JPH11288247A

JPH11288247A - 電子源駆動装置及び方法およびそれを用いた画像形成装置

Info

Publication number: JPH11288247A
Application number: JP10091865A
Authority: JP
Inventors: Yasuyuki Todokoro; 泰之外處; Tatsuro Yamazaki; 達郎山崎; Osamu Sagano; 治嵯峨野; Hidetoshi Suzuki; 英俊鱸; Seiji Isono; 青児磯野; Eiji Yamaguchi; 英司山口
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1998-04-03
Filing date: 1998-04-03
Publication date: 1999-10-19
Anticipated expiration: 2018-04-03
Also published as: JP3554185B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ある行方向配線を選択している期間内で同時に
通電される素子数を減らすことを可能とし、選択した行
方向配線に流れる電流量を減らして、配線抵抗による電
圧降下による影響を軽減する。【解決手段】平面上に行列状に配置された表面伝導型放
出素子が複数の行方向配線と列方向配線によって接続さ
れた単純マトリクス構造の電子源の駆動装置において、
選択された行方向配線上の素子の夫々について、画像情
報に基づいて印加すべき変調信号の時間幅を決定する。
ここで、あらかじめ決められた複数種類の時間幅のパル
ス印加期間の組み合わせによって前記決定手段で決定さ
れた時間幅分のパルス列を形成し、これら、複数種類の
時間幅のパルスの出現順序を複数の列方向配線毎に異な
らせる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子源駆動装置お
よび方法と、その応用である画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、薄型大画面表示装置の研究開発が
盛んに行われている。本発明者は、薄型大画面表示装置
として、冷陰極素子を電子源に用いた研究を行ってい
る。

【０００３】従来から、電子放出素子として熱陰極素子
と冷陰極素子の２種類が知られている。このうち冷陰極
素子では、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。

【０００４】表面伝導型放出素子としては、たとえば、
Ｍ．Ｉ．Ｅｌｉｎｓｏｎ，ＲａｄｉｏＥｎｇ．Ｅｌｅ
ｃｔｒｏｎＰｈｙｓ．，１０，１２９０，（１９６
５）や、後述する他の例が知られている。

【０００５】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Ｓｎ
Ｏ2 薄膜を用いたものの他に、Ａｕ薄膜によるもの
［Ｇ．Ｄｉｔｔｍｅｒ：”ＴｈｉｎＳｏｌｉｄＦｉ
ｌｍｓ”，９，３１７（１９７２）］や、Ｉｎ2 Ｏ3 ／
ＳｎＯ2 薄膜によるもの［Ｍ．Ｈａｒｔｗｅｌｌａｎ
ｄＣ．Ｇ．Ｆｏｎｓｔａｄ：”ＩＥＥＥＴｒａｎ
ｓ．ＥＤＣｏｎｆ．”，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。

【０００６】これらの表面伝導型放出素子の素子構成の
典型的な例として、図４７に前述のＭ．Ｈａｒｔｗｅｌ
ｌらによる素子の平面図を示す。同図において、３００
１は基板で、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。

【０００７】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、通電により電子放出部を形成するものであ
り、例えば、前記導電性薄膜３００４の両端に一定の直
流電圧、もしくは、例えば１Ｖ／分程度の非常にゆっく
りとしたレートで昇圧する直流電圧を印加して通電し、
導電性薄膜３００４を局所的に破壊もしくは変形もしく
は変質せしめ、電気的に高抵抗な状態の電子放出部３０
０５を形成することである。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。

【０００８】また、ＦＥ型の例は、たとえば、Ｗ．Ｐ．
Ｄｙｋｅ＆Ｗ．Ｗ．Ｄｏｌａｎ，”Ｆｉｅｌｄｅｍｉ
ｓｓｉｏｎ”，ＡｄｖａｎｃｅｉｎＥｌｅｃｔｒｏ
ｎＰｈｙｓｉｃｓ，８，８９（１９５６）や、あるい
は、Ｃ．Ａ．Ｓｐｉｎｄｔ，”Ｐｈｙｓｉｃａｌｐｒ
ｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｈｉｎ−ｆｉｌｍｆｉｅ
ｌｄｅｍｉｓｓｉｏｎｃａｔｈｏｄｅｓｗｉｔｈ
ｍｏｌｙｂｄｅｎｉｕｍｃｏｎｅｓ”，Ｊ．Ａｐｐ
ｌ．Ｐｈｙｓ．，４７，５２４８（１９７６）などが知
られている。

【０００９】ＦＥ型の素子構成の典型的な例として、図
４８に前述のＣ．Ａ．Ｓｐｉｎｄｔらによる素子の断面
図を示す。同図において、３０１０は基板で、３０１１
は導電材料よりなるエミッタ配線、３０１２はエミッタ
コーン、３０１３は絶縁層、３０１４はゲート電極であ
る。本素子は、エミッタコーン３０１２とゲート電極３
０１４の間に適宜の電圧を印加することにより、エミッ
タコーン３０１２の先端部より電界放出を起こさせるも
のである。

【００１０】また、ＦＥ型の他の素子構成として、図４
８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。

【００１１】また、ＭＩＭ型の例としては、たとえば、
Ｃ．Ａ．Ｍｅａｄ，”Ｏｐｅｒａｔｉｏｎｏｆｔｕｎ
ｎｅｌ−ｅｍｉｓｓｉｏｎＤｅｖｉｃｅｓ，Ｊ．Ａｐ
ｐｌ．Ｐｈｙｓ．，３２，６４６（１９６１）などが知
られている。ＭＩＭ型の素子構成の典型的な例を図４９
に示す。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。

【００１２】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。

【００１３】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。

【００１４】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６４−３１
３３２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。

【００１５】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。

【００１６】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や特開平４−２８１３７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。

【００１７】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ＵＳＰ４，９０４，８９
５に開示されている。また、ＦＥ型を画像表示装置に応
用した例として、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．Ｍｅｙｅ
ｒ：”ＲｅｃｅｎｔＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｎＭ
ｉｃｒｏｔｉｐｓＤｉｓｐｌａｙａｔＬＥＴＩ”，
Ｔｅｃｈ．Ｄｉｇｅｓｔｏｆ４ｔｈＩｎｔ．Ｖ
ａｃｕｕｍＭｉｃｒｏｅｌｅ−ｃｔｒｏｎｉｃｓＣ
ｏｎｆ．，Ｎａｇａｈａｍａ，ｐｐ．６〜９（１９９
１）］。

【００１８】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に開示されている。

【００１９】

【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。

【００２０】発明者らは、たとえば図５０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。

【００２１】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４００
３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。

【００２２】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。

【００２３】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４００
３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４００
５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。Ｖ
ｅ，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。

【００２４】なお、以上では、駆動すべき素子にＶｅ−
Ｖｓなる素子印加電圧Ｖｆを印加するようにして電子放
出をせしめるが、単純マトリクス配線したマルチ電子ビ
ーム源から電子ビームを得る別の手法として、列方向配
線に駆動電圧Ｖｅを印加するための電圧源を接続するの
ではなく、所望の電子ビームを出力するのに必要な電流
を供給するための電流源を接続して駆動する方法もあ
る。この場合、電子ビーム源に流れる電流を以下素子電
流Ｉｆと呼び、放出される電子ビーム量を放出電流Ｉｅ
と呼ぶ。

【００２５】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。

【００２６】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。

【００２７】本研究者らの研究により、輝度むらの発生
原因は、配線の有する電気抵抗４００４，４００５のた
めに電圧降下が発生し、各表面伝導型放出素子に本来意
図した駆動信号よりも小さな電圧しか印加されていない
ことによるものであることが判明した。以下詳細に説明
する。なお、行方向配線４００２に印加する信号を走査
信号、列方向配線４００３に印加する信号を変調信号と
呼ぶことにする。

【００２８】上述したようなマルチ電子ビーム源では、
一般に、前述の駆動電圧Ｖｅを印加する時間の長さを変
えることにより、電子ビームが出力される時間の長さを
変え、画像表示を行うことを基本としている。まず、こ
の画像表示駆動について、マルチ電子ビーム源の一般的
な駆動形態を示す図５１及び図５２を参照して説明す
る。

【００２９】図５１において、Ｄy1〜ＤyNは変調信号供
給端子、Ｄx1〜ＤxMは走査信号供給端子を表している。
また、全ての表面伝導型放出素子４００１は、ほぼ等し
い抵抗値Ｒｄを各々有するものとする。走査信号供給端
子Ｄｘ１〜Ｄｘｍは順次選択されて、走査信号であると
ころの負のパルス（電圧Ｖｓ）が印加される。各変調信
号供給端子Ｄｙ１〜Ｄｙｎには所望の長さの正のパルス
（電圧Ｖｅ）が印加される。

【００３０】図５２は、一般的なパルス幅変調駆動方式
における走査信号、変調信号について説明するためのタ
イムチャートである。図５２にあるように、期間Ｋでは
図５１の１行目の冷陰極素子が駆動され、期間Ｋ＋１で
は２行目の冷陰極素子が駆動され、期間Ｋ＋２では３行
目の冷陰極素子が駆動されており、行方向配線４００２
には走査信号、列方向配線４００３には変調信号が印加
される。変調信号としては、例えば図５２に示すよう
に、立ち上がりがそろった時間幅の異なるパルスを印加
する。ここで、変調信号のパルス幅を画像信号に対応し
て変調して、長くしたり短くすることにより、電子の放
出される量を制御して画像を表示する。選択する行の行
方向配線４００２には、上述の変調信号とは逆の極性を
もつパルスを印加し、選択しない行の行方向配線はグラ
ンド電位に接地する。図５２にあるように、行方向配線
側の駆動回路は１水平走査期間ごとにその選択する行を
切り替えてこの電圧を印加していく。

【００３１】上述のマルチ電子ビーム源に用いられる冷
陰極素子は、一般に次のような特性を有する。すなわ
ち、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。

【００３２】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。

【００３３】第二に、放出電流Ｉｅは素子に印加する電
圧Ｖｆ（Ｖｅ−Ｖｓ）に依存して変化するため、電圧Ｖ
ｆで放出電流Ｉｅの大きさを制御できる。

【００３４】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。

【００３５】第四に、閾値電圧Ｖｔｈよりも高い電圧を
素子に印加すると、素子電流Ｉｆが急激に増加するが、
一方、閾値電圧以下で流れる素子電流は非常に小さい。

【００３６】特に第一、及び第四の特性により、冷陰極
素子にＶｔｈを印加した場合には、素子電流Ｉｆにして
も、放出電流Ｉｅにしてもほとんど流れないが、冷陰極
素子に（２×Ｖｔｈ）を印加した場合にはＩｆ，Ｉｅの
量は急激に増加する。

【００３７】前述したタイムチャートにおいて走査信号
及び変調信号の波高値をそれぞれ−Ｖｔｈ，＋Ｖｔｈに
設定することで、選択されている行に配置されている冷
陰極素子から変調信号の時間幅に対応して、電子を放出
させ一行ごと画像を表示させることができ、選択行を一
水平期間ごとに切り替えていくことにより画面全体の画
像を表示させることができる。

【００３８】さて、図５１に示したマルチビーム電子源
を上記の如く行単位で駆動する場合、即ち、行方向配線
４００２の内１つを選択したときを考える。このとき、
行方向及び列方向配線自体の配線抵抗４００４及び４０
０５がある為に、そこでの電圧降下を生じる。一方、列
方向配線４００３から注入されたライン上のそれぞれの
表面伝導型放出素子を流れた駆動電流は、選択した行方
向配線４００２を通して流れる。従って、特に行方向配
線４００２における電圧降下が無視できない大きさとな
り、選択した行方向配線４００２に接続された表面伝導
型放出素子に印加される電圧に分布を生じてしまい、電
子放出特性に差が生じて均一な電子放出が得られないと
ういう問題点が生じる。

【００３９】上述したように、冷陰極素子の抵抗成分
は、素子の両端に印加される電圧によりその大きさが変
わる。即ち、単純マトリクス駆動における半選択駆動を
受けている状態では選択駆動を受けている場合に比べ抵
抗成分が大きい値を示す。従って、半選択駆動を受けて
いる素子は解放状態と見なすことができ、図５１を参考
にＭ行Ｎ列の表面伝導型放出素子を有するマルチビーム
電子源の等価回路は、選択駆動しているライン上の素子
のみを用いた図５３の等価回路で示すことができる。同
図において、配線抵抗４００６はそれぞれの列方向配線
４００３の駆動端から駆動する素子までの累積抵抗を示
す。各行方向配線４００３を通り、それぞれの素子に流
れた駆動電流は、行方向配線４００２に合流して流れ
る。

【００４０】この結果、行方向配線４００２の配線抵抗
４００４による電圧降下を生じることになる。従って、
ある行に着目し、各表面伝導型放出素子の走査信号線側
の電位をプロットすると図５４のようになる。ここで、
電位の変化が一様でないのは、走査信号線を流れる電流
が走査信号供給端子Ｄｘ１〜Ｄｘｍに近いほど多くなる
ため、電圧降下も大きくなるからである。変調信号線側
の電位は等しいので、結局、各表面伝導型放出素子にか
かる電圧は図５５のようになる。その結果、各表面伝導
型放出素子から放出される電子ビームのビーム電流は、
走査信号供給端子Ｄｘ１〜Ｄｘｍに近い側で大きく、遠
い側で小さくなる。

【００４１】これらのビーム電流量のばらつきは、画像
表示装置に応用した場合、輝度ばらつきとなってあらわ
れるので、極めて不都合である。特に、画素数の多い大
容量表示装置を実現しようとする場合には、上記ばらつ
きの割合は顕著となり、画像表示を行った際における表
示輝度の分布の均一性が劣化し、大きな問題となるので
ある。

【００４２】また、上述したような電圧降下の問題を解
決するための一方法として、行方向配線の両端に走査信
号を印加することが提案されている。

【００４３】図５６は行方向配線の両側に走査信号を印
加して駆動する方法を説明する図である。この図では１
行目の冷陰極素子を駆動していて、１行目の行方向配線
の両端に走査信号（波高値−Ｖｔｈ）、各列方向配線に
変調信号（波高値＋Ｖｔｈ）を印加している。従って、
１行目の冷陰極素子には、２×Ｖｔｈ、他の行の冷陰極
素子にはＶｔｈ以下の電圧がかかることが理想である
が、実際には図５７に示すように、配線抵抗での電圧降
下のため１行目の行方向配線上では、その両端では−Ｖ
ｔｈであっても、中心部では電位が上昇している。この
ため一行目の各冷陰極素子に印加される電圧は行方向配
線の端部に近い素子には２×Ｖｔｈの電圧が印加される
が、中心部の冷陰極素子には印加電圧が２×Ｖｔｈより
も低くなってしまっていた。

【００４４】以上のような印加電圧の分布のため、放出
電流Ｉｅも、印加電圧の影響をうけて、中心部では小さ
くなるという問題が発生していた。この様に、両端に走
査信号を印加するというような形態を採用しても、やは
り電圧降下の影響があらわれてしまい、輝度むら等の問
題が発生していた。

【００４５】また、上述のように、多数個の電子放出素
子を用いて画像形成を行う場合には、その総和としての
消費電力も大きな問題となる。すなわち放出された電子
ビームは高圧アノード電圧（以下Ｖａと呼ぶ）により加
速され蛍光体に衝突するわけだが電子放出素子の数が増
加するほど装置の消費電力が大きくなってしまう。電子
放出素子の数が（ｍ×ｎ）とすると高圧部で発生する消
費電力ＷはＷ＝（ｍ×ｎ）×Ｉｅ×Ｖａとなる。さらに、駆動している時間成分を考慮すると消
費電力ＷはＷ＝｛（ｍ×ｎ）×Ｉｅ×Ｖａ｝ｄｔとなり、例えばＴｖ信号やコンピュータ信号を表示する
画像装置に応用する場合の電子放出素子の数ともなる
と、この消費電力が大きな問題となる。また電子ビーム
が衝突する蛍光板の発熱が大きくなるという問題もあ
る。

【００４６】本発明は上記の問題に鑑みてなされたもの
であり、行方向配線の抵抗分に起因する表示パネルの発
光輝度の分布を改善し、輝度を均一化し、画像表示装置
全体での輝度の不均一性を低減する電子源駆動装置及び
方法及び画像形成装置を提供することを目的とする。

【００４７】また、本発明の他の目的は、画像に輝度む
らが生じてしまうという課題を解消し、薄型で大面積の
大容量画像形成装置の実用性能を大幅に向上することに
ある。

【００４８】また、本発明の他の目的は、ある行方向配
線を選択している期間内で同時に通電される素子数を減
らすことを可能とし、選択した行方向配線に流れる電流
量を減らして、配線抵抗による電圧降下による影響を軽
減させることにある。

【００４９】また、本発明の他の目的は、全体の電子放
出量がある値以上にならないように入力信号の大きさを
抑制し、平均入力信号レベルが大きくなっても、電圧降
下によって各素子への印加電圧が非一様となってしまう
ことを軽減させるとともに、消費電力の増大やターゲッ
トの発熱を抑えることにある。

【００５０】また、本発明の他の目的は、画像表示装置
の平均輝度をある基準値以下に抑制することにより、さ
らに効率的に輝度むらを解消し、加えて画像形成装置の
消費電力や蛍光板での発熱を抑えることにある。

【００５１】また、本発明の他の目的は、画像信号の振
幅に応じた長さの信号に変換する変調駆動における変換
比率を変えることにより、配線での電圧降下による輝度
分布を抑制し、均一性の良い高画質な画像を形成可能と
することにある。

【００５２】また、本発明の他の目的は、装置の発光輝
度を検出もしくは予測して得られる評価値に基づいて、
発光画面全体の平均輝度がある値以上にならないように
制御することを可能とし、消費電力の増大や蛍光板の発
熱を抑えることにある。

【００５３】また、本発明の他の目的は、画像表示装置
の平均輝度をある基準値以下に抑制し、画像形成装置の
消費電力や蛍光板での発熱を押さえることにある。

【００５４】また、本発明の他の目的は、平均輝度で制
御することにより、例えば画像中心部の主要対象の輝度
が高くその周辺は低いような画像入力信号についても、
主要対象の輝度を落とすことなく良好な表示を行うこと
にある。

【００５５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成する本
発明の一態様による電子源駆動装置は、たとえば、以下
の構成を備える。すなわち、複数の電子放出素子を有
し、前記複数の電子放出素子が共通の行配線と別々の列
配線に接続された電子源の駆動装置であって、画像情報
に基づいて前記複数の列方向配線のそれぞれに印加する
変調信号の時間幅を決定する決定手段と、あらかじめ決
められた複数種類の時間幅のパルス印加期間の組み合わ
せによって前記決定手段で決定された時間幅分のパルス
列を形成して前記複数の列方向配線のそれぞれに当該パ
ルス列に基づく駆動信号を印加する列駆動手段とを備
え、前記列駆動手段において、前記複数種類の時間幅の
パルスの出現順序を前記複数の列方向配線毎に異ならせ
る。

【００５６】

【発明の実施の形態】以下、添付の図面を参照して本発
明の好適な実施形態の幾つかを説明する。

【００５７】［第１の実施形態］図１は第１の実施形態
による画像表示装置の構成例を示すブロック図である。
また、図２、図３は第１の実施形態における幾つかの信
号のタイミングを説明するタイミングチャートである。

【００５８】図１において、１は画像表示パネルであ
り、ここでは仮に水平４８０、垂直２４０の蛍光体が、
Ｒ，Ｇ，Ｂ縦ストライプ状に配列され、各蛍光体に対応
する表面伝導型放出素子が行方向配線電極と列方向配線
電極により単純マトリクス状に配線されているものとす
る。以下、この画像表示パネル１を線順次駆動する場合
を例として本実施形態の説明を行う。

【００５９】入力ＴＶ信号ｓ１は、デコーダ部２により
アナログＲ，Ｇ，Ｂ信号にデコードされアナログプリプ
ロセス部３に入力される。アナログプリプロセス部３
は、同期分離回路、色調整回路、コントラスト制御回
路、直流再生回路、ブライトネス制御回路、マトリクス
回路、ローパスフィルターなどからなり、信号レベル制
御、直流再生、帯域制限されたＲ，Ｇ，Ｂ信号を各色の
Ａ／Ｄコンバータ４へ出力する。また、アナログプリプ
ロセス部３は、ＰＬＬのための同期信号（sync）をタイ
ミング制御部５へ送るほか、Ｒ，Ｇ，Ｂ信号をマトリク
ス部で混合して得た輝度信号ｓ２０をビデオ検出部１３
へ送る。

【００６０】Ａ／Ｄコンバータ４は、タイミング制御部
５からのサンプリングクロックｓ２により、アナログ
Ｒ，Ｇ，Ｂ信号を必要な階調数、本実施形態では８諧調
でデジタイズする。Ａ／Ｄコンバータ４からのデジタル
画像信号ｓ９を受けたデジタルプロセス部６は、ガンマ
処理や、輪郭強調やノイズ抑制のためのデジタルフィル
タ処理を行い、タイミング制御部５からのクロック信号
ｓ３に同期して、データ並び変え部７ヘデジタル画像信
号を出力する（図３参照）。また、ディジタルプロセス
部６は、システム制御部１４からの係数データｓ１５に
より輪郭強調の制御やコントラスト制御も行う（図３参
照）。

【００６１】データ並び変え部７は、１水平期間Ｒ，
Ｇ，Ｂ各１６０個のデータ（ｓ９）をクロックｓ４に同
期して時間軸圧縮し、かつ蛍光体の色配列に対応した順
にデータを並び変えたデータ列信号ｓ１０を生成し、シ
フトレジスタ８に１ライン４８０個のシリアル画像デー
タとして転送する。従って、クロックｓ４はクロックｓ
３の３倍の周波数を有する（図３参照）。

【００６２】シフトレジスタ８は、シリアル画像データ
ｓ１０をシフトクロックｓ６により読み込み、１ライン
４８０個のシリアル画像データをパラレルデータに変換
して水平ブランキング期間に変調信号発生部９に送る。

【００６３】変調信号発生部９はパルス幅変調方式によ
って駆動信号を形成するものであり、１行の表面伝導型
放出素子数に対応する４８０個のパルス幅変調器から構
成される。そして各々のパルス幅変調器に読み込まれた
画像データの大きさに比例した時間幅を持つパルス信号
を、１水平期間中に、パルス幅変調信号ｓ７及び場合に
よりパルス並べ替え用信号ｓ２２、ｓ２３により発生
し、水平駆動ドライバ１０へ送る。

【００６４】水平駆動ドライバ１０は、Ｖｆ制御部１５
からの信号ｓ１７により表面伝導型放出素子に印加する
パルス信号の電圧振幅Ｖｅを制御された駆動信号を、画
像表示パネル１に出力する。

【００６５】タイミング制御部５からの行走査のための
タイミング信号ｓ８（V_START，H_CLK）を受けるシフト
レジスタ１１は、走査のための行選択信号を垂直駆動ド
ライバ１２に送る。垂直駆動ドライバ１２は２４０行分
のトランジスタなどのスイッチ素子からなり、選択時に
導通してＶｆ制御部１５から送られるバイアスＶｓを画
像表示パネル１に印加する（図２参照）。

【００６６】このように１水平ライン毎の水平駆動ドラ
イバ１０からの画像変調データ出力を垂直駆動ドライバ
１２が順次走査選択していることにより、画像表示パネ
ル１に画像信号が表示される。

【００６７】図４にシステム制御部１４の構成を示す。
システム制御部１４は、ＣＰＵ２１、ＲＯＭ２２、ＲＡ
Ｍ２３、ＥＥＰＲＯＭ２４、Ａ／Ｄコンバータ２５、Ｄ
／Ａコンバータ２６、Ｉ／Ｏポート２７からなり、ＲＯ
Ｍ２２に格納されたプログラムにより、装置の制御が行
われる。Ｄ／Ａコンバータ２６の出力信号ｓ１３，ｓ１
４はコントラスト制御、ブライトネス制御信号であり、
アナログプリプロセス部３に伝達され、Ｒ，Ｇ，Ｂ信号
のレベルや直流再生量をコントロールする。ｓ１６は、
選択時の素子印加電圧Ｖｆの制御信号で、Ｖｆ制御部１
５に伝達される。ｓ１８は、電子ビーム加速のための高
圧電圧Ｖａ（ｓ１９）を出力する高圧発生部１７に伝達
され高圧電圧Ｖａ（ｓ１９）を制御する。

【００６８】ユーザインターフェース部１６は、画質調
整などのユーザ要求のシステム制御部１４への伝達や、
システム制御部１４からの諸情報の表示などを信号ｓ１
２により行う。

【００６９】次に、以上のような構成を備えた第１の実
施形態の画像表示装置における、変調信号の発生方法
（変調信号発生部９の動作）について説明する。

【００７０】図５は第１の実施形態による変調信号の出
力タイミング例を示すタイムチャートである。変調信号
発生部９は４８０本の各列方向配線Ｘ1からＸ480に対し
て、図５に示すようなタイミングでパルスを発生させ
る。

【００７１】例えば、ある行方向配線を選択している期
間１Ｈを８等分（２^3等分（ここで、Ｘ^Yは、ＸのＹ乗
を表す。なお、べき乗については、以下同様の表記を用
いる））した長さを基本パルス期間ｔ0とする。そし
て、８階調即ち３ｂｉｔで表された画像データの各ｂｉ
ｔに対応するパルス期間を設定しておき、値が１となっ
ているビットに対応するパルス期間において駆動信号を
印加する。すなわち、２^0のビットには２^0×ｔ0の長
さのパルス期間、２^1のビットには２^1×ｔ0の長さの
パルス期間、２^2のビットには２^2×ｔ0の長さのパル
ス期間が割り当てられており、値が１となっているビッ
トに対応するパルス期間をオンにする。

【００７２】図５の例では、Ｘ1の列方向配線において
は、２^0のビットにはＴ7が、２^1のビットにはＴ5，Ｔ
6が、２^2のビットにはＴ1〜Ｔ4が割り当てられてい
る。そして、Ｘ1の行に「３」という値が印加される
と、２^0と２^1のビットが１となるので、これらに対応
する期間（Ｔ5、Ｔ6及びＴ7）において駆動信号が印加
される。

【００７３】更に図５に示したように各ｂｉｔに対応す
るパルスの発生期間を列方向配線毎に分散させる。例え
ば、Ｘ2の列方向配線では、２^0のビットにはＴ3が、２
^1のビットにはＴ1，Ｔ2が、２^2のビットにはＴ5〜Ｔ8
が割り当てられている。そして、Ｘ2の行に「５」が印
加されると、２^0と２^2のビットが１となるので、これ
らに対応する期間（Ｔ3及びＴ5〜Ｔ8）において駆動信
号が印加される。

【００７４】この結果、例えば列方向配線Ｘ1，Ｘ2，Ｘ
3，Ｘ4，…に対して画像データが３，５，７，１，０，
２，２，２，２，２，２，２，…であった場合、図５で
黒く塗り潰した期間にパルスを発生させることになる。

【００７５】このようにある行方向配線が選択されてい
る期間１Ｈ間でパルスの位置を分散させることにより、
配線抵抗による電圧降下を低減でき、画像の輝度むらを
低減することができる。

【００７６】なお、上述した変調信号発生部９における
パルス位置の分散は例えば図６に示すような回路で実現
できるであろう。図６は、変調信号発生部９における、
１つのパルス幅変調器の回路構成例を示す図である。図
において、３１はカウンタであり、１水平期間（図５の
１Ｈ）を８等分した周期を有するクロックを計数してそ
の計数値を出力する。なお、本例では、カウンタ３１は
計数値として０〜７（３ビット）を出力する。３２はデ
コーダであり、カウンタ３１より入力された計数値に対
応するビットをオンとして出力する。例えば、カウンタ
３１よりの入力値が６である間は、６番の出力ビットが
オンとなる。３３は８個のアンドゲートであり、それぞ
れ、一方の入力がデコーダ３２の出力ビットと接続さ
れ、他方が画像データ値の各ビットと接続される。

【００７７】８個のアンドゲート３３は、図６において
上から順に図５の期間Ｔ1〜Ｔ8に対応しており、接続さ
れている画像データの各ビットの値に応じてその出力が
オン、オフされる。図６では、図５におけるＸ1の列方
向配線に対応する回路構成が示されているが、他の列方
向配線に対応させるためには、アンドゲート３３と画素
データの各ビットとの接続を変更すればよいことは明ら
かである。

【００７８】なお、上記実施形態において、入力信号と
してＴＶ信号を用いたがこれに限定されるものではな
く、ＮＴＳＣ，ＰＡＬ，ＳＥＣＡＭやハイビジョンのＭ
ＵＳＥでも同一の考え方で実現できる。さらにＴＶ信号
以外の例えばコンピュータの信号についても同様に適用
できることは明らかであろう。

【００７９】また、１行中の画像データの輝度が高い場
合には、各列方向配線に印加されるパルスの時間的な重
なりが増大し、上述のごとき駆動パルスの分散による効
果が低下してしまう。従って、１行中の画像データの輝
度が所定値よりも高い場合には、当該行における画像デ
ータの値を低下させて、駆動パルスの分散性を向上する
ようにしても良い。この点については第３の実施形態に
おいて後述する。

【００８０】［第２の実施形態］次に、第２の実施形態
として、変調信号発生部９から発生される信号の別の形
態を説明する。図７は、第２の実施形態による変調信号
の出力タイミング例を示すタイムチャートである。第２
の実施形態では、４８０本の各列方向配線Ｘ1からＸ480
に対して図７に示したタイミングでパルスを発生させ
る。即ち、ある行方向配線を選択している期間１Ｈを７
等分（２^3−１等分）した長さの期間を基本パルス期間
ｔ0とする。そして、上記第１の実施形態と同様に、８
階調即ち３ｂｉｔで表された画像データの各ｂｉｔに対
応する長さ、即ち２^0×ｔ0，２^1×ｔ0，２^2×ｔ0の
長さのパルスを印加する。このとき、図７に示したよう
に、各ｂｉｔに対応するパルスの発生期間を列方向配線
毎に分散させる。例えば列方向配線Ｘ1，Ｘ2，Ｘ3，Ｘ
4，…に対して画像データが３，５，４，１，０，２，
２，２，２，２，２，…であった場合、図２で黒く塗り
潰した期間にパルスを発生させる。

【００８１】このようにある行方向配線が選択されてい
る期間１Ｈ間でパルスの位置を分散させることにより、
配線抵抗による電圧降下を低減できる。なお、第１の実
施形態同様、１行中の画像データの輝度が所定値よりも
高い場合には、当該行における画像データの値を低下さ
せて、駆動パルスの分散性を向上するようにしても良
い。

【００８２】以上説明した第２の実施形態と前述の第１
の実施形態を比較すると、第２の実施形態の方が単位時
間ｔ０が長くなるので、同じ放出電流Ｉｅで同じ高電圧
Ｖａでも、第１の実施形態よりも相対的に輝度が上が
る。一方、第１の実施形態の方が、第２の実施形態より
もパルスの立ち上がり位置の種類が多い分、全体に輝度
値が低い画面で特に同時に点灯する素子数を減らすこと
が可能であり、配線抵抗による電圧効果の低減をより良
好に達成できる。

【００８３】［第３の実施形態］次に、第３の実施形態
として、変調信号発生部９から発生させる信号の更に別
の形態を説明する。図８は、第３の実施形態による変調
信号の出力タイミング例を示すタイムチャートである。
第３の実施形態では、４８０本の各列方向配線Ｘ1から
Ｘ480に対して図８に示したタイミングでパルスを発生
させる。即ち、ある行方向配線を選択している期間１Ｈ
を８等分（２^3等分）した長さの期間を基本パルス期間
ｔ0とし、基本時間幅ｔ0の時間幅を持つ基本パルス印加
を期間Ｐ0とする。そして、２^0個の基本パルス印加期
間Ｐ0を含む期間を第１グループ、２^1個の基本パルス
印加期間Ｐ0を含む期間を第２グループ、２^2個の基本
パルス印加期間Ｐ0を含む期間を第３グループ、基本時
間幅ｔ0の時間幅を持つパルスを印加しない期間を第４
グループとしてグループ分けする。

【００８４】ここで、第１グループは画像データの２^0
のビットに、第２グループは画像データの２^1のビット
に、第３グループは画像データの２^2のビットにそれぞ
れ対応する。そして、これら４種類のグループの組み合
わせによりパルス幅変調を行う。このとき、４種類のグ
ループの何れかに属する２^3個の基本パルス印加期間Ｐ
0の出現順番を列毎に変える。例えば、第１グループに
属する基本パルス印加期間をＰ0-1、第２グループに属
する基本パルス印加期間をＰ0-2、第３グループに属す
る基本パルス印加期間をＰ0-3とすると、１個のＰ0-1、
２個のＰ0-2、４個のＰ0-3が存在し、これら７個の基本
パルス印加期間の出現順序を、図８に示すように、列配
線毎に入れ替える。そして上記実施形態１と同様に、８
階調即ち３ｂｉｔで表された画像データの各ｂｉｔが１
であれば対応するグループに割り当てられた期間にパル
スを発生する。

【００８５】さらに第３の実施形態では、図１のビデオ
検出部１３で、アナログプリプロセス部３からの輝度信
号ｓ２０をタイミング制御部５からの水平ブランキング
が付加された１フィールド毎のゲート信号ｓ５（図２参
照）により積分し、輝度信号の平均値をフィールド毎に
検出し、輝度信号ｓ１１としてシステム制御部１４に伝
達する。

【００８６】システム制御部１４において、検出平均輝
度信号ｓ１１は、Ａ／Ｄコンバータ２５によってＣＰＵ
２１に取り込まれ（図４）、システム制御部１４内部で
持っている基準値と比較される。検出平均輝度信号ｓ１
１がその基準値、第３の実施形態ではレベル４、よりも
大きい場合に、Ｄ／Ａコンバータ２６の出力信号ｓ１３
によりコントラスト制御を行い、結果として水平駆動ド
ライバ１０からの出力パルス幅を抑制することにより、
パネル１の発光輝度を所定の基準値以下に制御する。本
実施形態では全体の輝度レベルを１／２にする。この輝
度レベルの制御は第８の実施形態で詳述する。

【００８７】さらに図８に示したように各ｂｉｔに対応
するパルスの基本パルス印加期間Ｐ0を列方向配線毎に
ほぼ乱数的に分散させる。ここで例えば列方向配線Ｘ
１，Ｘ２，Ｘ３，Ｘ４，…に対する画像データが６，
５，７，２，０，７，７，７，７，７，７，７…であっ
た場合、検出平均輝度信号ｓ１１は基準値レベル４より
も大きいので、全体の輝度信号を１／２として３，３，
４，１，０，４，４，４，４，４，４，４，…とし、図
８で黒く塗り潰した期間にパルスを発生させる。

【００８８】このようにある行方向配線が選択されてい
る期間１Ｈ間でパルスの位置を分散させただけでは、全
体の輝度レベルが大きいときには同時に通電されている
素子数が増え、パルス位置を分散させた効果が弱くなる
が、第３の実施形態のようにその場合に全体の輝度レベ
ルを下げることにより、配線抵抗による電圧降下を低減
する効果が保たれる。さらに輝度の増加に伴って放出さ
れた電子ビーム量が増大し、装置の消費電力が大きくな
ってしまうという課題も解決される。

【００８９】以上Ｒ，Ｇ，Ｂ縦ストライプ配列の場合
の、アナログプリプロセス部３からの輝度信号ｓ２０を
用いた輝度評価値で発光輝度を制御する例を記した。こ
の場合、輝度信号ｓ２０はＲ，Ｇ，Ｂ信号が同等の割合
で混合されているが（例；ｓ２０＝１／３（Ｒ＋Ｇ＋
Ｂ））市松配列のようにＲ，Ｇ，Ｂの蛍光体の数が異な
る場合には、その割合で輝度信号ｓ２０を生成する。

【００９０】［第４の実施形態］次に、第４の実施形態
を説明する。図９は第４の実施形態による画像形成装置
の一部である駆動回路部分の構成を示したブロック図で
ある。同図において、１０１はマルチ電子ビーム源を用
いた表示パネル、１０２は線順次による表示の為の選択
ラインの走査駆動を行うための走査側駆動回路、１０３
は画像に基づいたパルス信号を駆動信号として出力する
変調側駆動回路、１０４は画像データ信号を所定の駆動
パルスに変換する電圧−パルス変換回路、１０５は放出
電子を加速するための高圧電源である。

【００９１】前述したように、マルチビーム電子源基板
上のマトリクス配線での電圧降下により、各電子放出素
子に印加される電圧に分布を生じる。この分布は、配線
抵抗を小さくするか駆動電流を小さくすることにより抑
制することができる。

【００９２】以下、第４の実施形態による、図９に示さ
れた駆動回路部分の動作を説明する。まず、走査制御信
号により走査側駆動回路１０２から所定の選択ラインに
選択電圧が出力される。次に、電圧−パルス変換回路１
０４により、選択ラインに対応した画像データ信号を信
号の振幅に応じたパルス幅に相当するパルス列に変換
し、そのパルス信号を変調側駆動回路１０３により駆動
信号としてパネルに印加させる。以上の動作を、走査側
駆動回路１０２によって順次選択されるラインについて
行うことにより表示を行わせる。

【００９３】次に、図１０乃至図１４を用いて電圧−パ
ルス変換回路１０４の動作について説明する。図１０は
第４の実施形態による電圧−パルス変換回路の詳細な構
成を示すブロック図である。図１０において、１４１
は、画像データ信号の振幅に応じた幅に相当するパルス
列に変換する電圧−パルス列変換回路である。また、１
４２乃至１４４は、電圧−パルス列変換回路１４１によ
り変換されたパルス列を以下に説明するような規則に従
って並べ替えるパルス列並べ替え回路である。

【００９４】まず、１ラインの走査期間の分割数Ｐを３
とした場合（パルス列並べ替え回路の数も少なくとも３
個となる）を例にとって、電圧−パルス変換回路１０４
の動作について説明する。図１１は任意の隣接する３つ
変調側端子ｍ−１、ｍ、ｍ＋１に対応する画像信号の例
を示す図である。表示画像に応じ、各隣接する３つの素
子には異なる振幅の画像信号入力されている。

【００９５】図１２は、図１１に示した素子番号ｍ−
１、ｍ、ｍ＋１の画像信号を振幅に応じたパルス幅に変
換した信号を示す図である。図１２において、１ライン
走査期間とは、１画面を走査する場合に線順次でライン
駆動しているときの特定ラインについて割り当てられる
時間（１Ｈ、１水平期間）をさす。

【００９６】図１３（１）、（２）、（３）はパルス列
並べ替え回路１４２、１４３、１４４のブロック図であ
る。パルス列並べ替え回路１４２では各パルス信号ライ
ンに１ライン走査期間１Ｈ分だけ信号を遅延させる１Ｈ
ディレイラインが挿入されている。これによりパルス信
号ｘ１、ｘ４、…ｍ−１…は１Ｈだけ遅延した信号ｘ
１’、ｘ４’…ｍー１’…として出力される。すなわち
図１４に示したように、素子番号ｍ−１に対応する電圧
−パルス列変換回路１４１の出力信号は信号ｍ−１’に
変換される。

【００９７】パルス並べ替え回路１４３では各パルス信
号ラインは（４／３）・Ｈディレイラインを挿入したラ
インと（１／３）・Ｈディレイラインを挿入したライン
とに分岐され、Gate-1で合成される。Gate-1では、タイ
ミング制御部５で発生されたゲートタイミング信号ｓ２
２に従って、信号ｓ２２が１のときは４／３ディレイラ
インが挿入されたラインを選択し、０のときはＨ／３デ
ィレイラインが挿入されたラインを選択する。これによ
りパルス信号ｘ２、ｘ５…は一部パルス並べ替え処理が
施された信号ｘ２’、ｘ５’、…として出力される。す
なわち図１４に示したように、素子番号ｍに対応する電
圧−パルス列変換回路１４１の出力信号はパルス幅が
（２／３）・Ｈ以上の場合は一部パルスが並べ替えられ
た信号ｍ’に変換される。

【００９８】パルス並べ替え回路１４４では同様に各パ
ルス信号ラインは（５／３）・Ｈディレイラインを挿入
したラインと（２／３）・Ｈディレイラインを挿入した
ラインとに分岐され、Gate-2で合成される。Gate-2では
ゲートタイミング信号ｓ２３に従って、１のときは（５
／３）・Ｈディレイラインが挿入されたラインを選択
し、０のときは（２／３）・Ｈディレイラインが挿入さ
れたラインを選択する。これによりパルス信号ｘ３、ｘ
６…ｍ＋１…は一部パルス並べ替え処理が施された信号
ｘ３’、ｘ６’、…ｍ＋１…として出力される。すなわ
ち図１４に示したように、素子番号ｍ＋１に対応する電
圧−パルス列変換回路１４１の出力信号は、パルス幅が
Ｈ／３以上の場合は一部パルスが並べ替えられた信号ｍ
＋１’に変換される。

【００９９】ここで、パルス列並べ替え回路１４３、１
４４において、パルス幅ｂあるいはｄのパルスを１番目
のＨ／３の期間に配置したのは、異なるパルス列並べ替
え回路毎にパルスを配置する最初の位置を変えていった
とき１Ｈの期間に収まらないパルスが出てきたので最初
の位置にずらして配置したものである。実際の表示パネ
ルの駆動においては、以上説明したような動作をすべて
の素子番号について行えばよい。

【０１００】以上説明した電圧−パルス変換回路の動作
をすべての素子番号に対応する変調信号について行え
ば、画像表示を行う場合に、素子番号によって異なる時
間に立ち上がるような駆動信号を印加させることが可能
となる。従って、同時に駆動される電子放出素子の数が
減少し、走査側配線を流れる駆動電流の瞬時値が小さく
なる。このため、図１５の実線によって示したように行
方向配線での電圧降下を抑制することが可能となる。な
お、図１５において破線で示したのは、上述のようなパ
ルスの立ち上がりタイミングを分散させない従来の手法
によって電子源を駆動した場合の電圧降下を示す。

【０１０１】また、本実施形態では分割数Ｐを３とした
場合について説明したが、これに限られるものではな
く、他の分割数を採用した場合でも、上記と同様に行方
向配線での電圧効果が抑制され、輝度分布の均一な高画
質の画像表示を行うことができる。

【０１０２】［第５の実施形態］図１６は、第５の実施
形態による画像形成装置の駆動回路部分の構成を示すブ
ロック図である。同図において、図９と同様の動作を行
うものについては同一の番号を付した。図１６におい
て、１０６は画像データ信号を所定の駆動パルスに変換
する電圧−パルス変換回路である。第４の実施形態にお
ける電圧−パルス変換回路１０４と比して、輝度評価回
路１０８の評価値に基づいてパルス幅を制御する構成が
追加されている。１０７は表示パネル１０１における放
出電流を測定する為の電流計、１０８は放出電流から輝
度を予測する輝度評価回路である。

【０１０３】前述したように、マルチビーム電子源基板
上のマトリクス配線での電圧降下により、各電子放出素
子に印加される電圧に分布を生じる。この分布は、配線
抵抗を小さくするか駆動電流を小さくすることにより抑
制することができる。

【０１０４】以下、第５の実施形態による図１６に示し
た駆動回路部分の動作を説明する。まず、走査制御信号
により走査側駆動回路１０２から所定の選択ラインに選
択電圧が出力される。一方、電圧−パルス変換回路１０
６により、選択ラインに対応した画像データ信号の振幅
と、輝度評価回路１０８で予測した輝度とに基づいてパ
ルス列を生成し、そのパルス信号を変調側駆動回路１０
３により駆動信号として表示パネル１０１に印加させ
る。以上の動作を順次走査する選択ラインについて行う
ことにより表示を行わせる。

【０１０５】次に、図１７及び図１８を用いて輝度評価
回路１０８の動作について説明する。図１７は、画像を
表示したときの電流計１０７の出力を複数画面分示した
ものである。図中の表示期間内で線順次に電子放出素子
が駆動され１画面分の表示がなされる。帰線期間は例え
ばテレビ信号に見られる画面間の画像を表示しない期間
である。また、図１８は、電流計１０７の出力を輝度評
価回路１０８に含まれる図示されないローパスフィルタ
（ＬＰＦ）に入力した際の、ＬＰＦの出力信号を示した
ものである。この出力信号は画面間の１画面分の平均電
子放出量の緩やかな変化を示す信号となる。即ち、電子
放出量に輝度が比例するものとすると、この信号は輝度
予測した信号となる。

【０１０６】図１９は第５の実施形態による電圧−パル
ス変換回路の詳細な構成を示すブロック図である。以
下、図１９を用いて電圧−パルス変換回路１０６の動作
について説明する。この場合も、領域分割数を３とした
場合を例にとって説明する。

【０１０７】図１９において、１６１は電圧−パルス列
変換回路であり、画像データ信号の振幅及び輝度評価回
路１０８の出力に応じて電圧−パルス幅変換の変換係数
を決定し、入力された画像データ信号をこれらに応じた
幅のパルス列に変換する。１６２乃至１６４は、図１０
で説明したパルス列並べ替え回路１４２乃至１４４と同
様の動作をなすパルス列並べ替え回路である。電圧−パ
ルス変換回路１６１は、変調信号のレベルに輝度評価回
路１０８で予測した輝度信号に応じた変換係数を乗じた
長さのパルスに変換する動作をなすものである。

【０１０８】図２０は、図１１に示した任意の隣接する
３つ変調側端子ｓ−１、ｓ、ｓ＋１に対応する画像信号
を電圧−パルス列変換回路１６１によりパルスに変換し
た信号を示した図である。１ライン走査期間（１水平期
間）のほぼ全期間内のパルス長さの場合の輝度を最大輝
度Ｂｍとし、輝度評価回路１０８より得られる輝度評価
値をＢとする。このＢｍ値を、Ｂ値に分割数である３を
掛けた値で割った値をｒ（ｒ＝Ｂｍ÷（Ｂ×３））とす
る。図１２におけるパルス長さに、輝度に応じた信号で
あるｒを掛けた信号が図２０のパルス信号である。但
し、ｒが１以上のとき（すなわち、Ｂ値がＢｍ値の１／
３以下のとき）には、ｒは掛けないものとする。以上の
処理の結果、パルスａ、ｂ、ｃの幅は必ず１ライン走査
期間１Ｈの１／３（１／ｑ）の値以下になる。

【０１０９】次に、図２１に示すように、パルス列並べ
替え回路１６２〜１６４により、１ライン走査期間であ
る１Ｈを３つに区切った時間のそれぞれの期間に、変換
されたパルスを位置を変えて再配置させる。仮に、素子
番号ｓ−１に対応するパルス列を並べ替える為の回路を
パルス列並べ替え回路１６２とする。同様に、素子番号
ｓにはパルス列並べ替え回路１６３が、素子番号ｓ＋１
にはパルス列並べ替え回路１６４が対応するものとす
る。即ち、パルス列並べ替え回路１６２は、１番目のＨ
／３の期間にパルス幅ａのパルスを、パルス列並べ替え
回路１６３は、１番目のＨ／３の期間にはパルスを配置
せず、２番目のＨ／３の期間にパルス幅ｂのパルスを配
置し、パルス列並べ替え回路１６４は、３番目のＨ／３
の期間にパルス幅ｃのパルスを配置し、１番目及び２番
目のＨ／３の期間にはパルスを配置しない。実際の表示
パネルの駆動においては、以上説明したような動作をす
べての素子番号について行えばよい。

【０１１０】以上説明した電圧−パルス変換回路の動作
をすべての素子番号に対応する変調信号について行え
ば、画像表示を行う場合に、素子番号によって３種類の
期間のいずれかにおいて立ち上がるような駆動信号を印
加させることが可能となる。この結果、同時に駆動され
る電子放出素子の数が減って走査側配線を流れる駆動電
流の瞬時値が小さくなり、図１５で説明したように配線
での電圧降下を抑制することが可能となる。また、全画
面が明るい画面となった場合にも輝度が制限されるため
に、高圧電源の実効電流が下がり、消費電力を抑える効
果も得られる。

【０１１１】また、輝度評価回路１０８は、高圧電源を
流れる電子放出電流を測定することにより輝度を評価す
る例を説明したが、実際の表示面の輝度を輝度計を用い
たり、変調信号を評価して輝度を予測しても同様に配線
での電圧降下を抑制することができる。

【０１１２】また、本実施形態では分割数ｑを３とした
場合について説明したが、これに限られるものではな
く、他の場合にも同様に配線での電圧効果が抑制するこ
とができる。

【０１１３】［第６の実施形態］次に、第６の実施形態
を説明する。本実施形態においても、走査方法を線順次
走査とし、表示画像に階調をつけるために、一水平走査
時間（１Ｈ）内の電子放出期間を変調信号の時間幅で制
御することにより、蛍光体の発光総量を制御し、階調表
現することを基本とする。第６の実施形態では、以下に
説明する手法により、特に配線の抵抗分によって生じる
電子放出量及び輝度の分布（ばらつき）を改善する。

【０１１４】まず、第６の実施形態の概要を説明する。
図２２は第６の実施形態におけるマルチ電子源および画
像表示装置の駆動方法を説明するための図である。第６
の実施形態では行方向素子数Ｍ＝１０００、列方向素子
数Ｎ＝３０００の例について説明する。

【０１１５】図２２において表示パネル２０１はＭ本の
行方向配線２０２、Ｎ本の列方向配線２０３、Ｎ×Ｍ個
の冷陰極素子２０４を有する。各配線の端部にかかれて
いるＶｘ１〜ＶｘＭはそれぞれ１行目からＭ行目までの
行方向配線２０２の端部に印加する電圧、Ｖｙ１〜Ｖｙ
Ｎはそれぞれ１列目からＮ列目までの列方向配線２０３
の端部に印加する電圧を表わしている。

【０１１６】図２３は第６の実施形態による行方向配線
及び列方向配線への電圧印加（Ｖｘ１〜ＶｘＭ，Ｖｙ１
〜ＶｙＮ）のタイミングを表すタイムチャートである。
図２３では、期間Ｋにおいて１行目の冷陰極素子、期間
Ｋ＋１では２行目、期間Ｋ＋２では３行目、期間Ｋ＋３
では４行目の冷陰極素子にしきい値電圧Ｖｔｈ以上の電
圧を印加して、１行毎に冷陰極素子から電子を放出させ
ている。

【０１１７】期間Ｋでは、１行目の冷陰極素子を駆動す
るため、走査信号Ｖｘ１を−Ｖｔｈ（本実施形態ではＶ
ｔｈ＝７Ｖとなるように冷陰極素子を設計した）とし、
各列方向配線に画像信号に対応した時間幅を有する変調
信号（波高値＋Ｖｔｈ）を印加する。第６の実施形態で
は、図２３のタイムチャートに示されるように、各列方
向配線に印加される変調信号は、一水平走査期間の始ま
りに同期して立ち上がるグループと、終わりに同期して
立ち下がるグループに分けて作成される。このグループ
分けの方法については、いろいろな方法が適用可能であ
るがその方法については後述する。

【０１１８】図２３に示すように変調信号の立ち上がり
位置を分散させて表示パネルを駆動することにより、変
調信号側から選択している行の冷陰極素子を通って選択
行の行方向配線へと流れ出る電流を時間的に分散させる
ことができる。この結果、選択行の行方向配線上での電
圧降下を低減させることができる。よって、行方向配線
上での電圧降下に起因する輝度の分布が低減し、輝度の
均一性を向上させることができた。

【０１１９】以下、変調信号の印加タイミングのグルー
プ分けについて詳細に説明する。

【０１２０】第６の実施形態では、変調信号の分散のさ
せ方の一例として、奇数番目の列方向配線には立ち上が
りを一水平走査期間の始めに同期させたパルスを、偶数
番目の列方向配線には立ち下がりを一水平走査期間の終
わりに同期させたパルスを印加する。

【０１２１】図２４は、第６の実施形態による画像表示
装置を説明するための図である。図２４に沿って信号の
流れを説明する。

【０１２２】まずＮＴＳＣ信号などの映像信号はデコー
ダ２２１に入力される。図２５はデコーダ２２１の詳細
な構成を示すブロック図である。デコーダ２２１は、図
２５に示すように、デコーダ部２５０、アナログプリプ
ロセス部２５１、Ａ／Ｄコンバータ２５２、ディジタル
プロセス部２５３などから構成されている。デコーダ部
２５０は、映像中間周波数回路や、映像検波回路から成
り立っており、入力されるＮＴＳＣ信号などの映像信号
をアナログＲ，Ｇ，Ｂ信号にデコードする。アナログプ
リプロセス部２５１は、同期分離回路、色調整回路、コ
ントラスト制御回路、直流再生回路、ブライトネス制御
回路、ローパスフィルタなどからなり、信号レベル制
御、直流再生、帯域制限されたＲ，Ｇ，Ｂ信号を各色の
Ａ／Ｄコンバータ２５２に出力する。また、ＰＬＬのた
めの同期信号（ｓｙｎｃ）をタイミング制御回路２２３
（図２４）へ送る。

【０１２３】Ａ／Ｄコンバータ２５２はタイミング制御
回路からのサンプリングクロックによリアナログＲ，
Ｇ，Ｂ信号を必要な階調数でディジタイズする。Ａ／Ｄ
コンバータ２５２からのディジタル画像信号をうけたデ
ィジタルプロセス部２５３はガンマ処理や、輪郭強調
や、ノイズ抑制のためのディジタルフィルタ処理を行
い、データ配列変換回路２２２（図２４）ヘディジタル
画像信号を出力する。なお、同期信号Ｓｙｎｃは、垂直
同期信号と水平同期信号とを含む。またＲ，Ｇ，Ｂは
赤、緑、青の各色についての輝度データを含んでいる。

【０１２４】図２４に戻り、タイミング制御回路２２３
はデコーダ２２１より供給される同期信号ｓｙｎｃに基
づいて各部の動作タイミングを調整するためのタイミン
グ制御信号を発生する。タイミング制御回路２２３から
各部へのタイミング信号の流れは図２４中、点線矢印で
表わした。

【０１２５】データ配列変換回路３２２はデコーダ２２
１から供給される３原色の輝度データＲ、Ｇ、Ｂを表示
パネルの画素配列に合わせて配列し、シリアルなディジ
タル画像信号Ｄａｔａとして出力する。第６の実施形態
では、１つの例としてこのディジタル画像信号Ｄａｔａ
を８ｂｉｔのデータとした。

【０１２６】データ配列変換回路２２２から出力された
ディジタル画像信号Ｄａｔａは、タイミング制御回路か
ら供給されるタイミング信号に基づいてＳ／Ｐ変換回路
２２４に順次蓄えられる。Ｓ／Ｐ変換回路２２４は１水
平期間分のディジタル映像信号を蓄積すると、タイミン
グ制御回路２２３から送られるタイミング信号に従っ
て、ディジタル映像信号を１ラインメモリ２２５に転送
する。１ラインメモリ２２５の出力はパルス幅変調回路
２２６の入力に接続されている。

【０１２７】パルス幅変調回路２２６はおもにカウンタ
やラッチによって構成されていて、タイミング制御回路
から供給されるタイミングに合わせてカウントを行い１
ラインメモリから供給されるディジタル映像信号に対応
した時間幅を持つパルス幅変調信号に変換する回路であ
る。

【０１２８】図２６は第６の実施形態によるパルス幅変
調回路２２６の構成を示すブロック図である。第６の実
施形態のパルス幅変調回路２２６では、図２６に示すよ
うに、奇数番目の列にはアップカウンタ２４０、偶数番
目の列にはダウンカウンタ２４１が配置されている。各
カウンタは、タイミング制御回路２２３から送られてく
るタイミング信号Ｌｏａｄ，ＣＬＫに基づいて動作す
る。

【０１２９】パルス幅変調回路２２６の奇数番目の列に
対応するアップカウンタ２４０は、Ｌｏａｄ信号に同期
して出力をＨｉｇｈとするとともに１ラインメモリ２２
５からデータをロードし、タイミング信号ＣＬＫによっ
てアップカウントを行い、Ｃａｒｒｙとなるとともにそ
の出力をＬｏｗとする仕組となっている。この結果、ア
ップカウンタ２４０では、１水平期間の開始に同期して
立ち上がり、設定された期間（パルス幅）が経過した後
に立ち下がるパルスが出力される。

【０１３０】一方、パルス幅変調回路２２６の偶数番目
の列に対応するダウンカウンタ２４１は、Ｌｏａｄ信号
に同期して出力をＬｏｗとするとともに１ラインメモリ
２２５からデータをロードし、タイミング信号ＣＬＫに
従ってダウンカウントを行い、Ｂｏｒｒｏｗとなるとと
もにその出力をＨｉｇｈとし、１水平期間の終了時に出
力をＬｏｗとする仕組となっている。この結果、ダウン
カウンタ２４１では、１水平期間の終了時に同期して立
ち下がるパルスが出力される。

【０１３１】以上の動作タイミングをタイミングチャー
トに表わすと図２７のようになる。図２７は第６の実施
形態によるパルス幅変調回路２２６の動作を説明するタ
イミングチャートである。奇数列にはアップカウンタ２
４０が配置されているので、１水平期間の開始（データ
ロード）に同期してパルス信号が立ち上がり、ロードさ
れたデータ分だけＣＬＫ信号をカウントした後に当該信
号を立ち下げる。一方、偶数列においてはダウンカウン
タ２４１が配置され、ＣＬＫ信号によって２５５からダ
ウンカウントを行う。そして、ロードされたデータより
もカウント値が小さくなった時点でパルス信号を立ち上
げ、ダウンカウンタが０となった時点でパルス信号を立
ち下げる。

【０１３２】さて、図２４に戻り、変調信号電圧変換回
路２２７ではパルス幅変調回路２２６から供給されるパ
ルス幅変調信号Ｄｙ１〜ＤｙＮを表示パネルを駆動する
のに最適な電圧レベルに変換する回路である。表示パネ
ル２０１には図中に示すようにＨｖ端子があり、高圧電
源Ｖａが印加されている。

【０１３３】走査信号発生回路２２８は、Ｍｂｉｔのシ
フトレジスタ、ラッチ、トランジスタによって構成され
る回路で、一水平走査期間ごとに、その時選択している
行方向配線の端部に選択電圧を印加し、非選択の行方向
配線の端部を接地する。さらに、一水平走査期間が終了
すると、その選択している行を切り替えて同様に電圧を
印加する仕組を有する。走査信号発生回路のＭ個の出力
は図２４には図示しなかったが、各行方向配線の両端に
接続されていて、その両端に同じ電圧を印加するような
仕組をとっている。

【０１３４】表示パネルの各行方向配線、列方向配線に
印加される電圧のタイムチャートを表わすと前述の図２
３のようになる。選択信号はほぼ一水平走査期間の時間
幅をもった、波高値−Ｖｔｈの矩形波であり、各列方向
配線に印加される変調信号はそれぞれ表示する行の画像
に対応したパルス幅を有する、波高値＋Ｖｔｈの矩形波
で、奇数番目の列方向配線には立ち上がり位置が一水平
走査期間の始めに同期したパルスが、偶数番目の列方向
配線には立ち下がり位置が一水平走査期間の終わりに同
期したパルスが印加される。

【０１３５】以上のようにして、変調信号の電圧を印加
するタイミングを分散させたことにより、列方向配線か
ら選択している行方向配線に流れ込む素子電流を分散さ
せることができ、それによって選択している行方向配線
上の配線抵抗による電圧降下を減少させることができ
た。これにより、課題で説明した、配線抵抗の抵抗分に
よる電圧降下に起因する輝度の分布を低減することがで
き、従来よりも均一な輝度を得ることができた。具体的
には、一般的な駆動方法で動画を表示した際にも、人間
の目で見ても明らかに分布があったが、第６の実施形態
の駆動回路で駆動した際にはほとんど肉眼では確認でき
なくなった。

【０１３６】以上、第６の実施形態によれば、前述した
ように変調信号の立ち上がり位置及び立ち下がり位置を
制御してやることにより、配線抵抗の影響を低減し、輝
度の均一性を上昇させることができた。

【０１３７】［第７の実施形態］第７の実施形態では、
第６の実施形態で述べた変調信号の分散のさせ方の変形
例について説明する。第７の実施形態では、変調信号の
分散方法として、映像信号に応じて分散をさせる方法を
採用する。すなわち、各列方向配線に印加するパルス幅
変調信号の時間幅に対応したディジタル画像信号が２５
６段階（８ｂｉｔ）であるとした場合に、０から１２７
までの信号値の列方向配線には立ち上がり期間が一水平
走査期間の始めに同期したその信号値に対応した時間幅
を持つパルスを、１２８から２５５までの信号値の列方
向配線には立ち下がり期間が一水平走査期間の終わりに
同期したその信号値に対応した時間幅を持つパルスを印
加する。

【０１３８】本実施形態の画像表示装置を説明するため
の概略図はおおむね図２４（第６の実施形態）と同じで
あるので図示は省略する。第６の実施形態と異なる点
は、パルス幅変調回路２２６の構成である。

【０１３９】図２８は第７の実施形態によるパルス幅変
調回路２２６の構成を説明するブロック図である。パル
ス幅変調回路２２６はおもにカウンタやラッチによって
構成されており、タイミング制御回路２２３から供給さ
れるタイミングに合わせてカウントを行い、１ラインメ
モリ２２５から供給されるディジタル映像信号に対応し
た時間幅を持つパルス幅変調信号に変換する。具体的に
は、図２８に示すように各列に対応してアップダウンカ
ウンタ２４２が配置されている。各アップダウンカウン
タ２４２は、タイミング制御回路から送られてくるＬｏ
ａｄ信号の値によってアップカウンタ、ダウンカウンタ
のいずれかに切り替わり、ＣＬＫ信号をアップカウント
或いはダウンカウントをする仕組となっている。

【０１４０】ここで、１ラインメモリ２２５から送られ
てくるディジタル画像信号が０〜１２７（８ｂｉｔ）の
範囲である場合には、アップダウンカウンタ２４２はア
ップカウンタとして動作し、ディジタル画像信号が１２
８〜２５５の範囲である場合には、アップダウンカウン
タ２４２はダウンカウンタとして動作する。例えば、１
ラインメモリ２２５からロードされたディジタル画像信
号の値が「１００」であった場合は、アップダウンカウ
ンタ２４２はＣＬＫ信号に従ってダウンカウントをおこ
なう。

【０１４１】図２９は第７の実施形態によるパルス幅変
調回路２２６の動作を説明するタイミングチャートであ
る。上述したパルス幅変調回路２２６の構成により、１
水平期間の半分未満のパルス幅の矩形信号はその立ち上
がりが水平期間の開始に同期する。また、１水平期間の
半分以上のパルス幅を有する矩形信号はその立ち下がり
が水平期間の終了に同期するようになる。

【０１４２】以上のような構成により、１ラインメモリ
から供給されるディジタル画像信号が０〜１２７までの
信号値の列方向配線には、立ち上がり期間が一水平走査
期間の始めに同期した、その信号値に対応した時間幅を
持つパルスを、１２８〜２５５までの信号値の列方向配
線には立ち下がり期間が一水平走査期間の終わりに同期
した、その信号値に対応した時間幅を持つパルスを印加
する。第７の実施形態の駆動装置によって表示パネルの
各配線に印加される電圧のタイムチャートを図３０に示
す。

【０１４３】このようにして変調信号の立ち上がり位置
を分散させて表示パネルを駆動したところ、従来の場合
と比較して表示パネルの中心部での輝度が上昇し、表示
パネル全体で見ると輝度の分布が改善した。具体的には
人間の目で見ても明らかに分布があったが、本実施形態
の画像表示装置で動画を表示した際にはほとんど肉眼で
は確認できなくなった。

【０１４４】以上本実施形態によれば、前述しように変
調信号の立ち上がり位置及び立ち下がり位置を制御して
やることにより、配線抵抗の影響を低減し、輝度の均一
性を向上させることができた。

【０１４５】［第８の実施形態］上述した第６及び第７
の実施形態で述べたパルス信号分散の方法では、特に変
調信号の時間幅が長い場合或いは、輝度信号が高いほ
と、変調信号を分散した効果が滅少する傾向がある。こ
れは変調信号の時間幅が長くなることにより、同時に点
灯する列が多くなり、その影響として素子電流を分散さ
せた効果が減少するためであることを本発明者らは確認
している。

【０１４６】ところで、表示パネル全体の発光輝度が高
い場合には、表示パネル内の輝度の相対関係を残して、
全体的に輝度を低下させても人間の目には輝度の低下は
ほとんど認識されないという現象がある。そこで、第８
の実施形態では、第６の実施形態で述べた画像表示装置
において、前述したデコーダ２２１の内部に、表示画面
の輝度が平均して高い場合に表示画面全体として輝度を
抑制するための回路を設け、さらに輝度の均一性を向上
する。

【０１４７】すなわち、第８の実施形態では、表示パネ
ルの発光輝度が全体として高い場合には、各列方向配線
に印加する変調信号の時間幅を抑制し、表示パネル全体
の輝度を抑制する構成を上述の第６の実施形態の駆動回
路に追加する。この回路の効果としては、人間の目には
輝度の低下を認識されない一方で各列方向配線に印加す
る変調信号パルスが時間的に重なる期間を減少させるこ
とである。この結果、素子電流を分散させる効果があ
り、これにより配線の抵抗分に起因する行方向配線上で
の電圧降下を減少させ、表示パネル全体での輝度の均一
化を実現する効果がある。更に、発光輝度が抑制される
ので、消費電力の低減も図れる。

【０１４８】第８の実施形態の駆動回路の概要は図２４
に示した第６の実施形態の実施形態の駆動回路とおおむ
ね同じである。第８の実施形態の特徴となるのは、すな
わち第６の実施形態と相違するのは、デコーダ２２１で
ある。図３１は第８の実施形態によるデコーダ２２１の
構成を説明するブロック図である。

【０１４９】ＮＴＳＣ信号などの映像信号はデコーダ２
２１に入力される。デコーダ２２１は、図３１に示すよ
うに、デコーダ部２５０、アナログプリプロセス部２６
１、Ａ／Ｄコンバータ２５２、ディジタルプロセス部２
５３、ビデオ検出部２６２、コントローラ２６３によっ
て構成される。ここで、アナログプリプロセス部２６１
は、第６の実施形態で説明したアナログプリプロセス部
２５１の機能に加えて、コントローラ２６３から入力さ
れる輝度抑制信号に従って、その輝度値を抑制する機能
を備える。

【０１５０】デコーダ部２２１は、前述したように映像
中間周波数回路や、映像検波回路から成り立っていて、
入力されるＮＴＳＣ信号などの映像信号をアナログＲ，
Ｇ，Ｂ信号にデコードする。アナログプリプロセス部２
６１は、同期分離回路、色調整回路、コントラスト制御
回路、直流再生回路、ブライトネス制御回路、ローパス
フィルタとマトリックス回路などからなり、信号レベル
制御、直流再生、帯域制限されたＲ，Ｇ，Ｂ信号を各色
のＡ／Ｄコンバータ２５２へ出力する。また、ＰＬＬの
ための同期信号（ｓｙｎｃ）をタイミング制御部２２３
へ送るとともに、Ｒ，Ｇ，Ｂ信号をマトリックス回路で
混合して得た輝度信号をビデオ検出部２６２へ送る。Ａ
／Ｄコンバータ２５２はタイミング制御回路２２３から
のサンプリングクロックによリアナログＲ，Ｇ，Ｂ信号
を必要な階調数でディジタイズする。Ａ／Ｄコンバータ
２５２からのディジタル画像信号をうけたディジタルプ
ロセス部２５３はガンマ処理や、輪郭強調や、ノイズ抑
制のためのディジタルフィルタ処理を行い、データ配列
変換回路２２２ヘディジタル画像信号を出力する。

【０１５１】ビデオ検出部２６２はアナログプリプロセ
ス部からの輝度信号を一水平走査期間ごとに積分して、
一水平走査期間ごとに検出した輝度信号の平均値をコン
トローラ２６３に伝達する。コントローラ２６３では、
平均輝度信号がある基準値よりも大きい場合に、アナロ
グプリプロセス部２６１に輝度抑制信号を出力してコン
トラスト制御を行う。第８の実施形態では、コントロー
ラ２６３は、平均輝度信号に対して、アナログＲ，Ｇ，
Ｂ信号を図３２に示すような倍率で抑制するように、輝
度抑制信号を出力している。

【０１５２】結果として各列方向配線に出力する、変調
信号のパルス幅が抑制されることになり、表示パネルの
発光輝度がある基準値以下に制御される。

【０１５３】なお、表示パネルをＲ，Ｇ，Ｂ縦ストライ
プ配列とした場合にはマトリックス回路で演算させる混
合輝度信号は、Ｒ，Ｇ，Ｂ信号が同等の割合で混合され
るが（例：Ｓ０＝１／３（Ｒ＋Ｇ＋Ｂ））、市松配列の
ようにＲ，Ｇ，Ｂの蛍光体の数が異なる場合にはその割
合で混合輝度信号を生成する。

【０１５４】また、上記実施形態では、輝度を抑制する
ためにアナログプリプロセス部２６１のコントラスト制
御を用いたが、これに限らない。例えば、ディジタルプ
ロセス部２５３でのディジタルデータＲ，Ｇ，Ｂの抑制
によって輝度を制御してもよい。

【０１５５】さらに輝度評価値を得るために高圧電源Ｖ
ａに平均高圧アノード電流を検出する回路あるいは高圧
電源Ｖａへ電力供給するラインの供給平均電流を検出す
る回路を設け、その検出信号をコントローラ２６３に送
るようにしてもよい。

【０１５６】以上のようにして輝度信号を制限し、その
結果として変調信号の時間幅を制限することで、各列方
向配線に印加する変調信号がより分散する効果がある。
それによって各列方向配線から、選択行の冷陰極素子を
介して選択している行方向配線に流れ込む素子電流を分
散させることができ、配線抵抗上での電圧降下をさらに
低減することができた。結果として配線抵抗に起因する
表示パネルの輝度の均一性をさらに向上することが可能
となった。

【０１５７】このようにして変調信号の立ち上がり位置
を分散させて表示パネルを駆動したところ、従来の場合
と比較して表示パネルの中心部での輝度が上昇し、表示
パネル全体で見ると輝度の分布が改善した。具体的には
人間の目で見ても明らかに分布があったが、本実施形態
の画像表示装置で動画を表示した際には全く肉眼では確
認できなくなった。

【０１５８】以上、第６から第８の実施形態によれば、
変調信号の立ち上がり位置及び立ち下がり位置を制御し
てやることにより、配線抵抗の影響を低減し、輝度の均
一性を上昇させることができた。

【０１５９】［第９の実施形態］図３３は第９の実施形
態による画像表示装置の構成を示すブロック図である。
同図において、第１の実施形態（図１）と同様の構成に
は同一の参照番号を付してある。図３３において、１は
画像表示パネルであり、ここでは仮に水平４８０、垂直
２４０の蛍光体が、Ｒ，Ｇ，Ｂ縦ストライプ状に配列さ
れ、各蛍光体に対応する電子放出素子が行方向配線電極
と列方向配線電極により単純マトリクス状に配線されて
いることとし、このパネルを線順次駆動する例で説明す
る。

【０１６０】入力ＴＶ信号ｓ１は、デコーダ部２により
アナログＲ，Ｇ，Ｂ信号にデコードされアナログプリプ
ロセス部３に入力される。アナログプリプロセス部３
は、同期分離回路、色調整回路、コントラスト制御回
路、直流再生回路、ブライトネス制御回路、マトリクス
回路、ローパスフィルタなどからなり、信号レベル制
御、直流再生、帯域制限されたＲ，Ｇ，Ｂ信号を各色の
Ａ／Ｄコンバーター４へ出力する。またＰＬＬのための
同期信号（ｓｙｎｃ）をタイミング制御部５へ送るほ
か、Ｒ，Ｇ，Ｂ信号をマトリクス部で混合して得た輝度
信号をビデオ検出部３へ送る。

【０１６１】Ａ／Ｄコンバーター４は、タイミング制御
部３０５からのサンプリングクロックにより、アナログ
Ｒ，Ｇ，Ｂ信号を必要な階調数でデジタイズする。Ａ／
Ｄコンバーター４からのデジタル画像信号ｓ９を受けた
デジタルプロセス部６は、ガンマ処理や、輪郭強調やノ
イズ抑制のためのデジタルフィルター処理を行い、デー
タ並び変え部７へデジタル画像信号を出力する。またシ
ステム制御部１４からの係数データｓ１５により論郭強
調の制御やコントラスト制御も行う。

【０１６２】データ並び変え部７は、図２の水平タイミ
ング概要に示すように１水平期間Ｒ，Ｇ，Ｂ各１６０個
のデータ（ｓ９）をｓ１０のように時間軸圧縮し、かつ
蛍光体の色配列に対応した順にデータを並び変えて、シ
フトレジスタ８に１ライン４８０個のシリアル画像デー
タとして転送する。

【０１６３】シフトレジスタ８は、シリアル画像データ
ｓ１０をシフトクロックｓ７により読み込み、１ライン
４８０個のシリアル画像データをパラレルデータに変換
して水平ブランキング期間に変調信号発生部３０９に送
る。

【０１６４】第９の実施形態においては、変調信号発生
部３０９は電圧変調方式を使用しており、１行の電子放
出素子に対応する４８０個の電圧変調器から構成され
る。そして各々の電圧変調器に読み込まれた画像データ
の大きさに応じた電圧振幅を持つパルス信号を１水平期
間中に変調信号ｓ７により発生し、水平駆動ドライバー
１０へ送る。

【０１６５】水平駆動ドライバー３１０は、パルス幅制
御部３１５からの信号ｓ３１７により電子放出素子に印
加するパルス信号（画像表示パネル１に出力するパルス
信号）のパルス幅を制御する。

【０１６６】図３の垂直タイミング概要に示すように、
タイミング制御部５からの行走査のためのタイミング信
号ｓ８（Ｖ＿ＳＴＡＲＴ，Ｈ＿ＣＬＫ）を受けるシフト
レジスタ１１は、走査のための行選択信号を垂直駆動ド
ライバー１２に送る。

【０１６７】垂直駆動ドライバー１２は、２４０行分の
トランジスターなどのスイッチ素子からなり、選択時に
導通してＶｓ電圧発生部３１８から送られるバイアスＶ
ｓを画像表示パネル１に印加する。このように１水平ラ
イン毎の水平駆動ドライバー３１０からの画像変調デー
タ出力を垂直駆動ドライバー１２が順次走査選択してい
くことにより、画像表示パネル１に画像信号が表示され
る。

【０１６８】システム制御部１４の構成は、図４におい
て上述したとおりであり、ＣＰＵ２１、ＲＯＭ２２、Ｒ
ＡＭ２３、ＥＥＰＲＯＭ２４、Ａ／Ｄコンバーター２
５、Ｄ／Ａコンバーター２６、Ｉ／Ｏポート２７からな
る。そして、ＲＯＭ２２に格納されたプログラムによ
り、装置の制御が行われる。Ｄ／Ａコンバーター２６の
出力信号ｓ１３、ｓ１４はコントラスト制御、ブライト
ネス制御信号であり、アナログプリプロセス部３に伝達
されＲ，Ｇ，Ｂ信号のレベルや直流再生量をコントロー
ルする。ｓ１６は、選択時の素子印加パルスのパルス幅
の制御信号でパルス幅制御部１５に伝達される。ｓ１８
は、電子ビーム加速のための高圧電圧Ｖａ（ｓ１９）を
出力する高圧発生部１７に伝達され高圧電圧Ｖａ（ｓ１
９）を制御する。

【０１６９】ユーザーインターフェース部１６は、画質
調整などのユーザー要求のシステム制御部１４への伝達
や、システム制御部１４からの諸情報の表示などを信号
ｓ１２により行う。

【０１７０】ビデオ検出部１３は、アナログプリプロセ
ス部３からの輝度信号ｓ２０をタイミング制御部５から
の水平ブランキングが付加された１フィールド毎のゲー
ト信号ｓ５（図２参照）により積分し、輝度信号の平均
値をフィールド毎に検出した信号ｓ１１をシステム制御
部１４に伝達する。

【０１７１】検出平均輝度信号ｓ１１は、図４のＡ／Ｄ
コンバーター２５によってＣＰＵ２１に取り込まれ、シ
ステム制御部１４内部で持つ基準値と比較され検出平均
輝度信号ｓ１１がその基準値よりも大きい場合に、Ｄ／
Ａコンバーター２６の出力信号ｓ１３によりコントラス
ト制御を行い、結果として水平駆動ドライバー３１０か
らの出力パルス幅を抑制することにより、パネル１の発
光輝度をある基準値以下に制御する。基準値は、システ
ム制御部１４に於いて計算された、数フィールドもしく
は数画面分の平均輝度値が用いられる。

【０１７２】図３４は第９の実施形態による輝度抑制を
説明する図である。図３４の（ａ）は変調信号発生部３
０９からの変調信号（電圧変調）を示している。この信
号の輝度値が上述の基準値を上回っている場合、システ
ム制御部１４からの指示（ｓ３１６）により、パルス幅
制御部３１５によってパルス幅が制限される。その結
果、図３４の（ｂ）に示すような駆動信号が水平ドライ
バ３１０から出力されることになる。すなわち、各駆動
パルスの時間幅がｈだけ短くなり、結果として輝度値が
抑制される。このｈの時間幅が、輝度値の大きさに応じ
て制御されることは言うまでもない。ｈは例えば本実施
形態では、最大電圧パルスを印加した場合に得られる最
大輝度値をＢｍとし、検出平均輝度ｓ１１を輝度評価値
Ｂとしたとき、ｈ＝｛１−Ｂｍ／（３×Ｂ）｝Ｈ（Ｂ＞Ｂｍ／３のとき）ｈ＝０（Ｂ≦Ｂｍ／３のとき）とした。また、図３４の（ｂ）では、パルスの立ち下が
りを早めているが、パルスの立ち上がりタイミングを遅
くするようにしてもよいことは明らかであろう。

【０１７３】以上Ｒ，Ｇ，Ｂ縦ストライプ配列の場合
の、アナログプリプロセス部３からの輝度信号ｓ２０を
用いた輝度評価値で発光輝度を制御する例を記した。な
お、上記実施形態の場合、輝度信号ｓ２０はＲ，Ｇ，Ｂ
信号が同等の割合で混合されているが、（例；ｓ２０＝
１／３（Ｒ＋Ｇ＋Ｂ））市松配列のようにＲ，Ｇ，Ｂの
蛍光体の数が異なる場合には、その割合で輝度信号ｓ２
０を生成する。

【０１７４】さらに輝度評価値を得るために高圧発生部
１７に平均高圧アノード電流を検出する回路あるいは高
圧発生部１７へ電力供給するラインの供給平均電流を検
出する回路を設け、検出信号ｓ２０をシステム制御部１
４に送ってもよい。

【０１７５】また、入力信号としてＴＶ信号と書いた
が、とくに限定するものでなく、ＮＴＳＣ，ＰＡＬ，Ｓ
ＥＣＡＭやハイビジョンのＭＵＳＥでも同一の考え方で
実現できる。さらにＴＶ信号以外の例えばコンピュータ
ーの信号でも同様である。

【０１７６】［第１０の実施形態］第９の実施形態で
は、パルスの立ち上がりを遅くするか、パルスの立ち下
がりを早めるかのいずれかによって輝度を抑制してい
た。第１０の実施形態では、パルスの立ち上がりを遅ら
す列方向配線と、パルスの立ち下がりを早める列方向配
線を混在させることにより、パルスの分散化を図り、よ
り効果的に輝度むらを低減する。、図３５は第１０の実
施形態による駆動信号のタイミングを説明するタイミン
グチャートである。第９の実施形態における水平駆動ド
ライバー３１０からの出力パルス信号において、検出平
均輝度信号ｓ１１がシステム制御部１４内部で持つ基準
値と比較され、検出平均輝度信号ｓ１１がその基準値よ
りも大きい場合に、奇数列（２ｎ−１；ｎ＝１〜２４
０）の出力パルス信号は基本パルスの立ち下がり部の時
間が制御（早められ）され、偶数列（２ｎ；ｎ＝１〜２
４０）の出力パルス信号は基本パルスの立ち上がり部の
時間が制御（遅延）されることにより発光画面全体の平
均輝度がある値以上にならないように制御するものであ
る。

【０１７７】図４に示したように、検出平均輝度信号ｓ
１１は、Ａ／Ｄコンバーター２５によってＣＰＵ２１に
取り込まれ、システム制御部１４内部で持つ基準値と比
較される。そして、検出平均輝度信号ｓ１１がその基準
値よりも大きい場合には、Ｄ／Ａコンバーター２６の出
力信号ｓ１３により奇数番目（２ｎ−１；ｎ＝１〜２４
０）の出力パルス信号は基本パルスの立ち下がり部の時
間が制御され、偶数番目（２ｎ；ｎ＝１〜２４０）の出
力パルス信号は基本パルスの立ち上がり部の時間が制御
されるようにコントラスト制御を行う。この結果、水平
駆動ドライバー３１０からの出力パルス幅が図５のよう
に抑制されることになり、画像表示パネル１の発光輝度
がある基準値以下に制御される。

【０１７８】なお、第９の実施形態と同様に、基準値
は、システム制御部１４に於いて計算された、数フィー
ルドもしくは数画面分の平均輝度値が用いられる。

【０１７９】以上、輝度を出力パルス幅により抑制する
ためにアナログプリプロセス部３のコントラスト制御す
る例を記したが、デジタルプロセス部６での係数データ
ｓ１５によるコントラスト制御や、ｓ１６によるパルス
幅制御部１５のコントロールを用いてもよい。

【０１８０】以上のように第１０の実施形態によれば、
奇数番目（２ｎ−１；ｎ＝１〜２４０）の出力パルス信
号と偶数番目（２ｎ；ｎ＝１〜２４０）の出力パルス信
号のパルスをずらすことにより、１フィールド上で全て
の素子に電圧がかかる時間を減らすことにより、配線抵
抗により電圧降下の影響を軽減できる。

【０１８１】以上、第１〜第１０の実施形態により、本
発明の好ましい実施形態を説明した。以下では、上記実
施形態による電子源駆動を適用するのに好適な画像表示
パネルについて詳細に説明する。

【０１８２】（表示パネルの構成と製造法）まず、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。

【０１８３】図３６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。

【０１８４】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と気密性を保
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。

【０１８５】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ＮｘＭ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ＮｘＭ
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。

【０１８６】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１０
０１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１０
０１自体を用いてもよい。

【０１８７】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Ｃ
ＲＴ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３
７の（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事や、外光の反射を防止して表示
コントラストの低下を防ぐ事、電子ビームによる蛍光膜
のチャージアップを防止する事などである。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。

【０１８８】また、３原色の蛍光体の塗り分け方は前記
図３７（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３７（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。

【０１８９】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。

【０１９０】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
率を向上させる事や、負イオンの衝突から蛍光膜１００
８を保護する事や、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事や、蛍光膜１００８を励起し
た電子の導電路として作用させる事などである。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。

【０１９１】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。

【０１９２】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１０
０３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１
００９と電気的に接続している。

【０１９３】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［Ｔ
ｏｒｒ］程度の真空度まで排気する。その後、排気管を
封止するが、気密容器内の真空度を維持するために、封
止の直前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１ｘ１０マ
イナス５乗ないしは１ｘ１０マイナス７乗［Ｔｏｒｒ］
の真空度に維持される。

【０１９４】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。

【０１９５】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。

【０１９６】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。

【０１９７】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。

【０１９８】（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。

【０１９９】（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３８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、１
１１３は通電活性化処理により形成した薄膜である。

【０２００】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。

【０２０１】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、Ｎ
ｉ，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Ｉｎ2 Ｏ3 −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、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。

【０２０２】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。

【０２０３】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。

【０２０４】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１１
０２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。

【０２０５】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。

【０２０６】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，Ｃｕ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｚｎ，Ｓｎ，Ｔ
ａ，Ｗ，Ｐｂ，などをはじめとする金属や、ＰｄＯ，Ｓ
ｎＯ2 ，Ｉｎ2 Ｏ3 ，ＰｂＯ，Ｓｂ2 Ｏ3 ，などをはじ
めとする酸化物や、ＨｆＢ2 ，ＺｒＢ2 ，ＬａＢ6 ，Ｃ
ｅＢ6 ，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，Ｈｆ
Ｎ，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。

【０２０７】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。

【０２０８】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３８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。

【０２０９】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３８においては模式的に示した。

【０２１０】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。

【０２１１】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。

【０２１２】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３８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。

【０２１３】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。

【０２１４】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。

【０２１５】微粒子膜の主要材料としてＰｄもしくはＰ
ｄＯ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］とした。

【０２１６】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３９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３８と同一である。

【０２１７】１）まず、図３９（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。

【０２１８】形成するにあたっては、あらかじめ基板１
１０１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１１０
３）を形成する。

【０２１９】２）次に、同図（ｂ）に示すように、導電
性薄膜１１０４を形成する。

【０２２０】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）。

【０２２１】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。

【０２２２】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１１０
３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。

【０２２３】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１１０
５）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。

【０２２４】通電方法をより詳しく説明するために、図
４０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。

【０２２５】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１ｘ１０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１ｘ１０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。

【０２２６】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。

【０２２７】４）次に、図３９の（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。

【０２２８】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。

【０２２９】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。

【０２３０】通電方法をより詳しく説明するために、図
４１の（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。

【０２３１】図３８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。）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１１
１２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４１（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。

【０２３２】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。

【０２３３】以上のようにして、図３９（ｅ）に示す平
面型の表面伝導型放出素子を製造した。

【０２３４】（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。

【０２３５】図４２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。

【０２３６】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３８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Ｌ
ｓとして設定される。なお、基板１２０１、素子電極１
２０２および１２０３、微粒子膜を用いた導電性薄膜１
２０４、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ＳｉＯ2 のような電気的に絶
縁性の材料を用いる。

【０２３７】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４３の（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４
２と同一である。

【０２３８】１）まず、図４３（ａ）に示すように、基
板１２０１上に素子電極１２０３を形成する。

【０２３９】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ＳｉＯ2 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。

【０２４０】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。

【０２４１】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。

【０２４２】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。

【０２４３】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
３９（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）。

【０２４４】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３９（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）。

【０２４５】以上のようにして、図４３（ｆ）に示す垂
直型の表面伝導型放出素子を製造した。

【０２４６】（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。

【０２４７】図４４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。

【０２４８】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。

【０２４９】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。

【０２５０】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。

【０２５１】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Ｉ
ｅの大きさを制御できる。

【０２５２】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。

【０２５３】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Ｖｔ
ｈ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。

【０２５４】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。

【０２５５】（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。

【０２５６】図４５に示すのは、前記図３６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３８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１００
３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。

【０２５７】図４５のＡ−Ａ’に沿った断面を、図４６
に示す。

【０２５８】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。

【０２５９】（ディスプレイパネルへの応用例）図５８
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多機能表示装置の一
例を示すための図である。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。

【０２６０】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、
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。

【０２６１】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。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。

【０２６２】また、画像入力インターフェース回路２１
１１は、たとえば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。

【０２６３】また、画像メモリインターフェース回路２
１１０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。

【０２６４】また、画像メモリインターフェース回路２
１０９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。

【０２６５】また、画像メモリインターフェース回路２
１０８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２１
０４に出力される。

【０２６６】また、入出力インターフェース回路２１０
５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。

【０２６７】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ＣＰＵ
２１０６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や、文字コード
に対応する画像パターンが記憶されている読みだし専用
メモリや、画像処理を行うためのプロセッサなどをはじ
めとして画像の生成に必要な回路が組み込まれている。
本回路により生成された表示用画像データは、デコーダ
２１０４に出力されるが、場合によっては前記入出力イ
ンターフェース回路２１０５を介して外部のコンピュー
タネットワークやプリンタ入出力することも可能であ
る。

【０２６８】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。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。

【０２６９】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をアクセスして画像データや
文字・図形情報を入力する。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。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、たと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。

【０２７０】また、入力部２１１４は、前記ＣＰＵ２１
０６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事が可能であ
る。

【０２７１】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。

【０２７２】また、マルチプレクサ２１０３は、前記Ｃ
ＰＵ２１０６より入力される制御信号に基づき表示画像
を適宜選択するものである。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。

【０２７３】また、ディスプレイパネルコントローラ２
１０２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。

【０２７４】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、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。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。

【０２７５】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。

【０２７６】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２１
０２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。

【０２７７】以上、各部の機能を説明したが、図５８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２
１００に表示する事が可能である。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２１
０４において逆変換された後、マルチプレクサ２１０３
において適宜選択され、駆動回路２１０１に入力され
る。一方、ディスプレイコントローラ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２
１００に駆動信号を印加する。これにより、ディスプレ
イパネル２１００において画像が表示される。これらの
一連の動作は、ＣＰＵ２１０６により統括的に制御され
る。

【０２７８】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２１
０７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
る画像編集を行う事も可能である。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良い。

【０２７９】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。

【０２８０】なお、上記図５８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
れるものではない事は言うまでもない。たとえば、図５
８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。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。

【０２８１】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。

【０２８２】なお、本発明の適用は、実施形態で示した
ような平板型画像形成装置以外に、電子放出素子を多数
個並列接続した電子源部を有する画像形成装置のほとん
どに適用が可能で、例えば電子ビーム描画装置や画像記
録装置の分野にも極めて有効なものである。

【０２８３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、あ
る行方向配線を選択している期間内で同時に通電される
素子数を減らすことが可能となり、選択した行方向配線
に流れる電流量を減らして、配線抵抗による電圧降下に
よる影響が軽減される。この結果、行方向配線の抵抗分
に起因する表示パネルの発光輝度の分布が改善され、輝
度の均一化、画像表示装置全体での輝度の不均一性の低
減が図られる。

【０２８４】また、本発明によれば、画像に輝度むらが
生じてしまうという課題が解消され、薄型で大面積の大
容量画像形成装置の実用性能が大幅に向上される。

【０２８５】また、本発明によれば、全体の電子放出量
がある値以上にならないように入力信号の大きさが抑制
され、平均入力信号レベルが大きくなっても、電圧降下
によって各素子への印加電圧が非一様となってしまうこ
とが軽減されるとともに、消費電力の増大やターゲット
の発熱が抑えられる。

【０２８６】また、本発明によれば、画像表示装置の平
均輝度がある基準値以下に抑制されるので、さらに効率
的に輝度むらを解消し、加えて画像表示装置の消費電力
や蛍光板での発熱も抑えられる。

【０２８７】また、本発明によれば、装置の発光輝度に
基づいて得られる評価値に基づいて、発光画面全体の平
均輝度がある値以上にならないように制御することが可
能となり、消費電力の増大や蛍光板の発熱が抑えられ
る。

【０２８８】

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態による画像表示装置の構成例を
示すブロック図である。

【図２】第１の実施形態における幾つかの信号のタイミ
ングを説明するタイミングチャートである。

【図３】第１の実施形態における幾つかの信号のタイミ
ングを説明するタイミングチャートである。

【図４】システム制御部１４の構成を示す図である。

【図５】第１の実施形態による変調信号の出力タイミン
グ例を示すタイムチャートである。

【図６】変調信号発生部９における、１つのパルス幅変
調器の回路構成例を示す図である。

【図７】第２の実施形態による変調信号の出力タイミン
グ例を示すタイムチャートである。

【図８】第３の実施形態による変調信号の出力タイミン
グ例を示すタイムチャートである。

【図９】第４の実施形態による画像形成装置の一部であ
る駆動回路部分の構成を示したブロック図である。

【図１０】第４の実施形態による電圧−パルス変換回路
の詳細な構成を示すブロック図である。

【図１１】任意の隣接する３つ変調側端子ｍ−１、ｍ、
ｍ＋１に対応する画像信号の例を示す図である。

【図１２】図１１に示した素子番号ｍ−１、ｍ、ｍ＋１
の画像信号を振幅に応じたパルス幅に変換した信号を示
す図である。

【図１３】図１０に示した電圧−パルス変換回路におけ
るパルス列並べ替え回路１４２、１４３、１４４の詳細
を説明するブロック図である。

【図１４】第５の実施形態によるパルス列並べ替え回路
によるパルス列の並べ替えの一例を説明する図である。

【図１５】行方向配線での電圧降下の抑制を説明する図
である。

【図１６】第５の実施形態による画像形成装置の駆動回
路部分の構成を示すブロック図である。

【図１７】画像を表示したときの電流計１０７の出力を
複数画面分示したものである。

【図１８】電流計１０７の出力を輝度評価回路１０８に
含まれる図示されないローパスフィルタ（ＬＰＦ）に入
力した際の、ＬＰＦの出力信号を示したものである。

【図１９】第５の実施形態による電圧−パルス変換回路
の詳細な構成を示すブロック図である。

【図２０】図１１に示した任意の隣接する３つ変調側端
子ｓ−１、ｓ、ｓ＋１に対応する画像信号を電圧−パル
ス列変換回路１６１によりパルスに変換した信号を示し
た図である。

【図２１】第５の実施形態におけるパルス列並べ替え回
路によるパルス列の並べ替えの一例を説明する図であ
る。

【図２２】第６の実施形態におけるマルチ電子源および
画像表示装置の駆動方法を説明するための図である。

【図２３】第６の実施形態による行方向配線及び列方向
配線への電圧印加（Ｖｘ１〜ＶｘＭ，Ｖｙ１〜ＶｙＮ）
のタイミングを表すタイムチャートである。

【図２４】第６の実施形態による画像表示装置を説明す
るための図である。

【図２５】デコーダ２２１の詳細な構成を示すブロック
図である。

【図２６】第６の実施形態によるパルス幅変調回路２２
６の構成を示すブロック図である。

【図２７】第６の実施形態によるパルス幅変調回路２２
６の動作を説明するタイミングチャートである。

【図２８】第７の実施形態によるパルス幅変調回路２２
６の構成を説明するブロック図である。

【図２９】第７の実施形態によるパルス幅変調回路２２
６の動作を説明するタイミングチャートである。

【図３０】第７の実施形態の駆動装置によって表示パネ
ルの各配線に印加される電圧のタイムチャートを示す図
である。

【図３１】第８の実施形態によるデコーダ２２１の構成
を説明するブロック図である。

【図３２】第８の実施形態による輝度抑制のための輝度
信号倍率値を示す図である。

【図３３】第９の実施形態による画像表示装置の構成を
示すブロック図である。

【図３４】第９の実施形態による輝度抑制を説明する図
である。

【図３５】第１０の実施形態による駆動信号のタイミン
グを説明するタイミングチャートである。

【図３６】本発明の実施形態である画像表示装置の、表
示パネルの一部を切り欠いて示した斜視図である。

【図３７】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３８】実施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３９】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４０】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４１】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４２】実施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４３】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４４】実施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である。

【図４５】実施形態で用いたマルチ電子ビーム源の基板
の平面図である。

【図４６】実施形態で用いたマルチ電子ビーム源の基板
の一部断面図である。

【図４７】従来知られた表面伝導型放出素子の一例を示
す図である。

【図４８】従来知られたＦＥの一例を示す図である。

【図４９】従来知られたＭＩＭ型の一例を示す図であ
る。

【図５０】冷陰極素子のマトリクス配線を説明する図で
ある。

【図５１】マトリクス配線によるマルチ電子ビーム源の
一例を示す図である。

【図５２】一般的なパルス幅変調駆動方式における走査
信号、変調信号について説明するためのタイムチャート
である。

【図５３】１ラインを選択駆動している際のマルチ電子
ビーム源の簡略化した等価回路を示す図である。

【図５４】ある行における、各表面伝導型放出素子の走
査信号線側の電位を示す図である。

【図５５】図５４で示した行における、各表面伝導型放
出素子にかかる電圧を示す図である。

【図５６】行方向配線の両側に走査信号を印加して駆動
する方法を説明する図である。

【図５７】行方向配線の両端に走査信号を印加して駆動
した場合の、ある行方向配線上の電位分布を示す図であ
る。

【図５８】本発明の実施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。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者鱸英俊東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者磯野青児東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者山口英司東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の電子放出素子を有し、前記複数の
電子放出素子が共通の行配線と別々の列配線に接続され
た電子源駆動装置であって、画像情報に基づいて前記複数の列方向配線のそれぞれに
印加する変調信号の時間幅を決定する決定手段と、あらかじめ決められた複数種類の時間幅のパルス印加期
間の組み合わせによって前記決定手段で決定された時間
幅分のパルス列を形成して前記複数の列方向配線のそれ
ぞれに当該パルス列に基づく駆動信号を印加する列駆動
手段とを備え、前記列駆動手段において、前記複数種類の時間幅のパル
スの出現順序を前記複数の列方向配線毎に異ならせてい
ることを特徴とする電子源駆動装置。
【請求項２】前記決定手段は、各列方向配線に対し
て、前記画像情報に基づいて２のｎ乗通りの時間幅の変
調信号のいずれかに決定し、前記列駆動手段は、Ｘ^yがＸのｙ乗を表すものとして、
２^0から２^(n-1)の、２のべき乗で表されるｎ通りの時
間幅のパルス印加期間の組み合わせによって前記決定手
段で決定された変調信号の時間幅分のパルス列を形成す
ることを特徴とする請求項１に記載の電子源駆動装置。
【請求項３】前記列駆動手段は、基本時間幅をｔ0と
した場合に、２^0×ｔ0，２^1×ｔ0，…，２^(n-1)×ｔ
0のｎ種類の時間幅を持つパルス印加期間の組み合わせ
により前記決定手段で決定された変調信号の時間幅分の
パルス列を形成することを特徴とする請求項２に記載の
電子源駆動装置。
【請求項４】前記列駆動手段において、前記ｎ通りの
時間幅のパルスの出現順序がｎの階乗通りあることを特
徴とする請求項２または３に記載の電子源駆動装置。
【請求項５】前記基本時間幅ｔ0は、画像表示におけ
る１水平走査期間を２^n−１で割った値とほぼ等しいこ
とを特徴とする請求項２乃至４のいずれかに記載の電子
源駆動装置。
【請求項６】前記列駆動手段は、２^0から２^(n-1)乗
の、２のべき乗で表されるｎ通りの時間幅のパルスと、
パルスの存在しない所定時間幅との組み合わせによって
前記決定手段で決定された変調信号の時間幅分のパルス
列を形成することを特徴とする請求項２に記載の電子源
駆動装置。
【請求項７】前記列駆動手段は、基本時間幅をｔ0と
した場合に、２^0×ｔ0，２^1×ｔ0，…，２^(n-1)×ｔ
0のｎ種類の時間幅を持つパルス印加期間と、時間幅ｔ0
のパルスを印加しない期間との組み合わせにより前記決
定手段で決定された変調信号の時間幅分のパルス列を形
成することを特徴とする請求項６に記載の電子源駆動装
置。
【請求項８】列毎に変えたｎ種類の時間幅を持つパル
ス印加期間と１つの非パルス印加期間との出現順番の種
類が（ｎ＋１）の階乗種類であることを特徴とする請求
項７に記載の電子源駆動装置。
【請求項９】前記基本時間幅ｔ0は、画像表示におけ
る１水平走査期間を２^nで割った値とほぼ等しいことを
特徴とする請求項７または８に記載の電子源駆動装置。
【請求項１０】前記決定手段は、各列方向配線に対し
て、前記画像情報に基づいて２のｎ乗通りの時間幅の変
調信号のいずれかに決定し、前記列駆動手段は、基本時間幅を有するパルス印加期間
Ｐを、２^0個有する第１グループから２^(n-1)個有する
第ｎグループまでのｎ種類のグループのパルス印加期間
の組み合わせにより前記決定手段で決定された変調信号
の時間幅分のパルス列を形成し、前記列駆動手段において、各グループに属するパルス印
加期間Ｐの出現順序を列配線毎に異ならせてあることを
特徴とする請求項２に記載の電子源駆動装置。
【請求項１１】列毎に変えた２^n−１個の基本パルス
印加期間Ｐの出現順番の種類が（（２^n−１）！）／（１！×２！×…×（２^(n-1)）
！）種類であることを特徴とする請求項１０記載の電子源駆
動装置。
【請求項１２】前記列駆動手段は、基本時間幅を有す
るパルス印加期間Ｐを、２^0個有する第１グループから
２^(n-1)個有する第ｎグループまでのｎ種類のグループ
のパルス印加期間と該基本時間幅を有する非パルス印加
期間との組み合わせにより前記決定手段で決定された変
調信号の時間幅分のパルス列を形成し、前記列駆動手段において、各グループに属するパルス印
加期間Ｐと前記非パルス印加期間の出現順序を列配線毎
に異ならせてあることを特徴とする請求項１０に記載の
電子原駆動装置。
【請求項１３】前記列駆動手段において、列毎に変え
た２^n−１個の基本パルス印加期間Ｐと１つの非パルス
印加期間の出現順番が（（２^n）！）／（１！×１！×２！×…×（２^(n-
1)）！）種類であることを特徴とする請求項１２に記載の電子源
駆動装置。
【請求項１４】前記電子源の電子放出量に基づく評価
値を出力する評価手段と、前記評価手段によって得られた評価値に基づいて、前記
電子源の電子放出量を制御するべく前記決定手段によっ
て決定される変調信号の時間幅を調整する調整手段とを
更に備えることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれ
かに記載の電子源駆動装置。
【請求項１５】前記調整手段は、前記評価手段によっ
て得られた評価値と所定の基準値を比較し、該評価値が
該基準値を越えた場合に、前記電子源による電子放出量
を抑制すべく前記画像情報を調整することを特徴とする
請求項１４に記載の電子源駆動装置。
【請求項１６】前記評価手段は、前記画像情報によっ
て示される信号レベルの平均値を検出し、検出された信
号レベルの平均値を評価値とすることを特徴とする請求
項１４または１５に記載の電子源駆動装置。
【請求項１７】前記評価手段は、前記電子源からの放
出電子による電流の平均値を検出し、該電流の平均値を
評価値とすることを特徴とする請求項１４または１５に
記載の電子源駆動装置。
【請求項１８】前記評価手段は、前記電子源のターゲ
ットに高電圧を印加するための高電圧発生部へ電力供給
するラインの平均電流値を検出することを特徴とする請
求項１７に記載の電子源駆動装置。
【請求項１９】前記調整手段は、前記評価値に基づい
て当該装置へ入力される画像入力信号の信号レベルを調
整することにより、該評価値によるターゲットへの電子
到達量を調整することを特徴とする請求項１４乃至１８
のいずれかに記載の電子源駆動装置。
【請求項２０】前記電子放出素子は、表面伝導型放出
素子であることを特徴とする請求項１乃至１９のいずれ
かに記載の電子源駆動装置。
【請求項２１】前記電子放出素子は、ＦＥ型放出素子
であることを特徴とする請求項１乃至１９のいずれかに
記載の電子源駆動装置。
【請求項２２】前記電子放出素子は、ＭＩＭ型放出素
子であることを特徴とする請求項１乃至１９のいずれか
に記載の電子源駆動装置。
【請求項２３】前記複数の行方向配線から、１つの行
方向配線に接続された電子放出素子を駆動するために当
該行方向配線に選択信号を印加する行選択手段を更に備
えることを特徴とする請求項１乃至１９のいずれかに記
載の電子源駆動装置。
【請求項２４】前記電子源は、平面上に行列状に配置
された複数の電子放出素子が複数の行方向配線と列方向
配線によって接続された単純マトリクス構造を有するこ
とを特徴とする請求項１乃至２３のいずれかに記載の電
子源駆動装置。
【請求項２５】平面上に行列状に配置された表面伝導
型放出素子が複数の行方向配線と列方向配線によって接
続された単純マトリクス構造の電子源と、請求項１乃至２３のいずれかに記載の電子源駆動装置
と、電子源に対向して配置され、該電子源より放出された電
子を照射することによって可視画像を形成するターゲッ
トとを備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２６】前記ターゲットに蛍光体を用いたこと
を特徴とする請求項２５に記載の画像形成装置。
【請求項２７】複数の電子放出素子を有し、前記複数
の電子放出素子が共通の行配線と別々の列配線に接続さ
れた電子源駆動方法であって、画像情報に基づいて前記複数の列方向配線のそれぞれに
印加する変調信号の時間幅を決定する決定工程と、あらかじめ決められた複数種類の時間幅のパルス印加期
間の組み合わせによって前記決定工程で決定された時間
幅分のパルス列を形成して前記複数の列方向配線のそれ
ぞれに当該パルス列に基づく駆動信号を印加する列駆動
工程とを備え、前記列駆動工程において、前記複数種類の時間幅のパル
スの出現順序を前記複数の列方向配線毎に異ならせてい
ることを特徴とする電子源駆動方法。
【請求項２８】複数の電子放出素子を有し、前記複数
の電子放出素子が共通の行配線と別々の列配線に接続さ
れた電子源駆動装置であって、画像情報に基づいて前記複数の列方向配線のそれぞれに
印加する変調信号の印加期間を決定する決定手段と、前記決定手段で決定された印加期間を有するパルスを、
画像形成における一走査期間をＰ個に分割してえられる
Ｐ個の領域によって分割し、その順序を組み替えて前記
複数の列方向配線のそれぞれに駆動信号として印加する
列駆動手段とを備えることを特徴とする電子源駆動装
置。
【請求項２９】前記Ｐ個の領域はほぼ等しい期間を有
することを特徴とする請求項２８に記載の電子源駆動装
置。
【請求項３０】前記電子源の電子放出量に基づく輝度
評価値を出力する評価手段を更に備え、前記決定手段は、前記画像情報と、前記評価手段によっ
て得られた輝度評価値とに基づいて、前記複数の列方向
配線のそれぞれに印加する変調信号の印加期間を決定す
ることを特徴とする請求項２８または２９に記載の電子
源駆動装置。
【請求項３１】前記決定手段は、１水平期間のほぼ全
期間にわたる印加期間を有するパルスを印加した際の輝
度値を最大輝度値とした場合に、前記評価手段によって
得られた輝度評価値と該最大輝度値との大きさの関係に
基づいて、前記変調信号の印加期間を調整することを特
徴とする請求項３０に記載の電子源駆動装置。
【請求項３２】前記輝度評価値をＢ、前記最大輝度値
をＢｍとした場合、前記決定手段は、Ｂ＞Ｂｍ／Ｐであ
るとき、前記画像情報に基づいて決定された変調信号の
印加期間にＢｍ／（Ｐ×Ｂ）を掛けて該変調信号の印加
期間を調整することを特徴とする請求項３１に記載の電
子源駆動装置。
【請求項３３】前記評価手段は、前記画像情報によっ
て示される信号レベルの平均値を検出し、検出された信
号レベルの平均値を評価値とすることを特徴とする請求
項３０乃至３２のいずれかに記載の電子源駆動装置。
【請求項３４】前記評価手段は、前記電子源からの放
出電子による電流の平均値を検出し、該電流の平均値を
評価値とすることを特徴とする請求項３０乃至３２のい
ずれかに記載の電子源駆動装置。
【請求項３５】前記評価手段は、前記電子源のターゲ
ットに高電圧を印加するための高電圧発生部へ電力供給
するラインの平均電流値を検出することを特徴とする請
求項３４に記載の電子源駆動装置。
【請求項３６】前記決定手段は、前記評価値に基づい
て当該装置へ入力される画像入力信号の信号レベルを調
整することにより、前記変調信号の印加期間を調整する
ことを特徴とする請求項３０乃至３５のいずれかに記載
の電子源駆動装置。
【請求項３７】前記電子放出素子は、表面伝導型放出
素子であることを特徴とする請求項２８乃至３６のいず
れかに記載の電子源駆動装置。
【請求項３８】前記電子放出素子は、ＦＥ型放出素子
であることを特徴とする請求項２８乃至３６のいずれか
に記載の電子源駆動装置。
【請求項３９】前記電子放出素子は、ＭＩＭ型放出素
子であることを特徴とする請求項２８乃至３６のいずれ
かに記載の電子源駆動装置。
【請求項４０】前記複数の行方向配線から、１つの行
方向配線に接続された電子放出素子を駆動するために当
該行方向配線に選択信号を印加する行選択手段を更に備
えることを特徴とする請求項２８乃至３６のいずれかに
記載の電子源駆動装置。
【請求項４１】前記電子源は、平面上に行列状に配置
された複数の電子放出素子が複数の行方向配線と列方向
配線によって接続された単純マトリクス構造を有するこ
とを特徴とする請求項２８乃至４０のいずれかに記載の
電子源駆動装置。
【請求項４２】平面上に行列状に配置された表面伝導
型放出素子が複数の行方向配線と列方向配線によって接
続された単純マトリクス構造の電子源と、請求項２８乃至４１のいずれかに記載の電子源駆動装置
と、電子源に対向して配置され、該電子源より放出された電
子を照射することによって可視画像を形成するターゲッ
トとを備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項４３】前記ターゲットに蛍光体を用いたこと
を特徴とする請求項４２に記載の画像形成装置。
【請求項４４】複数の電子放出素子を有し、前記複数
の電子放出素子が共通の行配線と別々の列配線に接続さ
れた電子源駆動方法であって、画像情報に基づいて前記複数の列方向配線のそれぞれに
印加する変調信号の印加期間を決定する決定工程と、前記決定工程で決定された印加期間を有するパルスを、
画像形成における一走査期間をＰ個に分割してえられる
Ｐ個の領域によって分割し、その順序を組み替えて前記
複数の列方向配線のそれぞれに駆動信号として印加する
列駆動工程とを備えることを特徴とする電子源駆動方
法。
【請求項４５】複数の電子放出素子を有し、前記複数の
電子放出素子が共通の行配線と別々の列配線に接続され
た電子源駆動装置であって、画像情報に基づいて前記複数の列方向配線のそれぞれに
印加するパルス信号の時間幅を決定する決定手段と、画像形成における一水平走査期間の開始に同期して立ち
上がる前記決定手段で決定された時間幅を有する第１形
態のパルス信号と、該一水平走査期間の終わりに同期し
て立ち下がる前記決定手段で決定された時間幅を有する
第２形態のパルス信号とを混在させて前記複数の列方向
配線の各々に印加する列駆動手段とを備えることを特徴
とする電子源駆動装置。
【請求項４６】前記列駆動手段は、前記複数の列方向
配線の各々に前記第１形態のパルスもしくは前記第２形
態のパルスを印加する際に、当該列方向配線の列番に基
づいて該第１もしくは第２形態のパルスのいずれを印加
するかを決定することを特徴とする請求項４５に記載の
電子源駆動装置。
【請求項４７】前記列駆動手段は、前記複数の列方向
配線の各々に前記第１形態のパルスもしくは前記第２形
態のパルスを印加する際に、当該列方向配線に対応する
画像情報に基づいて該第１もしくは第２形態のパルスの
いずれを印加するかを決定することを特徴とする請求項
４５に記載の電子源駆動装置。
【請求項４８】前記列駆動手段は、前記複数の列方向
配線の各々に前記第１形態のパルスもしくは前記第２形
態のパルスを印加する際に、当該列方向配線に対応する
パルス信号の前記決定手段で決定された時間幅に基づい
て該第１もしくは第２形態のパルスのいずれを印加する
かを決定することを特徴とする請求項４５に記載の電子
源駆動装置。
【請求項４９】前記電子源の電子放出量に基づく評価
値を出力する評価手段と、前記評価手段によって得られた評価値に基づいて、前記
電子源の電子放出量を制御するべく前記決定手段によっ
て決定されるパルス信号の時間幅を調整する調整手段と
を更に備えることを特徴とする請求項４５乃至４８のい
ずれかに記載の電子源駆動装置。
【請求項５０】前記調整手段は、前記評価手段によっ
て得られた評価値と所定の基準値を比較し、該評価値が
該基準値を越えた場合に、前記電子源による電子放出量
を抑制すべく前記画像情報を調整することを特徴とする
請求項４９に記載の電子源駆動装置。
【請求項５１】前記評価手段は、前記画像情報によっ
て示される信号レベルの平均値を検出し、検出された信
号レベルの平均値を評価値とすることを特徴とする請求
項４９または５０に記載の電子源駆動装置。
【請求項５２】前記評価手段は、前記電子源からの放
出電子による電流の平均値を検出し、該電流の平均値を
評価値とすることを特徴とする請求項４９または５０に
記載の電子源駆動装置。
【請求項５３】前記評価手段は、前記電子源のターゲ
ットに高電圧を印加するための高電圧発生部へ電力供給
するラインの平均電流値を検出することを特徴とする請
求項５２に記載の電子源駆動装置。
【請求項５４】前記調整手段は、前記評価値に基づい
て当該装置へ入力される画像入力信号の信号レベルを調
整することにより、該評価値によるターゲットへの電子
到達量を調整することを特徴とする請求項４９に記載の
電子源駆動装置。
【請求項５５】前記電子放出素子は、表面伝導型放出
素子であることを特徴とする請求項４５乃至５４のいず
れかに記載の電子源駆動装置。
【請求項５６】前記電子放出素子は、ＦＥ型放出素子
であることを特徴とする請求項４５乃至５４のいずれか
に記載の電子源駆動装置。
【請求項５７】前記電子放出素子は、ＭＩＭ型放出素
子であることを特徴とする請求項４５乃至５４のいずれ
かに記載の電子源駆動装置。
【請求項５８】前記複数の行方向配線から、１つの行
方向配線に接続された電子放出素子を駆動するために当
該行方向配線に選択信号を印加する行選択手段を更に備
えることを特徴とする請求項４５乃至５４のいずれかに
記載の電子源駆動装置。
【請求項５９】前記電子源は、平面上に行列状に配置
された複数の電子放出素子が複数の行方向配線と列方向
配線によって接続された単純マトリクス構造を有するこ
とを特徴とする請求項４５乃至５８のいずれかに記載の
電子源駆動装置。
【請求項６０】平面上に行列状に配置された表面伝導
型放出素子が複数の行方向配線と列方向配線によって接
続された単純マトリクス構造の電子源と、請求項４５乃
至５９のいずれかに記載の電子源駆動装置と、電子源に
対向して配置され、該電子源より放出された電子を照射
することによって可視画像を形成するターゲットとを備
えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項６１】前記ターゲットに蛍光体を用いたこと
を特徴とする請求項６０に記載の画像形成装置。
【請求項６２】複数の電子放出素子を有し、前記複数
の電子放出素子が共通の行配線と別々の列配線に接続さ
れた電子源駆動方法であって、画像情報に基づいて前記複数の列方向配線のそれぞれに
印加するパルス信号の時間幅を決定する決定工程と、画像形成における一水平走査期間の開始に同期して立ち
上がる前記決定工程で決定された時間幅を有する第１形
態のパルス信号と、該一水平走査期間の終わりに同期し
て立ち下がる前記決定工程で決定された時間幅を有する
第２形態のパルス信号とを混在させて前記複数の列方向
配線の各々に印加する列駆動工程とを備えることを特徴
とする電子源駆動方法。
【請求項６３】複数の電子放出素子を有し、前記複数
の電子放出素子が共通の行配線と別々の列配線に接続さ
れた電子源駆動装置であって、前記複数の行方向配線から、１つの行方向配線に接続さ
れた表面伝導型放出素子を駆動するために当該行方向配
線に選択信号を印加する行選択手段と、画像情報に基づいて前記複数の列方向配線のそれぞれに
印加するパルス信号の振幅を決定する決定手段と、前記電子源の電子放出量に基づく評価値を出力する評価
手段と、前記評価手段によって得られた評価値に基づいて、前記
電子源の電子放出量を制御するべく前記パルス信号の時
間幅を調整する調整手段と、前記決定手段で決定された振幅と前記調整手段で調整さ
れた時間幅を有するパルス信号を前記複数の列方向配線
の各々に印加する列駆動手段とを備えることを特徴とす
る電子源駆動装置。
【請求項６４】前記列駆動手段は、パルス信号の立ち
上がりタイミングを変更することで前記調整手段で調整
された時間幅のパルス信号を形成することを特徴とする
請求項６３に記載の電子源駆動装置。
【請求項６５】前記列駆動手段は、パルス信号の立ち
下がりタイミングを変更することで前記調整手段で調整
された時間幅のパルス信号を形成することを特徴とする
請求項６３に記載の電子源駆動装置。
【請求項６６】前記列駆動手段は、前記複数の列方向
配線を第１グループと第２グループに分け、該第１グル
ープに属する列方向配線にはパルス信号の立ち上がりタ
イミングを変更することで時間幅を調整されたパルス信
号を印加し、該第２グループに属する列方向配線にはパルス信号の立
ち下がりタイミングを変更することで時間幅を調整され
たパルス信号を印加することを特徴とする請求項６３に
記載の電子源駆動装置。
【請求項６７】前記評価手段は、前記画像情報によっ
て示される信号レベルの平均値を検出し、検出された信
号レベルの平均値を評価値とすることを特徴とする請求
項６３乃至６６のいずれかに記載の電子源駆動装置。
【請求項６８】前記評価手段は、前記電子源からの放
出電子による電流の平均値を検出し、該電流の平均値を
評価値とすることを特徴とする請求項６３乃至６６のい
ずれかに記載の電子源駆動装置。
【請求項６９】前記評価手段は、前記電子源のターゲ
ットに高電圧を印加するための高電圧発生部へ電力供給
するラインの平均電流値を検出することを特徴とする請
求項６８に記載の電子源駆動装置。
【請求項７０】前記電子放出素子は、表面伝導型放出
素子であることを特徴とする請求項６３乃至６９のいず
れかに記載の電子源駆動装置。
【請求項７１】前記電子放出素子は、ＦＥ型放出素子
であることを特徴とする請求項６３乃至６９のいずれか
に記載の電子源駆動装置。
【請求項７２】前記電子放出素子は、ＭＩＭ型放出素
子であることを特徴とする請求項６３乃至６９のいずれ
かに記載の電子源駆動装置。
【請求項７３】前記複数の行方向配線から、１つの行
方向配線に接続された電子放出素子を駆動するために当
該行方向配線に選択信号を印加する行選択手段を更に備
えることを特徴とする請求項６３乃至６９のいずれかに
記載の電子源駆動装置。
【請求項７４】前記電子源は、平面上に行列状に配置
された複数の電子放出素子が複数の行方向配線と列方向
配線によって接続された単純マトリクス構造を有するこ
とを特徴とする請求項６３乃至７３のいずれかに記載の
電子源駆動装置。
【請求項７５】平面上に行列状に配置された表面伝導
型放出素子が複数の行方向配線と列方向配線によって接
続された単純マトリクス構造の電子源と、請求項６３乃至７４のいずれかに記載の電子源駆動装置
と、電子源に対向して配置され、該電子源より放出された電
子を照射することによって可視画像を形成するターゲッ
トとを備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項７６】前記ターゲットに蛍光体を用いたこと
を特徴とする請求項７５に記載の画像形成装置。
【請求項７７】複数の電子放出素子を有し、前記複数
の電子放出素子が共通の行配線と別々の列配線に接続さ
れた電子源駆動方法であって、画像情報に基づいて前記複数の列方向配線のそれぞれに
印加するパルス信号の振幅を決定する決定工程と、前記電子源の電子放出量に基づく評価値を出力する評価
工程と、前記評価工程によって得られた評価値に基づいて、前記
電子源の電子放出量を制御するべく前記パルス信号の時
間幅を調整する調整工程と、前記決定工程で決定された振幅と前記調整工程で調整さ
れた時間幅を有するパルス信号を前記複数の列方向配線
の各々に印加する列駆動工程とを備えることを特徴とす
る電子源駆動方法。