(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動信号により複数の素子を発光させて画像を表示する画像表示手段と、
画像信号に情報信号を重畳した駆動信号により前記画像表示手段を駆動する駆動手段と、
前記素子の発光を感知する光感知手段と、
前記光感知手段により感知された光から、駆動信号に重畳されている情報信号を検出する情報検出手段とを備え、
前記駆動手段は、前記情報信号の重畳により増大する輝度を補償するよう画像信号を補正する補正手段を有することを特徴とする情報伝達装置。
【請求項２】
前記画像表示手段は、少なくとも２色の色成分を有するカラー画像を表示し、前記駆動手段は、各色要素ごとに情報信号を画像信号に重畳し、前記光感知手段は、各色要素ごとに発光を感知することを特徴とする請求項１に記載の情報伝達装置。
【請求項３】
前記駆動手段は、情報信号を発光色毎に順次重畳し、前記情報検出手段は、前記光感知手段により感知された光から検出された情報を、それが重畳された色要素に応じた順序で合成することを特徴とする請求項２に記載の情報伝達装置。
【請求項４】
前記感知手段は、光学フィルタによって指定の発光色の情報信号を感知することを特徴とする請求項２または３に記載の情報伝達装置。
【請求項５】
前記光感知手段は、分光器によって指定の発光色の情報信号を感知することを特徴とする請求項２または３に記載の情報伝達装置。
【請求項６】
前記情報信号はデジタルデータであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の情報伝達装置。
【請求項７】
前記駆動手段は、パルス幅を短縮することで画像信号を補正することを特徴とする請求項１に記載の情報伝達装置。
【請求項８】
前記駆動手段は、パルスの振幅を減少させることで画像信号を補正することを特徴とする請求項１に記載の情報伝達装置。
【請求項９】
駆動信号により複数の素子を発光させて画像を表示する画像表示手段と、
画像信号に情報信号を重畳した駆動信号により前記画像表示手段を駆動する駆動手段と、
前記素子の発光を感知する光感知手段と、
前記光感知手段により感知された光から、駆動信号に重畳されている情報信号を検出する情報検出手段とを備え、
前記駆動手段は、画像信号の値によって、情報信号の重畳のしかたを切り替えることを特徴とする情報伝達装置。
【請求項１０】
前記駆動手段は、画像信号の階調を振幅変調で表現し、画像信号の値が所定のしきい値よりも小さい場合には、情報信号を所定の振幅の信号として付加することを特徴とする請求項９に記載の情報伝達装置。
【請求項１１】
前記情報検出手段の出力に応じて、情報を出力する情報出力手段を更に備えることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の情報伝達装置。
【請求項１２】
前記情報出力手段は文字を表示することを特徴とする請求項１１に記載の情報伝達装置。
【請求項１３】
前記情報出力手段は音声を発することを特徴とする請求項１１に記載の情報伝達装置。
【請求項１４】
前記情報信号を重畳する画像信号に対応する画像領域を指定する指定手段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情報伝達装置。
【請求項１５】
行ごとに走査しつつ注目行に対応する駆動信号を印加して画像を表示する表示パネルと、
注目行に対応する画像信号を変調する変調回路と、
補足情報信号を生成する情報生成回路と、
指定された領域を記憶するメモリと、
前記メモリに記憶された領域が注目行と重複する場合に、当該行における、前記領域に含まれる列に対応する画像情報に、前記情報生成回路により生成された補足情報を重畳して前記表示パネルの駆動信号とする信号合成回路とを備え、
前記表示パネルの列配線を駆動し、前記変調回路は、画像信号をその値に応じたパルス幅に変調し、前記合成回路は、変調された画像信号のパルスと重複しないタイミングで、前記補足情報信号を変調された画像信号に重畳するとともに、重畳された補足情報信号の分、変調された画像信号のパルス幅を短縮することを特徴とする画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばナビゲーションシステムや、ゲーム機、教育用ディスプレイ等、多岐にわたり応用できる、表示画面から発する光信号により情報を伝達する情報伝達装置及び画像表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＣＲＴなどの画像表示装置では、文字情報など画像以外の補足情報は、帰線期間に信号に乗せることにより電送し、画像に重ねて表示している。それにより、表示画像の補足情報を伝達することができた。
【０００３】
また、複数の電子源から画像信号により変調された電子ビームを発し、それを蛍光体に当てて発光させ、画像を表示させる画像表示装置が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、その方法では、補足情報を重ねて表示した部分の画像が乱されてしまう。
【０００５】
また、表示画像との関係の有無に関らず、補足情報は所定の位置に表示されるために、画像との関連を直接的に表現することができない。
【０００６】
また、同時にその画像表示装置を見ている人は、その捕捉情報の要否に関わらず、全員同じ情報を与えられてしまう。
【０００７】
本発明の目的は、かかる問題点に鑑み、表示されている画像を損ねることなく、画像と補足情報とを対応付けて補足情報を伝達できる情報伝達装置及び画像表示装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の情報伝達装置は次のような構成から成る。すなわち、駆動信号により複数の素子を発光させて画像を表示する画像表示手段と、画像信号に情報信号を重畳した駆動信号により前記画像表示手段を駆動する駆動手段と、前記素子の発光を感知する光感知手段と、前記光感知手段により感知された光から、駆動信号に重畳されている情報信号を検出する情報検出手段とを備え、前記駆動手段は、前記情報信号の重畳により増大する輝度を補償するよう画像信号を補正する補正手段を有する。あるいは、本発明の情報伝達装置は次のような構成から成る。すなわち、駆動信号により複数の素子を発光させて画像を表示する画像表示手段と、画像信号に情報信号を重畳した駆動信号により前記画像表示手段を駆動する駆動手段と、前記素子の発光を感知する光感知手段と、前記光感知手段により感知された光から、駆動信号に重畳されている情報信号を検出する情報検出手段とを備え、前記駆動手段は、画像信号の値によって、情報信号の重畳のしかたを切り替える。
【０００９】
また、本発明の画像表示装置は次のような構成から成る。すなわち、行ごとに走査しつつ注目行に対応する駆動信号を印加して画像を表示する表示パネルと、注目行に対応する画像信号を変調する変調回路と、補足情報信号を生成する情報生成回路と、指定された領域を記憶するメモリと、前記メモリに記憶された領域が注目行と重複する場合に、当該行における、前記領域に含まれる列に対応する画像情報に、前記情報生成回路により生成された補足情報を重畳して前記表示パネルの駆動信号とする信号合成回路とを備え、前記表示パネルの列配線を駆動し、前記変調回路は、画像信号をその値に応じたパルス幅に変調し、前記合成回路は、変調された画像信号のパルスと重複しないタイミングで、前記補足情報信号を変調された画像信号に重畳するとともに、重畳された補足情報信号の分、変調された画像信号のパルス幅を短縮する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
第１〜第４の実施の形態は画像表示装置の例である。本実施形態では、本出願人による特開昭６４−３１３３２において開示される表面伝導型放出素子で構成するマルチ電子源を画像表示装置の電子源として使用する。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。画像表示装置の各画素と、表面伝導型放出素子が１対１対応しており、カラー画像表示装置の場合、これらの画素には、赤（Ｒ）の画素、青（Ｂ）の画素、緑（Ｇ）の画素がある。そのため、表面伝導型放出素子にも、赤の画素に対応する表面伝導型放出素子、青の画素に対応する表面伝導型放出素子、緑の画素に対応する表面伝導型放出素子がある。表面伝導型放出素子に選択電圧を印加すれば、それに対応する画素が光を発することになる。よって、画像処理して複数の表面伝導型放出素子を選択すれば、ＣＲＴ型画像表示装置のように電子を偏向させることなく、画像表示ができる。マルチ電子源上の複数の表面伝導型放出素子を選択するときは、各素子に接続している列方向配線あるいは行方向配線に選択電圧を印加する。
【００１１】
なお、本実施の形態では、マルチ電子源を構成する冷陰極素子として表面伝導型放出素子を用いて説明するが、他の高速応答性のよい素子にも適用することができる。
【００１２】
また、以下の実施の形態では、行方向配線に走査電圧を印加し、列方向配線に変調電圧を印加するようにしたが、逆にしてもよい。
［第１の実施の形態］
以下、本発明に係る画像表示装置について、図面を参照して具体的に説明する。
＜駆動回路＞
図１は、本発明に関わる画像表示装置の駆動回路のブロック図である。同図において、画像表示パネル１０１は表面伝導型放出素子を用いており、端子Ｄｘ１からＤｘｍおよびＤｙ１からＤｙｎを介して外部の電気回路と接続されている。また画像表示パネル１０１上の高圧端子Ｄａは外部の高圧電源Ｖａに接続され、放出電子を加速するようになっている。このうち端子Ｄｘ１からＤｘｍには、前述のパネル内に設けられているマルチ電子ビーム源、すなわちＭ行Ｎ列の行列状にマトリックス配線された表面伝導型放出素子群を１行ずつ順次駆動するための走査信号が印加される。一方、端子Ｄｙ１からＤｙｎには、前記走査信号により選択された一行の表面伝導型放出素子の各素子の出力電子ビームを制御する為の変調信号が印加される。本実施形態では、走査信号は負極性とし、変調信号を正極性とした。各表面伝導型放出素子は、印加電圧が所定のしきい値以下の場合には電子を放出せず、しきい値を越えると放出しはじめるというしきい値特性を有しているため、走査信号と変調信号が同時に印加された素子が、印加されている時間だけ点灯する。
【００１３】
次に、走査回路１０２について説明する。同回路は、内部にｍ個のスイッチング素子を備えるもので、各スイッチング素子は、選択電圧Ｖｓと非選択電圧Ｖｎｓのいずれか一方を選択し、水平同期信号Ｈ−ＳＹＮＣに同期して各行を走査し、表示パネル１０１の端子Ｄｘ１〜Ｄｘｍと順次電気的に接続する。このとき、選択電圧Ｖｓを、図示せぬ直流電圧源Ｖｘの出力電圧とし、非選択電圧Ｖｎｓを０［Ｖ］（グランドレベル）とする。各スイッチング素子は、タイミング信号発生回路１０４（後述）が出力する制御信号に基づいて動作する。これらスイッチング素子は、実際にはたとえばＦＥＴのようなスイッチング素子を組み合わせることにより容易に構成できる。
【００１４】
尚、前記直流電圧源Ｖｘは、本実施例の場合には図２０で例示した表面伝導型放出素子の特性（電子放出しきい値電圧が８［Ｖ］に基づき、走査されていない素子に印加される駆動電圧が電子放出しきい値電圧以下となるよう、７［Ｖ］の一定電圧を出力するよう設定されている。
【００１５】
次に、画像信号の流れについて説明する。入力されたコンボジット画像信号をデコーダ１０３で３原色（ＲＧＢ）の輝度信号及び水平、垂直同期信号（Ｈ＿ＳＹＮＣ，Ｖ＿ＳＹＮＣ）に分離する。タイミング信号発生回路１０４ではＨ＿ＳＹＮＣ，Ｖ＿ＳＹＮＣ信号に同期した各種タイミング信号を発生させる。ＲＧＢ輝度信号はＳ／Ｈ回路１０５において適当なタイミングでサンプリングされ保持される。保持された信号はシリアルパラレル（Ｓ／Ｐ）変換回路１０６で画像形成パネルの各蛍光体の並びに対応した順番に並んだパラレル信号に変換される。
【００１６】
続いてパルス幅変調回路１０７で画像信号強度に対応したパルス幅を持つパルスが生成される。１０８は駆動パルス合成回路で、内部にシフトレジスタを持ち、情報パルス生成回路１０９から順次入力される各列方向配線に対応した情報パルスパターンをシフトし、全ての列の列方向配線の情報パルスパターンを保持する。そしてパルス幅変調回路１０７から入力された駆動パルスに、情報パルス生成回路１０９から入力される情報パルスパターンを重畳することにより、全ての列の列方向配線のパルスパターンを合成する。そして、タイミング信号発生回路１０４から出力されるタイミング信号により、それぞれの列に対して合成したパルスパターンに従って、表示パネルの端子Ｄｙ１ないしＤｙｎを通じて表示パネル１０１内の表面伝導型放出素子に印加する。
【００１７】
情報パルス生成回路１０９は、入力された情報信号をデジタルコードに変換し、画素の並び順にあわせて順次駆動パルス合成回路１０８に出力する。ここで、画像信号と情報信号はそれぞれ独立して外部から入力するものとしたが、重畳された信号を入力し、分離回路を設けて分離してもよい。このようにすれば、情報信号と画像信号とを、重畳された信号として送受信することができる。
【００１８】
タッチペン１１０は、光センサを内蔵しており、観測者（不図示）が画像表示パネルの任意の点を指すのに用いる。
【００１９】
タッチペン１１０を構成するブロック図を図２に示す。同図において、光センサ２０１は、光を感知するとそれに対応した電気信号を発生し、情報検出回路２０２に出力する。情報検出回路２０２は、光センサ２０１からの電気信号を受け、情報の先頭を検出すると、一連の情報を順次バッファ２０３に格納する。詳細は後述する。そして、情報の終端を検出すると、駆動回路２０４に表示指令信号を出力する。駆動回路２０４は、情報表示パネル２０５にバッファ２０３に格納されている情報を表示する。情報表示パネル２０５は液晶パネルなどであり、タッチペン１１０に駆動回路２０４ともども内蔵できる程度の大きさのものである。また、表示の代わりに、データに応じた音声を発するものであってもよい。
【００２０】
図３に、本発明の情報伝達装置が情報を伝達している例を示す。同図では、画像表示パネル１０１に富士山と湖と太陽を含む画像が表示されている。オペレータはタッチペン１１０で富士山を指し、タッチペン１１０の情報表示パネル２０５には、画面から読み取った文字列“Ｔｈｉｓ  ｉｓ  ｔｈｅ  Ｍｔ．Ｆｕｊｉ．”が表示されている。
＜駆動信号＞
１文字を伝達する場合の各信号について、図４を用いて説明する。同図は、富士山を表示している画素のうち、ｊ〜ｊ＋２行、ｋ列の画素について、“Ｔｈｉｓ  ｉｓ  ｔｈｅ  Ｍｔ．Ｆｕｊｉ．”のうち、文字コード“Ｔ”を画像信号に重畳しているところを示している。また、タッチペン１１０はｊ＋１行ｋ列の画素を指しているものとしている。
【００２１】
（ａ）は、タイミング信号発生回路１０４の発する垂直同期信号（Ｖ＿ＳＹＮＣ）のタイミング図であり、画面全体を１回スクロールする度に１回発せられる。
【００２２】
（ｂ）は、タイミング信号発生回路１０４の発する水平同期信号（Ｈ＿ＳＹＮＣ）のタイミング図であり、１行の走査毎に１回発せられる。
【００２３】
（ｃ）は、動作クロックのタイミング図である。
【００２４】
（ｄ）〜（ｆ）は、走査回路１０２から出力される走査信号のうち、第ｊ〜ｊ＋２行に対応する信号のタイミング図である。本実施例では、対応する行の走査タイミングに同期して、Ｈ＿ＳＹＮＣの立ち下がりと同時に立ち下がり、負の選択電圧Ｖｓを該当する行方向配線に印加し、以下に説明する最長のＰＷＭパルスが立ち下がるタイミング以降かつ次の行のＨ＿ＳＹＮＣの立ち下がりタイミング以前に立ち上がる。
【００２５】
（ｇ）は、パルス幅変調回路１０７から出力されるＰＷＭ信号のうち、第ｋ列の第ｊ〜ｊ＋２行に対応する信号のタイミング図である。本実施例では、Ｈ＿ＳＹＮＣの立ち下がりから１０クロック遅れて立ち上がり、Ｓ／Ｐ変換回路１０６から与えられる画像信号に対応した時間のパルス長を持つようなパルスが作られる。
【００２６】
（ｈ）は、情報パルス生成回路１０９から出力される情報パルスのうち、富士山の画像に対応する信号で、“Ｔ”を表すデジタルコードである。“Ｔ”はＡＳＣＩＩコードで５４ｈなので、バイナリでは０１０１０１００で表される。これをＬＳＢからＭＳＢに向かって並べ、先頭にコードの始まりを示すスタートビットをＨレベルで付加し、末尾にパリティビットを設ける。同図は奇数パリティの場合を示している。タイミング的には、Ｈ＿ＳＹＮＣの立ち下がりと同時にスタートビットが始まり、パリティビットの終了までに１０クロックを要する。画像を表すＰＷＭ信号は、Ｈ＿ＳＹＮＣの立上りから１０クロック遅延して立ち上がるため、ＰＷＭ信号と文字コードとが互いに干渉することはない。
【００２７】
なお、本実施例では、情報を表すコードは８ｂｉｔのＡＳＣＩＩコードとし、Ｈレベルのスタートビット（１ｂｉｔ）と奇数パリティ（１ｂｉｔ）を付加したが、その限りではない。
【００２８】
（ｉ）は、駆動パルス合成回路１０８から出力される情報付ＰＷＭ信号のうち、第ｋ列の第ｊ〜ｊ＋２行の、富士山の画像を構成する画素に対応する信号のタイミング図である。この情報付きＰＷＭ信号は、ＰＷＭ変調信号（ｇ）と、情報パルス信号（ｈ）とを合成し、トータル発光時間がＰＷＭ変調信号（ｇ）と同じになるようにＰＷＭ幅を調整した信号であり、各列方向配線に印加される。具体的には、ＰＷＭ信号に情報パルス信号を付加すると素子の発光時間がその分増えるので、増えた発光時間に対応した時間だけ、パルス幅変調回路１０７から入力されるＰＷＭ信号の立ち下がりタイミングを早め、幅を狭める。（ｉ）に示された例では、“Ｔ”を表すＡＳＣＩＩコードは０１０１０１００で、スタートビットとあわせて４クロック分発光するので、画像信号に対応するＰＷＭ信号の立ち下がりを４クロック分早める。
【００２９】
従って、同じ階調を表示する場合でも、その画素に重畳されるの情報信号を示すデジタルデータによっては、ＰＷＭの立ち下がりタイミングが異なる場合がある。
【００３０】
また、重畳する情報信号を示すデジタルデータの発光クロック数が、画像信号によって規定される発光クロック数よりも多かった場合には、ＰＷＭ変調信号の幅はゼロになるが、情報信号はすべて出力する。なぜなら、情報信号の一部が欠けると、伝達している一連の情報が無意味になってしまうからである。したがって、ＰＷＭ変調パルス幅が１０クロック以下の暗い部分に情報信号を重畳する場合は黒レベルが上がってしまう場合があるが、暗い部分には情報信号を重畳しない、などの対策が容易である。
【００３１】
（ｊ）は、光センサ２０１が出力する信号のタイミング図である。今、タッチペン１１０はｊ＋１行ｋ列の画素を指している。そのため、その素子の駆動パルス信号、すなわち、操作信号Ｄｘｊ＋１がアクティブ（ローレベル）の間の図４（ｉ）の信号（（ｉ）における符号４０１）が光センサ２０１で検知され、出力される。この信号が光電変換され、情報検出回路２０２に入力される。情報検出回路２０２は、画像表示装置のＣＬＯＣＫ信号と同期して、光センサ出力からコードを読み込む。
【００３２】
（ｋ）は、光センサ２０１の出力信号から、情報信号だけを取り出すために、情報検出回路１１０内部で生成する情報取り出しマスク信号である。この信号は、スタートビットの次のクロックで立ち上がり、９クロック後に立ち下がる。スタートビットの認識は、規定期間以上のＬレベルに続くＨレベルでなされる。規定期間は、（１Ｈ期間−ＰＷＭ最大パルス幅）より若干短めに設定しておけばよい。
【００３３】
信号（ｉ）と信号（ｋ）をＡＮＤすることにより、スタートビットとＰＷＭ信号が除かれ、情報信号（ｌ）となる。この信号をパリティチェックし、正しければ、ＡＳＣＩＩコードの“Ｔ”であることが判明し、１文字が伝達できたことになる。このように、１つの画素は１フィールドに１回走査されるので、１つの画素からは１フィールドで１文字のコードを画像を重畳して出力できる。
【００３４】
次に、一連の情報を文字列として伝達することについて、図５を用いて説明する。
【００３５】
図５は、ある画素、この場合には図３の富士山の画像を構成する（ｊ＋１行ｋ列）の画素が伝達される文字コードの遷移を示している。図５では下方向に時間ｔがとってあり、フィールド毎に重畳するコードを変えることを示している。まず、始めのフィールドでは、ＳＴＸ（Ｓｔａｒｔ  ｏｆ  ｔｅｘｔ）を伝達する。次のフィールドから“Ｔ”，“ｈ”，“ｉ”というように順次情報を構成する文字を伝達する。文字の切換えは垂直同期信号に同期して行なえばよい。そして、情報が終了するとＥＴＸ（Ｅｎｄ  ｏｆ  ｔｅｘｔ）を伝達し、再びＳＴＸに戻り、繰り返す。図５の例では、ＳＴＸからＥＴＸまで２２個のコードが含まれるため、２２フィールドで一まとまりの文字列を伝達できる。
【００３６】
タッチペン１１０が画素を指した瞬間は、情報の途中であることが殆どなので、情報検出回路２０２は、ＳＴＸを見つけるまでは、途中から始まった情報を捨て、ＳＴＸを検出した次の情報から順次バッファ２０３に格納する。そして、ＥＴＸを検出すると、情報の終端であることがわかるので、前述のように、駆動回路２０４に表示指令信号を出力する。
【００３７】
このようにして、タッチペン１１０が指している画素に重畳されている情報信号を伝達することができる。この方法によれば、表示画面と同じリフレッシュレートと同じ転送レートで文字数を伝達できる。例えば、垂直走査周波数が６０フィールド／秒であれば、６０文字／秒で文字を転送できる。
＜領域選択及び情報パルスの重畳＞
図２３は、情報パルスをＰＷＭ信号に重畳する際、領域の選択を行なうための情報パルス生成回路１０９の一例を示すブロック図である。図２３においては、情報パルス生成回路の内容は、一つの領域にある一つの情報パルスを重畳するための回路であり、複数の領域についてそれぞれ異なる情報パルスを重畳させる場合には、パルス生成部１１２が情報信号の数だけ必要であり、また、及び領域決定部１１１が領域の数だけ必要となる。また、図２４は駆動パルス合成回路１０８の一例を示すブロック図である。図２４は、第ｋ列の信号を出力するための合成回路であり、この合成回路が列数分必要となる。
【００３８】
図２３において、領域決定部１１１には、第１点レジスタ１１１１と第２点レジスタ１１１２とが含まれている。これらレジスタは、図２５に例示したように、別途指定された矩形領域Ａの対角点１５１，２５２それぞれの位置を、行及び列で記憶する。この位置の指定は、画像を表示させる画像信号源から指定させればよい。領域決定部１１１は、現在走査中の行を水平同期信号Ｈ＿ＳＹＮＣから特定し、その行がレジスタ１１１１，１１１２に格納された位置から定まる矩形領域を含む場合、その矩形領域に含まれる各列の合成回路に対して領域指定信号を入力するとともに、パルス生成部１１２から情報パルスを入力する。このパルス信号は、前述した通り、水平同期信号の立上りに同期して発生される。
【００３９】
図２４においては、情報パルス信号及び領域指定信号は図２４の情報パルス生成部１０９から入力された信号であり、ＰＷＭ信号はパルス幅変調回路１０７〜入力された信号である。また、画素値信号は、Ｓ／Ｐ変換回路１０６から入力された、画素値を示す所定ビット数のデジタル信号である。なお、本回路では、この画素値信号により示される値は、ＰＷＭ信号のパルス幅にそのまま反映されるものとしている。すなわち、例えば画素値が８ならばパルス幅は８クロック分となる。このため、ＰＷＭ変調の段階で装置特性の補正処理や階調の圧縮等の補正が行われる場合には、画素値信号をそのまま用いず、補正後のパルス幅を反映した値を用いる必要がある。
【００４０】
このような構成において、ＡＮＤゲート２４１により情報パルス信号と領域指定信号との論理積が得られ、指定された領域に関してのみ、情報パルス信号がＯＲゲート２４２に入力される。ＯＲゲート２４２には、ＰＷＭ信号が入力され、それらの論理和が取られてる。すなわち、ＯＲゲート２４２の出力信号が、ＰＷＭ信号と情報パルス信号とを重畳した信号となる。この段階では、パルス幅の調整は行われていない。
【００４１】
この出力信号のＨレベルとなる時間を元のＰＷＭ信号のパルス幅と一致させるために、ダウンカウンタ２４４を用いてパルス幅を調整する。そのため、ＯＲゲート２４２の出力信号は、フリップフロップ２４３に入力され、信号ＣＬＯＣＫと同期が取られる。フリップフロップ２４３の出力は、ダウンカウンタ２４４のゼロ出力の反転信号とＡＮＤゲート２４６で論理積が取られた後、ダウンカウンタ２４４のイネーブル信号として入力される。このダウンカウンタ２４４は、ロード信号によりロードされた値から、イネーブルと成っている間だけクロックに同期して１ずつ引いていき、ゼロとなった時点でゼロ信号（負論理）を出力する。このため、ダウンカウンタ２４４は、その値が０でなく、かつ、ＯＲゲート２４２の出力信号がＨレベルの間にイネーブルとなる。
【００４２】
パラレルデータである画素値信号は、駆動パルス合成回路１０８に入力される信号との同期を取るためにいったんラッチ２４５に入れられ、ラッチされた値は水平同期信号Ｈ＿ＳＹＮＣに同期してダウンカウンタ２４４にロードされる。すなわち、ダウンカウンタ２４４にロードされた画素値は、駆動パルス合成回路１０８に入力されるＰＷＭ信号と同じ行に対応している。
【００４３】
ここで、前述の通り、本例ではダウンカウンタ２４４にロードされる画素値はパルス幅を示すため、ダウンカウンタ２４４は、その画素値からパルスがＨレベルであるクロック数を差し引く。このため、情報パルス信号とＰＷＭ信号とを重畳した信号におけるＨレベルの総時間が、元のＰＷＭ信号の幅と一致した時点で、ゼロ信号が出力される。ゼロ信号がいったん出されると、ＡＮＤゲート２４６により、再び次のラインで新たな画素値がロードされるまでその状態が維持される。このため、ＡＮＤゲート２４７からの出力信号は、いったんゼロ信号が出力された後はその行が表示されている限りＬレベルとなる。したがって、ＡＮＤゲート２４７の出力信号としては、元のＰＷＭ信号のパルス幅と同じクロック数だけＨレベルが出力されることになる。
【００４４】
このような構成により、所望の領域に所望の文字コードを重畳させ、しかもその輝度を変えることがない表示装置を実現できる。
【００４５】
以上、富士山を例にとって説明したが、湖や太陽、その他の画像領域についても同様に、領域毎にいろいろな情報を伝達することができる。領域の大きさは自由に設定する事ができる。
【００４６】
また、図２３〜２５の例では領域は矩形としたが、例えば、各画素単位で領域を指定できるようにしておき、指定された画素が表示しようとする行に含まれている場合に、その画素に該当する列のＰＷＭ信号に情報パルス信号を重畳させれば、情報信号を重畳する領域を自由に指定することができる。
【００４７】
また、本実施例では、情報の先頭及び終端をそれぞれＳＴＸ，ＥＴＸを使って表したが、どちらか一方でもよいし、その他の制御コードを用いてもよい。
【００４８】
また、本実施例では、表示画像の階調表現をパルス幅変調によって実現したが、振幅変調によってもよい。さらに、情報信号によって発光する分の補償をパルス幅の短縮によって実現したが、駆動パルスの振幅の調整によって行ってもよい。この場合には、例えば図２６のような変換表を予め用意しておく。図２６の表には、パルスの振幅をＡ〜Ｅに変えた場合の、パルス幅と輝度との関係が記録されている。例えば、本来のパルスの振幅がＡであり、元のパルス幅がｗ１、情報パルスを元のＰＷＭ信号に重畳した場合の合計パルス幅がｗ２であったとする。この場合、振幅Ａでパルス幅ｗ１で表示装置の発光する輝度はＬである。表から、輝度をＬに保ったままパルス幅をｗ２とした場合の振幅はＣとなる。ちょうど良い値が得られない場合には、補間計算をするか、近似値を用いればよい。
【００４９】
本実施例では、１つの表面伝導型放出素子がＲＧＢのうちの１画素に対応するカラー画像表示装置について説明したが、本発明の画像表示装置の技術思想に基づくなら、どのような装置（例えばモノクロ画像装置）に適用してもよい。
（表示パネルの構成と製造法）
次に、本発明を適用した画像表示装置の表示パネルの構成と製造法について、具体的な例を示して説明する。
【００５０】
図１２は、実施例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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。本実施例においては、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。
【００５３】
本実施例においては、気密容器のリアプレート１００５にマルチ電子ビーム源の基板１００１を固定する構成としたが、マルチ電子ビーム源の基板１００１が十分な強度を有するものである場合には、気密容器のリアプレートとしてマルチ電子ビーム源の基板１００１自体を用いてもよい。
【００５４】
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。本実施例はカラー表示装置であるため、蛍光膜１００８の部分にはＣＲＴの分野で用いられる赤、緑、青、の３原色の蛍光体が塗り分けられている。各色の蛍光体は、たとえば図１３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。
【００５５】
また、３原色の蛍光体の塗り分け方は前記図１３（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１３（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。
【００５６】
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。
【００５７】
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１００８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。
【００５８】
また、本実施例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。
【００５９】
また、Ｄｘ１〜ＤｘｍおよびＤｙ１〜ＤｙｎおよびＨｖは、当該表示パネルと不図示の電気回路とを電気的に接続するために設けた気密構造の電気接続用端子である。Ｄｘ１〜Ｄｘｍはマルチ電子ビーム源の行方向配線１００３と、Ｄｙ１〜Ｄｙｎはマルチ電子ビーム源の列方向配線１００４と、Ｈｖはフェースプレートのメタルバック１００９と電気的に接続している。
【００６０】
また、気密容器内部を真空に排気するには、気密容器を組み立てた後、不図示の排気管と真空ポンプとを接続し、気密容器内を１０のマイナス７乗［Ｔｏｒｒ］程度の真空度まで排気する。その後、排気管を封止するが、気密容器内の真空度を維持するために、封止の直前あるいは封止後に気密容器内の所定の位置にゲッター膜（不図示）を形成する。ゲッター膜とは、たとえばＢａを主成分とするゲッター材料をヒーターもしくは高周波加熱により加熱し蒸着して形成した膜であり、該ゲッター膜の吸着作用により気密容器内は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。
【００６１】
以上、本発明実施例の表示パネルの基本構成と製法を説明した。
【００６２】
次に、前記実施例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。
【００６３】
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、上記実施例の表示パネルにおいては、電子放出部もしくはその周辺部を微粒子膜から形成した表面伝導型放出素子を用いた。そこで、まず好適な表面伝導型放出素子について基本的な構成と製法および特性を説明し、その後で多数の素子を単純マトリクス配線したマルチ電子ビーム源の構造について述べる。
（表面伝導型放出素子の好適な素子構成と製法）
電子放出部もしくはその周辺部を微粒子膜から形成する表面伝導型放出素子の代表的な構成には、平面型と垂直型の２種類があげられる。
（平面型の表面伝導型放出素子）
まず最初に、平面型の表面伝導型放出素子の素子構成と製法について説明する。図１４に示すのは、平面型の表面伝導型放出素子の構成を説明するための平面図（ａ）および断面図（ｂ）である。図中、１１０１は基板、１１０２と１１０３は素子電極、１１０４は導電性薄膜、１１０５は通電フォーミング処理により形成した電子放出部、１１１３は通電活性化処理により形成した薄膜である。
【００６４】
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。
【００６５】
また、基板１１０１上に基板面と平行に対向して設けられた素子電極１１０２と１１０３は、導電性を有する材料によって形成されている。たとえば、Ｎｉ，Ｃｒ，Ａｕ，Ｍｏ，Ｗ，Ｐｔ，Ｔｉ，Ｃｕ，Ｐｄ，Ａｇ等をはじめとする金属、あるいはこれらの金属の合金、あるいは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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
微粒子膜に用いた微粒子の粒径は、数オングストロームから数千オングストロームの範囲に含まれるものであるが、なかでも好ましいのは１０オングストロームから２００オングストロームの範囲のものである。また、微粒子膜の膜厚は、以下に述べるような諸条件を考慮して適宜設定される。すなわち、素子電極１１０２あるいは１１０３と電気的に良好に接続するのに必要な条件、後述する通電フォーミングを良好に行うのに必要な条件、微粒子膜自身の電気抵抗を後述する適宜の値にするために必要な条件、などである。
【００６９】
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。
【００７０】
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，Ｔａ，Ｗ，Ｐｂ，などをはじめとする金属や、ＰｄＯ，ＳｎＯ２  ，Ｉｎ２  Ｏ３  ，ＰｂＯ，Ｓｂ２  Ｏ３  ，などをはじめとする酸化物や、ＨｆＢ２  ，ＺｒＢ２  ，ＬａＢ６  ，ＣｅＢ６  ，ＹＢ４  ，ＧｄＢ４  ，などをはじめとする硼化物や、ＴｉＣ，ＺｒＣ，ＨｆＣ，ＴａＣ，ＳｉＣ，ＷＣ，などをはじめとする炭化物や、ＴｉＮ，ＺｒＮ，ＨｆＮ，などをはじめとする窒化物や、Ｓｉ，Ｇｅ，などをはじめとする半導体や、カーボン、などがあげられ、これらの中から適宜選択される。
【００７１】
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。
【００７２】
なお、導電性薄膜１１０４と素子電極１１０２および１１０３とは、電気的に良好に接続されるのが望ましいため、互いの一部が重なりあうような構造をとっている。その重なり方は、図１４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。
【００７３】
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１４においては模式的に示した。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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１４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。
【００７７】
以上、好ましい素子の基本構成を述べたが、実施例においては以下のような素子を用いた。
【００７８】
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。
【００７９】
微粒子膜の主要材料としてＰｄもしくはＰｄＯを用い、微粒子膜の厚さは約１００［オングストローム］、幅Ｗは１００［マイクロメータ］とした。
【００８０】
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１５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１４と同一である。
【００８１】
１）まず、図１５（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。
【００８２】
形成するにあたっては、あらかじめ基板１１０１を洗剤、純水、有機溶剤を用いて十分に洗浄後、素子電極の材料を堆積させる。（堆積する方法としては、たとえば、蒸着法やスパッタ法などの真空成膜技術を用ればよい。）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。
【００８３】
２）次に、同図（ｂ）に示すように、導電性薄膜１１０４を形成する。
【００８４】
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、本実施例では主要元素としてＰｄを用いた。また、実施例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。）
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、本実施例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。
【００８５】
３）次に、同図（ｃ）に示すように、フォーミング用電源１１１０から素子電極１１０２と１１０３の間に適宜の電圧を印加し、通電フォーミング処理を行って、電子放出部１１０５を形成する。
【００８６】
通電フォーミング処理とは、微粒子膜で作られた導電性薄膜１１０４に通電を行って、その一部を適宜に破壊、変形、もしくは変質せしめ、電子放出を行うのに好適な構造に変化させる処理のことである。微粒子膜で作られた導電性薄膜のうち電子放出を行うのに好適な構造に変化した部分（すなわち電子放出部１１０５）においては、薄膜に適当な亀裂が形成されている。なお、電子放出部１１０５が形成される前と比較すると、形成された後は素子電極１１０２と１１０３の間で計測される電気抵抗は大幅に増加する。
【００８７】
通電方法をより詳しく説明するために、図１６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、本実施例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。
【００８８】
実施例においては、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。
【００８９】
なお、上記の方法は、本実施例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。
【００９０】
４）次に、図１５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。
【００９１】
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。
【００９２】
具体的には、１０のマイナス４乗ないし１０のマイナス５乗［ｔｏｒｒ］の範囲内の真空雰囲気中で、電圧パルスを定期的に印加することにより、真空雰囲気中に存在する有機化合物を起源とする炭素もしくは炭素化合物を堆積させる。堆積物１１１３は、単結晶グラファイト、多結晶グラファイト、非晶質カーボン、のいずれかか、もしくはその混合物であり、膜厚は５００［オングストローム］以下、より好ましくは３００［オングストローム］以下である。
【００９３】
通電方法をより詳しく説明するために、図１７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。本実施例においては、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、本実施例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。
【００９４】
図１４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１１１２の動作を制御する。電流計１１１６で計測された放出電流Ｉｅの一例を図１７（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。
【００９５】
なお、上述の通電条件は、本実施例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。
【００９６】
以上のようにして、図１５（ｅ）に示す平面型の表面伝導型放出素子を製造した。
（垂直型の表面伝導型放出素子）
次に、電子放出部もしくはその周辺を微粒子膜から形成した表面伝導型放出素子のもうひとつの代表的な構成、すなわち垂直型の表面伝導型放出素子の構成について説明する。
【００９７】
図１８は、垂直型の基本構成を説明するための模式的な断面図であり、図中の１２０１は基板、１２０２と１２０３は素子電極、１２０６は段差形成部材、１２０４は微粒子膜を用いた導電性薄膜、１２０５は通電フォーミング処理により形成した電子放出部、１２１３は通電活性化処理により形成した薄膜、である。
【００９８】
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１４の平面型における素子電極間隔Ｌは、垂直型においては段差形成部材１２０６の段差高Ｌｓとして設定される。なお、基板１２０１、素子電極１２０２および１２０３、微粒子膜を用いた導電性薄膜１２０４、については、前記平面型の説明中に列挙した材料を同様に用いることが可能である。また、段差形成部材１２０６には、たとえばＳｉＯ２  のような電気的に絶縁性の材料を用いる。
【００９９】
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１９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１８と同一である。
【０１００】
１）まず、図１９（ａ）に示すように、基板１２０１上に素子電極１２０３を形成する。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
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１５（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１５（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１９（ｆ）に示す垂直型の表面伝導型放出素子を製造した。
（表示装置に用いた表面伝導型放出素子の特性）
以上、平面型と垂直型の表面伝導型放出素子について素子構成と製法を説明したが、次に表示装置に用いた素子の特性について述べる。
【０１０６】
図２０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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
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。
【０１１２】
以上のような特性を有するため、表面伝導型放出素子を表示装置に好適に用いることができた。たとえば多数の素子を表示画面の画素に対応して設けた表示装置において、第一の特性を利用すれば、表示画面を順次走査して表示を行うことが可能である。すなわち、駆動中の素子には所望の発光輝度に応じて閾値電圧Ｖｔｈ以上の電圧を適宜印加し、非選択状態の素子には閾値電圧Ｖｔｈ未満の電圧を印加する。駆動する素子を順次切り替えてゆくことにより、表示画面を順次走査して表示を行うことが可能である。
【０１１３】
また、第二の特性かまたは第三の特性を利用することにより、発光輝度を制御することができるため、諧調表示を行うことが可能である。
（多数素子を単純マトリクス配線したマルチ電子ビーム源の構造）
次に、上述の表面伝導型放出素子を基板上に配列して単純マトリクス配線したマルチ電子ビーム源の構造について述べる。
【０１１４】
図２１に示すのは、前記図１２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１４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。
【０１１５】
図２１のＡ−Ａ’に沿った断面を、図２２に示す。
【０１１６】
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。
［第２の実施の形態］
図６は、本発明の第２の実施形態において、情報伝達装置が情報を伝達している例を示す。同図は画像表示パネル１０１に富士山と湖と太陽を含む画像が表示され、タッチペン１１０Ｒ，１１０Ｇ，１１０Ｂはそれぞれ富士山を指し、タッチペン１１０Ｒの情報表示パネル２０５Ｒには、“Ｔｈｉｓ  ｉｓ  ｔｈｅ  Ｍｔ．Ｆｕｊｉ．”と表示され、タッチペン１１０Ｇの情報表示パネル２０５Ｇには、“これは、ふじさんです。”と表示され、タッチペン１１０Ｂの情報表示パネル２０６Ｂには、“富士山：標高３７７６ｍ”と表示されている。
【０１１７】
本実施例の装置のブロック図は、第１の実施形態と同じく図１で表される。本実施形態が第１の実施形態と異なる点は、情報が重畳される画素の色毎に異なる点である。情報パルス生成回路１０９は、同じ富士山でも、色毎に異なる情報を受け、画像表示パネルの画素の色並び順にあわせ、順次駆動パルス合成回路１０８に出力する。
【０１１８】
各色毎に伝達される情報の内容を図７に示す。（ａ）はＲの画素に、（ｂ）はＧの画素に、（ｃ）はＢの画素に伝達される情報を表している。英数字（ａ）とカタカナ（ｂ）は８ｂｉｔのコードで表現できるが、漢字は通常２バイト（１６ｂｉｔ）で表現される。そこで、１フィールドに重畳される情報信号のビット数を１６ｂｉｔにしてもよいが、本実施形態では８ｂｉｔのままとし、漢字の伝達には２フィールドを要する。このとき、ＪＩＳコードを用いると、ＳＴＸ，ＥＴＸなどの制御コードが漢字コードの中に含まれる場合があり、先頭検出の際に誤認する場合があるので、シフトＪＩＳコードを用いる。シフトＪＩＳコードでは、漢字コードの中に制御コードは含まれないので、誤認することはない。
【０１１９】
図８に、本実施形態に関わるタッチペン１１０Ｒ，Ｇ，Ｂを構成するブロック図を示す。同図において、符号２０１から２０５は、図２で説明したものと同じ構成要素である。カラーフィルタ２０６は、ＲＧＢのいずれか一色のみ透過する。従って、カラーフィルタ２０６が透過する色の画素に重畳されている情報信号のみを検出することができる。
【０１２０】
図７（ｂ）で、８ｂｉｔのカタカナが伝達され、図６のタッチペン１１０Ｇにひらがなが表示されているのは、情報検知回路２０２がひらがな変換していることによる。もちろん、カタカナのまま表示しても構わない。
【０１２１】
従って、例えば、赤のタッチペン１１０Ｒには問題が、緑のタッチペン１１０Ｇには解答が表示されるようにして、教育用に用いることもできる。
【０１２２】
なお、本実施形態では、カラーフィルタを用いて色選択をしたが、プリズムや、回折格子等の分光器を用いて色選択をしてもよい。
【０１２３】
以上の構成により、一つの領域に３種類の情報信号を重畳できる。
［第３の実施の形態］
図９は、本発明の第３の実施形態に関わるタッチペン１１０を構成するブロック図である。同図において、符号２０２から２０５は、図２で説明したものと同じ構成要素である。
【０１２４】
カラーフィルタ２０６Ｒ，２０６Ｇ，２０６Ｂは、それぞれ対応する一色のみ透過し、光センサ２０１Ｒ，２０１Ｇ，２０１Ｂに導く。
【０１２５】
選択回路２０７は、入力される選択信号に応じて、どの色の光センサ出力を情報検出回路２０２に送るかを選択する。選択信号は、例えばタッチペン１１０に設けられたスイッチの状態で決定する。
【０１２６】
これにより、１本のタッチペンで、３種類の情報を得ることができる。
［第４の実施の形態］
図１０は、本発明の第４の実施形態に関わる、色毎の伝達情報の内容を示す。（ａ）はＲの画素に、（ｂ）はＧの画素に、（ｃ）はＢの画素に伝達される情報を表しており、検出信号をＲＧＢの順に並べることにより、情報信号を再現できる。
【０１２７】
図１１は、本実施形態に関わるタッチペン１１０を構成するブロック図である。同図において、符号２０３から２０５は、図２で説明したものと同じ構成要素である。
【０１２８】
カラーフィルタ２０６Ｒ，２０６Ｇ，２０６Ｂは、それぞれ対応する一色のみ透過し、光センサ２０１Ｒ，２０１Ｇ，２０１Ｂに導く。
【０１２９】
情報検出回路２０２は、光センサ２０１Ｒ，２０１Ｇ，２０１Ｂの出力を受け、それぞれの出力から前述の方法で情報信号を取り出す。同時に取り出されたＲＧＢ各色の信号をＲＧＢの順に並べ、それを文字列として検出する。前述のようにＳＴＸおよびＥＴＸを検出することで情報信号の先頭および終端を検出する。ＳＴＸ以降の情報信号を、順次バッファ２０３へ格納するのは、上述の通りである。
【０１３０】
これにより、１秒間に伝達できる情報量が第１の実施の形態のの３倍になる。
【０１３１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、表示画像の階調を損なうことなく、情報を伝達することができる。
【０１３２】
また、表示画像のそれぞれの領域に対応した情報を伝達することができる。
【０１３３】
さらに、漢字コードにシフトＪＩＳコードを用いれば、情報の先頭および終端を間違いなく検出できる。
【０１３４】
また、複数の情報受信手段に異なる情報を伝達することができる。
【０１３５】
また、１つの情報受信手段に同時に３種類の情報を伝達することができる。
【０１３６】
さらに、単位時間当たりに伝達できる情報の量を３倍にすることができる。
【０１３７】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態における画像表示装置のブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態におけるタッチペンのブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態における操作の様子を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態における信号のタイミングチャートである。
【図５】本発明の第１の実施の形態における伝達信号を説明する図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態における操作の様子を示す図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態における伝達信号を説明する図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態におけるタッチペンのブロック図である。
【図９】本発明の第３の実施の形態におけるタッチペンのブロック図である。
【図１０】本発明の第４の実施の形態における伝達信号を説明する図である。
【図１１】本発明の第４の実施の形態におけるタッチペンのブロック図である。
【図１２】本発明の実施例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１３】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１４】実施例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１５】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１６】通電フオーミング処理の際の印加電圧波形を示す図である。
【図１７】通電活性化処理の際の印加電圧波形（ａ），放出電流Ｉｅの変化（ｂ）を示す図である。
【図１８】実施例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１９】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２０】実施例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２１】実施例で用いたマルチ電子ビーム源の基板の平面図である。
【図２２】実施例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２３】本発明の第１の実施の形態における情報パルス生成回路の一例のブロック図である。
【図２４】本発明の第１の実施の形態における駆動パルス合成回路の一例のブロック図である。
【図２５】本発明の実施の形態における指定された領域の例を示す図である。
【図２６】本発明の実施の形態における、パルス幅→振幅変換のテーブルの例を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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