【手続補正書】
【提出日】平成15年11月25日(2003.11.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の名称】電子ビーム源およびそれを用いた画像表示装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】複数の電子放出素子の雰囲気を略真空に維持するための外囲器と、
前記複数の電子放出素子と外部回路とを電気的に接続するための、複数の変調駆動配線および複数の走査駆動配線を有する配線群と、
前記配線群のうち、前記複数の走査駆動配線を覆うように設けられた絶縁層と、
前記絶縁層上に被着され、前記外囲器内で発生するガスを吸着するゲッタとを有することを特徴とする電子ビーム源。
【請求項２】請求項1に記載された電子ビーム源と、
前記電子ビーム源より発生される電子ビームの照射によって発光する蛍光体と、
入力される画像信号に応じた駆動信号を前記配線群を介して前記電子放出素子へ供給する駆動回路とを有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】
本発明は電子ビーム源およびそれを用いた画像表示装置に関し、例えば、電子源を収容する外囲器、および、外囲器に収容された電子源を用いた画像表示装置、とくに表面伝導型電子放出素子を備えた画像表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自から光を発光する自発光型平板状画像表示装置には、プラズマディスプレイ、エレクトロルミネッセンスを用いたEL表示装置、電子線を用いたCRT表示装置などがあり、何れの表示装置においても、大画面化、高精細化の要求が高まっている。
【０００３】
これらの装置のうち、電子線を用いるものとしては、例えば特開平2-299136号公報に開示されている薄型の画像表示装置が知られている。この公報に開示されている装置は、フェースプレート、基板および外枠からなる真空外囲器内に、電子ビームを発生する電子源として表面伝導型電子放出素子を配設し、その表面伝導型電子放出素子から放出される電子ビームを加速してフェースプレート上に形成されている蛍光体に照射し、蛍光体を発光させて画像を表示するものである。以下、この薄型の画像表示装置の構成について詳しく説明する。
【０００４】
図1は表面伝導型電子放出素子を用いた平板状画像表示装置の部分断面図である。同図において、801はソーダガラスなどの絶縁材で構成された基板、802は表面伝導型の電子放出素子である。また、804はソーダガラスからなるフェースプレートで、アルミ薄膜のメタルバック806で覆われた蛍光体805をパネル内側に有する。さらに、807はフリットガラス、808は外枠である。基板801とフェースプレート804は、図示しない大気圧支持部材により所定の間隔に支持されていて、これらと外枠808とにより真空外囲器が形成されている。
【０００５】
この真空外囲器の内部は、真空外囲器の所定部位に設けられた排気管（不図示）を通して、外部の真空ポンプにより排気され、所定の圧力の真空になる。なお、前述したように、基板801とフェースプレート804は大気圧支持部材803によって支持されているので、大面積に亘って多数の電子放出素子802を配列形成した場合においても、大気圧によるフェースプレート804などの歪みは緩和される。また、電子放出素子802は外部駆動回路に接続され、メタルバック806は、図12に一例を示すように、高圧ケーブルを介して高圧電源に接続されている。
【０００６】
図2は図1に示した電子放出素子802の概略構成を示す部分拡大図である。同図において、902と903は一定の間隔（2μm程度）を隔てて設置された素子電極、904は有機Pd（例えばCCP4230、奥野製薬株式会社製）を塗布して形成した薄膜、905はフォーミングと呼ぶ通電処理によって薄膜904上に形成した電子放出部である。
【０００７】
ここで、フォーミングとは、素子電極902、903間に所定の電圧を印加して、局所的に薄膜904を破壊、変形もしくは変質せしめ、薄膜904に、電気的に高抵抗状態になる部分を形成することであり、この電気的に高抵抗状態になる部分が電子放出部905である。なお、電子放出部905には、薄膜904の一部に発生した亀裂を用いることもあり、この場合は、亀裂付近から電子放出が行われている。
【０００８】
上述した薄膜のほか、表面伝導型の電子放出素子を形成することができる薄膜としては、SnO2薄膜、Au薄膜によるもの(G. Dittmer: "Thin Solid Films", 9, 317(1972))、In2O3/SnO2薄膜によるもの(M. Hartwell and C.G. Fonstad: "IEEE Trans. ED Conf.", 519(1975))、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))などが報告されている。
【０００９】
上述したような構成をもつ画像表示装置は、真空外囲器を形成した後（封着後）、真空外囲器内に残留ガスが発生するため、以下のようなゲッタの処理が施される。
【００１０】
基板801上にゲッタ剤コンテナ固定治具が設けられ、ゲッタ剤コンテナ固定治具が遮蔽板になるように、その側面にゲッタ剤コンテナが取付けられる。そして、例えば高周波加熱によりフラッシュすることでゲッタ剤を飛散させ、飛散したゲッタ剤を外枠808の真空外囲器内の壁面、ゲッタ剤コンテナ固定治具、などに被着させ、被着させたゲッタ剤により真空外囲器内に発生する残留ガスを捕獲する。このゲッタによる残留ガスの捕獲により、真空外囲器を形成した後（封着後）に真空外囲器内に発生する残留ガスは除去され、残留ガスによる真空外囲器内の真空度低下は防がれれる。このようなゲッタの排気効果により、真空外囲器内はおよそ10-6torr程度の真空度に維持される。
【００１１】
上述のようにして、真空外囲器内がおよそ10-6torr程度の真空度に維持された画像表示装置では、画像の表示が以下のように行われる。真空外囲器内が所定の真空度に保たれた状態で、図12に一例を示す外部駆動回路から電子放出素子802の素子電極902、903間に駆動パルスを印加すると、電子放出部905から電子がビーム状に放出される。このとき、蛍光体805およびメタルバック806には高電圧(1〜10kV)が印加されていて、これにより電子放出部905から放出された電子が加速され、蛍光体805に衝突する。この衝突により、蛍光体805は発光し、画像が表示される。
【００１２】
なお、上述した画像表示装置に用いられる電子源としては、表面伝導型電子放出素子のほか、熱カソードを用いた熱電子源、電界放出型電子放出素子（W.P．Dyke ＆ W.W．Dolan, "Field emission", Advance in Electron Physics, 8, 89(1956)、C.A. Spindt, "Physical properties of thin-film field emission cathodes with molybdenium cones", J. Appl. Phys., 47, 5248(1976)等）、または、金属/絶縁層/金属型電子放出素子（C.A. Mead, "The tunnel-emission amplifier, J. Appl. Phys., 32, 646(1961)等）が知られている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ゲッタにより真空外囲器の真空度を維持する画像表示装置には、以下のような問題点がある。つまり、ゲッタは導電性を有する膜なので、不用意に形成すると電子放出素子802を駆動するための配線を短絡させてしまうので、通常は、配線などの電気部材の周辺を避け、ガラス基板801の周辺部に形成する。あるいは、逆に、比較的面積の広い電極上に形成することもある。従って、ゲッタを形成できる面積は限定されるが、薄型で大画面の画像表示装置において、常に、良好な画像を表示するためには、高真空度を維持する必要があり、そのために大面積のゲッタが必要になる。
【００１４】
本発明は上述の問題を解決するためのもので、広い面積のゲッタを形成することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記の目的を達成する一手段として、以下の構成を備える。
【００１６】
本発明にかかる電子ビーム源は、複数の電子放出素子の雰囲気を略真空に維持するための外囲器と、前記複数の電子放出素子と外部回路とを電気的に接続するための、複数の変調駆動配線および複数の走査駆動配線を有する配線群と、前記配線群のうち、前記複数の走査駆動配線を覆うように設けられた絶縁層と、前記絶縁層上に被着され、前記外囲器内で発生するガスを吸着するゲッタとを有することを特徴とする。
【００１７】
本発明にかかる画像表示装置は、上記の電子ビーム源と、前記電子ビーム源より発生される電子ビームの照射によって発光する蛍光体と、入力される画像信号に応じた駆動信号を前記配線群を介して前記電子放出素子へ供給する駆動回路とを有することを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかる実施形態の電子ビーム源を図面を参照して詳細に説明する。
【００１９】
【参考実施形態】
図3は参考実施形態の画像表示装置の概略構成を示す図、図4は画像表示装置の概略断面図である。
【００２０】
図3および図4において、1は基板、2はゲッタ部、3は電子放出素子群、4は走査回路、5は配線、6はパルス変調回路、3aは電子放出素子、7はフェースプレート、8は外枠、9はゲッタ剤コンテナ、10はゲッタ剤コンテナ固定治具である。参考実施形態の画像表示装置は、基板1、フェースプレート7および外枠8により真空外囲器を形成している。
【００２１】
基板1、フェースプレート7および外枠8はそれぞれソーダガラスからなっている。基板1の大きさは、約300mm×350mmであり、フェースプレート7の大きさは約260mm×286mmであるが、大きさはこれに限定されるものではない。なお、フェースプレート7上には蛍光体（不図示）が塗布され、さらにメタルバック（不図示）が形成されている。また、ゲッタ部2においては、BaAlを主成分とするゲッタ剤がゲッタ剤コンテナ9に配置され、ゲッタ剤コンテナ9はゲッタ剤コンテナ固定治具10により基板1上に固定されている。ここでゲッタ剤コンテナ固定治具10は、電子放出素子群3が形成された領域、つまり表示画面領域に、ゲッタ剤が飛散するのを防ぐ遮蔽板の役目ももつ。
【００２２】
図5は参考実施形態の画像表示装置に用いる表面伝導型電子放出素子の概略構造を示す図、図6は図5に示す表面伝導型電子放出素子のB-B断面図である。
【００２３】
図5および図6において、111は基板、112と113は素子電極であり、素子電極112と113は基板111上に一定間隔で配置されている。また、114は薄膜、115は薄膜114にフォーミングによって形成された電子放出部、116は素子配線である。
【００２４】
ここで、素子電極112と113は、膜厚約1000Åの金(Au)で形成されていて、素子電極間隔Lは約2μm、素子電極の長さWは約500μmである。薄膜114は、有機金属溶液である有機パラジウム（例えばCCP4230、奥野製薬株式会社製）含有溶液を塗布した後、例えば300℃10分間の加熱処理を施して形成されたパラジウム(Pd)を主成分とする微粒子（平均微粒子径70Å）からなる膜で形成されている。また、電子放出部115は、粒径が数十Åの導電性微粒子からなる膜で形成されている。
【００２５】
なお、参考実施形態の画像表示装置に用いる電子源には、上記の表面伝導型電子放出素子の代わりに、熱カソードを用いた熱電子源や電界放出型電子放出素子などを用いることもできる。
【００２６】
以下では、上述した参考実施形態の画像表示装置の具体的な構成、およびその構成をとることによる具体的な作用について説明する。
【００２７】
このような構成の画像表示装置を、以下のように製作する。まず、ゲッタ部2および電子放出素子群3が形成された基板1、蛍光体およびメタルバックが設けられたフェースプレート7および外枠8により外囲器を形成する。そして、基板1、フェースプレート7、外枠8のそれぞれが接する部分に、フリットガラスLS-0206（日本電気硝子(株)製）を塗布し、例えば450℃10分間で加熱した後、封着して真空外囲器を形成する。
【００２８】
続いて、排気管（不図示）を通して外部の真空ポンプにより、外囲器内を10-5torr程度まで排気する。外囲器内が10-5torr程度まで排気されると、電子放出素子3aを構成する薄膜114に所定の鋸状波（底辺1ms、周期10ms、波高値5V）の電圧パルスを約60秒間印加してフォーミングを行い、電子放出部115を形成する。
【００２９】
上記のようにして、電子放出部115を形成した後、外囲器全体を130℃24時間で加熱処理して、脱ガスを行う。そして、ゲッタ部2に設けられているゲッタを、例えば350kHzの高周波加熱により、フラッシュさせた後、排気管を封止し切断する。これで、高真空が維持された画像表示装置が形成される。
【００３０】
次に、上記フラッシュによるゲッタの被着およびその作用について説明する。
【００３１】
上述した画像表示装置においては、上述したように、ゲッタ剤はゲッタ部2のゲッタ剤コンテナ9に設置され、ゲッタ剤コンテナ固定治具10は、ゲッタ剤の不要な方向への飛散を防ぐ遮蔽板として機能する。従って、飛散されたゲッタは、ゲッタ部2に沿って、ゲッタ部2近傍のフェースプレート7および外枠8の一部に被着するとともに、飛散ガス分子の廻り込みにより基板1側の配線5上にも被着する。
【００３２】
ゲッタ11は導電性を有するので、ゲッタ11が配線5に被着すると配線5間で短絡が発生することになる。そこで、短絡を防止する目的から、図7Aおよび図7Bに示すように、配線5の上には例えばSiO2などの安定な絶縁物からなる絶縁層13が設けてある。この絶縁膜13の厚さは、充分な電気的絶縁性を確保し、かつ、後述する等価キャパシタンスをできるだけ小さくし、しかも容易に成膜するために、1〜100μmの範囲で選択される。
【００３３】
このようにして形成されたゲッタ被着領域は、上述した排気管を封止し切断した後、真空外囲器内で発生する残留ガス（気体分子）を捕獲する。参考実施形態の画像表示装置では、残留ガス（気体分子）は浮遊してゲッタ被着領域に到達し、ゲッタにより捕獲される。このゲッタによる残留ガス（気体分子）の捕獲により、排気効果が生じ、真空外囲器内は均一な高真空状態に維持される。
【００３４】
このように、参考実施形態の画像表示装置は、基板1の端部近傍において電子放出素子3aが存在せず配線5が存在する領域に、絶縁層13を設けることによりゲッタ11を被着させることができ、大面積のゲッタ被着領域を形成して、常に、良好な画像を表示するために、高真空度を維持することができる。
【００３５】
【実施形態】
以下、本発明にかかる実施形態の画像処理を説明する。なお、本実施形態において、参考実施形態と略同様の構成については、同一符号を付して、その詳細説明を省略する。
【００３６】
前述した参考実施形態の画像表示装置においては、配線5の上に絶縁層13を形成し、その絶縁層13の上にゲッタ11を被着させることにより、大面積のゲッタ被着領域を形成した。従って、図8に示すように、導電性を有するゲッタ11および配線5との間には絶縁層13を挟んで、等価キャパシタンス12が形成されることになる。勿論、誘電率が充分に小さい絶縁材を用いたり、充分に厚い絶縁層13を形成できれば、等価キャパシタンス12は小さく、画像表示装置の動作に影響を与えることはない。しかし、もし、等価キャパシタンス12が大きい場合、所定の信号に基づいた駆動波形（図9(b)）を、配線5を介して電子放出素子3aに加えようとすると、図9(a)に示すようなリンギングが発生することになる。このリンギングは、駆動回路の駆動素子や電子放出素子3aに多大な悪影響を及ぼすことがあり、所定の信号に基づいた画像表示を行えないこともある。
【００３７】
そこで、このような等価キャパシタンス12の影響による問題を改善した本実施形態の画像表示装置を説明する。
【００３８】
図10は本実施形態の画像表示装置の概略構成を示す図で、走査回路4側の配線5近傍に配置したゲッタ部22aと、配線5が存在しない領域に配置したゲッタ部22b以外は、参考実施形態の図3の構成と同一である。
【００３９】
参考実施形態の画像表示装置の場合と同様に、飛散されたゲッタ剤は、ゲッタ部22a、22bに沿って、ゲッタ部22a、22b近傍のフェースプレート7および外枠8の一部に被着するとともに、飛散ガス分子の廻り込みにより、絶縁層13を配した配線5上にも被着してゲッタ被着領域が形成され、ゲッタ被着領域により残留ガス（気体分子）の捕獲が行われる。そして、図8に示したように、導電性を有するゲッタ11および配線5との間には絶縁層13を挟んで、等価キャパシタンス12が形成される。
【００４０】
図10の構成は、図3の構成に比べて、次の二点で優位性がある。
【００４１】
（1）ゲッタ部22bにより形成されたゲッタ被着領域には、配線5がないので電子放出素子群23の駆動信号に影響を与えることはない。例え、影響を与えるにしても僅少である。
【００４２】
（2）ゲッタ部22aにより形成されたゲッタ被着領域には、配線5があるので電子放出素子群23の走査回路4からの駆動信号に影響を与えるが、以下の理由によりその影響は小さい。
【００４３】
図11は走査回路4およびパルス変調回路6から出力される駆動信号波形の違いを説明する図である。同図に示すように、パルス変調回路6からの駆動信号Dyiは、走査回路4からの駆動信号Dxiに比べて、変化が大きい。これは、パルス変調回路6からの駆動信号Dyiは、所定の画素を所定の輝度で発光させる、つまり所定の電子放出素子3aに所定の電子ビームを放出させて、画像信号の表す画像を正確に表示するためである。そのため、駆動信号Dyiのパルス高さ（尖頭電圧）およびパルス幅ともに厳密に制御されている。つまり、画像を正確に表示するためには、駆動信号Dyiの不用意な変化は可能な限り抑える必要がある。
【００４４】
一方、走査回路4からの駆動信号Dxiは、パルス変調回路6からの駆動信号Dyiに比べて、変化が少ない。さらに、駆動信号Dxiは、隣接する信号（隣接する配線の信号）が同時に駆動されることはないので、等価キャパシタンス12を介した信号の結合をさほど厳密に規定しなくても済む。なお、駆動されている信号Dxnに対して隣接する信号Dxn-1、DXn+1の影響を最小にするために、隣接する信号Dxn-1、DXn+1として任意の電圧を与えることもある。つまり、等価キャパシタンス12により、駆動信号Dxiも影響を受けるが、その影響は、駆動信号Dyiに比べて小さいといえる。
【００４５】
なお、ゲッタ部22は、図10に示すように、複数設けてもよいし、走査回路4側の配線5上に設けてもよい。
【００４６】
このように、本実施形態によれば、参考実施形態と同様の効果が得られるほか、ゲッタ部が、基板上の配線のない部位、もしくは、変調駆動配線側に比べて信号の周波数が低い走査駆動配線側に配置されているので、被着したゲッタが駆動信号に与える影響を低減して、画質の高い画像を表示することができるとともに、駆動回路の駆動素子や電子放出素子が劣化したり破壊されたりするのを防ぐことができる。
【００４７】
［表示パネルの構成と製造法］
次に、本発明を適用する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。
【００４８】
図14は本実施形態に用いる表示パネルの斜視図で、その内部構造を示すためにパネルの一部を切欠いて示してある。
【００４９】
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、これらにより表示パネルの内部を略真空に維持するための気密容器（外囲器）を形成している。気密容器を組立てるに当っては、各部材の接合部に充分な強度と気密性を保持するため封着する必要がある。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において400℃から500℃で10分以上の焼成を行うことにより封着する。なお、気密容器内部を略真空に排気する方法については後述する。
【００５０】
リアプレート1005には、基板1001が固定されているが、その基板1001上には表面伝導型電子放出素子1002がN×M個形成されている。なお、NとMは、ともに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を表示することを目的とする装置においては、N=3,000、M=1,000以上の数を設定することが望ましいが、本実施形態においては、例えばN=3,072、 M=1,024とする。N×M個の表面伝導型電子放出素子は、二つの群に分割され、各群はそれぞれM/2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。ここで、行方向と列方向とは略直交する方向であることは言うまでもない。
【００５１】
なお、符号1001〜1004で示す各部によって構成される部分をマルチ電子ビーム源と呼ぶが、その製造方法や構造については後で詳しく説明する。また、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、基板1001が充分な強度を有すれば、基板1001自体を気密容器のリアプレートとして用いてもよい。
【００５２】
フェースプレート1007の下面には、蛍光膜1008が形成される。本実施形態はカラー画像を形成する装置であるため、蛍光膜1008は、CRTの分野で用いられる赤緑青の三原色の蛍光体で塗り分ける。各色の蛍光体92は、例えば、図15A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導電体91が設けてある。黒色導電体91を設ける目的は、電子ビームの照射位置に多少のずれがあっても、表示色にずれが生じないようにすること、外光の反射を防止して表示コントラストの低下を防ぐこと、電子ビームによる蛍光膜1008の帯電を防止することなどである。黒色導電体91は黒鉛を主成分として用いるが、上記の目的に適するものであれば、これ以外の材料を用いてもよい。
【００５３】
三原色の蛍光体92の塗り分け方は、図15Aに示すストライプ状の配列に限られるものではなく、例えば、図15B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91は必ずしも必要としない。蛍光体92の塗布方法には、モノクロームの場合は沈殿法や印刷法を用いるが、カラーの場合はスラリー法を用いる。ただし、カラーの場合に印刷法を用いても、勿論、同等の塗布膜が得られる。
【００５４】
また、蛍光膜1008のリアプレート1005側の面には、CRTの分野で公知のメタルバック1009を設けてある。メタルバック1009を設ける目的は、蛍光膜1008が発する光の一部を鏡面反射して光利用率を向上させること、負イオンの衝突から蛍光膜1008を保護すること、電子ビーム加速電圧を印加するための電極として作用させること、蛍光膜1008を励起した電子の導電路として作用させることなどである。メタルバック1009は、蛍光膜1008をフェースプレート1007上に形成した後、蛍光膜1008の表面を平滑化処理（通常フィルミングと呼ばれる）し、その上にAl（アルミ）を例えば真空蒸着する方法により形成する。なお、蛍光膜1008に低電圧用の蛍光体材料を用いる場合は、メタルバック1009を用いない。また、本実施形態では用いないが、加速電圧の印加用や、蛍光膜1008の導電性向上を目的として、フェースプレート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。
【００５５】
Dx1〜Dxm、Dy1〜DynおよびHvは、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1007のメタルバック1009と電気的に接続している。
【００５６】
気密容器内部を真空に排気するには、気密容器を組立てた後、不図示の排気管と真空ポンプとを気密容器に接続し、容器内を10-7Torr程度の真空度まで排気する。その後、排気管を封止するが、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位置に前述したゲッタ膜（不図示）を形成する。ゲッタ膜とは、例えばBaを主成分とするゲッタ材料をヒータもしくは高周波加熱により加熱して蒸着した膜で、ゲッタ膜の吸着作用により容器内は10-5から10-7Torrの真空度に維持される。なお、気密容器の組立て、つまりフェースプレート1007、側壁1006、リアプレート1005の接合部を封着する際は、各色の蛍光体92と電子放出素子とを対応させなければならないので、充分に位置合わせを行う必要がある。
【００５７】
［画像表示装置の構成］
図12は本実施形態のマルチ電子ビーム源を備えた画像表示装置の構成例を示すブロック図である。
【００５８】
同図において、参考実施形態および上記で説明した画像表示装置であるマルチ電子ビーム源と複数の蛍光体を備えた表示パネル101は、端子Dx1〜DxmDy、1〜Dynを介して外部回路に接続されている。また、後述するフェースプレート上の高圧端子Hvも外部の高圧電源に接続され、素子から放出された電子を加速するようになっている。このうち、端子Dx1〜Dxmには、前述したパネル内に設けられたマルチ電子ビーム源、すなわちM行N列にマトリクス配線された電子放出素子群を一行ずつ順次駆動して行くための走査信号が印加される。一方、端子Dy1〜Dynには、前記走査信号により選択された一行の各素子から出力される電子ビームを制御するための変調信号が入力される。
【００５９】
走査回路102は、内部にM個のスイッチング素子を備え、各スイッチング素子は制御回路103で生成される制御信号Tscanに基づき、走査中の素子列の端子には直流電源Vx1を、また、非走査の素子列の端子には直流電源Vx2を接続する。各スイッチング素子は、例えばFETのような素子により容易に構成することができる。なお、Vx1およびVx2の出力電圧については後述する。
【００６０】
制御回路103は、外部より入力されるディジタル映像信号5000に基づいて、適切な表示が行われるように各部の動作タイミングを整合させる働きをもつ。外部より入力される映像信号5000は、例えばNTSC信号のように、画像データと同期信号が複合されている場合と、予め両者が分離されている場合とがあるが、本実施形態においては後者の信号の場合を説明する。なお、前者の信号の場合は、既知の同期信号分離回路を設けて、画像データと同期信号を分離すれば、後者の信号と同等に扱うことができる。
【００６１】
つまり、制御回路103は、外部より入力される同期信号Tsyncに基づいて、各部に対してTsft、TmryおよびTmodの各制御信号を発生する。なお、同期信号には、一般に、垂直同期信号と水平同期信号とが含まれるが、説明を容易にするためTsyncとする。
【００６２】
一方、外部から入力される画像データ（輝度データ）は、シフトレジスタ104に入力され、制御回路103から入力される制御信号（シフトクロック）Tsftに基づいて、時系列的にシリアルな画像データが、画像の1ラインを単位として、シリアルからパラレルに変換される。パラレル変換された画像1ライン分のデータ（電子放出素子N素子分の駆動データに相当する）は、Id1〜Idnの並列信号としてラッチ回路105へ出力される。
【００６３】
ラッチ回路105は、画像1ライン分のデータを所定時間記憶するためのもので、制御回路103から送られてくる制御信号Tmryに従って、Id1〜Idnを同時に記憶する。記憶されたデータId1〜Idnは、電圧変調回路106へ出力される。
【００６４】
電圧変調回路106は、入力されたデータId1〜Idnに応じて振幅変調した電圧信号I'd1〜I'dnを出力する。具体的には、画像データの輝度レベルが大きいほど振幅の大きな電圧を出力するもので、例えば、最大輝度に対して2[V]、最低輝度に対して0[V]の電圧を出力するものである。この出力信号I'd1〜I'dnは、輝度補正回路108へ出力される。
【００６５】
輝度補正回路108は、詳細は後述するが、映像信号5000から得た1ライン当りの輝度の和の大小により、入力信号I'd1〜I'dnの振幅を増減した電圧信号I"d1〜I"dnを出力するものである。この出力信号I"d1〜I"dnは、電圧/電流変換回路107へ出力される。
【００６６】
電圧/電流変換回路107は、入力される電圧信号の振幅に応じて、電子放出素子に供給する電流を制御する回路で、その出力信号は表示パネル101の端子Dy1〜Dynに供給される。
【００６７】
［画像表示装置］
以下では、前述した画像表示装置を用いて、例えばテレビジョン放送をはじめとする種々の画像情報源より提供される画像情報を表示するように構成した多機能表示装置について説明する。図13はこの多機能表示装置の一例を示すブロック図である。
【００６８】
同図において、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は入出力インタフェイス回路、2106はCPU部、2107は画像生成回路、2108から2110は画像メモリインタフェイス回路、2111は画像入力インタフェイス回路、2112と2113はTV信号受信回路、2114は入力部である。
【００６９】
なお、CPU部2106はCPU、予めプログラムが格納されたROM、ワークRAM、I/Oなどを含み、入力部2114には、必要に応じて、タッチパネルやキーボードおよびマウスなどのポインティングデバイスが接続される。また、本装置は、例えばテレビジョン信号のように映像情報とサウンド情報の両方を含む信号を受信する場合は、当然、映像の表示と同時にサウンド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サウンド情報の受信、分離、再生、処理、記憶などに関する回路や、サウンドを再生する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する。
【００７０】
TV信号受信回路2113は、例えば電波や空間光通信などのような無線伝送系を用いて伝送されるTV画像信号を受信するための回路で、受信したTV信号をデコーダ2104へ出力する。なお、受信するTV信号の方式はとくに限られるものではなく、例えばNTSC、PAL、SECAMなどの諸方式でよい。また、これらの方式よりさらに多数の走査線数をもつTV信号、例えばMUSE方式をはじめとする所謂高品位TVは、大面積化や大画素数化に適した本実施例のディスプレイパネル2100の利点を生かすのに好適な信号源である。
【００７１】
TV信号受信回路2112は、例えば同軸ケーブルや光ファイバなどのような有線伝送系を用いて伝送されるTV画像信号を受信するための回路で、受信したTV信号をデコーダ2104へ出力する。なお、TV信号受信回路2113と同様に、受信するTV信号の方式はとくに限られるものではない。
【００７２】
画像入力インタフェイス回路2111は、例えばTVカメラやイメージ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入力するための回路で、入力した画像信号をデコーダ2104へ出力する。
【００７３】
画像メモリインタフェイス回路2110は、ビデオテープレコーダ（以下「VTR」と略す）で再生された画像信号を入力するための回路である。画像メモリインタフェイス回路2109は、ビデオディスクに記録された画像信号を入力するための回路である。画像メモリインタフェイス回路2108は、所謂静止画ディスクのように、静止画像データを記録したメディアから画像信号を入力するための回路である。なお、これらの画像メモリインタフェイス回路2108から2110は、入力した画像信号をデコーダ2104へ出力する。
【００７４】
入出力インタフェイス回路2105は、本装置と、外部のコンピュータやプリンタなどの出力装置を直接に、あるいはコンピュータネットワークを介して接続するための回路で、画像データや文字・図形情報の入出力を行うのは勿論のこと、場合によっては本装置の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。
【００７５】
画像生成回路2107は、入出力インタフェイス回路2105を介して外部から入力された画像データや文字・図形情報、あるいはCPU2106から入力された画像データや文字・図形情報に基づいて、表示用画像データを生成するための回路である。本回路の内部には、例えば画像データや文字・図形情報を蓄積するための書換え可能なメモリや、文字コードに対応する画像情報が記憶された読出し専用のメモリや、文字・図形情報を画像に展開するなどの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へ出力されるが、場合によっては入出力インタフェイス回路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へ出力することも可能である。
【００７６】
CPU2106は、主として本装置の動作制御や、表示画像の生成や選択や編集に関わる作業を行う。例えば、マルチプレクサ2103に制御信号を出力し、ディスプレイパネル2100に表示する画像信号を適宜選択したり組合わせたりする。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、走査方法（例えばインタレースかノンインタレースか）や一画面の走査線数など、表示装置の動作を適宜制御する。また、CPU2106は、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、あるいは入出力インタフェイス回路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。
【００７７】
勿論、CPU2106は、これら以外の目的の作業にも関わるものであってもよい。例えば、パーソナルコンピュータやワードプロセッサなどのように、情報を生成したり処理する機能に直接関わってもよい。あるいは、前述したように、入出力インタフェイス回路2105を介して外部のコンピュータネットワークと接続し、例えば数値計算などの作業を外部機器と協同して行ってもよい。
【００７８】
入力部2114は、本装置のオペレータがCPU2106に命令やプログラムあるいはデータなどを入力するためのものであり、例えばキーボードやマウスのほか、ジョイスティック、バーコードリーダ、音声認識装置など多様な入力機器を接続することが可能である。
【００７９】
デコーダ2104は、画像生成回路2107からTV信号受信回路2113より入力される種々の画像信号を、三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、図に破線で示すように、デコーダ2104は内部に画像メモリを備えるのが望ましく、これは例えばMUSE方式のTV信号をはじめとして、逆変換するに際して画像メモリを必要とするような画像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、JPEG方式などで圧縮された静止画の表示や、MPEG方式などで圧縮された動画の表示が容易になる上、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各種の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。
【００８０】
マルチプレクサ2103は、CPU2106より入力される制御信号に基づいて、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中から所望の画像信号を選択して、駆動回路2101へ出力する。その場合に、一画面を表示する時間内で複数の画像信号を切替えて選択することにより、所謂マルチ画面テレビのように、一画面を複数の領域に分けて、その領域ごとに異なる画像を表示することも可能である。
【００８１】
ディスプレイパネルコントローラ2102は、CPU2106より入力される制御信号に基づいて、駆動回路2101の動作を制御するための回路で、ディスプレイパネル2100の基本動作に関わるものとして、例えばディスプレイパネル2100の駆動用電源（不図示）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2100の駆動方法に関わるものとして、例えば画面表示周波数や走査方法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、場合によっては、表示画像の輝度・コントラスト・色調・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。
【００８２】
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、マルチプレクサ2103から入力された画像信号と、ディスプレイパネルコントローラ2102より入力された制御信号とに基づいて動作するものである。
【００８３】
以上、各部の機能を説明したが、図13に例示した構成により、本装置においては多様な画像情報源より入力される画像情報をディスプレイパネル2100に表示することが可能である。すなわち、TV放送をはじめとする各種の画像信号はデコーダ2104において逆変換された後、マルチプレクサ2103において適宜選択され、駆動回路2101に入力される。一方、ディスプレイコントローラ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、これら画像信号と制御信号に基づいて、ディスプレイパネル2100に駆動信号を印加する。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。
【００８４】
また、本装置においては、デコーダ2104に内蔵する画像メモリや、画像生成回路2107およびCPU2106が関与することにより、単に複数の画像情報の中から選択したものを表示するだけでなく、表示する画像情報に対して、例えば拡大、縮小、回転、移動、エッジ強調、間引き、補間、色変換、画像の縦横比変換などをはじめとする画像処理や、合成、消去、接続、入れ換え、はめ込み、切り抜きなどをはじめとする画像編集を行うことも可能である。
【００８５】
また、上記の説明ではとくに触れなかったが、上述した画像処理や画像編集と同様に、サウンド情報に関しても処理や編集を行うための専用回路を設けてもよい。
【００８６】
このように、本装置は、TV放送の表示機器、テレビ会議の端末機器、静止画像および動画像を扱う画像編集機器、コンピュータの端末機器、ワードプロセッサをはじめとする事務用端末機器、ゲーム機などの機能を一台で兼ね備えることが可能で、産業用あるいは民生用として極めて応用範囲が広い。
【００８７】
なお、図13は表面伝導型電子放出素子を電子ビーム源とするディスプレイパネル2100を用いた表示装置の構成例を示したに過ぎず、本実施例の表示装置はこれだけに限定されるものではない。例えば、図13に示す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し、これとは逆に、使用目的によってはさらに構成要素を追加してもよい。例えば、本装置をテレビ電話機に応用する場合は、テレビカメラ、照明、音声マイク、スピーカ、MODEMやNCUを含む送受信回路などを構成要素に追加する。
【００８８】
本装置においては、とくに表面伝導型電子放出素子を電子ビーム源とするディスプレイパネル2100が容易に薄形化できるため、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、表面伝導型電子放出素子を電子ビーム源とするディスプレイパネル2100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、本装置は臨場感あふれ迫力に富んだ画像を視認性よく表示することが可能である。
【００８９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、広い面積のゲッタを形成することができる。
【００９０】
さらに、本発明によれば、ゲッタ部を、基板上の配線のない部位、もしくは、変調駆動配線側に比べて信号の周波数が低い走査駆動配線側に配置することにより、被着したゲッタが駆動信号に与える影響を低減して、画質の高い画像を表示することができるとともに、駆動回路の駆動素子や電子放出素子が劣化したり破壊されたりするのを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】表面伝導型電子放出素子を用いた平板状画像表示装置の部分断面図、
【図２】図1に示す電子放出素子の概略構成を示す部分拡大図、
【図３】参考実施形態の画像表示装置の概略構成を示す図、
【図４】図3に示す画像表示装置の概略断面図、
【図５】参考実施形態の画像表示装置に用いる表面伝導型電子放出素子の概略構造を示す図、
【図６】図5に示す表面伝導型電子放出素子のB-B断面図、
【図７Ａ】配線上に形成した絶縁層およびゲッタを示す図、
【図７Ｂ】配線上に形成した絶縁層およびゲッタを示す図、
【図８】ゲッタと配線との間に、絶縁層を挟んで形成される等価キャパシタンスを説明する図、
【図９】等価キャパシタンスにより発生するリンギングを説明するための図、
【図１０】本発明にかかる実施形態の画像表示装置の概略構成を示す図、
【図１１】図10に示す走査回路およびパルス変調回路から出力される駆動信号波形の違いを説明する図、
【図１２】マルチ電子ビーム源を備えた画像表示装置の構成例を示すブロック図、
【図１３】多機能表示装置の一例を示すブロック図、
【図１４】表示パネルの斜視図、
【図１５Ａ】蛍光膜の一例を示す図、
【図１５Ｂ】蛍光膜の一例を示す図である。