JPH11289472A - 画像処理方法及び装置と画像表示装置 - Google Patents

画像処理方法及び装置と画像表示装置

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JPH11289472A
JPH11289472A JP10088966A JP8896698A JPH11289472A JP H11289472 A JPH11289472 A JP H11289472A JP 10088966 A JP10088966 A JP 10088966A JP 8896698 A JP8896698 A JP 8896698A JP H11289472 A JPH11289472 A JP H11289472A
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image signal
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signal
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JP10088966A
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Naoto Abe
直人 阿部
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  • Control Of Indicators Other Than Cathode Ray Tubes (AREA)
  • Controls And Circuits For Display Device (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 再生される画像の輝度分解能で画像信号を補
正する。 【解決手段】 入力した画像信号をROM41,42の
アドレスとして入力し、これらROM41,42から出
力される補正データを変換テーブル制御器43により、
各フレーム毎に切り換えて出力する。これらROM4
1,42のそれぞれは、同じアドレスのデータの平均値
が,例えばBTA,SAMPLE1125/60スタジ
オ規格に従って計算した計算値に略等しくなるような補
正データを記憶しており、これらROM41,42に記
憶された補正データは、画像表示においてパルス幅変調
されたパルス幅の最小分解能となるように設定されてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、画像信号を入力し
て処理する画像処理方法及び装置と画像表示装置に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】テレビジョン信号などのカラー画像信号
を入力し、CRTや液晶等のカラー表示パネルに表示す
る装置が知られている。このような装置では、入力した
アナログ画像信号をA/D変換し、そのA/D変換され
たデジタル信号をガンマ補正して出力している。このよ
うなガンマ補正回路としては、デジタル画像信号をアド
レスとして入力し、そのアドレスに記憶されているガン
マ補正データを読み出して出力するガンマ補正用LUT
(Look Up Table)が一般的である。
【0003】このような従来のガンマ補正テーブルLU
Tの一例を図35(a)(b)に示す。ここでは補正テ
ーブルの入出力を8ビット幅としている。図35(a)
は入力側(アドレス)とそれに対する出力(補正デー
タ)との関係を示している。例えば低輝度の階調レベル
では、入力「00H」(Hは16進数を示す)に対して
出力が「00H」、中間調レベルでは入力「AAH」に
対して出力が「55H」、高輝度の階調のレベルでは、
入力「FFH」に対して出力が「FFH」となってい
る。
【0004】こうして変換されるガンマ補正特性は図3
5(b)のようになる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】このような補正によ
り、本来の目的である色信号の制御は良好に行なえた
が、上述したような8ビット幅の補正テーブルの場合、
ガンマ補正の計算値がディジタルデータの最小分解能以
下には存在せず、その間のデータは必要に応じて出力デ
ータを補間したり、或は四捨五入等を行って求めてい
た。そのため階調性(輝度分解能)が損なわれ画質劣化
が生じていた。これはガンマ補正の場合に限らず、コン
トラストの変換等を行なう場合も同様な問題となってい
た。
【0006】本発明は上記従来例に鑑みてなされたもの
で、所望の輝度分解能で画像信号を補正する画像処理方
法及び装置と画像表示装置を提供することを目的とす
る。
【0007】また本発明の目的は、画像信号の階調性を
損なうことなく良好な画像を再生できる画像処理方法及
び装置と画像表示装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の画像処理装置は以下のような構成を備える。
即ち、画像信号を入力して処理する画像処理装置であっ
て、画像信号に対応して補正データを記憶する複数の記
憶手段と、入力した画像信号に対応して前記複数の記憶
手段のそれぞれから出力される補正データを選択する選
択手段と、前記選択手段により選択された補正データを
前記入力した画像信号の処理データとして出力する手段
とを有することを特徴とする。
【0009】また上記目的を達成するために本発明の画
像処理方法は以下のような工程を備える。即ち、画像信
号を入力して処理する画像処理方法であって、入力した
画像信号に対応して、複数の補正データを記憶する複数
のメモリのそれぞれから出力される補正データを選択す
る選択工程と、前記選択工程で選択された補正データを
前記入力した画像信号の処理データとして出力する工程
とを有することを特徴とする。
【0010】上記目的を達成するために本発明の画像表
示装置は以下のような構成を備える。即ち、画像信号を
入力して表示する画像表示装置であって、画像信号を入
力する入力手段と、前記入力手段により入力した画像信
号に対応して補正データを記憶する複数のメモリを備
え、前記複数のメモリのそれぞれから出力される補正デ
ータを選択して前記入力した画像信号を補正する補正手
段と、前記補正手段により補正された画像信号に基づい
て表示信号を生成する表示信号生成手段と、前記表示信
号生成手段により生成された表示信号に基づいて表示器
を駆動して画像を表示する表示制御手段とを有すること
を特徴とする。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の好適な実施の形態を詳細に説明する。尚、この実施の
形態では、画像を表示する表示装置の例で説明するが、
本発明はこれに限定されるものでなく、入力した画像信
号に対してガンマ補正或は輝度補正などを行う画像処理
装置にも適用できる。また、本実施の形態に係る画像表
示装置に使用するマトリクス型の表示パネルは、基板上
に多数の電子源例えば冷陰極素子を配列したマルチ電子
源と、このマルチ電子源から放出される電子の照射によ
り発光して画像を表示する画像形成部材を、この基板に
対向させてフェースプレートに配設し、これら基板及び
フェースプレート等を薄型の真空容器内に収容して構成
されている。ここで冷陰極素子は、例えばフォトリソグ
ラフィー・エッチングのような製造技術を用いることに
より、基板上に正確に位置決めして形成できるため微小
な間隔で多数個を配列することが可能である。しかも、
従来からCRT等で用いられてきた熱陰極と比較する
と、陰極自身や周辺部が比較的低温な状態で駆動できる
ため、より微細な配列ピッチのマルチ電子源を実現でき
る。尚、このマトリクス型表示パネルの構成と製造法に
ついては後述する。
【0012】以下、本発明の実施の実施の形態について
図面を参照して説明する。
【0013】[実施の形態1]図1は、本発明の実施の
形態1の画像表示装置の構成を示すブロック図である。
【0014】図1において、1は表示パネルで、基板上
に多数の電子源、例えば冷陰極素子を配列してなるマル
チ電子源を薄型の真空容器内に収容したマトリクス型の
表示パネルで、図1に示す様に、例えば水平方向に48
0素子、即ち、160画素(RGB)×3分の電子放出
素子が配置され、例えば、垂直方向には240素子(8
0画素分)が配置されている。本実施の形態では、表示
パネル1の素子数は480素子×240素子としている
が本発明はこれに限定されるものでなく、必要に応じて
用途により決定される。この表示パネル1の発光体(蛍
光体)は、RGBストライプ状に配列されている。2a
〜2cはアナログディジタル変換器(A/Dコンバー
タ)であり、不図示のデコーダにより例えばNTSC信
号からRGB信号にデコードされたアナログRGBコン
ポーネント信号を入力し、例えば各々8ビット幅のディ
ジタルRGB信号に変換する。3aはデータ並び替え部
で、A/Dコンバータ2a〜2cにより変換された、或
は外部のコンピュータ機器等から入力されたデジタルR
GB信号(信号S1)を入力し、表示パネル1の表示画
素の配列に合わせて、その入力したディジタルデータを
並べ替えて出力(信号S2)している。4は輝度データ
変換器で、データ並べ替え部3から入力したディジタル
データを所望の輝度特性に変換する変換テーブルを備え
ており、例えばガンマ変換などを行なう。5はシフトレ
ジスタで、輝度データ変換器4から出力されるシリアル
データをシフトクロック(SCLK)に同期して順次シ
フト入力し、表示パネル1のそれぞれの素子に対応した
ディジタルデータ(XD1〜XD480)を形成する。
6は変調信号発生部で、シフトレジスタ5から入力され
る1列分のディジタル画像データの値に応じたパルス幅
の信号を出力する。7は水平駆動ドライバで、変調信号
発生部6から出力されるパルス幅出力に応じて、表示パ
ネル1の変調信号線(列配線)を駆動する(駆動信号X
1〜X480とする)。尚、この表示パネル1における
発光輝度は、各素子の駆動信号のパルス幅にほぼ比例し
たものとなっている。
【0015】8は走査シフトレジスタで、入力した画像
信号の水平走査同期信号(HD)を入力し、入力画像の
走査線に対応する表示パネル1の走査配線を順次走査す
るデータを出力する。9は走査信号駆動ドライバで、走
査シフトレジスタ8の出力に従って表示パネル1の走査
配線(行配線)を順次駆動する。10はタイミング制御
部で、入力した画像信号に同期信号(sync)やデー
タサンプリングクロック(DCLK)を入力し、前述の
各部に所望のタイミングの制御信号を出力している。
【0016】図2は、本実施の形態の変調信号発生部6
の1つの画像データ(RGBのいずれか)のための回路
構成を示すブロック図である。
【0017】図2において、61はダウンカウンタであ
り、シフトレジスタ5から出力される各ディジタルデー
タ(XD1〜XD480のいずれか)をロード信号(L
d)のタイミングでロードし、クロック(PCLK)を
入力する度のその値を−1(ダウンカウント)する。P
WM出力は、このダウンカウンタ61の出力として出力
される。即ち、このPWN出力は、ダウンカウンタ61
に画像データがセットされた時点でハイレベルになり、
ボロー(Borrow)が出力された時点でロウレベルになる。
これにより「ロードされた画像データ×「クロック(P
CLK)周期」で決まるパルス幅の信号が出力される。
【0018】図3は、この変調信号発生部6の動作タイ
ミングを示す図である。この図3では、シフトレジスタ
6から出力された画像データの値が「p」の場合の例を
示している。
【0019】図4は、本実施の形態1の輝度データ変換
器4の構成を示すブロック図である。
【0020】図4において、41,42のそれぞれは変
換テーブル(ROM)であり、それぞれ輝度変換テーブ
ルが記憶されている。43は変換テーブル制御器で、フ
リップフロップ44、セレクタ45を有している。フリ
ップフロップ44は、垂直同期信号(VD)をクロック
として入力し、フィールド(或いはフレーム)毎にその
出力を反転させる。セレクタ45は、フリップフロップ
44の出力に応じて、2種類の変換テーブル(ROM4
1,ROM42)のいずれかの出力を選択する。
【0021】図5は、実施の形態1の変換テーブル制御
器43の動作を説明する図である。この図から分かるよ
うに、フィールド番号「0」(偶数フィールド)ではR
OM41が選択され、フィールド番号「1」(奇数フィ
ールド)ではROM42が選択されている。
【0022】図6は、本実施の形態1の変換テーブル、
即ち、変換テーブル(ROM41,ROM42)におけ
る、アドレス対データの関係を示す図である。
【0023】図6おいて、入力側は変換テーブル(RO
M41,ROM42)のアドレスとして入力される値を
示し、出力側は各ROMに記憶されている値(入力アド
レスに対するROMのデータ出力)を示している。
【0024】図7は本実施の形態1に係る画像表示装置
における動作タイミングを示すタイミング図である。以
下、上述の図面を参照して本実施の形態1における動作
を説明する。
【0025】図1において、不図示のデコーダにより、
例えばNTSC信号からRGB信号にデコードされたア
ナログRGBコンポーネント信号を、A/Dコンバータ
2a〜2cにより、各々例えば8ビット幅のディジタル
RGB信号に変換する。尚、このデジタル信号は前述の
様に外部のコンピュータ機器などから入力されても良
い。こうしてデータ並び替え部3は、A/Dコンバータ
2a〜2c或はコンピュータ等からデジタルRGB信号
(S1)を入力する。この際、1走査ライン(1H)の
画素データの数は、表示パネル1の変調信号線側の画素
数(水平方向の画素数)で決めると処理が簡単になる。
本実施の形態1の場合、表示パネル1の変調信号線側の
画素数は前述のように「160」としている。A/Dコ
ンバータ2a〜2c、またはコンピュータ等からのデジ
タルRGB信号(S1)は、不図示のデータサンプリン
グクロック(DCLK)と同期してデータ並び替え部3
に入力される。
【0026】図7において、VDは垂直同期信号で、最
初のVD信号によりROM41の出力が選択される。Da
taはアナログ入力画像信号を示し、HDはこのアナログ
画像信号の水平同期信号を示している。またY1,Y
2,…信号は、この水平同期信号に同期して出力され
る、表示パネル1の走査信号(ロウツルー)を示してい
る。
【0027】データ並び替え部3の入力信号(S1)
は、RGBパラレル信号を、データサンプリングクロッ
ク(DCLK)の3倍の周波数のクロックである不図示
のシフトクロック(SCLK)のタイミングで切り替え
られ、表示パネル1のRGB画素配列に従って順次出力
される(Data-1,Data-2,…,Data-160)。データ並び替
え部3の出力信号(S2)は輝度データ変換器4に入力
されて、各フィールド毎に画像処理が施される。図4に
示す様に輝度データ変換器4は、予め2種類の所望のデ
ータが記憶されている変換テーブル(ROM41,RO
M42)によりデータ並び替え部3の出力信号(S2)
を順次変換する。フリップフロップ44は、垂直同期信
号(VD)をクロックとして入力し、フィールド(或い
はフレーム)毎にその出力を反転させる、フリップフロ
ップ44の出力はセレクタ45を制御し、図5に従って
2種類の変換テーブル(ROM41,ROM42)の出
力を選択する。これら2種類の変換テーブル(ROM4
1,ROM42)に記憶されている変換データは、輝度
変換の一例としてガンマ変換用のデータである。ここで
のガンマ変換特性として、例えば、BTA,SMPTE
1125/60スタジオ規格を用いて説明する。この規
格では、 L=[(V+0.1115)/1.1115]^(1/0.45):V≧0.0923 L=V/4.0:V<0.0923 … 式(1) 尚、ここで、「^」はべき乗を意味している。またL:
出力輝度、V:入力データである。
【0028】図6において、入力側が上記式(1)の入
力データVに該当している。本実施の形態1の表示パネ
ル1は、入力した画像信号のパルス幅と発光輝度とがほ
ぼ比例しているので、変換テーブルにより入力値を出力
輝度Lに比例させることにより、入力画像信号のガンマ
変換が実現できる。上記式(1)に基づくパルス幅の計
算値を図6の計算値の欄に示している。図6の計算値は
式(1)からも明らかのように、変調信号発生部6のパ
ルス幅の最小分解能以下の分解能を有している(図6の
計算値における小数点以下に対応)。そのため2種類の
変換テーブル(ROM41,ROM42)はそれぞれ同
一の入力に対して2種類の変換テーブル(ROM41,
ROM42)の出力の差が変調信号発生部6のパルス幅
の最小分解能(即ち、同一入力の時ROM41,42の
出力の差が「1」)になるように決める。このような決
め方により2種類の変換テーブル(ROM41,ROM
42)に記憶されるデータを図6の様に決定した。
【0029】輝度データ変換器4の出力信号S3はシフ
トレジスタ5に送られ、シフトクロック(SCLK)に
同期してシリアルデータを順次シフト転送し、表示パネ
ル1のそれぞれの素子に対応したディジタルデータ(X
D1〜XD480)を走査信号時間(水平走査時間)単
位で出力する。これらデータXD1〜XD480は変調
信号発生部6に入力され、前述したように、表示パネル
1の各素子に対応するディジタルデータに応じたパルス
幅の信号に変換される。即ち、変調信号発生部6は、
「データ(入力値)」×「クロック(PCLK)周
期)」で決まるパルス幅の信号を出力する。水平駆動ド
ライバ7は、例えば+Vdd(例えば+8V)の電圧
(X1〜X480)で、変調信号発生部6の出力で決ま
るパルス幅で表示パネル1の変調信号線(列配線)を駆
動する。
【0030】図7において、Ldは変調信号発生部6の
各ダウンカウンタ61へのロード信号を示し、PCLK
は時間を計数するためのクロックを示し、X1〜X3,
…は信号S3の値(R-0,G-0,B-0,…)に対応したパルス
幅の信号を示している。
【0031】一方、走査シフトレジスタ8は、水平走査
同期信号(HD)をシフトクロックとし、入力画像が送
られてくるディジタルデータに対応する表示パネル1の
走査配線を順次走査するデータを作る。そして走査シフ
トレジスタ8により選択された走査線の電圧が駆動電圧
(−Vss:例えば−8V)になるように切り換えてい
る。ここでは例えば図1の走査駆動ドライバ9で示すよ
うに、トランジスタスイッチング回路等で構成された4
80個のスイッチ回路を有し、各スイッチ回路は走査シ
フトレジスタ8の出力に応じて、対応する走査線を駆動
電圧に接続するかどうか決定して各走査線への印加電圧
を決定している。
【0032】ここで表示パネル1において、(+Vd
d)または(−Vss)のみが印加される素子は、図3
1を参照して後述するように、素子の特性から発光に寄
与しない。これに対し、(+Vdd)と(−Vss)が
同時に印加された素子、即ち、電位差(+Vdd)−
(−Vss)なる電圧が印加された素子は、その輝度に
比例した時間(パルス幅)だけ電圧が印加されるため、
その素子からは入力した画像データの値(輝度)に応じ
た電子が放出され、階調のある画像データが再生される
ことになる。このようにして順次行配線が走査され、そ
の走査線に対応する画像データに対応するパルス信号が
列配線に入力されることにより、表示パネル1に階調画
像が表示される。
【0033】その結果、表示パネル1に良好な階調性で
画像が表示できた。尚、静止画の場合は特にフィールド
毎に変換テーブル(ROM41,42)が切り換えられ
るのでフリッカーノイズが出ることが懸念されるが、実
際には、2種類の変換テーブル(ROM41,42)は
それぞれ同一の入力に対してその平均値が図6の計算値
にほぼ等しく、特に入力に対して出力の差が変調信号発
生部6のパルス幅の最小分解能になるように決めてある
ので、フリッカーノイズが目立たなく、良好な階調性を
再現できた。
【0034】[実施の形態2]次に本発明の実施の形態
2について説明する。この実施の形態2と前述の実施の
形態1との相違は、輝度データ変換器4の構成が異なる
だけで他の構成要素については同じであるので、それら
の説明を省略する。
【0035】図8は、本実施の形態2における輝度デー
タ変換器4の構成を示すブロック図であり、図8におい
て、41,42はそれぞれ変換テーブル(ROM41,
42)であり、それぞれ前述の実施の形態1と同じ輝度
変換テーブルが記憶されている。43aは変換テーブル
制御器であり、以下の要素を備えている。44a,44
bはフリップフロップである。フリップフロップ44a
は垂直同期信号(VD)をクロックとし、フィールド
(或いはフレーム)毎にその出力を反転させる。フリッ
プフロップ44bはデータサンプリングクロック(DC
LK)をクロックとして入力し、水平方向の1画素毎に
その出力を反転させる。46は排他的論理和回路であ
る。47はセレクタであり、排他的論理和回路46の出
力によって2種類の変換テーブル(ROM41,ROM
42)の内のいずれかの出力を選択する。
【0036】図9は、実施の形態2の変換テーブル制御
器43aの動作を示す図で、ここではフィールド番号が
偶数「0」のときは、水平方向の画素毎にROM41、
ROM42の順に変換テーブルが選択され、フィールド
番号が奇数「1」のときは、水平方向の画素毎にROM
42、ROM41の順に変換テーブルが選択されてい
る。図10は、本発明の実施の形態2の画像表示装置に
おける動作タイミングを示すタイミング図である。この
図10と前述の図7との大きな相違点は、ROM41,
42の切換えが各画素毎に行われている点が異なってい
る。
【0037】以上の構成において、データ並び替え部3
からの出力信号(S2)は輝度データ変換器4に入力さ
れる。図8に示す様に、輝度データ変換器4は、前述の
実施の形態1と同様に、予め2種類のデータが記憶され
ている変換テーブル(ROM41,ROM42)によ
り、データ並び替え部3からの信号(S2)を順次変換
する。一方、フリップフロップ44aは垂直同期信号
(VD)をクロックとして入力し、フィールド(或いは
フレーム)毎に出力(フィールド番号と呼ぶ)を反転さ
せる。フリップフロップ44bは、データサンプリング
クロック(DCLK)をクロックとして入力し、水平方
向の1画素毎に出力(データ番号と呼ぶ)を反転させ
る。フリップフロップ44a、フィールド番号及びデー
タ番号は、排他的論理和回路46に入力され、図9に示
す様にフィールド番号及びデータ番号が同じ場合には変
換テーブル(ROM41)の出力を、フィールド番号及
びデータ番号が異なる場合には変換テーブル(ROM4
2)の出力を、セレクタ45が選択するための制御信号
を作る。セレクタ45は、図9に示す様に、フィールド
番号及びデータ番号に従って2種類の変換テーブル(R
OM41,ROM42)のいずれかを選択する。
【0038】ここでは実施の形態1と同様に、表示パネ
ル1に良好な階調性で画像表示できた。また前述の実施
の形態1と同様に、静止画の場合にフィールド毎及び画
素毎に変換テーブルが切り変わるのでフリッカーノイズ
が出ることが懸念されるが、実際には2種類の変換テー
ブル(ROM41,ROM42)はそれぞれ同一の入力
に対して平均値が図6の計算値にほぼ等しく、入力に対
して出力の差が変調信号発生部6のパルス幅の最小分解
能になるように決めてあるので、フリッカーノイズが目
立たなく、しかも良好な階調性を実現できた。更に前述
の実施の形態1に比べ、2種類の変換テーブル(ROM
41,ROM42)の出力の切り替えを時間軸方向と空
間方向(水平方向)で併用したので、更にフリッカーノ
イズが目立たなく、良好な階調性を実現できた。
【0039】[実施の形態3]次に本発明の実施の形態
3について説明する。この実施の形態3と前述の実施の
形態1との違いは、輝度データ変換器4の構成が異なる
だけで他の構成要素については同じであるので、それら
の説明を省略する。
【0040】図11は、本発明の実施の形態3における
輝度データ変換器4の構成を示すブロック図である。
【0041】図11において、51〜54のそれぞれは
変換テーブル(ROM51,ROM52,ROM53,
ROM54)を示している。55は変換テーブル制御器
で下記の構成を備えている。57,58のそれぞれは2
ビットのカウンタである。カウンタ57は垂直同期信号
(VD)をクロックとし、フィールド(或いはフレー
ム)毎にカウント値を+1している。カウンタ58はデ
ータサンプリングクロック(DCLK)をクロックとし
て入力し、水平方向の1画素毎にカウント値を+1して
いる。59は2ビット長の加算器である。56はセレク
タであり、加算器59の出力値に応じて、4種類の変換
テーブル(ROM51,ROM52,ROM53,RO
M54)のいずれかの出力を選択している。
【0042】図12は、本実施の形態3の変換テーブル
制御器55の動作を説明する図で、図13は、本実施の
形態3の変換テーブルの内容、即ち、変換テーブル(R
OM51,ROM52,ROM53,ROM54)のそ
れぞれにおけるアドレス対データの関係を示す図であ
る。この図において、入力側は変換テーブル(ROM5
1〜54)のそれぞれの入力アドレス、出力側は変換テ
ーブル(ROM51,ROM52,ROM53,ROM
54)のそれぞれに記憶されている値(即ち、入力アド
レスに対するROMのデータ出力)を表している。
【0043】次に本実施の形態3における動作を説明す
る。
【0044】データ並び替え部3からの信号(S2)は
輝度データ変換器4に入力される。図11に示す様に、
輝度データ変換器4は、4種類の変換データが記憶され
ている変換テーブル(ROM51〜54)を有してお
り、これらROMを使用してデータ並び替え部3の出力
信号(S2)を順次変換する。一方、カウンタ47は、
垂直同期信号(VD)をクロックとして入力し、各フィ
ールド(或いはフレーム)毎にカウント値を+1してい
る(この出力をフィールド番号と呼ぶ)。またカウンタ
58はデータサンプリングクロック(DCLK)をクロ
ックとして入力し、水平方向の1画素毎にカウント値を
+1している(この出力をデータ番号と呼ぶ)。これら
フィールド番号及びデータ番号は加算器59に入力さ
れ、図12に示す様にフィールド番号及びデータ番号に
対応して、4種類の変換テーブル(ROM51,ROM
52,ROM53,ROM54)のいずれかの出力を選
択している。実際にはカウンタ57,58の出力(フィ
ールド番号、データ番号)を加算し、その加算結果の下
位2ビットをデコードし、そのデコードした値に基づい
てセレクタ56の切り換えを制御している。即ち、セレ
クタ56は、加算器59の下位2ビット出力が「0」の
場合はROM51の出力を、「1」の場合にはROM5
2の出力を、「2」の場合はROM53の出力を、
「3」の場合はROM54の出力を選択する。
【0045】これら4種類の変換テーブル(ROM5
1,ROM52,ROM53,ROM54)のデータ
は、ここでは前述の実施の形態と同様にガンマ変換要の
データとして説明する。
【0046】図13は、これらROMのデータの内容を
示す図である。
【0047】ここでは前述の実施の形態1と同様に、変
換テーブル(ROM51,ROM52,ROM53,R
OM54)に記憶するデータを決定した。即ち、4種類
の変換テーブル(ROM51,ROM52,ROM5
3,ROM54)はそれぞれ同一の入力に対して、4種
類の変換テーブル(ROM51,ROM52,ROM5
3,ROM54)の出力の平均値が図13の計算値にほ
ぼ等しく、それぞれの入力に対して、4種類の変換テー
ブル(ROM51,ROM52,ROM53,ROM5
4)の出力の差が変調信号発生部6のパルス幅の最小分
解能(即ち、同一入力データに対するROMの出力デー
タの差が「1」)になるように決めた。
【0048】この実施の形態3では前述の実施の形態と
同様に、良好な階調性で表示パネル1に画像表示でき
た。また前述の実施の形態と同様に、静止画の場合にフ
ィールド毎及び画素毎に変換テーブルが切り変わるので
フリッカーノイズが出ることが懸念されるが、実際には
4種類の変換テーブル(ROM51〜54)はそれぞれ
同一の入力に対して平均値が図13の計算値にほぼ等し
く、入力に対して出力の差が変調信号発生部6のパルス
幅の最小分解能になるように決めてあるので、フリッカ
ーノイズが目立たなく良好な階調性を実現できた。さら
に前述の実施の形態1に比べ、4種類の変換テーブル
(ROM51〜54)の出力の切り替えを時間軸方向と
空間方向(水平方向)で併用したので、更にフリッカー
ノイズが目立つことなく良好な階調性を実現できた。ま
た前述の実施の形態2に比べ、4種類の変換テーブルを
用いたので、更に良好な階調性を実現できた。
【0049】[実施の形態4]図14は、この実施の形
態4に係る変換テーブル51〜54の内容を示す図であ
る。尚、この実施の形態4に係る画像表示装置の他の構
成は前述の構成と同様であるので、ここではその説明を
省略する。
【0050】図14において、入力側は変換テーブル
(ROM51〜54)の入力アドレスを示し、出力側は
変換テーブル(ROM51〜54)のそれぞれに記憶さ
れている変換データ値(即ち、入力アドレスに対するR
OM51〜54のそれぞれのデータ出力)を意味する。
【0051】前述の実施の形態3と同様に本実施の形態
4においても、良好な階調性で表示パネル1に画像を表
示することができた。この実施の形態4の変換テーブル
の値と前述の実施の形態3の値との相違点は、図14か
ら明らかなように、例えば入力値「02H」(Hは16
進数を示す)の時、ROM51の出力は「01H」、R
OM52の出力は「00H」、ROM53の出力は「0
1H」、ROM54の出力は「00H」とした点であ
る。即ち、計算値の小数点以下第1位の値が「5」の場
合に、変換テーブルの切り替えが時間軸が短く、かつ空
間方向(水平方向)に細かくなるように決定する。この
ように本実施の形態4の様に、4つの変換テーブルを使
用する場合には、小数点以下の値が「0.5」の場合
に、変換テーブル51〜54の出力が交互に同じ値にな
るようにする。
【0052】このような変換テーブルを使用することに
よって、前述の実施の形態3に比べ変換テーブルの切り
替えが時間軸方向で高い周波数になり、更に空間方向
(水平方向)でも高い空間周波数成分になるので、より
フリッカーノイズが目立たなく良好な階調性を実現でき
た。
【0053】[実施の形態5]図15は、本実施の形態
5に係る輝度データ変換器4の構成を示すブロック図で
ある。尚、この実施の形態5に係る画像表示装置の他の
構成は前述の構成と同様であるので、ここではその説明
を省略する。
【0054】カウンタ57は、垂直同期信号(VD)を
クロックとして入力し、フィールド(或いはフレーム)
毎にカウント値を+1している。カウンタ58は水平同
期信号(HD)をクロックとして入力し、垂直方向の1
画素毎(1走査ライン毎)にカウント値を+1してい
る。59は2ビット長の加算器である。56はセレクタ
であり、加算器59の出力に応じて4種類の変換テーブ
ル(ROM51,ROM52,ROM53,ROM5
4)のいずれかの出力を選択して出力している。
【0055】図16は、本実施の形態5の変換テーブル
制御器62の動作を説明するための図である。この実施
の形態5の変換テーブル(ROM51,ROM52,R
OM53,ROM54)のそれぞれの内容は前述の実施
の形態4と同じものを使用した。
【0056】以上の構成において、データ並び替え部3
からの信号(S2)は輝度データ変換器4に入力され
る。図15に示す様に輝度データ変換器4は、4種類の
変換データが記憶されている変換テーブル(ROM5
1,ROM52,ROM53,ROM54)を有し、こ
れらROMテーブルを使用してデータ並び替え部3の出
力信号(S2)を順次変換する。一方、カウンタ57は
垂直同期信号(VD)をクロックとして入力し、各フィ
ールド(或いはフレーム)毎にカウント値を+1してい
る(出力値をフィールド番号と呼ぶ)。またカウンタ5
8は水平同期信号(HD)をクロックとして入力し、垂
直方向の1画素毎にカウント値を+1している(この出
力を走査ライン番号と呼ぶ)。これらフィールド番号と
走査ライン番号は加算器59に入力され、図16に示す
様にフィールド番号及び走査ライン番号に対応して、4
種類の変換テーブル(ROM51〜54)のいずれかの
出力を選択する。実際にはカウンタ57,58の各出力
2ビット(フィールド番号、走査ライン番号)を加算
し、その下位2ビットをデコードし、そのデコード結果
に従ってセレクタ56を制御する。即ち、セレクタ56
は、加算器59の下位2ビット出力が「0」の場合には
ROM51を、「1」の場合はROM52、「2」の場
合はROM53、「3」の場合にはROM54の出力を
選択している。
【0057】この実施の形態5においても、前述の実施
の形態のように、表示パネル1に良好な階調性の画像を
表示できた。また前述の実施の形態4の場合と同様に、
静止画の場合にフィールド毎及び画素毎に変換テーブル
が切り変わるのでフリッカーノイズが出ることが懸念さ
れるが、実際には4種類の変換テーブル(ROM51〜
54)はそれぞれ同一の入力に対して、平均値が図14
の計算値にほぼ等しく入力に対して出力の差が輝度変調
信号発生部6のパルス幅の最小分解能になるように決め
てあるので、フリッカーノイズが目立たなく良好な階調
性を実現できた。また前述の実施の形態4に比べ、4種
類の変換テーブル(ROM51〜54)の各出力の切り
替えを、時間軸方向と空間方向(垂直方向)により行う
ようにしたので、走査ライン幅の狭い(垂直方向の長さ
が短い素子によって構成されるマトリクス型の表示パネ
ル)において良好な階調性を実現できた。
【0058】[実施の形態6]図17は、本実施の形態
6に係る輝度データ変換器4の構成を示すブロック図で
ある。尚、この実施の形態6に係る画像表示装置の他の
構成は前述の構成と同様であるので、ここではその説明
を省略する。
【0059】カウンタ63は、垂直同期信号(VD)を
クロックとして入力し、フィールド(或いはフレーム)
毎にカウント値を+1している。カウンタ64は水平同
期信号(HD)をクロックとして入力し、垂直方向の1
画素毎(1走査ライン毎)にカウント値を+1してい
る。またカウンタ65はデータサンプリングクロック
(DCLK)をクロックとして入力し、水平方向の1画
素毎にカウント値を+1している。66は2ビット長の
加算器である。56はセレクタであり、加算器66の出
力に応じて4種類の変換テーブル(ROM51,ROM
52,ROM53,ROM54)のいずれかの出力を選
択して出力している。
【0060】図18(A)〜(D)は、本実施の形態6
の変換テーブル制御器67の動作を説明するための図で
ある。この実施の形態6の変換テーブル(ROM51,
ROM52,ROM53,ROM54)のそれぞれの内
容は前述の実施の形態4と同じものを使用した。
【0061】以上の構成において、データ並び替え部3
の信号(S2)は輝度データ変換器4に入力される。図
17に示す様に、輝度データ変換器4は、4種類の変換
データが記憶されている変換テーブル(ROM51〜5
4)を有し、データ並び替え部3の出力信号(S2)を
順次変換する。一方、カウンタ63は垂直同期信号(V
D)をクロックとして入力し、各フィールド(或いはフ
レーム)毎にカウント値を1だけ増加する(出力をフィ
ールド番号と呼ぶ)。カウンタ64は水平同期信号(H
D)をクロックとして入力し、垂直方向の1画素毎にカ
ウント値を+1している(この出力を走査ライン番号と
呼ぶ)。またカウンタ65はデータクロック(DCL
K)をクロックとして入力し、水平方向の1画素毎にカ
ウント値を1だけ増加している(この出力をデータ番号
と呼ぶ)。
【0062】これらフィールド番号と走査ライン番号と
データ番号は、加算器66に入力され、図18(A)〜
(D)に示す様に、フィールド番号と走査ライン番号と
データ番号とに対応して、4種類の変換テーブル(RO
M51〜54)のいずれかの出力を選択する。実際に
は、カウンタ63〜65の各出力2ビット(フィールド
番号、走査ライン番号、データ番号)を加算し、その加
算結果の下位2ビットをデコードし、そのデコードした
信号に応じてセレクタ56を制御している。即ち、セレ
クタ56は、加算器66の下位2ビット出力が「0」の
場合にはROM51の出力を、「1」の場合にはROM
52の出力を、「2」の場合にはROM53の出力を、
「3」の場合にはROM54の出力を選択して出力す
る。
【0063】図18(A)はフィールド番号0、(B)
はフィールド番号1、(C)はフィールド番号2、そし
て(D)はフィールド番号3の場合にそれぞれ対応して
いる。
【0064】本実施の形態6においても、良好な階調性
で表示パネル1に画像を表示できた。また前述の実施の
形態と同様に、特に静止画の場合にフィールド毎及び画
素毎に変換テーブルが切り替わるのでフリッカーノイズ
が出ることが懸念されるが、実際には4種類の変換テー
ブル(ROM51〜54)はそれぞれ同一の入力に対し
て、平均値が図14の計算値にほぼ等しく、特に入力に
対して出力の差が変調信号発生部6のパルス幅の最小分
解能になるように決めてあるので、フリッカーノイズが
目立たなく良好な階調性を実現できた。
【0065】これにより前述の実施の形態1に比べ、4
種類の変換テーブル(ROM51〜54)の出力の切り
替えを、時間軸方向と空間方向(水平方向)で併用した
ので、よりフリッカーノイズが目立たなく、良好な階調
性の再現を実現できた。
【0066】[実施の形態7]図19は、本実施の形態
7に係る輝度データ変換器4の構成を示すブロック図で
ある。尚、この実施の形態7に係る画像表示装置の他の
構成は前述の構成と同様であるので、ここではその説明
を省略する。
【0067】図19において、51〜54は変換テーブ
ル(ROM51〜54)、63,64,68のそれぞれ
は2ビットのカウンタである。カウンタ63は垂直同期
信号(VD)をクロックとして入力し、各フィールド
(或いはフレーム)毎にカウント値を1だけ増加する。
カウンタ64は水平同期信号(HD)をクロックとして
入力し、垂直方向の1画素毎にカウント値を1だけ増加
している。カウンタ68はシフトクロック(SCLK)
をクロックとして入力し、水平方向の1画素毎にカウン
ト値を1だけ増加する。66は2ビット長の加算器であ
る。56はセレクタであり、加算器66の出力に応じ
て、4種類の変換テーブル(ROM51〜54)のいず
れかの出力を選択する。
【0068】図20(A)〜(D)は、本実施の形態7
の変換テーブル制御器4の動作を説明するための図であ
る。尚、この実施の形態7の変換テーブル(ROM51
〜54)の内容は前述の実施の形態4と同じものを使用
した。またこの実施の形態7の動作タイミング図は、前
述の実施の形態とほぼ同じなので省略した。
【0069】以上の構成において、データ並び替え部3
からの信号(S2)が輝度データ変換器4に入力され
る。ここで図19に示す様に、輝度データ変換器4は4
種類の変換データが記憶されている変換テーブル(RO
M51〜54)を有し、これらROMを使用してデータ
並び替え部3の出力信号(S2)を順次変換する。一
方、カウンタ63は垂直同期信号(VD)をクロックと
して入力し、各フィールド(或いはフレーム)毎にカウ
ント値を+1する(この出力をフィールド番号と呼
ぶ)。カウンタ64は水平同期信号(HD)をクロック
として入力し、垂直方向の1画素毎にカウント値を+1
する(この出力を走査ライン番号と呼ぶ)。更にカウン
タ68はシフトクロック(SCLK)をクロックとして
入力し、水平方向の1画素毎にカウント値を1だけ増加
している(この出力を変調信号ライン番号と呼ぶ)。こ
こで変調信号ライン番号「0」,「1」,「2」は、表
示パネル1上でR,G,Bの画素配列に対応するので、
図20(A)〜(D)において、変調信号ライン番号を
単にR,G,Bで表した。ここで、カウンタ68は3進
カウンタを使用した。
【0070】これらフィールド番号と走査ライン番号と
変調信号ライン番号はともに加算器66に入力され、図
20(A)〜(D)に示す様に、フィールド番号と走査
ライン番号とデータ番号に対応して4種類の変換テーブ
ル(ROM51〜54)のそれぞれの出力を選択する。
実際にはカウンタ63,64及び68の各出力2ビット
(フィールド番号、走査ライン番号、変調信号ライン番
号)を加算し、下位2ビットをデコードし、そのデコー
ド結果に応じてセレクタ56における切り換えを制御し
ている。即ち、加算器66の下位2ビット出力が「0」
の場合はROM51の出力、「1」の場合はROM52
の出力を、「2」の場合はROM53の出力を、「3」
の場合はROM54の出力が選択されて出力される。
【0071】以上の構成においても、良好な階調性で表
示パネル1に画像を表示できた。また前述の実施の形態
1と同様に、特に静止画の場合にフィールド毎及び走査
ライン及び画素毎に変換テーブルが切り変わるのでフリ
ッカーノイズ(特に水平方向は素子毎に変換テーブルを
切り替えているので色の変化等)が出ることが懸念され
るが、実際には4種類の変換テーブル(ROM51〜5
4)はそれぞれ同一の入力に対して平均値が表14の計
算値にほぼ等しく、特に入力に対して出力の差が変調信
号発生部6のパルス幅の最小分解能になるように決めて
あるので、フリッカーノイズが目立たなく良好な階調性
を実現できた。
【0072】また本実施の形態7では、前述の実施の形
態1に比べて4種類の変換テーブル51〜54の出力の
切り替えを、時間軸方向と空間方向(水平方向、垂直方
向)で併用したので、更にフリッカーノイズがまったく
目立たなく良好な階調性を実現できた。
【0073】<変換テーブルの特性説明>本実施の形態
では、説明の便宜上、変換テーブルのデータがガンマ変
換用のデータの例を示したが、コントラストを変換する
ための変換テーブルの場合でも同様に実現可能である。
【0074】図21は、本発明の他の実施の形態のコン
トラスト変換テーブルの特性例を示すグラフ図である。
【0075】図22は、この場合の輝度データ変換テー
ブルデータの構成例を示す図である。
【0076】この実施の形態では、4個の輝度データ変
換テーブルを備える場合の例を挙げたので、例えば前述
の実施の形態3以降に相当する4種類の変換テーブル
(ROM51〜54)の変換用データを書き換えるだけ
で対応できるのは言うまでもない。また、これら変換テ
ーブルの個数が異なっていても同様に対応できるのは言
うまでもない。
【0077】<変換テーブル制御器40の他の実現法>
また本実施の形態では、変換テーブル制御器40はフリ
ップフロップ、或いはカウンタの出力をそのまま、或い
は排他的論理和回路、或いは加算器による加算結果によ
りセレクタ56における選択を制御して、選択する変換
テーブルを切り替えるようにした。しかし本発明はこれ
に限定されるものでなく、複数の変換テーブルがひとつ
のROM上に記憶されていてROMのアドレス線を制御
して変換テーブルの切り替えを行っても良い。また加算
器を用いずに、前述の複数のカウンタの計数値を入力し
てデコードし、そのデコードした結果に応じてセレクタ
における選択を制御するデコード回路を用いてもよい。
【0078】<変調信号発生部6の他の実現法>本実施
の形態では、変調信号発生部6は、図2に示したように
ダウンカウンタ61を使用した例を挙げたが、例えばア
ップカウンタとコンパレータとレジスタで構成しても良
い。この場合レジスタは、シフトレジスタ5からの出力
ディジタルデータ(XD1〜XD480)をロード信号
(Ld)でロードする。またアップカウンタは、クロッ
ク(PCLK)を入力して初期値「0」からカウントア
ップする。このレジスタとアップカウンタの出力はコン
パレータに入力して比較され、コンパレータはレジスタ
に「ロードされたデータ(設定値)」と「アップカウン
タのカウント値」が等しくなるまでパルス信号を出力
し、これらが一致するとその出力をオフにする。この構
成によっても「ロードされたデータ(設定値)」×「ク
ロック(PCLK)周期」で決まるパルス幅の信号を出
力することが可能である。当然この構成は、本発明の実
施の形態1〜7に対応できる。
【0079】<その他の実施の形態>また、上記本実施
の形態では、表示パネル1の素子が冷陰極型放出素子の
場合で説明したが、むろん、いずれの電子放出素子に対
しても適用出来る。例えば、冷陰極型放出素子として
は、表面伝導型放出素子或いはFE型放出素子或いは、
MIM型放出素子であっても問題なく適用出来る。
【0080】また、本実施の形態では、パルス幅変調さ
れた信号のパルス幅によって階調表現を実現する構成を
示したが、本発明の思想によれば、電圧値や、電流値に
よって階調表現を実現する表示装置であっても構わな
い。そのため、EL素子や液晶を使用した表示装置であ
っても本実施の形態は適応できる。
【0081】(表示パネルの構成と製造法)次に、本発
明の実施の形態に係る画像表示装置の表示パネル1の構
成とその製造法について、具体的な例を示して説明す
る。
【0082】図23は、本実施の形態に用いた表示パネ
ル1の斜視図であり、その内部構造を示すために表示パ
ネルの1部を切り欠いて示している。
【0083】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。この気密容器を組み立て
るにあたっては、各部材の接合部に十分な強度と気密性
を保持させるため封着する必要があるが、例えばフリッ
トガラスを接合部に塗布し、大気中あるいは窒素雰囲気
中で、400℃〜500℃で10分以上焼成することに
より封着を達成した。この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。
【0084】リアプレート1005には、基板1001
が固定されているが、該基板上には表面伝導型放出素子
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。例えば、高品位テレビジョンの表示を目的
とした表示装置においては、N=3000,M=100
0以上の数を設定することが望ましい。本実施の形態に
おいては、N=3072,M=1024とした)。これ
らN×M個の表面伝導型放出素子は、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。これら1001〜1004によっ
て構成される部分をマルチ電子源と呼ぶ。尚。このマル
チ電子源の製造方法や構造については、後で詳しく述べ
る。
【0085】本実施の形態においては、気密容器のリア
プレート1005にマルチ電子源の基板1001を固定
する構成としたが、マルチ電子源の基板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源の基板1001自体を用いて
もよい。
【0086】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。本実施の形態は
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、例えば図2
4(A)に示すようにストライプ状に塗り分けられ、蛍
光体のストライプの間には黒色の導電体1010が設け
てある。これら黒色の導電体1010を設ける目的は、
電子の照射位置に多少のずれがあっても表示色にずれが
生じないようにするためや、外光の反射を防止して表示
コントラストの低下を防ぐたあめ、電子による蛍光膜の
チャージアップを防止するためなどである。黒色の導電
体1010には、黒鉛を主成分として用いたが、上記の
目的に適するものであればこれ以外の材料を用いても良
い。
【0087】また、3原色の蛍光体の塗り分け方は図2
4(A)に示したストライプ状の配列に限られるもので
はなく、例えば図24(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。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。
【0088】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
率を向上させるたあめや、負イオンの衝突から蛍光膜1
008を保護するためや、電子ビーム加速電圧を印加す
るための電極として作用させるためや、蛍光膜1008
を励起した電子の導電路として作用させるためなどであ
る。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、蛍光膜の表面
を平滑化処理し、その上にAl(アルミニウム)を真空
蒸着する方法により形成した。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。
【0089】また、本実施の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、例えばITOを材料とする透明電極を設けてもよ
い。
【0090】また、Dx1〜DxMおよびDy1〜DyNおよび
Hvは、当該表示パネル1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。行端子Dx1〜DxMはマルチ電子源の行方向配線1
003と、また列端子Dy1〜DyNはマルチ電子源の列方
向配線1004と、Hvはフェースプレートのメタルバ
ック1009とそれぞれ電気的に接続している。
【0091】また、この気密容器の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
[tott]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。このゲッター膜とは、
例えばBa(バリウム)を主成分とするゲッター材料を
ヒータもしくは高周波加熱により加熱し蒸着して形成し
た膜であり、このゲッター膜の吸着作用により気密容器
内は1×10のマイナス5乗乃至1×10マイナス7乗
[torr]の真空度に維持される。
【0092】以上、本発明の実施の形態の表示パネル1
の基本構成と製法を説明した。
【0093】次に、本実施の形態の表示パネル1に用い
たマルチ電子源の製造方法について説明する。本発明の
実施の形態の画像表示装置に用いるマルチ電子源は、表
面伝導型放出素子を単純マトリクス配線した電子源であ
れば表面伝導型放出素子の材料や形状あるいは製法に制
限はない。しかしながら本願発明者らは、表面伝導型放
出素子の中では、電子放出部もしくはその周辺部を微粒
子膜から形成したものが電子放出特性に優れ、しかも製
造が容易に行えることを見出している。従って、この表
面伝導型放出素子が高輝度で大画面の画像表示装置のマ
ルチ電子源に用いるには、最も好適であると言える。そ
こで、上記実施の形態の表示パネル1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
ルチ電子源の構造について述べる。
【0094】(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。
【0095】(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。図25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。
【0096】図中、1101は基板、1102と110
3は素子電極、1104は導電性薄膜、1105は通電
フォーミング処理により形成した電子放出部、1113
は通電活性化処理により形成した薄膜である。基板11
01としては、例えば、石英ガラスや青板ガラスをはじ
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例えば
SiO2を材料とする絶縁層を積層した基板、などを用
いることができる。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。例え
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In2O3 SnO2をはじめとする金
属酸化物、ポリシリコンなどの半導体、などの中から適
宜材料を選択して用いればよい。電極を形成するには、
例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(例えば
印刷技術)を用いて形成してもさしつかえない。
【0097】素子電極1102と1103の形状は、本
実施の形態の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の範囲から適当な数
値を選んで設計されるが、中でも表示装置に応用するた
めに好ましいのは数マイクロメータより数十マイクロメ
ータの範囲である。また、素子電極の厚さdについて
は、通常は数百オングストロームから数マイクロメータ
の範囲から適当な数値が選ばれる。
【0098】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。
【0099】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、中でも好ましいのは10オングストロ
ームから200オングストロームの範囲のものである。
また、微粒子膜の膜厚は、以下に述べるような諸条件を
考慮して適宜設定される。即ち、素子電極1102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。
【0100】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、例えば、Pd,Pt,Ru,Ag,A
u,Ti,In,Cu,Cr,Fe,Zn,Sn,T
a,W,Pb,などをはじめとする金属や、PdO,S
nO2,In2O3,PbO,Sb2O3,などをはじめと
する酸化物や、HfB2,ZrB2,LaB6,CeB6,
YB4,GdB4,などをはじめとする硼化物や、Ti
C,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。
【0101】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/□]の範囲に含ま
れるよう設定した。
【0102】なお、導電性薄膜1104と素子電極11
02および1103とは、電気的に良好に接続されるの
が望ましいため、互いの一部が重なりあうような構造を
とっている。その重なり方は、図25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。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1
104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25において
は模式的に示した。
【0103】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。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。
【0104】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25においては模式
的に示した。また、平面図(A)においては、薄膜11
13の一部を除去した素子を図示した。
【0105】以上、好ましい素子の基本構成を述べた
が、実施の形態においては以下のような素子を用いた。
【0106】即ち、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]とした。微粒
子膜の主要材料としてPdもしくはPdOを用い、微粒
子膜の厚さは約100[オングストローム]、幅Wは1
00[マイクロメータ]とした。
【0107】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。図26(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、各部材の表記は図25と同一である。
【0108】(1)まず、図26(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。これら素子電極を形成するにあたっては、予め
基板1101を洗剤、純水、有機溶剤を用いて十分に洗
浄後、素子電極の材料を堆積させる。(堆積する方法と
しては、例えば、蒸着法やスパッタ法などの真空成膜技
術を用ればよい)。その後、堆積した電極材料を、フォ
トリソグラフィー・エッチング技術を用いてパターニン
グし、(a)に示した一対の素子電極(1102と11
03)を形成する。
【0109】(2)次に、同図(b)に示すように、導
電性薄膜1104を形成する。この導電性薄膜1104
を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
施の形態では主要元素としてPdを用いた。また、実施
の形態では塗布方法として、ディッピング法を用いた
が、それ以外の例えばスピンナー法やスプレー法を用い
てもよい)。また、微粒子膜で作られる導電性薄膜の成
膜方法としては、本実施の形態で用いた有機金属溶液の
塗布による方法以外の、例えば真空蒸着法やスパッタ
法、あるいは化学的気相堆積法などを用いる場合もあ
る。
【0110】(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11
03の間に適宜の電圧を印加し、通電フォーミング処理
を行って、電子放出部1105を形成する。この通電フ
ォーミング処理とは、微粒子膜で作られた導電性薄膜1
104に通電を行って、その一部を適宜に破壊、変形、
もしくは変質せしめ、電子放出を行うのに好適な構造に
変化させる処理のことである。微粒子膜で作られた導電
性薄膜のうち電子放出を行うのに好適な構造に変化した
部分(即ち電子放出部1105)においては、薄膜に適
当な亀裂が形成されている。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。
【0111】通電方法をより詳しく説明するために、図
27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、本実施の形態の場合には同図に示したようにパル
ス幅T1の三角波パルスをパルス間隔T2で連続的に印
加した。その際には、三角波パルスの波高値Vpfを、順
次昇圧した。また、電子放出部1105の形成状況をモ
ニタするためのモニタパルスPmを適宜の間隔で三角波
パルスの間に挿入し、その際に流れる電流を電流計11
11で計測した。
【0112】実施の形態においては、例えば10のマイ
ナス5乗[torr]程度の真空雰囲気下において、例えば
パルス幅T1を1[ミリ秒]、パルス間隔T2を10
[ミリ秒]とし、波高値Vpfを1パルスごとに0.1
[V]ずつ昇圧した。そして、三角波を5パルス印加す
るたびに1回の割りで、モニタパルスPmを挿入した。
ここでフォーミング処理に悪影響を及ぼすことがないよ
うに、モニタパルスの電圧Vpmは0.1[V]に設定
した。そして、素子電極1102と1103の間の電気
抵抗が1×10の6乗[オーム]になった段階、即ち、
モニタパルスの印加時に電流計1111で計測される電
流が1×10のマイナス7乗[A]以下になった段階
で、フォーミング処理にかかわる通電を終了した。
【0113】なお、上記の方法は、本実施の形態の表面
伝導型放出素子に関する好ましい方法であり、例えば微
粒子膜の材料や膜厚、あるいは素子電極間隔Lなど表面
伝導型放出素子の設計を変更した場合には、それに応じ
て通電の条件を適宜変更するのが望ましい。
【0114】(4)次に、図26(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。この通電活性化処理とは、
前記通電フォーミング処理により形成された電子放出部
1105に適宜の条件で通電を行って、その近傍に炭素
もしくは炭素化合物を堆積せしめる処理のことである。
(図においては、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。
【0115】具体的には、10のマイナス4乗ないし1
0のマイナス5乗[torr]の範囲内の真空雰囲気中で、
電圧パルスを定期的に印加することにより、真空雰囲気
中に存在する有機化合物を起源とする炭素もしくは炭素
化合物を堆積させる。堆積物1113は、単結晶グラフ
ァイト、多結晶グラファイト、非晶質カーボン、のいず
れかか、もしくはその混合物であり、膜厚は500[オ
ングストローム]以下、より好ましくは300[オング
ストローム]以下である。
【0116】この通電方法をより詳しく説明するため
に、図28(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。本実施の形態において
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T
4は10[ミリ秒]とした。なお、上述の通電条件は、
本実施の形態の表面伝導型放出素子に関する好ましい条
件であり、表面伝導型放出素子の設計を変更した場合に
は、それに応じて条件を適宜変更するのが望ましい。
【0117】図26(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。この活性化用電源1112から電圧を印加す
る間、電流計1116で放出電流Ieを計測して通電活
性化処理の進行状況をモニタし、活性化用電源1112
の動作を制御する。電流計1116で計測された放出電
流Ieの一例を図28(b)に示すが、活性化電源11
12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。
【0118】なお、上述の通電条件は、本実施の形態の
表面伝導型放出素子に関する好ましい条件であり、表面
伝導型放出素子の設計を変更した場合には、それに応じ
て条件を適宜変更するのが望ましい。
【0119】以上のようにして、図26(e)に示す平
面型の表面伝導型放出素子を製造した。
【0120】(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、即ち垂直
型の表面伝導型放出素子の構成について説明する。
【0121】図29は、垂直型の基本構成を説明するた
めの模式的な断面図であり、図中の1201は基板、1
202と1203は素子電極、1206は段差形成部
材、1204は微粒子膜を用いた導電性薄膜、1205
は通電フォーミング処理により形成した電子放出部、1
213は通電活性化処理により形成した薄膜である。
【0122】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。従
って、図25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120
6には、例えばSiO2のような電気的に絶縁性の材料
を用いる。
【0123】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。
【0124】図30(a)〜(f)は、製造工程を説明
するための断面図で、各部材の表記は前述の図29と同
一である。
【0125】(1)まず、図30(a)に示すように、
基板1201上に素子電極1203を形成する。
【0126】(2)次に、同図(b)に示すように、段
差形成部材を形成するための絶縁層を積層する。絶縁層
は、例えばSiO2をスパッタ法で積層すればよいが、
例えば真空蒸着法や印刷法などの他の成膜方法を用いて
もよい。
【0127】(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。
【0128】(4)次に、同図(d)に示すように、絶
縁層の一部を、例えばエッチング法を用いて除去し、素
子電極1203を露出させる。
【0129】(5)次に、同図(e)に示すように、微
粒子膜を用いた導電性薄膜1204を形成する。形成す
るには、前記平面型の場合と同じく、例えば塗布法など
の成膜技術を用いればよい。
【0130】(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26(c)を用いて説明した平面型の通電フォーミ
ング処理と同様の処理を行えばよい。) (7)次に、前記平面型の場合と同じく、通電活性化処
理を行い、電子放出部近傍に炭素もしくは炭素化合物を
堆積させる。(図26(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)。
【0131】以上のようにして、図30(f)に示す垂
直型の表面伝導型放出素子を製造した。
【0132】(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。
【0133】図31に、本実施の形態の表示装置に用い
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。
【0134】本実施の形態の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。
【0135】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。即ち、放
出電流Ieに関して、明確な閾値電圧Vthを持った非線
形素子である。
【0136】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。
【0137】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。
【0138】以上のような特性を有するため、本実施の
形態の表面伝導型放出素子を表示装置に好適に用いるこ
とができた。例えば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。即ち、駆動中の素子には所望の発光輝度に応じて閾
値電圧Vth以上の電圧を適宜印加し、非選択状態の素子
には閾値電圧Vth未満の電圧を印加する。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。
【0139】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源の構造について
述べる。
【0140】図32に示すのは、図23の表示パネルに
用いたマルチ電子源の平面図である。基板上には、図2
5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。
【0141】図32のA−A’に沿った断面を図33に
示す。
【0142】なお、このような構造のマルチ電子源は、
予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。
【0143】図34は、本実施の形態の表面伝導型放出
素子を電子源として用いた表示パネル1に、例えばテレ
ビジョン放送をはじめとする種々の画像情報源より提供
される画像情報を表示できるように構成した多機能表示
装置の一例を示すための図である。図中、1はディスプ
レイパネル、2101はディスプレイパネル1の駆動回
路で前述の実施の形態で説明した回路を有している。2
102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、本実施の
形態の表示装置は、例えばテレビジョン信号のように映
像情報と音声情報の両方を含む信号を受信する場合に
は、当然映像の表示と同時に音声を再生するものである
が、本実施の形態の特徴と直接関係しない音声情報の受
信,分離,再生,処理,記憶などに関する回路やスピー
カなどについては説明を省略する。以下、画像信号の流
れに沿って各部の機能を説明してゆく。
【0144】まず、TV信号受信回路2113は、例え
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ための回路である。受
信するTV信号の方式は特に限られるものではなく、例
えば、NTSC方式、PAL方式、SECAM方式など
の諸方式でもよい。また、これらよりさらに多数の走査
線よりなるTV信号(例えばMUSE方式をはじめとす
るいわゆる高品位TV)は、大面積化や大画素数化に適
した前記ディスプレイパネルの利点を生かすのに好適な
信号源である。TV信号受信回路2113で受信された
TV信号は、デコーダ2104に出力される。TV信号
受信回路2112は、例えば同軸ケーブルや光ファイバ
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。この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。
【0145】画像入力インターフェース回路2111
は、例えばTVカメラや画像読み取りスキャナなどの画
像入力装置から供給される画像信号を取り込むための回
路で、取り込まれた画像信号はデコーダ2104に出力
される。画像メモリインターフェース回路2110は、
ビデオテープレコーダ(以下VTRと略す)に記憶され
ている画像信号を取り込むための回路で、取り込まれた
画像信号はデコーダ2104に出力される。画像メモリ
インターフェース回路2109は、ビデオディスクに記
憶されている画像信号を取り込むための回路で、取り込
まれた画像信号はデコーダ2104に出力される。画像
メモリインターフェース回路2108は、いわゆる静止
画ディスクのように、静止画像データを記憶している装
置から画像信号を取り込むための回路で、取り込まれた
静止画像データはデコーダ2104に出力される。入出
力インターフェース回路2105は、本実施の形態の表
示装置と、外部のコンピュータもしくはコンピュータネ
ットワークもしくはプリンタなどの出力装置とを接続す
るための回路である。画像データや文字データ・図形情
報の入出力を行うのはもちろんのこと、場合によっては
本表示装置の備えるCPU2106と外部との間で制御
信号や数値データの入出力などを行うことも可能であ
る。
【0146】画像生成回路2107は、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、例えば画像データや文字・図形情報を蓄積する
ための書き換え可能メモリや、文字コードに対応する画
像パターンが記憶されている読み出し専用メモリや、画
像処理を行うためのプロセッサなどをはじめとして画像
の生成に必要な回路が組み込まれている。本回路により
生成された表示用画像データは、デコーダ2104に出
力されるが、場合によっては前記入出力インターフェー
ス回路2105を介して外部のコンピュータネットワー
クやプリンタ入出力することも可能である。CPU21
06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。例えば、マルチ
プレクサ2103に制御信号を出力し、ディスプレイパ
ネル1に表示する画像信号を適宜選択したり組み合わせ
たりする。また、その際には表示する画像信号に応じて
ディスプレイパネルコントローラ2102に対して制御
信号を発生し、画面表示周波数や走査方法(例えばイン
ターレースかノンインターレースか)や一画面の走査線
の数など表示装置の動作を適宜制御する。また、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をア
クセスして画像データや文字・図形情報を入力する。
【0147】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も良い。例えば、
パーソナルコンピュータやワードプロセッサなどのよう
に、情報を生成したり処理する機能に直接関わっても良
い。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、例えば数値計算などの作業を外部機器と協同
して行っても良い。
【0148】入力部2114は、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、例えばキーボードやマウスのほか、
ジョイスティック,バーコードリーダー,音声認識装置
など多様な入力機器を用いる事が可能である。デコーダ
2104は、画像生成回路2107ないしTV信号受信
回路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を備えるのが望まし
い。これは、例えばMUSE方式をはじめとして、逆変
換するに際して画像メモリを必要とするようなテレビ信
号を扱うためである。また、画像メモリを備えることに
より、静止画の表示が容易になる、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。
【0149】また、マルチプレクサ2103は、CPU
2106より入力される制御信号に基づき表示画像を適
宜選択するものである。即ち、マルチプレクサ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210
1に出力する。その場合には、一画面の表示時間内で画
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。
【0150】また、ディスプレイパネルコントローラ2
102は、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。まず、ディスプレイパネルの基本的な動作にかかわ
るものとして、例えばディスプレイパネルの駆動用電源
(図示せず)の動作シーケンスを制御するための信号を
駆動回路2101に対して出力する。また、ディスプレ
イパネルの駆動方法に関わるものとして、例えば画面表
示周波数や走査方法(例えばインターレースかノンイン
ターレースか)を制御するための信号を駆動回路210
1に対して出力する。また、場合によっては表示画像の
輝度やコントラストや色調やシャープネスといった画質
の調整に関わる制御信号を駆動回路2101に対して出
力する場合もある。また、駆動回路2101は、ディス
プレイパネル1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、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。
【0151】以上、各部の機能を説明したが、図34に
例示した構成により、本実施の形態の表示装置において
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1に表示する事が可能である。即ち、テレビ
ジョン放送をはじめとする各種の画像信号はデコーダ2
104において逆変換された後、マルチプレクサ210
3において適宜選択され、駆動回路2101に入力され
る。一方、ディスプレイコントローラ2102は、表示
する画像信号に応じて駆動回路2101の動作を制御す
るための制御信号を発生する。駆動回路2101は、画
像信号と制御信号に基づいてディスプレイパネル1に駆
動信号を印加する。これにより、ディスプレイパネル1
において画像が表示される。これらの一連の動作は、C
PU2106により統括的に制御される。
【0152】また、本実施の形態の表示装置において
は、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、例えば拡
大,縮小,回転,移動,エッジ強調,間引き,補間,色
変換,画像の縦横比変換などをはじめとする画像処理
や、合成,消去,接続,入れ換え,はめ込みなどをはじ
めとする画像編集を行う事も可能である。また、本実施
の形態の説明では特に触れなかったが、上記画像処理や
画像編集と同様に、音声情報に関しても処理や編集を行
うための専用回路を設けても良い。
【0153】したがって、本実施の形態の表示装置は、
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事が
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。
【0154】なお、図34は、表面伝導型放出素子を電
子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
はない事は言うまでもない。例えば、図34の構成要素
のうち使用目的上必要のない機能に関わる回路は省いて
も差し支えない。またこれとは逆に、使用目的によって
はさらに構成要素を追加しても良い。例えば、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。
【0155】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
場感あふれ迫力に富んだ画像を視認性良く表示する事が
可能である。
【0156】以上説明したように本実施の形態によれ
ば、画像表示装置において、入力データを変換する輝度
データ変換器を有し、この輝度データ変換器は2種類以
上の変換テーブルを備え、これらを切り換えて入力デー
タを変換する。この変換テーブルの切り換えは、画像の
各フィールド或いはフレーム毎、または走査信号ライン
毎、または変調信号ライン毎、RGB画素を1つの単位
として、またはこれら2つ以上の組み合わせによって輝
度データを変換するための変換テーブルの切り替えを行
なう。
【0157】また、輝度データ変換器が4種類以上の変
換テーブルを持つ場合、各変換テーブルの出力が、表示
時間的に短く切り替わるように決定される。
【0158】また、輝度データ変換器が4種類以上の変
換テーブルを持つ場合、各変換テーブルの出力が、表示
空間的に近くで切り換えられる。
【0159】また、2種類以上の変換テーブルは所望の
変換特性を持ち、輝度データ変換器の出力が最小分解の
以下に要求される場合、2種類以上の変換テーブルの同
一入力における出力の平均値が所望の変換特性にほぼ等
しく設定し、2種類以上の変換テーブルの同一入力にお
ける出力の差は輝度データ変換器の出力の最小分解能で
ある。
【0160】2種類以上の変換テーブルの切り替えはメ
モリで構成される変換テーブルをメモリ出力の切り替
え、または、メモリのアドレスラインの制御で行なう。
【0161】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、所
望の輝度分解能で画像信号を補正することができる。
【0162】また本発明によれば、画像信号の階調性を
損なうことなく良好な画像を再生できるという効果があ
る。
【0163】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の画像表示装置の構成を示
すブロック図である。
【図2】本実施の形態の変調信号発生部の回路構成を示
すブロック図である。
【図3】本実施の形態の変調信号発生部における動作を
説明するためのタイミング図である。
【図4】本発明の実施の形態1の輝度データ変換器の構
成を示す回路図である。
【図5】本実施の形態1の輝度データ変換器の変換テー
ブル制御器の動作を示す図である。
【図6】本実施の形態1の変換テーブルのデータ例を示
す図である。
【図7】本発明の実施の形態1の画像表示装置の動作タ
イミングを示す図である。
【図8】本発明の実施の形態2の輝度データ変換器の構
成を示す回路図である。
【図9】本発明の実施の形態2の変換テーブル制御器の
動作を示す図である。
【図10】本発明の実施の形態2の画像表示装置の動作
を示すタイミング図である。
【図11】本発明の実施の形態3の輝度データ変換器の
構成を示す回路図である。
【図12】実施の形態3の変換テーブル制御器の動作を
示す図である。
【図13】実施の形態3の変換テーブルデータのデータ
構成を示す図である。
【図14】実施の形態4の変換テーブルデータのデータ
構成を示す図である。
【図15】本発明の実施の形態5の輝度データ変換器の
構成を示す回路図である。
【図16】本実施の形態5の変換テーブル制御器の動作
を示す図である。
【図17】本発明の実施の形態6の輝度データ変換器の
構成を示す回路図である。
【図18】本実施の形態6の変換テーブル制御器の動作
を示す図である。
【図19】本発明の実施の形態7の輝度データ変換器の
構成を示す回路図である。
【図20】本実施の形態7の変換テーブル制御器の動作
を示す図である。
【図21】本発明の他の実施の形態のコントラスト変換
特性の一例を示す図である。
【図22】本発明の他の実施の形態に係るコントラスト
変換特性の一例を示す変換テーブルデータを示す図であ
る。
【図23】本発明の実施の形態に係る画像表示装置の表
示パネルの一部を切り欠いて示した斜視図である。
【図24】本実施の形態の表示パネルのフェースプレー
トの蛍光体配列を例示した平面図である。
【図25】本実施の形態で用いた平面型の表面伝導型放
出素子の平面図(A),断面図(B)である。
【図26】平面型の表面伝導型放出素子の製造工程を示
す断面図である。
【図27】通電フォーミング処理の際の印加電圧波形を
示す図である。
【図28】本実施の形態における通電活性化処理の際の
印加電圧波形(a),放電電流Ieの変化(b)を示す
図である。
【図29】本実施の形態で用いた垂直型の表面伝導型放
出素子の断面図である。
【図30】垂直型の表面伝導型放出素子の製造工程を示
す断面図である。
【図31】本実施の形態で用いた表面伝導型放出素子の
典型的な特性を示すグラフ図である。
【図32】本実施の形態で用いたマルチ電子源の基板の
平面図である。
【図33】実施の形態で用いたマルチ電子源の基板の一
部断面図である。
【図34】本発明の実施の形態である画像表示装置を用
いた多機能画像表示装置のブロック図である。
【図35】従来の画像表示装置のガンマ補正を説明する
図である。
【符号の説明】
1 マトリクス型表示パネル 3 データ並び替え部 4 輝度データ変換器 5 シフトレジスタ 6 変調信号発生部 43,43a,55 変換テーブル制御部 45,56 セレクタ 51〜54 変換テーブル 57,58,63〜65 カウンタ 46 排他的論理和回路 59,66 加算器 61 ダウンカウンタ

Claims (35)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 画像信号を入力して処理する画像処理装
    置であって、 画像信号に対応して補正データを記憶する複数の記憶手
    段と、 入力した画像信号に対応して前記複数の記憶手段のそれ
    ぞれから出力される補正データを選択する選択手段と、 前記選択手段により選択された補正データを前記入力し
    た画像信号の処理データとして出力する手段と、を有す
    ることを特徴とする画像処理装置。
  2. 【請求項2】 前記複数の記憶手段は、同じ画像信号に
    対応して複数の補正データを有し、前記複数の補正デー
    タの平均値が当該画像信号の補正値に略等しいことを特
    徴とする請求項1に記載の画像処理装置。
  3. 【請求項3】 前記複数の記憶手段の同一の画像信号入
    力に対する補正データの出力差は最大1であることを特
    徴とする請求項2に記載の画像処理装置。
  4. 【請求項4】 前記複数の記憶手段の同一の画像信号入
    力に対する補正データの出力差は最大1階調であること
    を特徴とする請求項2に記載の画像処理装置。
  5. 【請求項5】 前記選択手段は、前記画像信号のフレー
    ム毎に前記複数の記憶手段のいずれかの出力を選択する
    ことを特徴とする請求項1又は2に記載の画像処理装
    置。
  6. 【請求項6】 前記選択手段は更に、入力した画像信号
    の画素毎に前記複数の記憶手段のいずれかの出力を選択
    することを特徴とする請求項2に記載の画像処理装置。
  7. 【請求項7】 前記選択手段は更に、入力した画像信号
    のフレームと各走査線毎に前記複数の記憶手段のいずれ
    かの出力を選択することを特徴とする請求項1に記載の
    画像処理装置。
  8. 【請求項8】 前記選択手段は更に、入力した画像信号
    の画素毎に前記複数の記憶手段のいずれかの出力を選択
    することを特徴とする請求項7に記載の画像処理装置。
  9. 【請求項9】 前記複数の記憶手段の数は2であること
    を特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の画
    像処理装置。
  10. 【請求項10】 前記複数の記憶手段の数は4であるこ
    とを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の
    画像処理装置。
  11. 【請求項11】 前記複数の記憶手段のそれぞれはRO
    Mテーブルを有し、前記入力した画像信号は前記ROM
    テーブルのアドレスとして入力されることを特徴とする
    請求項1乃至10のいずれか1項に記載の画像処理装
    置。
  12. 【請求項12】 画像信号を入力して処理する画像処理
    方法であって、 入力した画像信号に対応して、複数の補正データを記憶
    する複数のメモリのそれぞれから出力される補正データ
    を選択する選択工程と、 前記選択工程で選択された補正データを前記入力した画
    像信号の処理データとして出力する工程と、を有するこ
    とを特徴とする画像処理方法。
  13. 【請求項13】 前記複数のメモリは、同じ画像信号に
    対応して複数の補正データを記憶しており、前記複数の
    補正データの平均値が当該画像信号の補正値に略等しい
    ことを特徴とする請求項12に記載の画像処理方法。
  14. 【請求項14】 前記複数のメモリの同一画像信号に対
    する補正データの出力差は最大1であることを特徴とす
    る請求項12に記載の画像処理方法。
  15. 【請求項15】 前記複数のメモリの同一画像信号に対
    する補正データの出力差は最大1階調であることを特徴
    とする請求項12に記載の画像処理方法。
  16. 【請求項16】 前記選択工程では、前記画像信号のフ
    レーム毎に前記複数のメモリのいずれかの出力を選択す
    ることを特徴とする請求項12又は13に記載の画像処
    理方法。
  17. 【請求項17】 前記選択工程では更に、入力した画像
    信号の画素毎に前記複数のメモリのいずれかの出力を選
    択することを特徴とする請求項13に記載の画像処理装
    置。
  18. 【請求項18】 前記選択工程では更に、入力した画像
    信号のフレームと各走査線毎に前記複数のメモリのいず
    れかの出力を選択することを特徴とする請求項12に記
    載の画像処理方法。
  19. 【請求項19】 前記選択工程では更に、入力した画像
    信号の画素毎に前記複数のメモリのいずれかの出力を選
    択することを特徴とする請求項16に記載の画像処理方
    法。
  20. 【請求項20】 前記複数のメモリの数は2であること
    を特徴とする請求項12乃至19のいずれか1項に記載
    の画像処理方法。
  21. 【請求項21】 前記複数のメモリの数は4であること
    を特徴とする請求項12乃至19のいずれか1項に記載
    の画像処理方法。
  22. 【請求項22】 前記複数のメモリのそれぞれはROM
    テーブルを有し、前記入力した画像信号は前記ROMテ
    ーブルのアドレスとして入力されることを特徴とする請
    求項12乃至21のいずれか1項に記載の画像処理方
    法。
  23. 【請求項23】 画像信号を入力して表示する画像表示
    装置であって、 画像信号を入力する入力手段と、 前記入力手段により入力した画像信号に対応して補正デ
    ータを記憶する複数のメモリを備え、前記複数のメモリ
    のそれぞれから出力される補正データを選択して前記入
    力した画像信号を補正する補正手段と、 前記補正手段により補正された画像信号に基づいて表示
    信号を生成する表示信号生成手段と、 前記表示信号生成手段により生成された表示信号に基づ
    いて表示器を駆動して画像を表示する表示制御手段と、
    を有することを特徴とする画像表示装置。
  24. 【請求項24】 前記複数のメモリは、同じ画像信号に
    対応して複数の補正データを有し、前記複数の補正デー
    タの平均値が当該画像信号の補正値に略等しいことを特
    徴とする請求項23に記載の画像表示装置。
  25. 【請求項25】 前記複数のメモリに入力される同一の
    画像信号に対する補正データの出力差が最大1であるこ
    とを特徴とする請求項23に記載の画像表示装置。
  26. 【請求項26】 前記複数のメモリに入力される同一の
    画像信号に対する補正データの出力差が最大1階調であ
    ることを特徴とする請求項23に記載の画像表示装置。
  27. 【請求項27】 前記補正手段は、前記画像信号のフレ
    ーム毎に前記複数のメモリのいずれかの出力を選択する
    ことを特徴とする請求項23又は24に記載の画像表示
    装置。
  28. 【請求項28】 前記補正手段は更に、入力した画像信
    号の画素毎に前記複数のメモリのいずれかの出力を選択
    することを特徴とする請求項24に記載の画像表示装
    置。
  29. 【請求項29】 前記補正手段は更に、入力した画像信
    号のフレームと各走査線毎に前記複数のメモリのいずれ
    かの出力を選択することを特徴とする請求項23に記載
    の画像表示装置。
  30. 【請求項30】 前記補正手段は更に、入力した画像信
    号の画素毎に前記複数のメモリのいずれかの出力を選択
    することを特徴とする請求項27に記載の画像表示装
    置。
  31. 【請求項31】 前記複数のメモリの数は2であること
    を特徴とする請求項23乃至30のいずれか1項に記載
    の画像表示装置。
  32. 【請求項32】 前記複数のメモリの数は4であること
    を特徴とする請求項23乃至30のいずれか1項に記載
    の画像表示装置。
  33. 【請求項33】 前記複数のメモリのそれぞれはROM
    テーブルを有し、前記入力した画像信号は前記ROMテ
    ーブルのアドレスとして入力されることを特徴とする請
    求項23乃至32のいずれか1項に記載の画像表示装
    置。
  34. 【請求項34】 前記表示信号生成手段は、前記補正さ
    れた画像信号の値に応じた長さのパルス信号を表示信号
    として生成することを特徴とする請求項23に記載の画
    像表示装置。
  35. 【請求項35】 前記表示器は、マトリクス状に配列さ
    れた複数の電子放出素子を有し、前記表示信号は前記表
    示器の列配線に印加され、前記表示制御手段は前記表示
    器の行配線を前記入力した画像信号に同期して順次選択
    して駆動することを特徴とする請求項23に記載の画像
    表示装置。
JP10088966A 1998-04-01 1998-04-01 画像処理方法及び装置と画像表示装置 Withdrawn JPH11289472A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2004003955A1 (ja) * 2002-06-27 2004-01-08 Nec Corporation 冷陰極構造、電子放出装置及び電子放出型表示装置
US7173634B2 (en) 2000-05-16 2007-02-06 Nec Corporation Information displaying system

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US7173634B2 (en) 2000-05-16 2007-02-06 Nec Corporation Information displaying system
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