JPH11288245A

JPH11288245A - 画像表示方法及び装置

Info

Publication number: JPH11288245A
Application number: JP8896398A
Authority: JP
Inventors: Kohei Inamura; 浩平稲村
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1998-04-01
Filing date: 1998-04-01
Publication date: 1999-10-19

Abstract

(57)【要約】【課題】順次走査により表示する画像信号と飛び越し
走査により表示する画像信号とを入力し、それら画像信
号を合成して表示するとともに、飛び越し走査により表
示する画像信号の輝度が低下しないようにする。【解決手段】複数の電子放出素子を有する電子源とそ
れら電子源から放出された電子により発光する発光体と
を有する表示パネル１０００を有し、それぞれ表示方式
の異なるＮＴＳＣ信号とＶＧＡ信号とを入力し、これら
画像信号を合成器７５により合成して表示パネル１００
０に表示する際、ＶＧＡ信号はＨ／２期間で表示し、Ｈ
／２期間でＮＴＳＣ信号を２回連続して表示する。この
ＮＴＳＣ信号の表示に際して、ＶＧＡ信号とＮＴＳＣ信
号の表示行が異なる時は、スイッチ回路８４により、Ｎ
ＴＳＣ信号に応じた画像信号が印加される素子にかかる
電圧を高くして、隣接行の蛍光膜に電子を照射させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の電子放出素
子と、例えば蛍光体等の発光体を備えた表示パネルを有
する画像表示装置とその方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】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、例えば表面伝導型放出素子や、電界放出型
素子（以下ＦＥ型と記す）や、金属／絶縁層／金属型放
出素子（以下ＭＩＭ型と記す）などが知られている。

【０００３】表面伝導型放出素子としては、例えば、M.
I. Elinson, Radio E-ng. Electron Phys., 10, 1290,
(1965)や、後述する他の例が知られている。

【０００４】表面伝導型放出素子は、基板上に形成され
た小面積の薄膜に、膜面に平行に電流を流すことにより
電子放出が生ずる現象を利用するものである。この表面
伝導型放出素子としては、前記エリンソン(Elinson)等
によるＳｎＯ2薄膜を用いたものの他に、Ａｕ薄膜によ
るもの［G. Dittmer：“Thin Solid Films”, 9,317 (1
972)］や、Ｉｎ2Ｏ3／ＳｎＯ2薄膜によるもの［M. Hart
well and C. G. Fonstad：”IEEE Trans. ED Conf.”，
519 (1975)］や、カーボン薄膜によるもの［荒木久
他：真空、第２６巻、第１号、２２（１９８３）］等が
報告されている。

【０００５】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２９に前述のM. Hartwellらによ
る素子の平面図を示す。同図において、３００１は基板
で、３００４はスパッタで形成された金属酸化物よりな
る導電性薄膜である。導電性薄膜３００４は図示のよう
にＨ字形の平面形状に形成されている。この導電性薄膜
３００４に、後述の通電フォーミングと呼ばれる通電処
理を施すことにより、電子放出部３００５が形成され
る。図中の間隔Ｌは、０．５〜１［ｍｍ］，幅Ｗは、
０．１［ｍｍ］に設定されている。尚、図示の便宜か
ら、電子放出部３００５は導電性薄膜３００４の中央に
矩形の形状で示したが、これは模式的なものであり、実
際の電子放出部の位置や形状を忠実に表現しているわけ
ではない。

【０００６】M. Hartwellらによる素子をはじめとして
上述の表面伝導型放出素子においては、電子放出を行う
前に導電性薄膜３００４に通電フォーミングと呼ばれる
通電処理を施すことにより電子放出部３００５を形成す
るのが一般的であった。即ち、通電フォーミングとは、
前記導電性薄膜３００４の両端に一定の直流電圧、もし
くは、例えば１Ｖ／分程度の非常にゆっくりとしたレー
トで昇圧する直流電圧を印加して通電し、導電性薄膜３
００４を局所的に破壊もしくは変形もしくは変質せし
め、電気的に高抵抗な状態の電子放出部３００５を形成
することである。尚、局所的に破壊もしくは変形もしく
は変質した導電性薄膜３００４の一部には亀裂が発生す
る。この通電フォーミング後に導電性薄膜３００４に適
宜の電圧を印加した場合には、前記亀裂付近において電
子放出が行われる。

【０００７】上述の表面伝導型放出素子は、構造が単純
で製造も容易であることから、大面積にわたり多数の素
子を形成できる利点がある。そこで、例えば本出願人に
よる特開昭６４−３１３３２号公報において開示される
ように、多数の素子を配列して駆動するための方法が研
究されている。

【０００８】ＦＥ型の例としては、例えば、W. P. Dyke
& W. W. Dolan，“Field emission”, Advance in Ele
ctron Physics, 8, 89 (1956)や、或は、C. A. Spind
t，“Physical properties of thin-film field emissi
on cathodes with molybdeniumcones”, J. Appl. Phy
s., 47, 5248 (1976)などが知られている。

【０００９】このＦＥ型の素子構成の典型的な例とし
て、図３０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。また、ＦＥ型の他の素子構成として、図３０
のような積層構造ではなく、基板上に基板平面とほぼ平
行にエミッタとゲート電極を配置した例もある。

【００１０】また、ＭＩＭ型の例としては、例えば、C.
A. Mead，“Operation of tunnel-emission Devices,
J. Appl. Phys., 32,646 (1961)などが知られている。
このＭＩＭ型の素子構成の典型的な例を図３１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８
０〜３００オングストローム程度の金属よりなる上電極
である。ＭＩＭ型においては、上電極３０２３と下電極
３０２１の間に適宜の電圧を印加することにより、上電
極３０２３の表面より電子放出を起こさせるものであ
る。

【００１１】上述の冷陰極素子は、熱陰極素子と比較し
て低温で電子放出を得ることができるため、加熱用ヒー
タを必要としない。従って、熱陰極素子よりも構造が単
純であり、微細な素子を作成可能である。また、基板上
に多数の素子を高い密度で配置しても、基板の熱溶融な
どの問題が発生しにくい。また、熱陰極素子がヒータの
加熱により動作するため応答速度が遅いのとは異なり、
冷陰極素子の場合には応答速度が速いという利点もあ
る。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。

【００１２】例えば、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、例えば本出願人による特開昭６４−３１３
３２号公報において開示されるように、多数の素子を配
列して駆動するための方法が研究されている。

【００１３】また、表面伝導型放出素子の応用について
は、例えば、画像表示装置、画像記録装置などの画像形
成装置や、荷電ビーム源、等が研究されている。

【００１４】特に、画像表示装置への応用としては、例
えば本出願人によるＵＳＰ５，０６６，８８３や特開平
２−２５７５５１号公報や特開平４−２８１３７号公報
において開示されているように、表面伝導型放出素子と
電子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。例えば、近年普及してきた液晶表示装置と比較
しても、自発光型であるためバックライトを必要としな
い点や、視野角が広い点が優れていると言える。

【００１５】また、ＦＥ型素子を多数個並べて駆動する
方法は、例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、例えば、R. Meyerらにより報告された
平板型表示装置が知られている。[R. Meyer:“Recent D
evelopment on Microtips Display at LETI”，Tech.Di
gest of 4th Int. Vacuum Microelectronics Conf., Na
gahama, pp. 6-9 (1991)]。

【００１６】また、ＭＩＭ型を多数個並べて画像表示装
置に応用した例は、例えば本出願人による特開平３−５
５７３８号公報に開示されている。

【００１７】本願発明者らは、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、構造の表
面伝導型放出素子を試みてきた。さらに、多数の表面伝
導型放出素子を配列したマルチ電子源、並びにこのマル
チ電子源を応用した画像表示装置について研究を行って
きた。

【００１８】本願発明者らは、例えば図３２に示す電気
的な配線方法によるマルチ電子源を試みてきた。即ち、
表面伝導型放出素子を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
子源である。

【００１９】図中、４００１は表面伝導型放出素子を模
式的に示したもの、４００２は行方向配線、４００３は
列方向配線である。行方向配線４００２および列方向配
線４００３は、実際には有限の電気抵抗を有するもので
あるが、図においては配線抵抗４００４および４００５
として示されている。上述のような配線方法を、単純マ
トリクス配線と呼ぶ。なお、この図では図示の便宜上、
６×６のマトリクスで示しているが、マトリクスの大き
さはむろんこれに限ったわけではなく、例えば画像表示
装置用のマルチ電子源の場合には、所望の画像表示を行
うのに足りるだけの素子を配列して配線するものであ
る。

【００２０】このように表面伝導型放出素子を単純マト
リクス配線したマルチ電子源においては、所望の電子ビ
ームを出力させるため、行方向配線４００２および列方
向配線４００３に適宜の電気信号を印加する。例えば、
マトリクスの中の任意の１行の表面伝導型放出素子を駆
動するには、選択する行の行方向配線４００２に選択電
圧Ｖsを印加し、同時に非選択の行の行方向配線４００
２には非選択電圧Ｖnsを印加する。これと同期して列方
向配線４００３に電子ビームを出力するための駆動電圧
Ｖeを印加する。この方法によれば、配線抵抗４００４
及び４００５による電圧降下を無視すれば、選択する行
の表面伝導型放出素子には、（Ｖe−Ｖs）の電圧が印加
され、また非選択行の表面伝導型放出素子には（Ｖe−
Ｖns）の電圧が印加される。これら電圧Ｖe，Ｖs，Ｖns
を適宜の大きさの電圧値にすれば選択する行の表面伝導
型放出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、表面
伝導型放出素子の応答速度は高速であるため、駆動電圧
Ｖeを印加する時間の長さを変えれば、電子が出力され
る時間の長さも変えることができるはずである。

【００２１】従って、表面伝導型放出素子を単純マトリ
クス配線したマルチ電子源はいろいろな応用可能性があ
り、例えば画像情報に応じた電気信号を適宜印加すれ
ば、画像表示装置用の電子源として好適に用いることが
できる。

【００２２】しかしながら、表面伝導型放出素子を単純
マトリクス配線したマルチ電子源には、実際には以下に
述べるような問題が発生していた。

【００２３】

【発明が解決しようとする課題】このようなマトリクス
状に配列された複数の表示画素を有する画像表示装置に
おいて、飛び越し走査の画像を表示する際は、最初のフ
ィールド期間では上から順に奇数行が１水平走査期間ず
つ選択されて表示され、次のフィールド期間では上から
順に偶数行が選択されて表示され、２フィールド（＝１
フレーム）で１画面が描画される。これに対し順次走査
により画像を表示する際には、１フィールド期間の間に
各行が上から順に表示される。この時、飛び越し表示走
査において各行が表示される時間、即ち、飛び越し走査
の水平走査期間をＨとすると、順次表示走査において各
行が表示される時間（＝順次走査の１水平走査期間）は
Ｈ／２となる。

【００２４】このように画像が表示される時、順次走査
と飛び越し走査の方式の異なる画像を１画面に表示しよ
うとした場合、簡便な方法としては、１フィールド期間
で順次走査のタイミングで各行を選択する。即ち、図２
７（ａ）に示すように最初の１フィールドでは、順次走
査の画像を表示する部分を１行目から全て順に表示す
る。また飛び越し走査の画像を表示する部分は奇数行の
み表示する。そして次のフィールド期間では、図２７
（ｂ）に示すように順次走査の画像を表示する部分を１
行目から順次表示し、飛び越し走査の画像を表示する部
分は偶数行のみを表示する。こうすることにより、１フ
レームでは図２７（ｃ）に示すように表示される。しか
しこの場合、上述のような表示制御では、走査が順次走
査の時と同じタイミングで行われるので、飛び越し走査
の画像を表示している部分は、通常の全画面飛び越し走
査表示であれば各行がＨずつ点灯するのに対し、順次走
査のタイミングで行われるためＨ／２ずつしか点灯しな
くなる。このため、全画面飛び越し走査で表示する場合
に比べて表示輝度が低下することになる。この輝度を低
下させない方法としては、例えば図２８（ａ）（ｂ）に
示すように、飛び越し走査の画像を表示する部分におい
て同じデータで２行を点灯する方法もある。しかしなが
らこの場合は、本来１行であるべき表示線が２行で表示
されてしまうので、１フレームの画像は図２８（ｃ）に
示すようになり垂直方向の解像度の低下を招いてしま
う。

【００２５】本発明は上記従来例に鑑みてなされたもの
で、表示方式の異なる画像信号を入力し、それら画像信
号を合成して表示するとともに、各画像信号の輝度の差
異が目立たないようにした画像表示方法及び装置を提供
することを目的とする。

【００２６】又本発明の目的は、一画面中に順次走査に
より表示する画像と飛び越し走査により表示する画像と
を同時に表示し、飛び越し走査により表示する画像の表
示輝度の低下を防止した画像表示方法及び装置を提供す
ることにある。

【００２７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の画像表示装置は以下のような構成を備える。
即ち、複数の電子放出素子を有する電子源と前記電子源
から放出された電子により発光する発光体とを有する表
示パネルと、表示方式の異なる画像信号を入力する画像
入力手段と、前記画像入力手段により入力された画像信
号を合成して前記表示パネルに表示する１ライン分の画
像データを生成する画像生成手段と、前記画像生成手段
により生成された１ライン分の画像データに応じたパル
ス幅の電圧信号を発生する電圧発生手段と、前記画像入
力手段により入力される画像信号の表示方式に応じて前
記電圧発生手段において発生する電圧信号の電圧レベル
を設定する設定手段と、前記画像信号の表示走査に同期
して前記設定手段により設定された電圧レベルの電圧信
号を前記表示パネルに供給して前記電子放出素子を駆動
する駆動制御手段とを有することを特徴とする。

【００２８】上記目的を達成するために本発明の画像表
示方法は以下のような工程を備える。即ち、行及び列配
線によりマトリクス状に配設した複数の電子放出素子を
有する電子源と前記電子源から放出された電子により発
光する発光体とを有する表示パネルに画像を表示する画
像表示方法であって、表示方式の異なる画像信号を入力
する画像入力工程と、前記画像入力工程で入力された画
像信号を合成して前記表示パネルの１ライン分の画像デ
ータを生成する画像生成工程と、前記画像生成工程で生
成された１ライン分の画像データに応じたパルス幅の電
圧信号を発生する電圧発生工程と、前記画像入力工程で
入力される画像信号の表示方式に応じて前記電圧発生工
程で発生する電圧信号の電圧レベルを設定する設定工程
と、前記画像信号の表示走査に同期して前記設定工程で
設定された電圧レベルの電圧信号を前記表示パネルに供
給して前記電子放出素子を駆動する駆動制御工程とを有
することを特徴とする。

【００２９】

【発明の実施の形態】［実施の形態１］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，以下の実施の形態では、説明の便宜上、表示パ
ネルの基本的構成と製法、好ましい電子放出素子の構造
と製法、電気回路の構成の順で述べる。

【００３０】（表示パネルの構成と製造法）本実施の形
態の画像表示装置の表示パネルの構成と製造法につい
て、具体的な例を示して説明する。

【００３１】図１は、本実施の形態に用いた表示パネル
１０００の外観斜視図であり、その内部構造を示すため
に表示パネル１０００の一部を切り欠いて示している。

【００３２】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、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。

【００３３】リアプレート１００５には、基板１００１
が固定されているが、該基板上には冷陰極素子１００２
がＮ×Ｍ個形成されている。（Ｎ，Ｍは２以上の正の整
数であり、目的とする表示画素数に応じて適宜設定され
る。例えば、高品位テレビジョンの表示を目的とした表
示装置においては、Ｎ＝３０００，Ｍ＝１０００以上の
数を設定することが望ましい。本実施の形態において
は、Ｎ＝３０７２，Ｍ＝１０２４とした）。これらＮ×
Ｍ個の冷陰極素子は、Ｍ本の行方向配線１００３とＮ本
の列方向配線１００４により単純マトリクス配線されて
いる。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。なお、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。

【００３４】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。

【００３５】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
（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
子ビームの照射位置に多少のずれがあっても表示色にず
れが生じないようにするためや、外光の反射を防止して
表示コントラストの低下を防ぐため、電子ビームによる
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。

【００３６】また、３原色の蛍光体の塗り分け方は図２
（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２（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。

【００３７】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。

【００３８】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。

【００３９】また、Ｄx1〜ＤxMおよびＤy1〜ＤyNおよび
Ｈｖは、表示パネル１０００と後述する電気回路とを電
気的に接続するために設けた気密構造の電気接続用端子
である。Ｄx1〜ＤxMはマルチ電子源の行方向配線１００
３と、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
電気的に接続している。

【００４０】また、この気密容器内部を真空に排気する
には、気密容器を組み立てた後、不図示の排気管と真空
ポンプとを接続し、気密容器内を１０のマイナス７乗
［torr］程度の真空度まで排気する。その後、排気管を
封止するが、気密容器内の真空度を維持するために、封
止の直前あるいは封止後に気密容器内の所定の位置にゲ
ッター膜（不図示）を形成する。ゲッター膜とは、例え
ばＢａを主成分とするゲッター材料をヒータもしくは高
周波加熱により加熱し蒸着して形成した膜であり、該ゲ
ッター膜の吸着作用により気密容器内は１×１０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。

【００４１】以上、本発明の実施の形態の表示パネル１
０００の基本構成と製法を説明した。

【００４２】次に、この実施の形態の表示パネル１００
０に用いたマルチ電子源の製造方法について説明する。
本実施の形態の画像表示装置に用いるマルチ電子源は、
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。従
って、例えば表面伝導型放出素子やＦＥ型、あるいはＭ
ＩＭ型などの冷陰極素子を用いることができる。但し、
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。即ち、ＦＥ型ではエミッタ
コーンとゲート電極の相対位置や形状が電子放出特性を
大きく左右するため、極めて高精度の製造技術を必要と
するが、これは大面積化や製造コストの低減を達成する
には不利な要因となる。また、ＭＩＭ型では、絶縁層と
上電極の膜厚を薄くて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。従って、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。

【００４３】（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。

【００４４】（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３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１
１０３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、１１
１３は通電活性化処理により形成した薄膜である。

【００４５】基板１１０１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。

【００４６】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、Ｎ
ｉ，Ｃｒ，Ａｕ，Ｍｏ，Ｗ，Ｐｔ，Ｔｉ，Ｃｕ，Ｐｄ，
Ａｇ等をはじめとする金属、或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。これら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。

【００４７】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。

【００４８】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
ことを指す。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。

【００４９】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。

【００５０】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。

【００５１】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。

【００５２】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３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。

【００５３】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３においては模式的に示した。

【００５４】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。

【００５５】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。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３に
おいては模式的に示した。また、平面図（ａ）において
は、薄膜１１１３の一部を除去した素子を図示した。

【００５６】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。

【００５７】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。

【００５８】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４（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３と同一である。

【００５９】（１）まず、図４（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１１０２，１１０３を形成するに
あたっては、予め基板１１０１を洗剤、純水、有機溶剤
を用いて十分に洗浄後、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１１０３）を形成する。

【００６０】（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）。

【００６１】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。

【００６２】（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。

【００６３】この通電方法をより詳しく説明するため
に、図５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１１１１で計測した。

【００６４】本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。
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
ルス印加時に電流計１１１１で計測される電流が１×１
０のマイナス７乗［Ａ］以下になった段階で、フォーミ
ング処理に係わる通電を終了した。

【００６５】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。

【００６６】（４）次に、図４（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１
１０５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。

【００６７】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。

【００６８】通電方法をより詳しく説明するために、図
６（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Ｔ４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。

【００６９】図３（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し、活性化用電源１１１
２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６（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。

【００７０】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。

【００７１】以上のようにして、図４（ｅ）に示す平面
型の表面伝導型放出素子を製造した。

【００７２】（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。

【００７３】図７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、１２
０２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、１２１
３は通電活性化処理により形成した薄膜、である。

【００７４】この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、前述の図３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、例えばＳｉＯ2 のような電気的に絶縁
性の材料を用いる。

【００７５】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８（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７と同
一である。

【００７６】（１）まず、図８（ａ）に示すように、基
板１２０１上に素子電極１２０３を形成する。

【００７７】（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。

【００７８】（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。

【００７９】（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。

【００８０】（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。

【００８１】（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４（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４（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。）以上のよう
にして、図８（ｆ）に示す垂直型の表面伝導型放出素子
を製造した。

【００８２】（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。

【００８３】図９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。

【００８４】この表示装置に用いた素子は、放出電流Ｉ
eに関して以下に述べる３つの特性を有している。

【００８５】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。

【００８６】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。

【００８７】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。

【００８８】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。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。

【００８９】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。

【００９０】（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。

【００９１】図１０に示すのは、前記図１の表示パネル
１０００に用いたマルチ電子源の平面図である。基板上
には、前記図３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。

【００９２】図１０のＡ−Ａ’に沿った断面を、図１１
に示す。

【００９３】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。

【００９４】（電気回路の構成）次に、本実施の形態１
の画像表示装置において、前述した表示パネル１０００
を駆動するための電気回路の構成について図１２を参照
して説明する。

【００９５】図１２は、本実施の形態の電気回路の基本
構成を示すブロック図である。

【００９６】図中、７２は走査行選択回路で、表示パネ
ル１０００の表示行を順次選択している。７３は変調信
号電圧変換器、７４はパルス幅変調器、７５は合成器、
７６はタイミング制御回路、７７，７８はシリアル／パ
ラレル変換器、７９，８０はデータ配列変換器、８１は
切り替えスイッチ、８２，８３はデコーダ、８４はスイ
ッチング回路、８５，８６，８７は定電圧源、８８，８
９は切り替えスイッチ、９０は乗算器である。

【００９７】以下、各部の機能について説明する。表示
パネル１０００については、既に図１を参照して基本的
構造を説明しているので、その説明を省略する。表示パ
ネル１０００の行端子Ｄx1〜ＤxMは走査信号発生器７２
と、列端子Ｄy1〜ＤyNは変調信号電圧変換器７３と、端
子Ｈｖは定電圧源８５と、それぞれ電気的に接続してい
る。

【００９８】図１２において，走査行選択回路７２は、
画像を表示するタイミングに合わせて、表示パネル１０
００に内蔵されているマルチ電子源を順次走査してゆく
ための走査信号を発生する回路である。具体的には、表
示パネル１０００の行端子Ｄx1〜ＤxMのうちの１本に選
択電圧Ｖs［Ｖ］を、残りの（Ｍ−１）本に非選択電圧
Ｖns［Ｖ］を印加する。ここではタイミング制御回路７
６が発生する走査タイミング制御信号Ｓ５に基づいて選
択電圧Ｖsを印加する端子を順次選択し、その選択した
行配線を走査する。選択電圧Ｖsとしては０［Ｖ］を設
定し、グランドレベルからこれを供給した。また非選択
電圧Ｖnsとしては、図９で説明した電子放出素子の電子
放出閾値電圧Ｖthに「０．８」を乗じた電圧を設定し、
定電圧源８６からこれを供給した。定電圧源８５は、端
子Ｈｖを介して表示パネル１０００の蛍光膜にＶａ
［Ｖ］の加速電圧を印加する。

【００９９】デコーダ８２およびデコーダ８３は、外部
から入力される画像信号から同期信号と画像データを分
離するための回路で、本実施の形態１においては、デコ
ーダ８２はＶＧＡモードのパーソナル・コンピュータの
ディスプレイ信号のデコーダを有し、デコーダ８３はＮ
ＴＳＣ方式のテレビ信号用のデコーダを用いている。デ
コーダ８２からは同期信号Ｓ１と画像信号Ｓ２が出力さ
れ、デコーダ８３からは同期信号Ｓ３と画像信号Ｓ４が
出力される。データ配列変換器７９及び８０は、これら
デコーダ８２，８３から供給される画像信号を表示パネ
ル１０００の画素配列に合わせてサンプリングし、シリ
アル信号Ｓ７或はＳ８として出力している。

【０１００】タイミング制御回路７６は、動作モード指
示入力Ｃ１に従って、デコーダ８２或は８３より供給さ
れる同期信号Ｓ１，Ｓ３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（Ｓ５，Ｓ６
および他の不図示の信号）を出力している。

【０１０１】シリアル／パラレル変換器７７は、データ
配列変換器７９から出力されたシリアル画像データＳ７
を画像データの１ライン分だけ蓄積し、シリアル／パラ
レル変換するための回路である。シリアル／パラレル変
換器７７からはＤa1〜ＤaNのＮ個の並列信号が出力され
る。シリアル／パラレル変換器７８も同様に、データ配
列変換器８０から出力された画像データＳ８をシリアル
／パラレル変換し、並列信号Ｄb1〜ＤbNを出力する。こ
のデータ配列変換器８０とシリアル／パラレル変換器７
８との間には動作指示入力Ｃ１で切り替わる切り替えス
イッチ８１が設けられており、切り替えスイッチ８１が
ａ側に接続されている時はデータＳ８はそのままシリア
ル／パラレル変換器７８に入力され、スイッチ８１がｂ
側に接続されている時は、乗算器９０を通ってシリアル
／パラレル変換器７８に入力される。

【０１０２】合成器７５は、動作モード指示入力Ｃ１に
従ってシリアル／パラレル変換器７７，７８からの入力
を合成し、Ｎ個の並列信号Ｄ1〜ＤNとして出力する。パ
ルス幅変調器７４は、合成器７５から入力されるデータ
値に基づいてパルス幅変調信号Ｄ'1〜Ｄ'Nを出力する回
路である。変調信号電圧変換器７３は、パルス幅変調器
７４より出力された変調信号の電圧を、表示パネル１０
００のマルチ電子源を駆動するのに適した電圧に変換す
るための電圧変換回路である。

【０１０３】スイッチング回路８４は、タイミング制御
回路７６からの信号Ｓ６に従って、切り替えスイッチ８
８と８９を切り換える。切り替えスイッチ８８からの出
力はパルス幅変調信号Ｄ'1〜Ｄ'N／２に対応する電圧供
給線Ｅ1〜ＥN/2に入力され、切り替えスイッチ８９から
の出力はパルス幅変調信号Ｄ'(N/2+1)〜Ｄ'Nに対応すＲ
電圧供給線Ｅ(N/2+1)〜ＥNに入力される。

【０１０４】ここでこれら供給電圧の切り換えについて
説明する前に、本実施の形態の表示パネル１０００に電
子放出素子の電子放出特性について説明する。

【０１０５】図１３は、本実施の形態の表示パネル１０
００における電子放出素子と、そこから放出された電子
のランディング位置との関係を説明するための図で、図
１の表示パネルを図１０のＡ−Ａ''に相当する断面で切
断した場合の断面形状を示している。

【０１０６】フェースプレート１００７の内側には蛍光
膜１００８が塗布されている。素子電極１１０２，１１
０３はそれぞれ列方向配線１００４、行方向配線１００
３と接続されており、これら素子電極間にある値以上の
電圧（例えばＶf［Ｖ］）が印加されると電子放出部１
１０５から電子が放出される。この放出された電子はフ
ェースプレート１００７と電子放出部１１０５との間に
印加された加速電圧Ｖａ［Ｖ］により、フェースプレー
ト１００７の方向に加速されてフェースプレート１００
７に照射される。この時、放出された電子は中心軸１０
０に沿って電子放出部１１０５から真上に進むのではな
く、電子軌道１０１で示すように進む。図１３における
電子軌道１０１は、素子電極１１０２が正極性、素子電
極１１０３が負極性となるように電圧Ｖfを印加した場
合を示している。この時、中心軸１００と電子のランデ
ィング位置との間の距離Ｌefは、次式（１）により算出
できる。［数１］Ｌef＝２×Ｋ×Ｌh×ＳＱＲＴ（Ｖf／Ｖa）但し、ここでＬh［ｍ］は、電子放出素子と蛍光膜との
間の距離、Ｋは放出素子の種類や形状により決まる定
数、ＳＱＲＴ（Ｖf／Ｖa）は、（Ｖf／Ｖa）の平方根を
示す。

【０１０７】図１４は、電子放出素子と蛍光膜との位置
関係をさらに詳しく説明するための図で、図１１のＹ方
向の軸に垂直な平面で切った断面図で示しており、電子
放出素子と蛍光膜以外は省略して描いてある。

【０１０８】図１４において、ｅ１〜ｅ６のそれぞれは
電子放出素子を示し、Ｆ１〜Ｆ６のそれぞれは各蛍光膜
を示している。図１４において、点線と実線で示すよう
に、１つの素子から放出される電子の軌道を制御するこ
とにより、１つの素子から放出される電子により隣接す
る２つの蛍光体のいずれかを照射することができる。こ
の時、電子放出素子と電子の照射位置との間の距離はＰ
x1またはＰx2である。また逆に蛍光膜から見れば、１つ
の蛍光体は２つの電子放出素子からの電子の照射を受け
ることができる。

【０１０９】再び図１２に戻り、前述の切り替えスイッ
チ８８，８９は、タイミング制御回路７６からの信号Ｓ
６により切り換えられ、スイッチ８８，８９がａ側に接
続されている場合には、変調信号電圧変換器７３におけ
る変調パルスのハイレベルとしてＶf1［Ｖ］が印加さ
れ、スイッチ８８，８９がｂ側に接続されている場合に
はＶfh［Ｖ］が印加されるようになっている（Ｖf1＜Ｖ
fh）。ここで、これら電圧値Ｖf1、Ｖfhの値は前記
（１）式をＶfについて解いた式、［数２］Ｖf＝｛（Ｌef／２ＫＬh)の２乗｝×Ｖa のＬefにそれぞれＰx1、Ｐx2の値を代入して得られるも
のである。このため、スイッチ８８，８９がａ側に接続
されている場合には素子ｅ１からの電子により蛍光膜Ｆ
１が照射され、素子ｅ２からの電子により蛍光膜Ｆ２が
照射される。また、スイッチ８８，８９がｂ側に接続さ
れている場合には、素子ｅ２からの電子により蛍光膜Ｆ
１が、素子ｅ３からの電子により蛍光膜Ｆ２が照射され
て，その蛍光膜が発光する。

【０１１０】次に、各動作モードごとの本実施の形態の
動作を説明する。（Ａ）ＮＴＳＣ信号の全画面表示モードの場合デコーダ８３に入力されたＮＴＳＣ信号は、同期信号Ｓ
３と映像信号Ｓ４とに分離され、映像信号Ｓ４はデータ
配列変換器８０に入力される。データ配列変換器８０
は、表示パネル１０００の１ラインの画素数Ｎに等しく
なるように映像信号Ｓ４をサンプリングし、シリアルデ
ータＳ８としてシリアル／パラレル変換器７８に出力す
る。この時、切り替えスイッチ８１はａ側に接続されて
いるため、シリアルデータＳ８はそのままシリアル／パ
ラレル変換器７８に入力される。

【０１１１】シリアル／パラレル変換器７８は、この入
力したシリアルデータＳ８をＤb1〜ＤbNで示すＮ個の並
列信号に変換して合成器７５に入力する。この「ＮＴＳ
Ｃ信号の全画面表示モード」では、合成器７５はシリア
ル／パラレル変換器７８の出力をそのままＤ1〜ＤNとし
て出力する。

【０１１２】パルス幅変調器７４は、これら入力した信
号Ｄ1〜ＤNに対応するパルス幅のパルス幅変調した信号
を変調信号電圧変換器７３に出力する。変調信号電圧変
換器７３は、これら入力したパルス信号を基に表示パネ
ル１０００のマルチ電子源を駆動するための最適な電圧
信号に変換して出力する。この際、スイッチ８８および
スイッチ８９は、動作モード指示入力Ｃ１により「ＮＴ
ＳＣ信号の全画面表示モード」が指示されており、これ
に応じてスイッチ８８及びスイッチ８９は共にａ側に接
続されており、変調パルスのレベルはＶfl［Ｖ］となっ
ている。

【０１１３】またタイミング制御回路７６は、この動作
モード指示入力Ｃ１に基づいて、同期信号Ｓ３に応じて
信号Ｓ５を出力し、第１フィールドを表示する際には、
１、３、５…の奇数行目をＮＴＳＣ信号の水平走査期間
Ｈ［秒］ずつ選択し、第２フィールドを表示する際には
２、４、６…の偶数行目をＨ［秒］ずつ選択する。この
第１フィールド表示時のタイミングチャートを図１５
に、第２フィールド表示時のタイミングチャートを図１
６に示す。これらの図を参照すると明らかなように、図
１５の第１フィールドでは奇数行（Ｄx1，Ｄx3，…）に
走査信号が印加され、図１６の第２フィールドでは偶数
行（Ｄx2，Ｄx4，…）に走査信号が印加されている。

【０１１４】この様にして、「ＮＴＳＣ信号の全画面表
示モード」の場合、第１フィールドでは奇数行目のライ
ンが表示駆動され、第２フィールドでは偶数行目のライ
ンが表示駆動されて画像が表示される。（Ｂ）ＶＧＡ信号の全画面表示モードの場合デコーダ８２に入力されたＶＧＡ信号は、このデコーダ
８２により同期信号Ｓ１と映像信号Ｓ２とに分離され、
映像信号Ｓ２はデータ配列変換器７９に入力される。デ
ータ配列変換器７９は、表示パネル１０００の１ライン
の画素数Ｎになるように映像信号をサンプリングし、シ
リアルデータＳ７としてシリアル／パラレル変換器７７
に出力する。シリアル／パラレル変換器７７は、この入
力したシリアルデータＳ７をＤa1〜ＤaNで示すＮ個の並
列信号に変換して合成器７５に入力する。この「ＶＧＡ
信号の全画面表示モード」では、合成器７５はシリアル
／パラレル変換器７７の出力をそのままＤ1〜ＤNとして
出力する。

【０１１５】パルス幅変調器７４は、これら入力した信
号Ｄ1〜ＤNに応じてパルス幅変調した変調信号を変調信
号電圧変換器７３に出力する。この変調信号電圧変換器
７３は、パルス幅変調された信号を表示パネル１０００
のマルチ電子源を駆動するために最適な電圧信号に変換
する。即ち、動作モード指示入力Ｃ１に応じてスイッチ
８８およびスイッチ８９は共にａ側に接続されており、
変調パルスの信号レベルはＶfl［Ｖ］となっている。

【０１１６】またタイミング制御回路７６は動作モード
指示入力Ｃ１に応じて、同期信号Ｓ１に基づいて信号Ｓ
５を出力し、１行目から順にＶＧＡ信号の水平走査期間
Ｈ／２［秒］期間ずつ選択する。このときのタイミング
チャートを図１７に示す。

【０１１７】図１７では、各水平走査期間の半分（Ｈ／
２）毎に、表示パネル１０００の行端子Ｄx1，Ｄx2，…
が順次選択されている。

【０１１８】このようにして「ＶＧＡ信号の全画面表示
モード」の時には、順次走査によって１行目から順次行
配線が駆動されて画面が表示される。（Ｃ）ＮＴＳＣ信号、ＶＧＡ信号の同時表示モードの場
合ＶＧＡ，ＮＴＳＣ信号のそれぞれは、前述の全画面表示
の場合と同様にデコーダ８２，８３により同期信号と映
像信号に分離される。この「ＮＴＳＣ信号、ＶＧＡ信号
の同時表示モード」の場合、データ配列変換器７９及び
データ配列変換器８０では、１ラインの画素数をＮ画素
ではなくＮ／２画素となるようにサンプリングする。そ
して合成器７５は、これらデータ配列変換器７９および
データ配列変換器８０から出力され、シリアル／パラレ
ル変換器７７，７８によりパラレルに変換された信号を
入力して合成している。本実施の形態１の場合は、信号
Ｄ1〜ＤN/2にはＶＧＡ信号のデータが出力され、Ｄ(N/2
+1)〜ＤNにはＮＴＳＣ信号のデータが出力される。そし
て、この合成器７５から出力される信号Ｄ1〜ＤNは、パ
ルス幅変調器７４を通ってＤ'1〜Ｄ'Nとなり、変調信号
電圧変換器７３に入力される。

【０１１９】ここで変調信号電圧変換器７３には、スイ
ッチング回路８４から電圧が印加されているが、動作モ
ード指示入力Ｃ１により「ＶＧＡ，ＮＴＳＣ同時表示モ
ード」が指示されている場合、スイッチ８８はａ側に接
続されるが、スイッチ８９は１行を表示する（Ｈ／２）
ごとに、ａ側とｂ側とに切り替わる。走査周期ＨのＮＴ
ＳＣ信号の第１フィールドを表示する際には、まず表示
パネル１０００の第１行目が選択されＨ／２の期間、Ｄ
y1〜Ｄy(N/2)を表示する。次に表示パネル１０００の第
２行目が選択され、同じくＨ／２の期間表示駆動され
る。この時、切り替えスイッチ８９はｂ側に接続され、
電圧供給線Ｅ(N/2+1)〜ＥNには電圧Ｖfhが印加される。
このため、Ｄy(N/2+1)〜ＤyNの領域においては、図１４
に示すように、素子から放出される電子の軌道は点線で
示すようになる。これにより、表示パネル１０００の２
行目の素子列からの電子が１行目の蛍光膜に照射されて
点灯することになる。

【０１２０】そして、表示パネル１０００の素子列の第
３行目以降も同様に、表示パネル１０００の偶数行が選
択される時には、ＮＴＳＣ信号の表示領域では素子の駆
動電圧がＶfhとなり、その素子列の１行上に位置してい
る蛍光膜が点灯する。

【０１２１】このときの動作タイミングを図１８に示
す。

【０１２２】図１８において、１８０〜１８３では、そ
れぞれＶＧＡ信号の１行乃至４行が表示されている。こ
れに対しＮＴＳＣ信号では、１８１で２行目の行配線に
おいて高電圧Ｖfhにより素子が駆動されているため、２
行目の素子から放出された電子はその上の１行目に対応
する蛍光膜に到達する。これにより１８０，１８１で
は、ＮＴＳＣ信号の１行目の映像が２回連続して表示さ
れる。同様にして、１８２，１８３では、、ＮＴＳＣ信
号の３行目の映像が２回連続して表示される。尚、この
図１８において、ＶＧＡ（１）は１行目のＶＧＡデータ
の表示を示し、ＮＴＳＣ（１）は１行目のＮＴＳＣ信号
の表示を示している。これは以下のタイミング図（図１
９，図２５，図２６）においても同様である。

【０１２３】次に第２フィールドを表示する時のタイミ
ングを図１９に示す。

【０１２４】図１９では、まず１９０で、表示パネル１
０００の第１行目が選択される。このときＶＧＡ信号の
１行目（Ｈ／２）は表示されるが、このＨ／２において
ＮＴＳＣ信号の表示領域は表示駆動されない。次に１９
１で、第２行目が選択された時には、ＶＧＡ信号を表示
する領域（Ｈ／２）は２行目のデータで表示される。ま
たＮＴＳＣ信号の表示領域には２行目の映像が表示され
る。次に第３行目を選択した時（図１９の１９２）には
ＶＧＡの３行目が表示され、また切り替えスイッチ８９
がｂ側（Ｖfh)に切り替わり、電圧供給線Ｅ(N/2+1)〜Ｅ
Nには電圧Ｖfhが印加される。このため、Ｄy(N/2+1)〜
ＤyNの領域においては、３行目の素子列によって２行目
の蛍光膜に電子が照射されて、２行目のＮＴＳＣ信号の
表示が行われる。

【０１２５】そして第４行目以降も同様にして、表示パ
ネル１０００の奇数行目の素子が選択された時には、Ｎ
ＴＳＣ信号の表示領域では素子駆動電圧がＶfhとなり、
その駆動される素子の１行上（偶数行）の蛍光膜に電子
が照射されて表示が行われる。但し、表示パネル１００
０の最下行の表示の際には、Ｈ／２で表示駆動するため
の素子列がその下の行位置に存在しないため、この最下
行だけはＨ／２だけの表示となる。もちろん、この最下
行を２回表示するために、最下行の素子列の下に更にも
う１つの素子行を設けてもよい。

【０１２６】この様に駆動することにより、ＮＴＳＣ信
号表示領域において、第１フィールド表示時には、奇数
行目の蛍光体がＨ／２ずつ、合計２回分、即ち、水平走
査期間Ｈだけ表示され、第２フィールドの表示時には偶
数行目の蛍光膜がＨ／２ずつ合計２回、即ち、水平走査
期間Ｈだけ表示されることになる。これにより、「ＮＴ
ＳＣ信号の全画面表示モード」の時と同じ表示時間とな
り、表示期間が短くなることによる表示輝度の低下を防
止できる。但し、同じ行を２回表示する際、２回目の表
示では駆動電圧がＶf1［Ｖ］ではなく、より高い電圧Ｖ
fh［Ｖ］となるので、そのまま表示したのでは輝度が高
くなってしまう。即ち、駆動電圧Ｖf1の時の放出電流Ｉ
e1、駆動電圧Ｖfhの時の放出電流をＩehとすると、部分
表示をした時の蛍光膜の輝度は全画面表示をした時の
（Ｉe1＋Ｉeh）／（２Ｉe1）倍になる。そのため部分表
示をする際には乗算器９０によって画像データを（２Ｉ
e1）／（Ｉe1＋Ｉeh）倍することにより、駆動電圧の違
いに基づく輝度の差異が生じないように補正している。

【０１２７】以上説明したように本実施の形態１によれ
ば、表示パネル１０００の１行の素子の駆動電圧を変更
することにより、その選択された素子行に対応する蛍光
膜でなく、隣接する素子行に対応する蛍光膜に電子を照
射して表示することにより、順次走査と、飛び越し走査
といった走査方式の異なる画像を同時に表示できるよう
にしている。そして、この表示に際して、画面における
飛び越し走査の部分の輝度の低下、解像度の低下等が生
じない画像表示装置を提供できる。

【０１２８】また本実施の形態１では、変調信号電圧変
換器７３から出力する変調信号の振幅（電圧レベル）を
可変するのに、その回路７３に電圧を供給する複数の定
電圧源と切替えスイッチを用いているが本発明はこれに
限定されるものでなく、タイミング制御回路７６からの
信号によって、その出力電圧を変更する制御型の電圧源
であってもよい。また、本実施の形態１においては、輝
度の違いを補正する手段として乗算器９０を用い、これ
により画像データを補正しているが、例えばパルス幅変
調器７４によって生成されるパルスの幅を変えることに
よって補正しても良い。このような変形例は後述する実
施の形態２にも適用可能である。

【０１２９】［実施の形態２］次に、本発明の実施の形
態２の画像表示装置について説明する。本実施の形態２
においても、表示パネル１０００ａの構成と製法、好ま
しい電子放出素子の構造と製法については、前述の実施
の形態１と同様である。ただし、本実施の形態２におい
ては、表示パネル１０００ａの電子源を構成する素子の
数が実施の形態１の半分となっている点が異なってい
る。即ち、本実施の形態２では、蛍光膜の２行に対し１
行の割合で素子行が配置される。

【０１３０】次に本実施の形態２における電気回路の構
成について述べる。（電気回路の構成）図２０は、本実施の形態２の画像表
示装置の電気回路の構成を示すブロック図で、前述の図
１２の構成と共通する部分は同じ番号で示し、その説明
を省略する。

【０１３１】図２１は、前述の図２１と同様に、表示パ
ネル１０００ａにおける電子放出素子ｅ１０〜ｅ１ｍ／
２と蛍光膜Ｆ１１〜Ｆ１ｍとの位置係を示す図で、実線
は駆動電圧が低い時（Ｖfl）の場合の電子軌道を示し、
点線は駆動電圧が高いとき（Ｖfh）の電子軌道を示して
いる。

【０１３２】この表示パネル１０００ａの素子行は、蛍
光膜の２行に対して１行の割合で配置されており（合計
Ｍ／２行）、１つの素子行から放出される電子の軌道を
制御することにより、図２１の点線及び実線で示すよう
に、１つの素子により列方向に隣接する２つの蛍光膜の
いずれかを照射して表示することができる。この時、電
子放出素子と電子の照射位置との距離はＰx1またはＰx2
である。

【０１３３】前述の実施の形態１と比較して異なる点
は、データ配列変換器７９とシリアル／パラレル変換器
７７との間にも切り替えスイッチ９４および乗算器９３
が設けられている点、切替えスイッチ８１及び９４が動
作モード切り替え入力ではなくタイミング制御回路７６
からの信号Ｓ９、Ｓ１０によって切り替えられる点にあ
る。即ち、切り替えスイッチ８１は、信号Ｓ９により１
フィールドごとに切り替えられ、切り替えスイッチ９４
は信号Ｓ１０により１水平期間ごとに切り替えられる。

【０１３４】本実施の形態２の場合の動作を、各動作モ
ードごとに説明する。（Ａ）ＮＴＳＣ信号全画面表示モードの場合第１フィールドを表示する場合は、前述のように飛び越
し走査による表示が行われて奇数行のみの画像データが
表示される。この際、切り替えスイッチ８１は動作モー
ド指示入力Ｃ１に応じてｂ側に接続され、データ配列変
換器８０からの出力は乗算器９０により乗算された後、
シリアル／パラレル変換器７８に入力され、シリアル／
パラレル変換器７８から並列信号Ｄb1〜ＤbNが出力され
る。このとき合成器７５は、前述のＣ１入力により信号
Ｄb1〜ＤbNをそのままＤ1〜ＤNとして出力する。また、
このモードでは、信号Ｃ１に応じて切り替えスイッチ８
８と切り替えスイッチ８９はともにｂ側に接続されてお
り、変調信号電圧変換器７３には変調パルスのパルス電
圧レベルとして電圧Ｖfhが印加される。これにより電子
は、図２１の点線で示す軌道に沿って蛍光膜に衝突し、
１、３、５、…行の奇数行の蛍光膜が表示駆動される。

【０１３５】このときの動作タイミングを図２２に示
す。

【０１３６】次に、飛び越し走査により第２フィールド
を表示する場合には偶数行のみが表示される。この際、
切り替えスイッチ８１は動作モード指示入力Ｃ１に応じ
てａ側に接続され、データ配列変換器８０からの出力は
そのままシリアル／パラレル変換器７８に入力され、シ
リアル／パラレル変換器７８は並列信号Ｄb1〜ＤbNとし
て出力する。合成器７５は、Ｃ１入力に従って、これら
信号Ｄb1〜ＤbNをそのままＤ1〜ＤNとして出力する。ま
た切り替えスイッチ８８と切り替えスイッチ８９は、指
示入力Ｃ１に応じて共にａ側に接続されているので、変
調信号電圧変換器７３には変調パルスの電圧レベルとし
てＶf1が印加される。これにより、表示パネル１０００
ａ各素子から放出される電子は、図２１の実線で示す軌
道を描いて蛍光膜に到達する。こうして表示パネル１０
００ａの２、４、６行…の偶数行の蛍光膜が表示駆動さ
れる。この時の動作タイミングを図２３に示す。

【０１３７】上述の様に、第１フィールドと第２フィー
ルドでは、表示パネル１０００ａの素子を駆動する電圧
が異なるため、そのままでは表示される輝度に差が出て
しまう。即ち、第１フィールドでの素子の駆動電圧がＶ
fh、第２フィールドでの素子の駆動電圧がＶf1であるた
め、第１フィールドにおける表示輝度は第２フィールド
での表示輝度のＩeh／Ｉe1倍（Ｉehは駆動電圧Ｖfhに対
応する素子電流値、Ｉe1は駆動電圧Ｖflに対応する素子
電流値（Ｉeh＞Ｉe1））になる。そこで、第１フィール
ドを表示する時には、乗算器９０により画像データをＩ
e1／Ｉeh倍することにより、この表示輝度差を補正す
る。（Ｂ）ＶＧＡ表示モードの場合タイミング制御回路７６は、デコーダ８２から入力され
る同期信号Ｓ１をタイミング信号の基とし、１水平期間
（即ちＨ／２）ごとに切り替えスイッチ９４を切り換え
る。即ち、表示パネル１０００ａの奇数行目を表示する
場合には切り替えスイッチ９４がｂ側に接続され、デー
タ配列変換器７９からの出力は乗算器９３を通ってシリ
アル／パラレル変換器７７に入力される。一方、表示パ
ネル１０００ａの偶数行を表示する場合には、切り替え
スイッチ９４はａ側に接続され、データ配列変換器７９
からの出力はそのままシリアル／パラレル変換器７７に
入力される。合成器７５は、シリアル／パラレル変換器
７７から出力される信号Ｄa1〜ＤaNをそのままＤ1〜ＤN
として出力する。

【０１３８】次に、この動作を図２４のタイミング図を
参照して説明する。最初のＨ／２では（図２４の２４
０）、走査行選択回路７２は１行目の素子列を選択す
る。このとき切り替えスイッチ８８と切り替えスイッチ
８９は共にｂ側に接続され、変調信号電圧変換器７３に
は変調パルスの信号レベルを決定する電圧Ｖfhが印加さ
れる。これにより、これにより駆動される電子放出素子
から放出された電子は、図２１の点線で示す軌道を描い
て１行目の蛍光膜に照射される。

【０１３９】図２４の２４１で示す次のＨ／２では、走
査行選択回路７２は再度１行目の素子列を選択するが、
切り替えスイッチ８８と切り替えスイッチ８９は共にａ
側に接続され、変調信号電圧変換器７３には変調パルス
の電圧レベルとして低電圧Ｖf1が印加される。これによ
り電子放出素子から放出された電子は、図２１の実線の
軌道を描いて、表示パネル１０００ａの２行目の蛍光膜
に照射される。

【０１４０】以下同様にして、走査行選択回路７２は１
つの行をＨ／２ずつ２回連続して選択し、１回目と２回
目とで素子の素子の駆動電圧を変更することにより、同
じ素子を用いて異なる行の蛍光膜を表示駆動することが
できる。こうして、表示パネル１０００ａの１行目から
順次走査して画像を表示する。

【０１４１】尚、本実施の形態２において、表示パネル
１０００ａの奇数行を表示する時に乗算器９３により画
像データに乗算するのは、前述したように、奇数行を表
示する際に素子に印加される電圧が高くなるため、その
表示輝度が偶数行の表示輝度のＩeh／Ｉel倍になるのを
補正するために、画像データを予め（Ｉe1／Ｉeh）倍す
るためである。これにより奇数行を表示する際の輝度が
偶数行を表示する際の輝度と同じになる。（Ｃ）ＮＴＳＣ，ＶＧＡ信号の同時表示モードの場合ＶＧＡ、ＮＴＳＣ信号のそれぞれは、全画面表示モード
の場合と同様に、デコーダ８２，８３によりそれぞれ同
期信号と映像信号に分離される。この「ＮＴＳＣ，ＶＧ
Ａ信号の同時表示モード」の場合、データ配列変換器７
９およびデータ配列変換器８０では、１ラインをＮ画素
ではなく、Ｎ／２画素となるようにサンプリングされ
る。また合成器７５は、データ配列変換器７９およびデ
ータ配列変換器８０からの出力を合成し、本実施の形態
２の場合は、信号Ｄ1〜ＤN/2にはＶＧＡ信号のデータが
出力され、信号Ｄ(n/2+1)〜ＤNにはＮＴＳＣ信号のデー
タが出力される。また合成器７５からの出力信号Ｄ1〜
ＤNは、パルス幅変調器７４を通ってＤ'1〜Ｄ'Nとなり
変調信号電圧変換器７３に入力される。

【０１４２】図２５のタイミング図を参照して、この表
示モードでの動作を説明する。ＮＴＳＣ信号の第１フィ
ールド（飛び越し走査では奇数行）を表示する場合、Ｎ
ＴＳＣ信号を表示する最初のＨ／２では（図２５の２５
１）、走査行選択回路７２により表示パネル１０００ａ
の１行目の素子行が選択される。この際、切り替えスイ
ッチ８１と切り替えスイッチ９４はともにｂ側に接続さ
れており、デコーダ８０及び７９からの各データは乗算
器９０或は９３を通って、各シリアル／パラレル変換器
７８、７７に入力される。また切り替えスイッチ８８と
切り替えスイッチ８９はともにｂ側に接続されており、
変調パルスの電圧レベルを決定する高電圧Ｖfhが変調信
号電圧変換器７３に入力されている。これにより、表示
パネル１０００ａにおける電子放出素子から放出される
電子の軌道は、図２１の点線で示すようになり、第１行
目の蛍光膜が表示駆動される。ＶＧＡ信号の１行目とＮ
ＴＳＣ信号の１行目が表示される。

【０１４３】次のＨ／２（図２５の２５２）では、再度
表示パネル１０００ａの１行目の素子行が選択される。
このとき切り替えスイッチ８１はｂ側に接続され、切り
替えスイッチ９４はａ側に接続されている。また切り替
えスイッチ８８はａ側に接続され、切り替えスイッチ８
９はｂ側に接続される。これにより電圧供給線Ｅ1〜Ｅ
(N/2)には変調パルスの電圧レベルとして低電圧Ｖf1が
供給され、電圧供給線Ｅ(N/2+1)〜ＥNには変調パルスの
電圧レベルとして高電圧Ｖfhが印加される。これにより
ＶＧＡ信号の表示の際には、表示パネル１０００ａの電
子放出素子から放出される電子は図２１の実線で示す軌
道を描き、駆動された素子に近い方の２行目の蛍光膜が
表示駆動されて、ＶＧＡ信号の２行目が表示され、また
ＮＴＳＣ信号の表示タイミングでは１行目が表示され
る。

【０１４４】以下同様にして、２５３，２５４におい
て、３行目と４行目のＶＧＡ信号が表示され、３行目の
ＮＴＳＣ信号が２回連続して表示される。こうしてＮＴ
ＳＣ信号の表示の際には、奇数行が２回連続して同じ画
像データによって表示駆動される。

【０１４５】次に、第２フィールドを表示する場合を図
２６を参照して説明する。最初のＨ／２（図２６の２６
１）では１行目の素子列が選択される。この時、切り替
えスイッチ８１はａ側に接続され、切り替えスイッチ９
４はｂ側に接続される（ＶＧＡ信号が乗算器９３により
乗算される）。またこの時、切り替えスイッチ８８はｂ
側（高電圧側）に、切り替えスイッチ８９はａ側（低電
圧側）に接続されている。このためＶＧＡ信号の表示の
際には、電子放出素子から放出される電子の軌道は図２
１に示す点線の軌道となり、表示パネル１０００ａの１
行目の蛍光膜が表示駆動される。一方、ＮＴＳＣ信号の
表示の際には、電子の軌道は図２１の実線で示された軌
道となり、表示パネル１０００ａの２行目の蛍光膜が表
示駆動される。

【０１４６】次のＨ／２（図２６の２６２）においても
やはり一番上の行の素子行が選択されるが、切り替えス
イッチ８１と切り替えスイッチ９４はともにａ側（乗算
しない）に接続されており、切り替えスイッチ８８と８
９もともにａ側（低電圧側）に接続されている。これに
よりＶＧＡ信号、ＮＴＳＣ信号の表示の際のいずれにお
いても、電子放出素子から放出される電子が図２１の実
線で示された軌道を描き、２行目の蛍光膜に照射され
る。即ち、ＮＴＳＣ信号の表示に際しては、前のＨ／２
に引き続き同じデータで再度２行目の蛍光膜が表示駆動
される。

【０１４７】以下同様にして、ＶＧＡ信号の表示に際し
ては隣り合う２行が順次表示駆動され、ＮＴＳＣ信号の
表示に際しては偶数行目が同じデータで２回連続して表
示駆動される。

【０１４８】尚、この実施の形態において、ＶＧＡ信号
で奇数行目と偶数行目を表示する時、およびＮＴＳＣ信
号で第１フィールドと第２フィールドを表示する時で
は、放出素子を駆動するための駆動電圧が異なるため、
そのまま画像を表示したのでは輝度に差が生じる。しか
し本実施の形態では、乗算器９０および９３を用いて、
素子の駆動電圧が高くなる時に画像データの値を小さく
するように補正することにより、駆動データの差に応じ
て表示される輝度の差が生じないようにしている。

【０１４９】なお、本発明は、複数の機器（例えばホス
トコンピュータ，インタフェイス機器，リーダ，プリン
タなど）から構成されるシステムに適用しても、一つの
機器からなる装置（例えば、複写機，ファクシミリ装置
など）に適用してもよい。

【０１５０】また、本発明の目的は、前述した実施形態
の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記
録した記憶媒体を、システムあるいは装置に供給し、そ
のシステムあるいは装置のコンピュータ（またはＣＰＵ
やＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを
読出し実行することによっても、達成されることは言う
までもない。

【０１５１】この場合、記憶媒体から読出されたプログ
ラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現するこ
とになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は
本発明を構成することになる。

【０１５２】プログラムコードを供給するための記憶媒
体としては、例えば、フロッピディスク，ハードディス
ク，光ディスク，光磁気ディスク，ＣＤ−ＲＯＭ，ＣＤ
−Ｒ，磁気テープ，不揮発性のメモリカード，ＲＯＭな
どを用いることができる。

【０１５３】また、コンピュータが読出したプログラム
コードを実行することにより、前述した実施形態の機能
が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示
に基づき、コンピュータ上で稼働しているＯＳ（オペレ
ーティングシステム）などが実際の処理の一部または全
部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が
実現される場合も含まれる。

【０１５４】さらに、記憶媒体から読出されたプログラ
ムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボード
やコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わる
メモリに書込まれた後、そのプログラムコードの指示に
基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わ
るＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行い、そ
の処理によって前述した実施形態の機能が実現される場
合も含まれる。

【０１５５】以上説明したように本実施の形態２によれ
ば、１行の素子の中で部分的に駆動電圧を変えることに
より、選択された行の素子に隣接する行の素子に対応す
る蛍光膜を表示駆動して、順次走査と飛び越し走査の走
査方式の異なる画像を同時に表示することができる。こ
の場合、画面中の飛び越し走査の部分の輝度の低下、解
像度の低下を防止した画像表示装置を実現できる。

【０１５６】以上説明したように本実施の形態によれ
ば、飛び越し走査の走査方式の異なる画像を同時に表示
し、画面中の飛び越し走査の部分の輝度の低下、解像度
の低下の無い画像表示装置を実現できる。

【０１５７】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、表
示方式の異なる画像信号を入力し、それら画像信号を合
成して表示するとともに、各画像信号の輝度の差異が目
立たないようにできるという効果がある。

【０１５８】又本発明によれば、一画面中に順次走査に
より表示する画像と飛び越し走査により表示する画像と
を同時に表示し、飛び越し走査により表示する画像の表
示輝度の低下を防止できるという効果がある。

【０１５９】

【図面の簡単な説明】

【図１】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外観斜視図である。

【図２】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３】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）と断面図（ｂ）である。

【図４】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５】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６】通電活性化処理の際の印加電圧波形（ａ）と、
放電電流Ｉeの変化を示す（ｂ）図である。

【図７】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８】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９】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１０】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１１】図１０のＡ−Ａ’の一部断面図である。

【図１２】本発明の実施の形態１の画像表示装置の駆動
回路の構成を示すブロック図である。

【図１３】本実施の形態に係る電子放出素子の電子ビー
ム軌道を示す断面図である。

【図１４】本実施の形態１の表示パネルの素子と蛍光体
の位置関係を説明するための図である。

【図１５】本実施の形態１のＮＴＳＣ信号の全画面表示
モードにおける第１フィールドの表示タイミングを示す
タイミング図である。

【図１６】本実施の形態１のＮＴＳＣ信号の全画面表示
モードにおける第２フィールドの表示タイミングを示す
タイミング図である。

【図１７】本実施の形態１のＶＧＡ信号の全画面表示モ
ードにおける表示タイミングを示すタイミング図であ
る。

【図１８】本実施の形態１に係るＮＴＳＣ信号とＶＧＡ
信号との同時表示モードにおける第１フィールドの表示
タイミングを示すタイミング図である。

【図１９】本実施の形態１に係るＮＴＳＣ信号とＶＧＡ
信号との同時表示モードにおける第２フィールドの表示
タイミングを示すタイミング図である。

【図２０】本発明の実施の形態２の画像表示装置の駆動
回路の構成を示すブロック図である。

【図２１】本実施の形態２の表示パネルの素子と蛍光体
の位置関係を説明するための図である。

【図２２】本実施の形態２のＮＴＳＣ信号の全画面表示
モードにおける第１フィールドの表示タイミングを示す
タイミング図である。

【図２３】本実施の形態２のＮＴＳＣ信号の全画面表示
モードにおける第２フィールドの表示タイミングを示す
タイミング図である。

【図２４】本実施の形態２のＶＧＡ信号の全画面表示モ
ードにおける表示タイミングを示すタイミング図であ
る。

【図２５】本実施の形態２に係るＮＴＳＣ信号とＶＧＡ
信号との同時表示モードにおける第１フィールドの表示
タイミングを示すタイミング図である。

【図２６】本実施の形態２に係るＮＴＳＣ信号とＶＧＡ
信号との同時表示モードにおける第２フィールドの表示
タイミングを示すタイミング図である。

【図２７】ＶＧＡ信号とＮＴＳＣ信号とを同時表示する
際の画面の表示の問題点を説明する図である。

【図２８】ＶＧＡ信号とＮＴＳＣ信号とを同時表示する
際の画面の表示の問題点を説明する図である。

【図２９】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３０】従来知られたＦＥ型素子の一例を示す図であ
る。

【図３１】従来知られたＭＩＭ型素子の一例を示す図で
ある。

【図３２】マルチ電子源の回路図である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の電子放出素子を有する電子源と前
記電子源から放出された電子により発光する発光体とを
有する表示パネルと、表示方式の異なる画像信号を入力する画像入力手段と、前記画像入力手段により入力された画像信号を合成して
前記表示パネルに表示する１ライン分の画像データを生
成する画像生成手段と、前記画像生成手段により生成された１ライン分の画像デ
ータに応じたパルス幅の電圧信号を発生する電圧発生手
段と、前記画像入力手段により入力される画像信号の表示方式
に応じて前記電圧発生手段において発生する電圧信号の
電圧レベルを設定する設定手段と、前記画像信号の表示走査に同期して前記設定手段により
設定された電圧レベルの電圧信号を前記表示パネルに供
給して前記電子放出素子を駆動する駆動制御手段と、を
有することを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】前記画像入力手段は、順次走査により表
示される画像信号と飛び越し走査により表示される画像
信号を入力することを特徴とする請求項１に記載の画像
表示装置。
【請求項３】前記順次走査により表示される画像信号
の１ラインは、前記飛び越し走査により表示される画像
信号の半分の周期で表示されることを特徴とする請求項
２に記載の画像表示装置。
【請求項４】前記駆動制御手段は、前記順次走査によ
り表示される画像信号の２ラインを表示する間に、前記
飛び越し走査により表示される画像信号の１ラインを表
示することを特徴とする請求項２に記載の画像表示装
置。
【請求項５】前記駆動制御手段は、前記飛び越し走査
により表示される画像信号の１ラインを表示する際、前
記電圧発生手段により発生される電圧を高く設定して隣
接するラインに対応する発光体に電子を照射することを
特徴とする請求項３又は４に記載の画像表示装置。
【請求項６】前記駆動制御手段は、前記飛び越し走査
により表示される画像信号の１ラインを表示する際、前
記電圧発生手段により発生される電圧を変えることで隣
接するラインに対応する発光体に電子を照射することを
特徴とする請求項３又は４に記載の画像表示装置。
【請求項７】更に、前記電圧発生手段により発生され
る電圧が高く設定された場合に、前記画像入力手段より
入力される前記飛び越し走査に係る画像信号の信号レベ
ルを補正する補正手段を備えることを特徴とする請求項
５に記載の画像表示装置。
【請求項８】更に、前記電圧発生手段により発生され
る電圧の設定値を変えた場合に、前記画像入力手段より
入力される前記飛び越し走査に係る画像信号の信号レベ
ルを補正する補正手段を備えることを特徴とする請求項
６に記載の画像表示装置。
【請求項９】前記表示パネルは、前記電子放出をマト
リクス状に配列し、前記発光体のライン数は前記電子放
出素子のライン数の半分であることを特徴とする請求項
１乃至８のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項１０】前記駆動制御手段は、前記飛び越し走
査により表示される画像信号の奇数ラインを表示する
際、前記電圧発生手段により発生される電圧を高く設定
して奇数ラインの発光体に電子を照射することを特徴と
する請求項９に記載の画像表示装置。
【請求項１１】前記駆動制御手段は、前記飛び越し走
査により表示されるライン番号によって、前記電圧発生
手段により発生される電圧の設定値を変更することを特
徴とする請求項９に記載の画像表示装置。
【請求項１２】前記駆動制御手段は、前記飛び越し走
査により表示される画像信号の偶数ラインを表示する
際、前記電圧発生手段により発生される電圧を低く設定
して偶数ラインの発光体に電子を照射することを特徴と
する請求項９に記載の画像表示装置。
【請求項１３】前記駆動制御手段は、前記順次走査に
より表示される画像信号の奇数ラインを表示する際、前
記電圧発生手段により発生される電圧を高く設定して奇
数ラインの発光体に電子を照射し、前記順次走査により
表示される画像信号の偶数ラインを表示する際、前記電
圧発生手段により発生される電圧を低く設定して偶数ラ
インの発光体に電子を照射することを特徴とする請求項
９に記載の画像表示装置。
【請求項１４】前記駆動制御手段は、前記順次走査に
より表示される画像信号のライン番号によって、前記電
圧発生手段により発生される電圧値の設定を変更するこ
とを特徴とする請求項９に記載の画像表示装置。
【請求項１５】前記電子放出素子が表面伝導型素子で
あることを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１項
に記載の画像表示装置。
【請求項１６】行及び列配線によりマトリクス状に配
設した複数の電子放出素子を有する電子源と前記電子源
から放出された電子により発光する発光体とを有する表
示パネルに画像を表示する画像表示方法であって、表示方式の異なる画像信号を入力する画像入力工程と、前記画像入力工程で入力された画像信号を合成して前記
表示パネルの１ライン分の画像データを生成する画像生
成工程と、前記画像生成工程で生成された１ライン分の画像データ
に応じたパルス幅の電圧信号を発生する電圧発生工程
と、前記画像入力工程で入力される画像信号の表示方式に応
じて前記電圧発生工程で発生する電圧信号の電圧レベル
を設定する設定工程と、前記画像信号の表示走査に同期して前記設定工程で設定
された電圧レベルの電圧信号を前記表示パネルに供給し
て前記電子放出素子を駆動する駆動制御工程と、を有す
ることを特徴とする画像表示方法。
【請求項１７】前記画像入力工程では、順次走査によ
り表示される画像信号と飛び越し走査により表示される
画像信号を入力することを特徴とする請求項１６に記載
の画像表示方法。
【請求項１８】前記順次走査により表示される画像信
号と飛び越し走査により表示される画像信号とを同時に
表示する際、前記順次走査により表示する画像信号を表
示する期間を前記飛び越し走査により表示される画像信
号の水平走査期間の半分として前記電子源の行配線を順
次選択し、対応する画像信号に応じたパルス幅の信号を
列配線に印加し、前記飛び越し走査により表示される画像信号を表示する
際には前記電子源の行配線の順次選択に同期して第１フ
ィールドでは偶数行の駆動タイミングで、又第２フィー
ルドでは奇数行の駆動タイミングで前記設定工程で設定
される電圧値を高くすることを特徴とする請求項１７に
記載の画像表示方法。
【請求項１９】前記表示パネルは、前記電子放出をマ
トリクス状に配列し、前記発光体の行数は前記電子放出
素子の行数の半分であることを特徴とする請求項１６乃
至１７のいずれか１項に記載の画像表示方法。
【請求項２０】前記順次走査により表示される画像信
号と飛び越し走査により表示される画像信号とを同時に
表示する際、前記順次走査により表示する画像信号を表
示する期間を前記飛び越し走査により表示される画像信
号の水平走査期間の半分として前記電子源の行配線を２
回ずつ連続して順次選択し、偶数行では対応する画像信
号に応じたパルス幅で前記設定工程で設定される電圧値
を低くした信号を、奇数行では前記設定工程で設定され
る電圧値を高くして列配線に印加し、前記飛び越し走査により表示される画像信号を表示する
際には前記電子源の行配線の順次選択に同期して第１フ
ィールドでは前記設定工程で設定される電圧値を高く
し、第２フィールドでは前記設定工程で設定される電圧
値を低くすることを特徴とする請求項１９に記載の画像
表示方法。
【請求項２１】更に前記電圧発生工程で発生される電
圧が高く設定された場合に、前記画像入力工程で入力さ
れる前記飛び越し走査に係る画像信号或は前記順次走査
により表示される画像信号の信号レベルを補正する補正
工程を備えることを特徴とする請求項１７乃至２０のい
ずれか１項に記載の画像表示方法。