for example, in a vacuum atmosphere of about 10 −5 [Torr], for example, the pulse width T1 is 1 [millisecond], the pulse interval T2 is 10 [millisecond], and the peak value Vpf is every pulse. Was increased by 0.1 [V]. Then, the monitor pulse Pm was inserted at a rate of one every time five triangular waves were applied. The monitor pulse voltage Vpm was set to 0.1 [V] so as not to adversely affect the forming process. Then, when the electric resistance between the element electrodes 1102 and 1103 becomes 1 × 10 6 [ohm], that is, the current measured by the ammeter 1111 when a monitor pulse is applied is 1 × 10 −7 [A]. When the following conditions were reached, the energization related to the forming process was terminated.
[0155]
The above method is a preferable method for the surface conduction electron-emitting device of the present embodiment. For example, when the design of the surface conduction electron-emitting device such as the material and thickness of the fine particle film or the device electrode interval L is changed. It is desirable to appropriately change the energization conditions accordingly.
[0156]
4) Next, as shown in FIG. 12 (d), an appropriate voltage is applied between the element electrodes 1102 and 1103 from the activation power supply 1112, and an energization activation process is performed to improve the electron emission characteristics. Do.
[0157]
The energization activation process is a process of energizing the electron-emitting portion 1105 formed by the energization forming process under appropriate conditions and depositing carbon or a carbon compound in the vicinity thereof (in FIG. Alternatively, a deposit made of a carbon compound is schematically shown as a member 1113.) In addition, by performing the energization activation process, the emission current at the same applied voltage can be typically increased by 100 times or more as compared with before the energization activation process.
[0158]
Specifically, by periodically applying a voltage pulse in a vacuum atmosphere within a range of 10 −4 to 10 −5 [Torr], the organic compound existing in the vacuum atmosphere can be generated. Depositing carbon or carbon compounds. The deposit 1113 is any one of single crystal graphite, polycrystal graphite, and amorphous carbon, or a mixture thereof, and has a thickness of 500 Å or less, more preferably 300 Å or less.
[0159]
FIG. 14A shows an example of an appropriate voltage waveform applied from the activation power supply 1112 in order to describe the energization method in more detail. In the present embodiment, the energization activation process is performed by periodically applying a rectangular wave having a constant voltage. Specifically, the voltage Vac of the rectangular wave is 14 [V], and the pulse width T3 is 1 [mm]. Second] and the pulse interval T4 is 10 [milliseconds]. Note that the above-mentioned energization conditions are preferable conditions for the surface conduction electron-emitting device of the present embodiment, and when the design of the surface conduction electron-emitting device is changed, it is desirable to appropriately change the conditions accordingly.
[0160]
An anode electrode 1114 shown in FIG. 12D is used to capture an emission current Ie emitted from the surface conduction electron-emitting device. The anode electrode 1114 is connected to a DC high voltage power supply 1115 and an ammeter 1116 (the substrate is referred to as a substrate). When the activation process is performed after the 1101 is incorporated in the display panel, the phosphor screen of the display panel is used as the anode electrode 1114.)
[0161]
While the voltage is applied from the activation power supply 1112, the emission current Ie is measured by the ammeter 1116 to monitor the progress of the energization activation process, and control the operation of the activation power supply 1112. FIG. 105 (b) shows an example of the emission current Ie measured by the ammeter 1116. When the pulse voltage is started to be applied from the activation power supply 1112, the emission current Ie increases with the passage of time, but eventually saturates. Hardly increases. As described above, when the emission current Ie is substantially saturated, the application of the voltage from the activation power supply 1112 is stopped, and the energization activation process ends.
[0162]
Note that the above-mentioned energization conditions are preferable conditions for the surface conduction electron-emitting device of the present embodiment, and when the design of the surface conduction electron-emitting device is changed, it is desirable to appropriately change the conditions accordingly.
[0163]
As described above, the planar type surface conduction electron-emitting device shown in FIG.
(Vertical type surface conduction electron-emitting device)
Next, another typical configuration of a surface conduction electron-emitting device in which an electron-emitting portion or its periphery is formed of a fine particle film, that is, a configuration of a vertical surface conduction electron-emitting device will be described.
[0164]
FIG. 15 is a schematic cross-sectional view for explaining a basic structure of a vertical type. In the figure, 1201 is a substrate, 1202 and 1203 are element electrodes, 1206 is a step forming member, and 1204 is a conductive layer using a fine particle film. Reference numeral 1205 denotes an electron-emitting portion formed by an energization forming process, and 1213 denotes a thin film formed by an energization activation process.
[0165]
The vertical type differs from the flat type described above in that one of the element electrodes (1202) is provided on the step forming member 1206, and the conductive thin film 1204 covers the side surface of the step forming member 1206. It is in the point. Therefore, the element electrode interval L in the planar type shown in FIG. 23 is set as the step height Ls of the step forming member 1206 in the vertical type. Note that for the substrate 1201, the element electrodes 1202 and 1203, and the conductive thin film 1204 using a fine particle film, the materials listed in the description of the planar type can be similarly used. In addition, the step forming member 1206 includes, for example, SiO 22An electrically insulating material such as
[0166]
Next, a method of manufacturing a vertical surface conduction electron-emitting device will be described. FIGS. 16A to 16F are cross-sectional views for explaining a manufacturing process, and the notation of each member is the same as that in FIG.
[0167]
1) First, as shown in FIG. 16A, an element electrode 1203 is formed on a substrate 1201.
[0168]
2) Next, as shown in FIG. 2B, an insulating layer for forming a step forming member is laminated. The insulating layer is made of, for example, SiO2May be stacked by a sputtering method, but another film forming method such as a vacuum evaporation method or a printing method may be used.
[0169]
3) Next, as shown in FIG. 3C, an element electrode 1202 is formed on the insulating layer.
[0170]
4) Next, as shown in FIG. 4D, a part of the insulating layer is removed by using, for example, an etching method to expose the element electrode 1203.
[0171]
5) Next, as shown in FIG. 5E, a conductive thin film 1204 using a fine particle film is formed. For the formation, as in the case of the flat type, a film forming technique such as a coating method may be used.
[0172]
6) Next, as in the case of the planar type, the energization forming process is performed to form an electron emission portion (the same process as the planar type energization forming process described with reference to FIG. 12C may be performed). .).
[0173]
7) Next, in the same manner as in the case of the planar type, the energization activation process is performed to deposit carbon or a carbon compound in the vicinity of the electron emission portion (the planar energization activation process described with reference to FIG. The same processing as described above may be performed.).
[0174]
As described above, the vertical surface conduction electron-emitting device shown in FIG.
(Characteristics of surface conduction electron-emitting device used for display device)
The device configuration and the manufacturing method of the planar and vertical surface conduction electron-emitting devices have been described above. Next, the characteristics of the devices used in the display device will be described.
[0175]
FIG. 17 shows typical examples of (emission current Ie) versus (element applied voltage Vf) characteristics and (element current If) versus (element applied voltage Vf) characteristics of the elements used in the display device. Note that the emission current Ie is significantly smaller than the device current If, and it is difficult to show them on the same scale. In addition, these characteristics are changed by changing design parameters such as the size and shape of the device. Therefore, each of the two graphs is shown in arbitrary units.
[0176]
The element used for the display device has the following three characteristics regarding the emission current Ie.
[0177]
First, the emission current Ie sharply increases when a voltage higher than a certain voltage (this is called a threshold voltage Vth) or more is applied to the element. On the other hand, when the voltage is lower than the threshold voltage Vth, the emission current Ie hardly increases. Not detected.
[0178]
That is, the non-linear element has a clear threshold voltage Vth with respect to the emission current Ie.
[0179]
Second, since the emission current Ie changes depending on the voltage Vf applied to the element, the magnitude of the emission current Ie can be controlled by the voltage Vf.
[0180]
Third, since the response speed of the current Ie emitted from the element with respect to the voltage Vf applied to the element is high, the amount of charge of electrons emitted from the element can be controlled by the length of time during which the voltage Vf is applied.
[0181]
Because of the above characteristics, the surface conduction electron-emitting device can be suitably used for a display device. For example, in a display device in which a large number of elements are provided corresponding to pixels of a display screen, display can be performed by sequentially scanning the display screen by using the first characteristic. That is, a voltage equal to or higher than the threshold voltage Vth is appropriately applied to the element being driven, and a voltage lower than the threshold voltage Vth is applied to the element in a non-selected state. By sequentially switching the elements to be driven, the display screen can be sequentially scanned and displayed.
[0182]
Further, by using the second characteristic or the third characteristic, the light emission luminance can be controlled, so that gradation display can be performed.
(Structure of a multi-electron beam source with many elements wired in a simple matrix)
Next, the structure of a multi-electron beam source in which the above-described surface-conduction emission devices are arranged on a substrate and arranged in a simple matrix will be described.
[0183]
FIG. 18 is a plan view of the multi-electron beam source used for the display panel of FIG. On the substrate, surface conduction type emission elements similar to those shown in FIG. 11 are arranged, and these elements are wired in a simple matrix by row-direction wiring electrodes 1003 and column-direction wiring electrodes 1004. An insulating layer (not shown) is formed between the electrodes at the intersections of the row wiring electrodes 1003 and the column wiring electrodes 1004 to keep electrical insulation.
[0184]
FIG. 19 shows a cross section along the line BB 'in FIG.
[0185]
The multi-electron source having such a structure includes a row-direction wiring electrode 1003, a column-direction wiring electrode 1004, an inter-electrode insulating layer (not shown), a device electrode of a surface conduction electron-emitting device, and a conductive thin film. Is formed, power is supplied to each element via the row-direction wiring electrodes 1003 and the column-direction wiring electrodes 1004 to perform the energization forming process and the energization activation process.
[0186]
FIG. 20 shows a display configured so that image information provided from various image information sources such as television broadcasting can be displayed on a display panel using the surface conduction electron-emitting device described above as an electron beam source. It is a figure for showing an example of an apparatus.
[0187]
In the figure, 2100 is a display panel, 2101 is a display panel drive circuit, 2102 is a display controller, 2103 is a multiplexer, 2104 is a decoder, 2105 is an input / output interface circuit, 2106 is a CPU, 2107 is an image generation circuit, 2108 and 2109 and 2110 is an image memory interface circuit, 2111 is an image input interface circuit, 2112 and 2113 are TV signal receiving circuits, and 2114 is an input unit.
(When the present display device receives a signal including both video information and audio information, such as a television signal, it naturally reproduces audio simultaneously with the display of video. A description of circuits, speakers, and the like related to reception, separation, reproduction, processing, storage, and the like of audio information that is not directly related to features is omitted.)
Hereinafter, the function of each unit will be described along the flow of the image signal.
[0188]
First, the TV signal receiving circuit 2113 is a circuit for receiving a TV image signal transmitted using a wireless transmission system such as radio waves or spatial optical communication. The format of the received TV signal is not particularly limited, and may be, for example, various systems such as the NTSC system, the PAL system, and the SECAM system. Further, a TV signal (for example, a so-called high-definition TV including the MUSE system) composed of a larger number of scanning lines is suitable for taking advantage of the display panel suitable for increasing the area and the number of pixels. Signal source. The TV signal received by the TV signal receiving circuit 2113 is output to the decoder 2104.
[0189]
The TV signal receiving circuit 2112 is a circuit for receiving a TV image signal transmitted using a wired transmission system such as a coaxial cable or an optical fiber.
[0190]
As with the TV signal receiving circuit 2113, the type of the TV signal to be received is not particularly limited, and the TV signal received by this circuit is also output to the decoder 2104.
[0191]
Further, the image input interface circuit 2111 is a circuit for taking in an image signal supplied from an image input device such as a TV camera or an image reading scanner, and the taken image signal is outputted to the decoder 2104.
[0192]
The image memory interface circuit 2110 is a circuit for taking in an image signal stored in a video tape recorder (hereinafter abbreviated as VTR). The taken image signal is output to the decoder 2104.
[0193]
The image memory interface circuit 2109 is a circuit for taking in an image signal stored in the video disk, and the taken-in image signal is output to the decoder 2104.
[0194]
The image memory interface circuit 2108 is a circuit for taking in an image signal from a device storing still image data, such as a so-called still image disk, and the taken still image data is output to the decoder 2104.
[0195]
The input / output interface circuit 2105 is a circuit for connecting the present display device to an external computer, a computer network, or an output device such as a printer. In addition to inputting and outputting image data and character / graphic information, control signals and numerical data can be input and output between the CPU 2106 included in the display device and the outside in some cases.
[0196]
The image generation circuit 2107 also displays image data and character / graphic information input from outside via the input / output interface circuit 2105, or display image data based on image data or character / graphic information output from the CPU 2106. Is a circuit for generating. Within this circuit, for example, a rewritable memory for storing image data and character / graphic information, a read-only memory for storing image patterns corresponding to character codes, and a processor for image processing And other circuits necessary for generating an image.
[0197]
The display image data generated by this circuit is output to the decoder 2104, but may be output to an external computer network or printer via the input / output interface circuit 2105 in some cases.
[0198]
The CPU 2106 mainly performs operation control of the present display device and operations related to generation, selection, and editing of a display image.
[0199]
For example, a control signal is output to the multiplexer 2103, and image signals to be displayed on the display panel are appropriately selected or combined. In this case, a control signal is generated for the display panel controller 2102 in accordance with the image signal to be displayed, and the display frequency, the scanning method (for example, interlaced or non-interlaced), the number of scanning lines per screen, and the like are displayed. The operation of the device is appropriately controlled.
[0200]
In addition, image data and character / graphic information are directly output to the image generation circuit 2107, or an external computer or memory is accessed via the input / output interface circuit 2105 to output image data or character / graphic information. input.
[0201]
The CPU 2106 may, of course, be involved in work for other purposes. For example, it may be directly related to a function of generating and processing information, such as a personal computer or a word processor.
[0202]
Alternatively, it may be connected to an external computer network via the input / output interface circuit 2105 as described above, and work such as numerical calculation may be performed in cooperation with an external device.
[0203]
The input unit 2114 is for a user to input commands, programs, data, and the like to the CPU 2106. For example, in addition to a keyboard and a mouse, various input devices such as a joystick, a barcode reader, and a voice recognition device. Can be used.
[0204]
The decoder 2104 is a circuit for inversely converting various image signals input from the above 2107 to 2113 into three primary color signals or a luminance signal and an I signal and a Q signal. It is to be noted that the decoder 2104 desirably includes an image memory therein, as indicated by a dotted line in FIG. This is for handling a television signal that requires an image memory when performing inverse conversion, such as the MUSE method. Further, the provision of the image memory facilitates display of a still image, or enables image processing and editing including thinning, interpolation, enlargement, reduction, and synthesis of images in cooperation with the image generation circuit 2107 and the CPU 2106. This is because there is an advantage that it can be easily performed.
[0205]
The multiplexer 2103 selects a display image appropriately based on the control signal input from the CPU 2106. That is, the multiplexer 2103 selects a desired image signal from the inversely converted image signals input from the decoder 2104 and outputs the selected image signal to the drive circuit 2101. In that case, by switching and selecting image signals within one screen display time, it is also possible to divide one screen into a plurality of areas and display different images depending on the areas, as in a so-called multi-screen television. .
[0206]
The display panel controller 2102 is a circuit for controlling the operation of the driving circuit 2101 based on the control signal input from the CPU 2106.
[0207]
First, as a signal related to a basic operation of the display panel, a signal for controlling an operation sequence of a power supply (not shown) for driving the display panel is output to the driving circuit 2101.
[0208]
In addition, a signal for controlling a screen display frequency and a scanning method (for example, interlaced or non-interlaced) is output to the drive circuit 2101 as a signal related to the display panel driving method.
[0209]
In some cases, a control signal related to image quality adjustment such as luminance, contrast, color tone, and sharpness of a display image may be output to the driving circuit 2101.
[0210]
The drive circuit 2101 is a circuit for generating a drive signal to be applied to the display panel 2100, and operates based on an image signal input from the multiplexer 2103 and a control signal input from the display panel controller 2102. Is what you do.
[0211]
The function of each unit has been described above. With the configuration illustrated in FIG. 200, the present display device can display image information input from various image information sources on the display panel 2100.
[0212]
That is, various image signals including television broadcasts are inversely converted by the decoder 2104, appropriately selected by the multiplexer 2103, and input to the drive circuit 2101. On the other hand, the display panel controller 2102 generates a control signal for controlling the operation of the driving circuit 2101 according to the image signal to be displayed. The drive circuit 2101 applies a drive signal to the display panel 2100 based on the image signal and the control signal.
[0213]
Thus, an image is displayed on display panel 2100. These series of operations are totally controlled by the CPU 2106.
[0214]
Further, in the present display device, not only the image information selected from a plurality of pieces of image information is displayed but also displayed by the involvement of the image memory incorporated in the decoder 2104, the image generation circuit 2107 and the CPU 2106. For image information, for example, image processing such as enlargement, reduction, rotation, movement, edge emphasis, thinning, interpolation, color conversion, image aspect ratio conversion, etc., synthesis, deletion, connection, replacement, insertion, etc. It is also possible to perform the first image editing. Although not specifically described in the description of the present embodiment, a dedicated circuit for processing and editing audio information may be provided as in the above-described image processing and image editing.
[0215]
Therefore, the present display device can be used for television broadcast display devices, video conference terminal devices, image editing devices for handling still images and moving images, computer terminal devices, office terminals including word processors, game machines, and the like. It is possible to have a single function, and it has a very wide range of applications for industrial or consumer use.
[0216]
FIG. 20 merely shows an example of the configuration of a display device using a display panel using a surface conduction electron-emitting device as an electron beam source, and it is needless to say that the present invention is not limited to this. For example, among the components shown in FIG. 20, circuits relating to functions that are unnecessary for the intended purpose may be omitted. Conversely, additional components may be added depending on the purpose of use. For example, when the present display device is applied to a videophone, it is preferable to add a transmission / reception circuit including a television camera, an audio microphone, a lighting device, and a modem to the components.
[0217]
In the present display device, in particular, since the display panel using the surface conduction electron-emitting device as the electron beam source can be easily made thin, the depth of the entire display device can be reduced. In addition, the display panel using surface conduction electron-emitting devices as the electron beam source can easily enlarge the screen, and has high brightness and excellent viewing angle characteristics. It is possible to display well.
[0218]
【The invention's effect】
According to the first configuration of the present invention, it is possible to display an image having good tone reproduction characteristics regardless of the saturation phenomenon of the phosphor. Further, by performing the correction for each emission color, it is possible to display an image having good color reproduction characteristics.
[0219]
According to the second configuration of the present invention, even when the display device receives a plurality of types of input signals such as a TV signal and a PC image signal, an image display having good tone reproduction and color reproduction characteristics can be obtained. It becomes possible.
[0220]
According to the third configuration of the present invention, even when the display device performs the so-called ABL control for reducing the average luminance of the entire screen even if the peak luminance is large in order to suppress power consumption, good gradation reproduction and color reproduction can be achieved. Image display having reproducibility can be performed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of a driving circuit of a surface conduction electron emission display (SED) panel.
FIG. 2 is an NTSC-RGB decoder section.
FIG. 3 is a timing generator.
FIG. 4 is an analog processing unit.
FIG. 5 is a time chart for explaining an operation of a drive circuit of a surface conduction electron emission display (SED) panel.
FIG. 6 is a graph showing gamma restoring characteristics;
FIG. 7 is a graph showing emission luminance characteristics of the SED panel.
FIG. 8 is a block diagram of an input signal selector.
FIG. 9 is a perspective view of an SED display panel.
FIG. 10 is an arrangement diagram of a phosphor matrix.
FIG. 11 is a plan view and a sectional view of a surface conduction electron-emitting device.
FIG. 12 is a manufacturing process diagram of the surface conduction electron-emitting device.
FIG. 13 is a diagram of a forming voltage waveform.
FIG. 14 is an activation voltage waveform and emission current waveform diagram.
FIG. 15 is a sectional view of a vertical surface conduction electron-emitting device.
FIG. 16 is a manufacturing process diagram of a vertical surface conduction electron-emitting device.
FIG. 17 is a graph showing emission current characteristics of a surface conduction electron-emitting device.
FIG. 18 is an electron source using simple matrix wiring.
FIG. 19 is a sectional view taken along line B-B ′ of the electron source formed by simple matrix wiring.
FIG. 20 is a block diagram of a surface conduction electron emission display system.
FIG. 21 is a plan view of a conventional surface conduction electron-emitting device.
FIG. 22 is a cross-sectional view of a conventional field emission electron-emitting device.
FIG. 23 is a sectional view of a conventional MIM type electron-emitting device.
FIG. 24 is a matrix arrangement diagram of a conventional MIM-type electron-emitting device.
[Explanation of symbols]
P1 NTSC-RGB decoder
P2 timing generator
P3 Analog processing unit
P2000 display panel
P3000 Row direction driving means
P1101, P1107 Shift register
1001 electron source substrate
1005 Rear plate
1006 Frame
1010 face plate
1101 substrate
1102, 1103 Device electrode
1104 Conductive thin film
1105 Electron emission unit

Claims (7)

マトリクス状に配置された行配線および列配線とにそれぞれ接続された電子放出素子と、前記電子放出素子から放出された電子を受けて発光する蛍光体と、入力画像信号を変換して変換画像信号を出力する画像信号変換手段と、前記変換画像信号に基づいて前記電子放出素子から放出される電子ビームの照射時間を変調する変調手段とを備えた画像表示装置であって、
前記画像信号変換手段は、原信号を陰極線管用にガンマ補正した前記入力画像信号を、前記原信号に復元し、
復元した前記原信号を、前記原信号対前記蛍光体発光量の非線形性を補正し前記変換画像信号対前記蛍光体発光量特性を直線とさせる前記変換画像信号に変換して出力
前記変調手段は、前記変換画像信号に基づいて、前記列配線に印加される電圧のパルス幅を変調することを特徴とする画像表示装置。
An electron-emitting device connected to a row wiring and a column wiring arranged in a matrix; a phosphor that emits light by receiving electrons emitted from the electron-emitting device; and a converted image signal that converts an input image signal. An image display device comprising: an image signal conversion unit that outputs an image signal; and a modulation unit that modulates an irradiation time of an electron beam emitted from the electron-emitting device based on the converted image signal.
The image signal converting means restores the input image signal obtained by gamma correcting the original signal for a cathode ray tube to the original signal,
The restored the original signal, and outputs the converted to the converted image signal to said original signal to said correcting the nonlinearity of the phosphor emission amount linearly the converted image signal to said phosphor emission amount characteristics,
The image display device, wherein the modulation unit modulates a pulse width of a voltage applied to the column wiring based on the converted image signal.
前記原信号対前記蛍光体発光輝度の非線型性は、前記原信号を横軸とし、前記蛍光体発光輝度を縦軸としたときに、上に凸の曲線となる特性である請求項1記載の画像表示装置。The non-linearity of the original signal versus the phosphor emission luminance is a characteristic that becomes an upwardly convex curve when the original signal is set on the horizontal axis and the phosphor emission luminance is set on the vertical axis. Image display device. 前記入力画像信号の種別を判別する画像判別手段と、
前記画像判別手段の出力に基づいて輝度制御を行う輝度制御手段とを有し、
前記画像信号変換手段は、前記画像判別手段の出力に基づいて前記入力画像信号を変換し、変換画像信号を出力することを特徴とする請求項1または2記載の画像表示装置。
Image determination means for determining the type of the input image signal,
Brightness control means for performing brightness control based on the output of the image determination means,
The image display device according to claim 1, wherein the image signal conversion unit converts the input image signal based on an output of the image determination unit and outputs a converted image signal.
前記輝度制御手段は、前記列配線に印加される最大電位または前記行配線に印加される走査選択電位を変化させることにより輝度制御を行う請求項3記載の画像表示装置。4. The image display device according to claim 3, wherein said brightness control means performs brightness control by changing a maximum potential applied to said column wiring or a scanning selection potential applied to said row wiring. 前記入力画像信号の平均入力輝度レベルを検出する平均値検出手段と、前記平均入力輝度レベルに基づいて輝度制御を行う輝度制御手段とを有し、
前記画像信号変換手段は、前記平均値検出手段の出力に基づいて前記入力画像信号を変換し、変換画像信号を出力することを特徴とする請求項1または2記載の画像表示装置。
Has an average value detection detemir stage for detecting an average input brightness level of the input image signal, and a brightness control means for performing brightness control on the basis of the average input brightness level,
The image display device according to claim 1, wherein the image signal conversion unit converts the input image signal based on an output of the average value detection unit and outputs a converted image signal.
前記画像信号変換手段は、前記入力画像の前記種別ごとに、前記入力画像信号から前記変換画像信号を生成する種別変換テーブルメモリを備えることを特徴とする請求項2記載の画像表示装置。3. The image display device according to claim 2, wherein the image signal conversion means includes a type conversion table memory for generating the converted image signal from the input image signal for each type of the input image. マトリクス状に配置された行配線および列配線とにそれぞれ接続された電子放出素子と、前記電子放出素子から放出された電子を受けて発光する蛍光体と、入力画像信号を変換して変換画像信号を出力する画像信号変換手段と、前記変換画像信号に基づいて前記電子放出素子から放出される電子ビームの照射時間を変調する変調手段とを備えた画像表示装置であって、
前記画像信号変換手段は、該画像信号変換手段による信号の変換が、
原信号を陰極線管用に補正した前記入力画像信号を、前記原信号に近づけるべく行う補正と、
該原信号に近づけるべく補正された信号を更に補正する更なる補正とを含むものであり、前記更なる補正では、前記原信号に近づけるべく補正して得られた信号に基づく駆動信号が前記電子放出素子に入力された時の、該駆動信号に対する該駆動信号による電子放出によって生じる前記蛍光体の発光量の特性を補正し、
前記変調手段は、前記駆動信号に基づいて、前記列配線に印加される電圧のパルス幅を変調することを特徴とする画像表示装置。
An electron-emitting device connected to a row wiring and a column wiring arranged in a matrix; a phosphor that emits light by receiving electrons emitted from the electron-emitting device; and a converted image signal that converts an input image signal. An image display device comprising: an image signal conversion unit that outputs an image signal; and a modulation unit that modulates an irradiation time of an electron beam emitted from the electron-emitting device based on the converted image signal.
The image signal conversion means, the conversion of the signal by the image signal conversion means,
The input image signal obtained by correcting the original signal for a cathode ray tube, a correction performed to approach the original signal,
And further correcting the signal corrected to approach the original signal. Correcting the characteristics of the light emission amount of the phosphor caused by electron emission by the drive signal with respect to the drive signal when input to the emission element;
The image display device, wherein the modulation unit modulates a pulse width of a voltage applied to the column wiring based on the drive signal.
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