(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の行配線と複数の列配線とが交差するようにマトリックス状に配線し、各交差部における行配線と列配線間に接続された複数の電子放出素子と、
前記複数の電子放出素子の配列面に対して、間隔を置いて対向配置された加速電圧印加用のプレートと、
前記行配線を順次選択する走査手段と、
前記走査手段が選択した行配線に接続されている各電子放出素子に、前記列配線を介して電圧パルスを印加し前記電子放出素子を駆動する駆動手段とを備え、
前記電圧パルスの印加手段は、
入力データ値を変換して変換データ値を得るもので、前記入力データ値の変化範囲を複数の異なる領域に分けており、前記入力データ値の小さい側領域では大きい側領域に比べて、前記入力データ値変化に対する前記変換データ値の変化割合が大きく、且つ各領域の変換データ値の最小値は、前記小さい側領域から大きい側領域に向かい順次大きい値に設定されているデータ変換手段と、
前記データ変換手段から得られた前記変換データ値に応じて、前記電圧パルスのパルス幅とパルス振幅とを変化させるパルス幅及びパルス振幅変調手段とを具備したことを特徴とする電子ビーム発生装置。
【請求項２】
複数の行配線と複数の列配線とを交差させて配線し、この配線の各交差部で、行配線と列配線間に接続された複数の電子放出素子と、
前記複数の電子放出素子の配列面に対して、間隔を置いて対向して配置されている加速電圧印加用のプレートと、
前記行配線を１行毎に順次選択する走査手段と、
前記走査手段が選択した行配線に接続されている個々の放出素子だけに、前記列配線を介して電圧パルスを印加する電圧パルス印加手段とを備えた電子ビーム発生装置において、
前記電圧パルス印加手段は、
入力データ値を変換して変換データ値を得るもので、前記入力データ値の変化範囲を複数の異なる領域に分けており、前記入力データ値の小さい側領域では大きい側領域に比べて、前記入力データ値変化に対する前記変換データ値の変化割合が大きく、且つ各領域の変換データ値の最小値は、前記小さい側領域から大きい側領域に向かい順次大きい値に設定されており、各変換データ値は、連続する領域の変換データ値同士がオーバーラップする部分を有するように設定されたデータ変換手段と、
前記データ変換手段から得られた前記変換データ値に応じて、前記電圧パルスのパルス幅と、振幅を変化させるパルス幅及びパルス振幅変調手段と、
前記複数の領域に対応する前記変換データ値の使用範囲を任意に変更する変更手段とを具備したことを特徴とする電子ビーム発生装置。
【請求項３】
変更手段は、前記変換データ値の使用範囲を、映像信号のフレーム周波数を１単位として、その単位の複数倍の周期でランダムに可変することを特徴とする請求項２記載の電子ビーム発生装置。
【請求項４】
前記変更手段は、前記変換データ値の使用範囲を、映像信号の表示位置毎にランダムに可変することを特徴とする請求項２記載の電子ビーム発生装置。
【請求項５】
前記変更手段は、前記変換データ値の使用範囲を、映像信号のフレーム周波数を１単位として、その単位の複数倍の周期でランダムに可変し、且つ、映像信号の表示位置毎にランダムに可変することを特徴とする請求項２記載の電子ビーム発生装置。
【請求項６】
複数の行配線と複数の列配線とを交差させて配線し、この配線の各交差部で、行配線と列配線間に接続された複数の電子放出素子と、
前記複数の電子放出素子の配列面に対して、間隔を置いて対向して配置されている加速電圧印加用のプレートと、
前記行配線を１行毎に順次選択する走査手段と、
前記走査手段が選択した行配線に接続されている個々の放出素子だけに、前記列配線を介して電圧パルスを印加する電圧パルス印加手段とを備えた電子ビーム発生装置において、
前記電圧パルス印加手段は、
入力データ値を変換して変換データ値を得るもので、前記入力データ値の変化範囲を複数の異なる領域に分けており、前記入力データ値の小さい側領域では大きい側領域に比べて、前記入力データ値変化に対する前記変換データ値の変化割合が大きく、且つ各領域の変換データ値の最小値は、前記小さい側領域から大きい側領域に向かい順次大きい値に設定されており、各変換データ値は、連続する領域の変換データ値同士がオーバーラップする部分を有するように設定されたデータ変換手段と、
前記データ変換手段から得られた前記変換データ値に応じて、前記電圧パルスのパルス幅と、振幅を変化させるパルス幅及びパルス振幅変調手段と、
前記複数の領域に対応する前記変換データ値の使用範囲を規則的に変更する変更手段とを具備したことを特徴とする電子ビーム発生装置。
【請求項７】
前記変更手段は、前記変換データ値の使用範囲を、映像信号のフレーム周波数を１単位として、その単位の複数倍の周期で規則的に可変することを特徴とする請求項６記載の電子ビーム発生装置。
【請求項８】
前記変更手段は、前記変換データ値の使用範囲を、映像信号の表示位置毎に規則的に可変することを特徴とする請求項６記載の電子ビーム発生装置。
【請求項９】
前記変更手段は、前記変換データ値の使用範囲を、映像信号のフレーム周波数を１単位として、その単位の複数倍の周期で規則的に可変し、且つ、映像信号の表示位置毎に規則的に可変することを特徴とする請求項６記載の電子ビーム発生装置。
【請求項１０】
前記変更手段は、前記変換データ値の使用範囲を、映像信号のフレーム周波数を１単位として、映像信号の表示位置毎に規則的に可変し、その規則的配列を何種類か備え、そのパターンをランダムに可変することを特徴とする請求項６の電子ビーム発生装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像形成装置などに用いられる電子ビーム発生装置に関する。より詳しくは、例えば複数の表面伝導型電子放出素子をマトリックス状に配列した画像形成装置において、電力消費を安定化させることができる電子ビーム発生装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
２つの素子電極間に電圧を印加することにより、電子放出部から電子ビームを放出する素子が開発されている。この素子は、表面伝導型電子放出素子と称され、製造方法、動作原理などは特開平９−２９７５５６号公報、特開平９−２３０８１９号公報、特開平９−２３０８２０号公報などに開示されている。この表面伝導型電子放出素子は、単に電子放出素子、電子源、電子放出源、電子ビーム発生素子などと称される場合もある。
【０００３】
上記の表面伝導型電子放出素子から放出された電子ビームが蛍光塗料をコーティングしたスクリーンに照射されることにより、蛍光物質を発光させることができる。したがって、多数の電子放出素子を基板上にマトリックス状に配列し、この配列体をスクリーンに対向させ、個々の電子放出素子を画像信号のサンプリング信号により駆動すると、スクリーン上に画像イメージを形成することができる。
【０００４】
ここで、輝度の強さは、電子放出素子に供給される一定レベルの電圧の時間長で決まる。
【０００５】
但し、ここの電子放出素子に供給される一定レベルの電圧の時間長は、０〜１水平期間内である。電圧印加時間が０のときは、電子放出素子からの電子ビームは得られない、このことは、輝度レベルが最小である。逆に電圧印加時間がほぼ１水平期間のときは、輝度レベルが最大である。
【０００６】
上記の原理を利用して、画像表示用のディプレイを構成することができる。すなわち、基板上に複数の電子放出素子が、複数のロー（または水平）ラインと複数のカラム（または垂直）ラインのクロス部にそれぞれ配置された、マトリックス配列基板が用意される。そしてマトリックス配列基板をスクリーンに対向させする。
【０００７】
各電子放出素子の一方の電極端子は、対応する水平ラインに接続され、他方の電極端子は対応する垂直ラインに接続される。次に、マトリックス配列された電子放出素子を制御するために、水平方向ドライブ、垂直方向ドライブが設けられる。
【０００８】
水平ドライブは、１水平ライン分の画像データを、1水平期間毎に複数の垂直ラインに向けて同時に出力する。前記画像データは、データ値に応じてパルス幅変調されて対応する垂直ラインに与えられる。垂直ドライブは、複数の水平ラインを垂直方向へ1ラインずつ、１水平期間毎に選択し駆動する。これにより、1水平ライン単位でスクリーンがスキャンされることになる。このドライブ方式は、液晶表示装置のドライブ方式に類似している。
【０００９】
上記のパルス幅変調による変調波は、電子放出素子に一定電圧Ｖrefを印加する時間長を決めるものであり、この時間長が階調表現を実現することになる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、ある１つの水平ラインに接続されている1ライン分の数の電子放出素子の１ライン期間における駆動状態に着目する。通常は、映像信号は絵柄を構成するために、１水平ライン上の輝度レベルを見た場合、最小レベルから最大レベル内の異なる輝度レベルが種々存在する。つまり、各電子放出素子に印加される一定電圧の印加期間として種々の期間が存在する。一定電圧が印加されない素子があったり、印加される素子があったりする。また、一定電圧が、複数の電子放出素子に印加されても、それぞれの電子放出素子により電圧印加の終了時間が異なる場合がある。
【００１１】
しかし、絵柄の内容によっては、１ライン分の全ての電子放出素子に対して、同時に一定電圧が印加される場合もある。このように、１ライン分の全ての電子放出素子に同時に一定電圧が印加された場合、以下の問題がある。
【００１２】
上記のような場合、１ライン分の全ての電子放出素子が電流を消費する。この結果、垂直ドライブに流れる電流は、極めて大きな電流量となる。例えば、１つの電子放出素子に流れる電流が０．３ｍＡで、１ライン分の電子放出素子の数が３０７２個であるとすると、垂直ドライブに流れる電流は１Ａ近くの電流が流れることになる。通常は、電流は、垂直ラインから電子放出素子を介して水平ラインに流れ込む。
【００１３】
この結果、垂直ドライブは、前記水平ラインに流れ込んだ全電流を充分受け入れることができる性能を持つ必要がある。このことは、垂直ドライブを設計する上で、大きなキャパシティーの垂直ドライブが必要となりコスト高となる。また垂直ドライブの消費電力も大きくなり、利用者にとっても不利益である。
【００１４】
そこでこの発明の第1の目的は、１つの水平ライン上の複数の電子放出素子が同時オンする確率を低減し、垂直ドライブ（走査回路）を小規模、低消費電力の回路で実現し得る。次にこの発明の第２の目的は、電子放出素子の駆動方法をパルス幅変調方式とバイアス電圧印加方式の併用型とした場合、低輝度から高輝度までの階調表現の特性の連続性を良好なものとすることができる電子ビーム発生素子の駆動波形発生装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記課題を解決するために、複数の行配線と複数の列配線とが交差するようにマトリックス状に配線し、各交差部における行配線と列配線間に接続された複数の電子放出素子と、前記複数の電子放出素子の配列面に対して、間隔を置いて対向配置された加速電圧印加用のプレートと、前記行配線を順次選択する走査手段と、前記走査手段が選択した行配線に接続されている各電子放出素子に、前記列配線を介して電圧パルスを印加し前記電子放出素子を駆動する駆動手段とを備え、前記電圧パルスの印加手段は、入力データ値を変換して変換データ値を得るもので、前記入力データ値の変化範囲を複数の異なる領域に分けており、前記入力データ値の小さい側領域では大きい側領域に比べて、前記入力データ値変化に対する前記変換データ値の変化割合が大きく、且つ各領域の変換データ値の最小値は、前記小さい側領域から大きい側領域に向かい順次大きい値に設定されているデータ変換手段と、前記データ変換手段から得られた前記変換データ値に応じて、前記電圧パルスのパルス幅とパルス振幅とを変化させるパルス幅及びパルス振幅変調手段とを備える。
【００１６】
またこの発明は、複数の行配線と複数の列配線とを交差させて配線し、この配線の各交差部で、行配線と列配線間に接続された複数の電子放出素子と、前記複数の電子放出素子の配列面に対して、間隔を置いて対向して配置されている加速電圧印加用のプレートと、前記行配線を１行毎に順次選択する走査手段と、前記走査手段が選択した行配線に接続されている個々の放出素子だけに、前記列配線を介して電圧パルスを印加する電圧パルス印加手段とを備えた電子ビーム発生装置において、前記電圧パルス印加手段は、入力データ値を変換して変換データ値を得るもので、前記入力データ値の変化範囲を複数の異なる領域に分けており、前記入力データ値の小さい側領域では大きい側領域に比べて、前記入力データ値変化に対する前記変換データ値の変化割合が大きく、且つ各領域の変換データ値の最小値は、前記小さい側領域から大きい側領域に向かい順次大きい値に設定されており、各変換データ値は、連続する領域の変換データ値同士がオーバーラップする部分を有するように設定されたデータ変換手段と、前記データ変換手段から得られた前記変換データ値に応じて、前記電圧パルスのパルス幅と、振幅を変化させるパルス幅及びパルス振幅変調手段と、前記複数の領域に対応する前記変換データ値の使用範囲を任意に変更する変更手段とを備える。
【００１７】
またこの発明は、複数の行配線と複数の列配線とを交差させて配線し、この配線の各交差部で、行配線と列配線間に接続された複数の電子放出素子と、前記複数の電子放出素子の配列面に対して、間隔を置いて対向して配置されている加速電圧印加用のプレートと、前記行配線を１行毎に順次選択する走査手段と、前記走査手段が選択した行配線に接続されている個々の放出素子だけに、前記列配線を介して電圧パルスを印加する電圧パルス印加手段とを備えた電子ビーム発生装置において、前記電圧パルス印加手段は、入力データ値を変換して変換データ値を得るもので、前記入力データ値の変化範囲を複数の異なる領域に分けており、前記入力データ値の小さい側領域では大きい側領域に比べて、前記入力データ値変化に対する前記変換データ値の変化割合が大きく、且つ各領域の変換データ値の最小値は、前記小さい側領域から大きい側領域に向かい順次大きい値に設定されており、各変換データ値は、連続する領域の変換データ値同士がオーバーラップする部分を有するように設定されたデータ変換手段と、前記データ変換手段から得られた前記変換データ値に応じて、前記電圧パルスのパルス幅と、振幅を変化させるパルス幅及びパルス振幅変調手段と、前記複数の領域に対応する前記変換データ値の使用範囲を規則的に変更する変更手段とを備える。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１９】
まず、この発明の前提となるディスプレイ部の全体を説明する。図１において、１００は表示部としての表面伝導型電子放出素子パネル、１１は水平ライン（走査電極）であり、例えばパソコンのＸＧＡ解像度用の場合は７６８本必要となる。１２は垂直ライン（信号電極）であり、パソコンのＸＧＡ用であれば１０２４の３倍の３０７２本で構成される。
【００２０】
１３は表面伝導型電子放出素子であり、対応する信号電極と走査電極間に加わった電位がスレッショルドを越えると電子放出が起き、対向する蛍光体を励起して発光させることができる。蛍光体としては、各電子放出素子に対して赤、緑、青の蛍光体を交互に配することで、カラー表示が可能となる。
【００２１】
２００は、信号電圧印加回路である。この信号電圧印加回路２００は、ラインメモリ２１１，２１２を有する。ラインメモリ２１１は、１水平走査期間分の入力ＲＧＢ映像信号を、クロックＣＫ１によりサンプリングし、保持する。通常は１ワードが６ビットから１０ビット程度で構成され、ＸＧＡ表示用では３０７２ワードの容量となる。
【００２２】
ラインメモリ２１２はラインメモリ２１１が１ライン分の映像信号データをサンプリングした後、ラッチパルスＤＬによりラッチする。このラインメモリ２１２は、次の水平走査期間に、後述するパルス幅変調信号を得るためのデータを保持する役割を担う。
【００２３】
２２は１０ビットカウンタであり、リセット信号Ｒで初期化され、クロックＣＫ２によりカウントアップし、水平期間毎に０から１０２３の間の１０ビットの値を出力する。カウンタ２２の値は後述するコンパレータに供給される。
【００２４】
２３はコンパレータで、ラインメモリ２１２からの映像のサンプリング値と前記カウンタ２２の値を入力とし、カウンタ２２からの値がサンプリング値より小さい場合、出力はハイレベルであり、カウンタ２２からの値がサンプリング値を超えると出力は、ローレベルとなる。２４は出力バッファアンプで、対応するコンパレータ２３の出力がハイレベルの時に基準電圧Ｖrefを出力する。
【００２５】
３００は、走査回路である。この走査回路３００はシフトレジスタ３１を有する。シフトレジスタ３１は、垂直同期パルスＶＰでリセットされ、水平同期パルスＨＰが入力するごとに、1段ずつハイレベル出力が順次シフトする。バッファアンプ３２はそのシフトレジスタ３１の出力がハイレベルの時に、対応する走査電極１１に一定の負の電位Ｖｙｏｎを出力する。
【００２６】
図２（Ａ），図２（Ｂ）は、表面伝導型電子放出素子１３の部分を拡大して表記している。
【００２７】
製造方法、動作原理などは特開平９−２９７５５６号公報、特開平９−２３０８１９号公報、特開平９−２３０８２０号公報などに開示されている。
【００２８】
１３１は基板、１３２、１３３は素子電極、１３４は導電性薄膜、１３５は通電フォーミング処理により形成した電子放出部、１３６は通電活性化処理により形成した薄膜である。複数の電子放出素子の配列面に対して、間隔を置いて対向して加速電圧印加用のプレート１３７が配置される。電子放出素子の電極間に電圧が印加されると、電子放出部１３５から電子が放出する。この電子は、加速電圧印加用のプレート１３７にコーティングされている蛍光体に衝突し、この蛍光体を発光させる。
【００２９】
基板１３１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、等を用いることができる。
【００３０】
また、基板１３１上に基板面と平行に対向して設けられた素子電極１３２と１３３は、導電性を有する材料によって形成されている。例えば、Ｎｉ，Ｃｒ，ＡｕＴｉＭｏ，Ｗ，Ｐｔ，Ｔｉ，Ｃｕ，Ｐｄ，Ａｇ等をはじめとする金属、あるいはこれらの金属の合金、あるいはＩｎ2Ｏ3−ＳｎＯ2をはじめとする金属酸化物、ポリシリコン等の半導体、等の中から適宜材料を選択して用いればよい。電極を形成するには、例えば真空蒸着等の製膜技術とフォトリソグラフィー、エッチング等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。
【００３１】
素子電極１３２と１３３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。
【００３２】
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、なかでも画像形成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。
【００３３】
また、導電性薄膜１３４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。
【００３４】
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。即ち、素子電極１３２あるいは１３３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、等である。
【００３５】
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。
【００３６】
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，Ａｕ，Ｔｉ，Ｉｎ，Ｃｕ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｚｎ，Ｓｎ，Ｔａ，Ｗ，Ｐｂ等をはじめとする金属や、ＰｄＯ，ＳｎＯ2，Ｉｎ2Ｏ3，ＰｂＯ，Ｓｂ2Ｏ3等をはじめとする酸化物や、ＨｆＢ2，ＺｒＢ2，ＬａＢ6，ＣｅＢ6，ＹＢ4，ＧｄＢ4等をはじめとする硼化物や、ＴｉＣ，ＺｒＣ，ＨｆＣ，ＴａＣ，ＳｉＣ，ＷＣ等をはじめとする炭化物や、ＴｉＮ，ＺｒＮ，ＨｆＮ等をはじめとする窒化物や、Ｓｉ，Ｇｅ等をはじめとする半導体や、カーボン等があげられ、これらの中から適宜選択される。
【００３７】
以上述べたように、導電性薄膜１３４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。
【００３８】
尚、導電性薄膜１３４と素子電極１３２及び１３３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２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。
【００３９】
また、電子放出部１３５は、導電性薄膜１３４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１３４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。尚、実際の電子放出部の位置や形状を精密且つ正確に図示するのは困難なため、図２においては模式的に示した。
【００４０】
また、薄膜１３６は、炭素もしくは炭素化合物よりなる薄膜で、電子放出部１３５及びその近傍を被覆している。薄膜１３６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。
【００４１】
薄膜１３６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、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］以下とするのが更に好ましい。
【００４２】
尚、実際の薄膜１３６の位置や形状を精密に図示するのは困難なため、図２においては模式的に示した。また、平面図（図２（Ａ））においては、薄膜１３６の一部を除去した素子を図示した。
【００４３】
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。
【００４４】
即ち、基板１３１には背板ガラスを用い、素子電極１３２と１３３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。
【００４５】
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。
【００４６】
図３（Ａ）−図３（Ｉ）を用いて、パルス幅変調出力の動作を説明する。
【００４７】
図３（Ａ）の波形は水平同期信号ＨＤである。この図では１水平走査期間分を説明する。図３（Ｂ）の波形は前記カウンタ２２に与えるクロックＣＫ２である。図３（Ｃ）の波形はそのカウンタ２２の出力値を示す。本来ならばデジタル１０ビット値であるが、その値を縦軸を１０進数値として三角波状に表記して説明する。
【００４８】
図３（Ｄ）−図３（Ｈ）の波形ａからａ＋４はラインメモリ２１２の出力値がａの場合、ａ＋１の場合、…ａ＋４の場合を示している。図３（Ｉ）の波形は図１における走査電極１１のｎ本目の電位を示している。
【００４９】
シフトレジスタ３１が水平同期に合わせて走査電極１１を上から順に１本ずつ選択してオンし、振幅Ｖｙｏｎの負のパルスを１水平走査期間出力する。
【００５０】
図３（Ｄ）のようにカウンタ２２の出力値がａより小さい場合はコンパレータ２３がハイレベルを出力し、出力バッファアンプ２４がＶrefの振幅の信号を出力する。ａを越えるとオフし、グランドレベルに落ちる。
【００５１】
同じようにラインメモリ２１２の出力値がａ＋１の場合は、さらに１クロック分長く出力し、オフ（ｏｆｆ）する。同様にａ＋２，ａ＋３…ではその値に応じてパルス幅が決定する。
【００５２】
これにより、ラインメモリ２１２に保持された映像信号のサンプリング値に比例したパルス幅（階調表現に対応するパルス幅）で電子放出素子を駆動することができる。１つの走査電極１１には、１水平ライン分の数の電子放出素子が接続されている。そしてこれらの電子放出素子のオン期間は、それぞれ対応する映像信号のサンプリング値により決まる。
【００５３】
映像信号のサンプリング値に応じた幅のパルスは、出力バッファアンプ２４を介して信号電極１２に出力される。選択された走査電極１１に負の電圧Ｖyonが出力され、かつサンプリング値に応じた幅のパルス(電圧Ｖref)が信号電極１２を介して出力されている期間に、水平ラインの横１列の３０７２個の電子放出素子にＶref＋Ｖyonの振幅が加わる。ここで各電子放出素子は、映像の明るさに応じた時間（パルス幅分）ドライブされ、その時間対応する蛍光体が発光することになる。これにより、１水平走査分の映像が表示される。
【００５４】
以上の構成、動作によって映像信号を、１０ビット精度のパルス幅に比例した明るさで表示することが可能となるが、以下の問題がある。
【００５５】
水平走査期間の開始時に、全ての出力バッファアンプ２４の出力が黒レベル以外の映像信号のサンプリング値を出力し、対応する電子放出素子が全てオンすることである。これらの電子放出素子の中で、それぞれが担当する画素の明るさに応じて、オフする素子数が次第に増えていく。しかし、最初（水平走査の開始時に相当する）は、すべての素子が同時にオンするために、走査回路３００に流れ込む電流は膨大な量となる。
【００５６】
例えば、１つの表面伝導型電子放出素子に流れる電流が０．３ｍＡとしても、1水平ラインでは３０７２個あるため、トータルでは１Ａ近くの電流となりその電流を引き抜くだけの性能が走査回路３００に求められる。
【００５７】
そこで、この問題点を解決するために、単なるパルス幅変調だけでなく、振幅も利用した電子ビーム発生装置であり、本発明の第1の実施の形態を図４に示している。なお図４において、図１のブロックと同じ部分には同一符号を付している。
【００５８】
この例では、まずＲＧＢ信号のサンプリング値を変換テーブル４００により変換してラインメモリ２１１に入力している。また、コンパレータ２３の出力をバッファアンプ２５に与えるようにしている。バッファアンプ２５は、リファレンス電圧選択機能を有し、コンパレータ２３の出力がハイレベルのときに、入力リファレンス電圧のＶ１からＶ４の何れかを出力する。この電圧選択は、ラインメモリ２１２からの上位２ビットの内容に応じて決定される。Ｖ４は、先の図１のＶrefと同じ電圧値であり、Ｖ３，Ｖ２，Ｖ１はこれよりも順次小さい値である。
【００５９】
この例では、カウンタ２２は、リセット信号Ｒで初期化され、入力信号ＣＫ２によりカウントアップする１０ビットカウンタであり、０から１０２３の１０ビットの値を出力する。カウンタ２２の値はコンパレータ２３に供給される。コンパレータ２３は、１０ビットのコンパレータで、ラインメモリ２１２からの出力（映像サンプリング値を変換テーブルで変換した出力；以下変換後サンプリング値と言う）の下位８ビットと前記カウンタ２２の値を入力とする。コンパレータ２３は、カウンタ２２からの値が、変換映像サンプリング値より小さい場合にハイレベルを出力する。
【００６０】
図５は、出力バッファアンプ２５の構成を示している。
【００６１】
２５１は２ビット→４ビットデコーダであり、入力端子Ａ、Ｂの状態に応じてＺ０からＺ３のいずれか１つにハイレベル出力を得る。Ｇ入力がローレベルの場合はすべての出力がローレベルになる（このときは、カウンタ出力値が変換後サンプリング値より大きくなった場合である）。Ａ端子にはランイメモリ２１２のＭＳＢ側から２ビット目のｂ８が、Ｂ端子にはラインメモリ２１２のＭＳＢであるｂ９が入力される。Ｇ端子にはコンパレータ２３の比較結果Ｃ（カウンタ出力値）＜Ｄ（変換後サンプリング値）の判定結果が入力される。２５２はインバーターで、コンパレータ２３の比較結果Ｃ＜Ｄを反転して出力する。２５３，２５４，２５５，２５６，２５７はレベルシフタで入力のＴＴＬレベル信号を次段の負レベルの回路にレベルを合わせる。２５８，２５９，２６０，２６１，２６２は出力トランジスタで、２５８はＶ１電圧を、２５９はＶ２電圧を、２６０はＶ３電圧を、２６１はＶ４電圧を、２６２はグランドレベルを、それぞれゲート入力端子にハイレベルが入力された場合に、出力端子ＯＵＴに出力する。
【００６２】
出力バッファアンプ２５（図４参照）は、カウンタ出力値が変換後サンプリング値より大きくなった場合は、Ｇ入力をローレベルとする。これにより、インバータ２５２の出力がハイレベルとなり、出力トランジスタ２６２がオンし、出力がローレベルになる。出力トランジスタ２６２がオフのとき（Ｃ＜Ｄのとき）は、出力トランジスタ２５８〜２６１の何れかがオンし、リファレンス電圧Ｖ１、Ｖ２，Ｖ３、Ｖ４の何れかが出力端子に出力される。
【００６３】
上記のように、本実施例であると電圧Ｖref（＝Ｖ４）を４つのレベルに分けて、Ｖrefよりも小さい電圧を電子放出素子に印加する方式としている。このために、図１の回路のように電圧ＶrefをＴ１期間、素子に印加したときに得られる輝度レベルと同じ輝度レベルを、電圧(1/2)Ｖrefで得ようとする場合には、素子に当該電圧(1/2)Ｖrefを印加する期間を長くする必要がある。そのためにＲＧＢとしての映像サンプリング値を変換する必要があり、この変換を実現するのが図４の変換テーブル４００である。
【００６４】
図６は、ここで用いられる４つのレベルのリファレンス電圧Ｖ１、Ｖ２，Ｖ３、Ｖ４の設定基準を示している。表面伝導型電子放出素子に加える素子電圧Ｖｆとそれに伴う放出電流Ｉｅは図６の様な特性になっている。放出電流Ｉｅと発光輝度は比例しているので、放出電流Ｉｅが等間隔になるよう、Ｖ１、Ｖ２，Ｖ３、Ｖ４のレベルを定める。
【００６５】
図７を用いて、１０ビット（０〜１０２３）の階調表現の実現方法を説明する。
【００６６】
全体の低階調側の１／４の領域にあたる映像サンプリング値０〜２５５に対しては、図７（Ａ）の様にＶ１のレベルを用いる。この図で、太線で囲まれている範囲が、出力バッファアンプ２５の出力パルスの取り得る振幅であり、この出力パルスのパルス幅は、カウント値０〜１０２３の範囲で変調されるようにする。これを実現するために、先の図４の変換テーブル４００で、映像サンプリング値の０〜２５５が、０〜１０２３に変換されてラインメモリ２１１に入力するように設定する。
【００６７】
低階調側の１／４〜１／２の領域にあたる映像サンプリング値２５６〜５１１に対しては、図７（Ｂ）の太線で示している範囲が、出力バッファアンプ２５の出力パルスの振幅であり、この出力パルスのパルス幅は、カウント値５１２〜１０２３の範囲で変調されるようにする。これを実現するために、先の図４の変換テーブル４００で、映像サンプリング値の２５６〜５１１が、５１２〜１０２３に変換されてラインメモリ２１１に入力するように設定する。
【００６８】
低階調側の１／２〜３／４の領域にあたる映像サンプリング値５１２〜７６７に対しては、図７（Ｃ）の太線で示している範囲が、出力バッファアンプ２５の出力パルスの振幅であり、この出力パルスのパルス幅は、カウント値６８４〜１０２３の範囲で変調されるようにする。これを実現するために、先の図４の変換テーブル４００で、映像サンプリング値の５１２〜７６７が、６８４〜１０２３に変換されてラインメモリ２１１に入力するように設定する。
【００６９】
低階調側の３／４〜４／４（最高輝度）の領域にあたる映像サンプリング値７６８〜１０２３に対しては、図７（Ｄ）の太線で示している範囲が、出力バッファアンプ２５の出力パルスの振幅であり、この出力パルスのパルス幅は、カウント値７６８〜１０３３の範囲で変調されるようにする。これを実現するために、先の図４の変換テーブル４００で、映像サンプリング値の７６８〜１０２３が、７６８〜１０２３に変換されてラインメモリ２１１に入力するように設定する。
【００７０】
これにより、各振幅の切り換えがあっても階調が連続する。例えば映像サンプリング値２５５のレベルでは、出力バッファアンプ２５の出力は、電圧Ｖ１であり素子放出電流Ｉｅとしてはｉ１流れる。この状態から、映像サンプリング値が２５６のレベルとなると、出力バッファアンプ２５の出力電圧は、電圧Ｖ２に変わる。このため放出電流はＩｅは２倍のｉ２流れる。しかし、この時の出力バッファアンプ２５の出力パルスのパルス幅を約半分とし、映像サンプリング値の１の変換に対するパルス幅の変化は全体の幅の2/1024とする。これにより、映像サンプリング値が２５５から２５６のレベルに変化しても、素子の輝度変化は連続する。
【００７１】
映像サンプリング値が５１１のレベルでは、出力バッファアンプ２５の出力パルスは、電圧Ｖ２であり、かつ最大のパルス幅となる。そして映像サンプリング値が５１２のレベルとなると、出力バッファアンプ２５の出力パルスの電圧はＶ３となり、素子放出電流Ｉｅはｉ２の１．５倍のｉ３流れる。しかしこの時は、出力パルスのパルス幅を約２／３とし、映像サンプリング値の１の変化に対するパルス幅の変化は全体の幅の1.333/1024とする。これにより、映像サンプリング値がが５１１から５１２に変わったときも階調が連続する。
【００７２】
映像サンプリング値が７６７のレベルでは、出力バッファアンプ２５の出力パルスは、電圧Ｖ３であり、かつ最大のパルス幅となる。そして映像サンプリング値が７６８のレベルとなると、出力バッファアンプ２５の出力パルスの電圧は、Ｖ４となり、素子放出電流はＩｅはｉ３の４／３倍のｉ４流れる。しかしこのときは、出力パルスのパルス幅を約３／４とし、映像サンプリング値の１の変化に対するパルス幅の変化は全体の幅の1/1024とする。これにより映像サンプリング値が７６７から７６８に変わったときも階調が連続する。
【００７３】
また、階調の変化特性を直線的にするために、出力バッファアンプ２５の出力パルスの振幅の変化量を、各電圧Ｖ１〜Ｖ４の何れかに切り替える必要がある。その説明を図８を用いて説明する。
【００７４】
図８に示すように、映像サンプリング値の入力レベルが０から２５５までは、傾き４で変換後サンプリング値が変化するように変換テーブルの内容を設定する。この内容は、カウンタ２２からのカウンタ値と比較する値であり、０〜１０２３までの範囲である。このときは、電圧Ｖ１が採用されるように出力バッファアンプ２５が設定されている。
【００７５】
映像サンプリング値の入力レベルが２５６から５１１までは傾き２で変換後サンプリング値が変化するように変換テーブルの内容を設定する。この内容は、カウンタ２２からのカウンタ値と比較される値であり、５１１から１０２３の範囲である。このときは、電圧Ｖ２が採用されるように出力バッファアンプ２５が設定されている。
【００７６】
映像サンプリング値の入力レベルが５１２から７６７までは傾き４／３で変換後サンプリング値が変化するように変換テーブルの内容を設定する。この内容は、カウンタ２２からのカウンタ値と比較される値であり、６８３から１０２３までの範囲である。この時は、電圧Ｖ３が採用されるように出力バッファアンプ２５が設定されている。
【００７７】
映像サンプリング値の入力レベルが７６８から１０２３までは傾き１で変換後サンプリング値が変化するように変換テーブルの内容を設定する。この内容は、カウンタ２２からのカウント値と比較される値であり、７６８から１０２３の範囲である。このときは、電圧Ｖ４が採用されるように出力バッファアンプ２５が設定されている。
【００７８】
これらの特性は図４における変換テーブル４００で実現することができる。
【００７９】
図９は、変換テーブル４００の構成例を示している。４１はデコーダであり、このデコーダ４１は、入力映像信号のＭＳＢ側２ビットの内容から、４つの出力のいずれかをハイレベルにする。これにより使用テーブルが決まる。使用テーブルとしては、テーブル４２、４３、４４、４５が用意されている。
【００８０】
入力映像信号が０から２５５まではテーブル４２を選択し、２５６から５１１まではテーブル４３を選択し、５１２から７６７まではテーブル４４を選択し、７６８から１０２３まではテーブル４５を選択する。
【００８１】
テーブル４２，４３，４４，４５はルックアップテーブルで通常はＲＯＭまたはＲＡＭを用いる。ＲＡＭで実現する場合は、電源投入後に不揮発性メモリなどからデータを転送すればよい。ルックアップテーブルは入力をアドレスとして、メモリからデータを読み出すことで、入力対出力を１対１に対応させ、メモリのデータを書き換えることで、いかような変換も可能となる。各テーブルは、８ビットの入力（映像サンプリング値）をアドレスとして、先に説明したように、ラインメモリ２１１に入力するための出力データ（変換後サンプリング値）を出力する。それぞれのテーブル４２，４３，４４，４５に図８で示したカーブのデータを準備することで、パルス幅変調及び振幅変調による輝度連続性を得る特性を実現することができる。
【００８２】
図１０（Ａ）〜図１０（Ｄ）には、上記のテーブル４２、４３、４４、４５に格納されている具体的なデータ内容を示している。
【００８３】
図１０（Ａ）のテーブルは、電圧Ｖ１を使用するときのテーブル内容であり、左側の列が映像サンプリング値、右側の列がこのサンプリング値に対応する出力データの内容である。出力データは、傾斜４で変換特性をもつように、０，４，８，１２…と変化している。図１０（Ｂ）のテーブルは、電圧Ｖ２を使用するときのテーブル内容であり、左側の列が映像サンプリング値、右側の列がこのサンプリング値に対応する出力データの内容である。出力データは、傾斜２で変化する変換特性をもつように、５１２、５１４、５１６、５１８…と変化している。
【００８４】
図１０（Ｃ）のテーブルは、電圧Ｖ３を使用するときのテーブル内容であり、左側の列が映像サンプリング値、右側の列がこのサンプリング値に対応する出力データの内容である。出力データは、傾斜４／３で変化する変換特性をもつように、６８３、６８４、６８５、６８７、６８８、６８９、６９１…と変化している。
【００８５】
図１０（Ｄ）のテーブルは、電圧Ｖ４を使用するときのテーブル内容であり、左側の列が映像サンプリング値、右側の列がこのサンプリング値に対応する出力データの内容である。出力データは、傾斜１で変化する変換特性をもつように、７６８，７６９，７７０…と変化している。
【００８６】
これにより、リファレンス電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４を最適化すれば階調表現は単なるパルス幅変調により表現できるようになる。そして、水平ライン上の素子に対する電流分布は水平走査期間の開始時での集中が緩和し、良好な駆動方法となる。
【００８７】
図１１は、上記のようにパルス幅変調と振幅変調を併用するタイプの装置の動作例を説明するためのタイミングチャートを示している。
【００８８】
図１１（Ａ）の波形は水平同期信号ＨＤである。この図では１水平走査期間分を説明する。図１１（Ｂ）の波形は前記カウンタ２２に与えるクロックＣＫ２である。図１１（Ｃ）の波形はそのカウンタ２２の出力値を示す。本来ならばデジタル１０ビット値であるが、その値を縦軸を１０進数値として三角波状に表記して説明する。
【００８９】
図１１（Ｄ）−図１１（Ｉ）の波形７６５〜７７０はラインメモリ２１２の出力値が７６５、７６７、７６８、７６９、７７０の場合に得られるパルス電圧のパルス幅と振幅を示している。図１１（Ｊ）の波形は走査電極１１のｎ本目の電位を示している。シフトレジスタ３１が水平同期に合わせて走査電極１１を上から順に１本ずつ選択してオンし、振幅Ｖｙｏｎの負のパルスを１水平走査期間出力している。
【００９０】
このように本発明の第1の実施の形態では表示部１００を良好に駆動することができるが、さらに以下に述べる点での改善も必要である。
【００９１】
例えば、入力リファレンス電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４が何らかの理由でずれた場合，図１２の様にリニアリティが悪化し、基準電圧の切り換えレベルで段差（丸で囲む部分参照）ができる。これは、画面上の階調表示特性に不具合がでることである。その不具合が顕著に表れる映像、例えばなだらかな輝度が変化する雲や空などで、階調特性に滑らかさが損なわれていると、等高線様の縞模様ができる。これらの現象は高画質な映像表現を目的とするディスプレイにおいてはかなり大きな問題となる。
【００９２】
そこでこの発明の第２の実施の形態では、更にリファレンス電圧の切り換えレベルを一定値にするのではなく、時間的、空間的に動かすことで、例え入力リファレンス電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４が適正な値からずれていても、階調表現、リニアリティを確保するようにする。
【００９３】
以下、その第２の実施の形態を説明する。
【００９４】
図１３に本発明の第２の実施の形態を示す。図１及び図４と共通する部分には同一符号を付して説明は省略する。図４の構成と異なる部分は、この例では変換テーブル４１０が、係数発生器を有することと、その変換テーブルの内容が異なることである。他の部分は、図４の構成と同じである。
【００９５】
ここで用いられる４つのレベルのリファレンス電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４の設定基準は、図６で説明した通りである。
【００９６】
次に、階調の変化を直線的にするために振幅の変化量を各電圧範囲で変える必要がある。その説明を図１４を用いて説明する。
【００９７】
図１４に示すように、映像サンプリング値（入力レベル）が０からａまでは、変換後サンプリング値が傾き４で０〜４×ａまで変化できるようにするように、変換テーブル４１０の内容を設定する。そしてこの時は、リファレンス電圧Ｖ１が使用されるようにする。ここで、ａは０から２５５までの何れかの整数である。
【００９８】
映像サンプリング値（入力レベル）がａからｂまでは、変換後サンプリング値が傾き２で２×ａ〜２×ｂまで変化できるようにする。ここで、ｂは２５６から５１１までのいずれかの整数である。
【００９９】
また、映像サンプリング値（入力レベル）がｂからｃまでは、変換後サンプリング値が傾き４／３で（４／３）×ｂ〜（４／３）×ｃまで変化できるように、変換テーブル４１９の内容を設定する。ここで、ｃは５１２から７６７までの何れかの整数である。
【０１００】
さらに、映像サンプリング値（入力レベル）がｃ〜１０２３までは、変化後サンプリング値が傾き１でｃ〜ら１０２３まで変化できるようにする。
【０１０１】
つまり、この変換テーブルでは、Ｖ１ベースで変化する輝度レベルの領域と、Ｖ２ベースで変化する輝度レベルの領域が一部オーバーラップするように仕組まれている。またＶ２ベースで変化する輝度レベルの領域と、Ｖ３ベースで変化する輝度レベルの領域も一部オーバーラップするように仕組まれている。更にＶ３ベースで変化する輝度レベルの領域と、Ｖ４ベースで変化する輝度レベルの領域も一部オーバーラップするように仕組まれている。
【０１０２】
ここで、ａ，ｂ，ｃの値を時間的、空間的に振動させることで、先のオーバーラップ領域では、Ｖ１或はＶ２ベースでの輝度変化を得ることができる。また、Ｖ２或はＶ３ベースでの輝度変化を得ることができる。またＶ３或はＶ４ベースでの輝度変化を得ることができる。
【０１０３】
このことは、電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４が温度変動により最適値から多少ずれたとしても、階調の不連続部分が拡散されることを意味する。つまり、階調の不連続部分が画面上では分かりにくくなる。
【０１０４】
図１５は、上記のａ，ｂ，ｃの値を時間的、空間的に振動させることができる変換テーブル４１０の一例である。
【０１０５】
４１はデコーダであり、このデコーダ４１は、入力映像信号のＭＳＢ側２ビットの内容から、４つの出力のいずれかをハイレベルにすることにより、使用テーブルが決まる。使用テーブルとしては、テーブル４２、４３、４４、４５が用意されている。
【０１０６】
入力信号が０から２５５までは、テーブル４２を選択し、２５６から５１１まではテーブル４３を選択し、５１２から７６７まではテーブル４４を選択し、７６８から１０２３まではテーブル４５を選択する。
【０１０７】
テーブル４２，４３，４４，４５はルックアップテーブルで通常はＲＯＭまたはＲＡＭを用いる。ＲＡＭで実現する場合は、電源投入後に不揮発性メモリなどからデータを転送すればよい。ルックアップテーブルは入力をアドレスとして、メモリからデータを読み出すことで、入力対出力を１対１に対応させ、メモリのデータを書き換えることで、いかような変換も可能となる。
【０１０８】
４６は係数発生回路である。発生する係数は０から２５５までの範囲の値とする。発生の周期、タイミングはデータのビットシフトに合わせて１クロックずつ変えたり、垂直同期期間（例えば１／６０秒）は同じ値で垂直同期信号に合わせて変えたり、別のタイミングで変えても良い。
【０１０９】
係数の値も乱数を用いたランダムなものから、画面上で市松模様や特定のパターンになるような信号でも良い。
【０１１０】
４７は加算回路であり、入力の映像サンプリング値に係数発生回路４６からの値を加算しＭＳＢ側の２ビットを出力する。
【０１１１】
それぞれのルックアップテーブル４２，４３，４４，４５に図１４のカーブのデータを準備することで、図１４の特性を実現することができる。
【０１１２】
具体的なデータの内容としては図１６の（Ａ）から（Ｄ）の内容である。
【０１１３】
図１６（Ａ）のテーブルは、電圧Ｖ１を使用するときのテーブル内容であり、左側の列が映像サンプリング値、右側の列がこのサンプリング値に対応する出力データの内容である。出力データは、傾斜４で変換特性をもつように、０，４，８，１２…と変化している。図１６（Ｂ）のテーブルは、電圧Ｖ２を使用するときのテーブル内容であり、左側の列が映像サンプリング値、右側の列がこのサンプリング値に対応する出力データの内容である。出力データは、傾斜２で変化する変換特性をもつように、０，２，４，６…と変化している。
【０１１４】
図１６（Ｃ）のテーブルは、電圧Ｖ３を使用するときのテーブル内容であり、左側の列が映像サンプリング値、右側の列がこのサンプリング値に対応する出力データの内容である。出力データは、傾斜４／３で変化する変換特性をもつように、3４1、３４３、３４４、３４５、３４７、３４８、３４９、３５１、…と変化している。図１６（Ｄ）のテーブルは、電圧Ｖ４を使用するときのテーブル内容であり、左側の列が映像サンプリング値、右側の列がこのサンプリング値に対応する出力データの内容である。出力データは、傾斜１で変化する変換特性をもつように、５１２，５１３，５１４…と変化している。
【０１１５】
ここで、動作を説明すると、変換テーブル４１０の加算器４７への映像サンプリングに何も加えずにデコーダ４１へＭＳＢ側２ビットを与えると、先の図８、図９、図１０で説明した場合と同等な動作である。つまり、図１４のＶ１、Ｖ２，Ｖ３、Ｖ４の切り換え値ａ，ｂ，ｃがそれぞれａ＝２５５，ｂ＝５１１，ｃ＝７６７の場合となる。しかしこの発明では、係数発生器４１が設けられているので、常に、Ｖ１、Ｖ２，Ｖ３、Ｖ４の切り換え値ａ，ｂ，ｃがそれぞれａ＝２５５，ｂ＝５１１，ｃ＝７６７になるとは限らない。
【０１１６】
例えば、係数発生器４６からａ（仮に１０とする）を出力したとする。さらに、入力の映像サンプリング値が２５０であるとする。図９の例ではＶ１ベースの範囲であり、傾き４の変換テーブルにより１０００が出力される。しかし、図１５の例では、２５０＋１０＝２６０であり、２６０のＭＳＢ側２ビットは２進表記で‘０１’となる。そこで、デコーダ４１の出力はテーブル４３を選択する。これにより、図１４の入力レベル２５５以下でも傾き２で電圧Ｖ２をベースにしたパルス幅変調出力を得ることができる。
【０１１７】
同様に映像サンプリング値が５００でｂが１００の場合、加算値は６００（２進で１０  ０１０１  １０００）となり、その、ＭＳＢ側２ビットは１０である。このために、デコーダ４１によりテーブル４４が選ばれる。図９の例ではＶ２ベースの範囲であり、傾き２の変換テーブルにより１０００が出力される。しかし、図１５の例では、６００であり、デコーダ４１の出力はテーブル４３を選択する。これにより、図１４の入力レベル５１１以下でも傾き４／３で電圧Ｖ３をベースにしたパルス幅変調出力を得ることができる。
【０１１８】
このように、本発明の方法によると、図１７に示すような輝度・入力特性を持たせている。即ち、図１４に示したａ，ｂ，ｃの値を時間的、空間的に振動させることで、オーバーラップ領域（図１７の丸で囲む領域）では、Ｖ１或はＶ２ベースでの輝度変化を得ることができる。また、Ｖ２或はＶ３ベースでの輝度変化を得ることができる。またＶ３或はＶ４ベースでの輝度変化を得ることができる。このことは、電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４が温度変動により最適値から多少ずれたとしても、階調の不連続部分が拡散されることを意味する。つまり、階調の不連続部分が画面上では分かりにくくなることである。
【０１１９】
ここで、映像信号が７６８以上の場合に，ある係数を加算すれば、演算結果が１１ビットになる場合がありｂ９，ｂ８は００となりテーブル４２が選ばれてしまうことがあり得る。それを防ぐために、加算器４７の出力にリミッターを設けたり、入力映像信号が７６８以上の場合は係数を０にする必要がある。
【０１２０】
つまり、本発明は、複数の行配線１１と複数の列配線１２とを交差させて配線し、この配線の各交差部に、行配線と列配線間に接続された複数の電子放出素子１３を設けた構成の表示部を有する。複数の電子放出素子の配列面に対して、間隔を置いて対向して加速電圧印加用のプレート１３７が配置される。
【０１２１】
走査回路３００は、前記行配線を１行毎に順次選択する。信号電圧印加回路２００、つまり電圧パルス印加手段は、走査回路３００が選択した行配線に接続されている個々の放出素子だけに、列配線を介して電圧パルスを印加する。
【０１２２】
ここで電圧パルス印加手段（信号電圧印加回路２００）は、データ変換手段としての変換テーブル４００を有する。変換テーブル４００は、入力データ値を複数の異なる領域で識別し、各領域のデータ値のレンジを拡大した変換データ値を得る。さらに各変換データ値は、連続する領域の変換データ値同士がオーバーラップする部分を有するように設定される（図１４、図１７参照）。次に、比較器２３、出力バッファアンプ２５は、パルス幅及びパルス振幅変調手段として動作するもので、データ変換手段から得られた変換データ値に応じて、電圧パルスのパルス幅と、振幅を変化させる。そして、データ変換部の係数発生器は、複数の領域に対応する変換データ値の使用範囲を任意に変更する変更手段として機能する。この変更は、ランダムでもよく、また規則的であってもよい。
【０１２３】
変更手段としては、変換データ値の使用範囲を、映像信号のフレーム周波数を１単位として、その単位の複数倍の周期でランダム（又は規則的）に可変してもよい。または、変換データ値の使用範囲を、映像信号の表示位置毎にランダム（又は規則的）に可変してもよい。または、変換データ値の使用範囲を、映像信号のフレーム周波数を１単位として、その単位の複数倍の周期でランダム（又は規則的）に可変し、且つ、映像信号の表示位置毎にランダム（又は規則的）に可変してもよい。
【０１２４】
【発明の効果】
以上のようにこの発明は、複数の振幅切り換えを伴うパルス幅変調波で素子を駆動する方式である。この方式において、振幅切り換え時の直線性が多少悪くとも、２種類の振幅の信号がミックスされる特性を持っている。このため、階調の段差（急激な変化部分）が目立ちにくくなる。それにより、走査回路に対する電流の集中を低減しつつ、階調表現の優れたパルス幅変調駆動方式を実現することができ、工業的効果は大である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の前提となる表示装置の全体を示す構成説明図。
【図２】表面伝導型電子放出素子の基本構成を示す説明図。
【図３】図１の装置のパルス幅変調出力動作を説明するために示したタイミングチャート。
【図４】本発明の電子ビーム発生装置の第１の実施の形態を示す構成説明図。
【図５】図４の出力バッファアンプ２５の構成を示す説明図。
【図６】表面伝導型電子放出素子に加える素子電圧Ｖｆとそれに伴う放出電流Ｉｅとの関係を示す特性図。
【図７】図４の装置の階調表現の実現方法を説明するために示した説明図。
【図８】階調の変化特性を直線的にするために、出力バッファアンプ２５の出力パルスの振幅を各電圧Ｖ１〜Ｖ４に切り替えるために設定された変換テーブルの変換特性の説明図。
【図９】変換テーブル４００の構成例を示す図。
【図１０】図９のテーブルに格納されている具体的なデータ内容を示す図。
【図１１】図４の装置のパルス幅変調及び振幅変調出力動作を説明するために示したタイミングチャート。
【図１２】入力映像のサンプリング値と輝度変化特性を示す説明図。
【図１３】この発明の電子ビーム発生装置の第２の実施の形態を示す構成説明図。
【図１４】階調の変化特性を直線的にするために、図１３の出力バッファアンプ２５の出力パルスの振幅を各電圧Ｖ１〜Ｖ４に切り替えるために設定された変換テーブルの変換特性の説明図。
【図１５】図１３の変換テーブル４１０の構成例を示す図。
【図１６】図１５のテーブルに格納された具体的なデータ内容を示す図。
【図１７】図１３の装置で得られる入力映像のサンプリング値と輝度変化特性を示す説明図。
【符号の説明】
２５…出力バッファアンプ、１００…表示部としての表面伝導型電子放出素子パネル、２００…信号電圧印加回路、３００…走査回路、４１０…変換テーブル。
【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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