JP2001282179A - 冷陰極表示装置 - Google Patents

冷陰極表示装置

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JP2001282179A
JP2001282179A JP2000094507A JP2000094507A JP2001282179A JP 2001282179 A JP2001282179 A JP 2001282179A JP 2000094507 A JP2000094507 A JP 2000094507A JP 2000094507 A JP2000094507 A JP 2000094507A JP 2001282179 A JP2001282179 A JP 2001282179A
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cold cathode
voltage
display device
temperature
electrode
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Masaaki Kai
政明 開
Kozaburo Shibayama
耕三郎 柴山
Shuji Iwata
修司 岩田
Akihiko Hosono
彰彦 細野
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、周囲温度の変化に伴う輝度変動を
防止することが可能な冷陰極表示装置を提供することを
目的とする。 【解決手段】 本発明による冷陰極表示装置は、表面上
にカソード電極層および抵抗層を有する第1の基板と、
前記抵抗層上に形成される冷陰極および前記冷陰極の周
囲に電界を形成するための電圧が供給されるゲート電極
と、前記冷陰極から放出された電子を加速するための電
圧が印加されるアノード電極と、前記アノード電極に印
加される電圧により加速された電子が入射する蛍光体が
形成された第2の基板と、前記抵抗層の温度を検出する
温度検出手段とを備え、前記温度検出手段の検出値に基
づいて前記冷陰極から放出される電子量を制御するもの
である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は冷陰極表示装置に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、フラットパネル型表示装置の研究
が活発化しているが、中でも平面状に配置された冷陰極
を備えた電界放出形表示装置(FED)は高輝度、高コ
ントラスト、高視野角の映像が低消費電力により得られ
るという点から次世代表示素子として注目されている。
本願発明者らは、この冷陰極を用いた電界放出型表示装
置に関して特願平7−26400号公報、特願平9−9
3869号公報に示した。
【0003】図8は、配列型のカラー大画面ディスプレ
イ装置に用いる冷陰極表示素子の構成を示す断面図およ
び要部拡大図である。図8に示す冷陰極表示素子におい
て、1はスペーサーガラス、2は前面ガラス、3は背面
ガラスでありこれらを低融点ガラス5を用いて接合する
ことにより外容器が形成される。前面ガラス2には要部
拡大図に示すように、R( 赤) 、G( 緑) 、B( 青) の
蛍光体がマトリックス状に配列された蛍光体層106が
形成され、その上にはアルミバック膜による陽極9が形
成されている。背面ガラス基板3上には冷陰極基板26
が搭載されており、ワイヤーボンディングにより接続さ
れた電極端子11から制御電圧が供給される。チップガ
ラス管17は排気工程において真空排気装置に接続さ
れ、排気完了後に封止される。この際、チップガラス管
17より陽極引出し線10が外部に取り出される。チッ
プガラス管17にはゲッタ14が配置されており、これ
により封止後の不純ガスの吸着が行われ、真空度低下が
抑制される。
【0004】図9に冷陰極基板26の要部(図8のA
部)拡大図を示す。冷陰極基板26は、ガラス基板5
0、カソード電極51、抵抗層52、および抵抗層52
上に形成された絶縁層54とゲート電極55、並びに絶
縁層54とゲート電極55に設けられた開口部の中心に
配設された冷陰極チップ53により構成される。冷陰極
チップ53の先端は、電子放出を起こりやすくするため
尖った円錐状となっている。こうした形状の冷陰極はス
ピント型とよばれる。
【0005】冷陰極チップ53の大きさは底面の直径、
高さともに約1μmであり、先端から放出される電流は
非常に小さい。このため、一画素に対して数千個以上の
冷陰極チップ53を配列した冷陰極チップ群を形成する
ことで目標の輝度を得る。図8に示すスペーサガラス1
の高さは陽極9に印加される加速用の電圧に応じた絶縁
距離が確保できる大きさとなっている。冷陰極チップ5
3から放出する電子は陽極9に到達するまでにその入射
方向が発散した状態となる為、数mm角の大きさの蛍光
体に対し冷陰極チップ群の大きさは蛍光体の数分の一程
度としている。
【0006】次に、図10に基づいて冷陰極表示素子の
動作原理を説明する。ゲート電極55とカソード電極5
1との間に数十V以上の電位差が生じると、冷陰極チッ
プ53の先端でトンネル効果が発生し電子が放出され
る。この電子は陽極9に印加された加速用の電圧により
陽極側に加速され蛍光体に衝突する。これにより蛍光体
106が励起発光する。ここで、ゲート電極55に画像
データに対応したパルス上の電圧信号を印加することに
より画像が表示される。
【0007】冷陰極チップ53は先端の尖り具合などで
電子の放出量が異なる。このため冷陰極チップ53とカ
ソード電極51との間に抵抗層52を設けることにより
各冷陰極チップ53からの電子の放出量を均一化してい
る。つまり、冷陰極チップ53とカソード電極51との
間に抵抗層52を設け、両者の間に電圧降下を発生させ
ることにより電流量を小さくし、各エミッタチップ53
の電子放出量を安定かつ一様に保つ。上記の構成を有す
る冷陰極表示素子をマトリックス状に配列し、電源装置
および駆動回路を設けることによりユニットを形成し、
さらにこのユニットを配列させたものを駆動することで
大画面表示ディスプレイが構成される。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】従来の冷陰極表示装置
は以上のように構成されているので次のような問題があ
った。冷陰極基板26に形成される抵抗層52はアモル
ファスシリコン( α−Si)材料を使用しており、これ
に不純物を加え抵抗値を制御することにより安定した電
子放出を行うことができる。しかし抵抗層52の主材料
であるアモルファスシリコンは半導体であるため抵抗値
が温度に対し反比例する。従って、周囲温度が上昇する
と抵抗値が下がり、エミッタチップ53の放出電流が増
えるため、放出電流の変動が生じる。これにより、発光
輝度が変動するのはもちろん、大画面になればなるほ
ど、点灯箇所と不点灯箇所における温度差が顕著に現れ
る為、輝度の一様性が損なわれるといった問題が発生す
る。そこで、図11に示すように冷陰極基板上に抵抗層
52と同一の材料を用いてモニタ抵抗パターン5を形成
し、温度による抵抗値の変化をOPアンプ11により電
圧変化として検出し制御回路14に供給することでゲー
ト電圧Vgを制御し、発光輝度の変動を防止する方法が
特開平9−283066号公報に示されている。この方
法によれば、図11に示すように冷陰極基板上にモニタ
抵抗パターン5を形成するためのスペースを要するため
複数の表示素子を組み合わせて表示画面を構成すること
が困難となる。またモニタ抵抗パターン5は冷陰極基板
の隅に位置するため表示領域2の中心の温度変化による
抵抗値の変化を検出することができない。本発明は上述
のような問題に鑑みてなされたもので、周囲温度の変化
に伴う輝度変動を防止することが可能な冷陰極表示装置
を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決する為の手段】本発明による冷陰極表示装
置は、表面上にカソード電極層および抵抗層を有する第
1の基板と、前記抵抗層上に形成される冷陰極および前
記冷陰極の周囲に電界を形成するための電圧が供給され
るゲート電極と、前記冷陰極から放出された電子を加速
するための電圧が印加されるアノード電極と、前記アノ
ード電極に印加される電圧により加速された電子が入射
する蛍光体が形成された第2の基板と、前記抵抗層の温
度を検出する温度検出手段とを備え、前記温度検出手段
の検出値に基づいて前記冷陰極から放出される電子量を
制御するものである。上記の冷陰極表示装置において、
温度検出手段の検出値に基づいてゲート電極またはカソ
ード電極層に印加する電圧を制御するものである。上記
の冷陰極表示装置において、温度検出手段の検出値に基
づいてゲート電極またはカソード電極に印加するパルス
電圧のパルス幅を制御するものである。上記の冷陰極表
示装置において、温度検出手段を第1の基板の裏面上に
配置するものである。
【0010】
【発明の実施の形態】実施の形態1.図1に本実施の形
態による冷陰極表示装置の構成を示す。図1に示す冷陰
極表示装置において、60はゲート電極55およびカソ
ード電極51を駆動する駆動回路65に電圧を供給する
駆動用電源である。70は冷陰極表示素子の周囲温度を
検出する熱電対、72は熱電対70により検出された温
度に基づいて駆動用電源60の出力電圧(以下、これを
駆動電圧と称す)を制御するマイコンである。熱電対7
0は表示素子付近に設けられ、具体的には背面ガラス3
の裏面上に配置される。この際、熱電対70はガラス基
板50の表面上に熱良導性材料等を介して設けてもよ
い。複数の冷陰極表示素子を集合させることにより大画
面表示用のユニットを構成する場合は、ユニットの背面
中央付近に熱電対70を設置する。熱電対70により検
出される冷陰極表示素子の周囲温度はマイコン72に入
力され、マイコン72はこの検出温度に基づいて駆動用
電源60の駆動電圧を制御する。
【0011】図2は、冷陰極表示素子の周囲温度に対す
るエミッション電流特性を示す図であり、図3は、駆動
回路60に供給される駆動電圧に対するエミッション電
流特性を示す図である。図2に示すように、冷陰極チッ
プ53から放出されるエミッション電流は、周囲温度が
上昇するに伴い大きくなる。図2および図3を用いて周
囲温度の変化量に相当する駆動電圧の変化量を求める。
ここで、所望のエミッション電流が得られる駆動電圧を
定格電圧として、所望のエミッション電流を得るために
必要な駆動電圧の補正量を求める。図4に周囲温度の変
化量に相当する駆動電圧の変化量を示すみかけ上の駆動
電圧および、所望のエミッション電流を得るために必要
な補正を行った場合の駆動電圧の特性を示す。図4に示
す周囲温度に対する駆動電圧の特性から、周囲温度変化
により生じたエミッション電流の変化に対応する駆動電
圧の補正量、言い換えれば、所望のエミッション電流を
得るために定格の駆動電圧に乗じる係数を算出すること
ができる。このように周囲温度と見かけ上の駆動電圧の
変化から求められる補正係数を予めマイコン72に入力
しておき、検出された温度に対する補正係数を選出しゲ
ート電極55およびカソード電極51の定格の駆動電圧
に乗じることで補正後の駆動電圧値が算出される。この
値を駆動用電源60にフィードバックし駆動電圧を変更
することで、周囲温度の影響に依存しない安定したエミ
ッション電流を得ることができる。また、冷陰極表示素
子において各ドライバーICの駆動範囲ごとに熱電対7
0、マイコン72を設け、各ドライバーICの入力電圧
を補正してもよい。こうした方法は、温度のばらつきが
多く発生するような表示素子あるいは表示ユニットに有
効である。
【0012】実施の形態2.図5は本実施の形態による
冷陰極表示装置の構成を示す図である。同図に示す冷陰
極表示装置は、熱電対70により検出される表示素子の
周囲温度に基づいてゲート電極55に供給されるゲート
パルス信号、またはカソード電極51に供給されるカソ
ードパルス信号のパルス幅をマイコン72によって制御
するものである。このように周囲温度の変化に基づいて
ゲートパルス信号またはカソードパルス信号のパルス幅
を制御することによりエミッション電流の大きさを調整
することができる。
【0013】以下、冷陰極表示素子の周囲温度に基づい
てゲートパルス信号を制御する場合について述べる。図
6にゲートパルス信号のパルス幅に対するエミッション
電流特性を示す。図6、および図2に示す周囲温度に対
するエミッション電流特性から、周囲温度の変化量に相
当するゲートパルス信号のパルス幅の変化量を求める。
ここで、所望のエミッション電流が得られるゲートパル
ス信号のパルス幅を定格パルス幅として所望のエミッシ
ョン電流を得るために必要なパルス幅の補正量を求め
る。図6に周囲温度に対する見かけ上のゲートパルス信
号のパルス幅を示す見かけ上のパルス幅、および所定の
エミッション電流を得るために補正を行った場合のパル
ス幅の特性を示す。図6に示す周囲温度に対するゲート
パルス信号のパルス幅特性から、周囲温度変化により生
じたエミッション電流の変化に対応するゲートパルス信
号のパルス幅の補正量、言い換えれば、所望のエミッシ
ョン電流を得るためにゲートパルス信号のパルス幅に乗
じる係数を算出することができる。この値をマイコン7
2に入力しておくことで、周囲温度に合ったゲートパル
ス信号のパルス幅を算出することができ、駆動回路65
のゲートパルス信号のパルス幅をその値に書き換えるこ
とで冷陰極チップ53から放出されるエミッション電流
を安定させることができる。先述のように温度のばらつ
きが多く発生するような表示素子あるいは表示ユニット
の場合にはドライバーIC毎の制御も可能で、さらに高
速処理を行うことによって画素単位での補正ができるの
で、より正確な制御が可能である。
【0014】以上のように熱電対70により冷陰極表示
素子の周囲温度を検出し、その検出値に基づいてゲート
電極55およびカソード電極51に印加される電圧、あ
るいはゲートパルス信号またはカソードパルス信号のパ
ルス幅を制御することにより周囲温度の変化によるエミ
ッション電流の変動を抑制し、表示むらの発生が少ない
表示素子を得ることができる。また、これらの制御パラ
メータの補正値を詳細に設定することで温度変化に対す
る追従性の優れた制御が可能となる。さらに、大画面デ
ィスプレイ装置のように領域による温度差が大きいもの
に対しても輝度の一様性を保つことができる。また表示
素子の周囲温度を測定しその測定値に基づいて駆動電圧
を制御するので、表示素子に手を加えることなく回路側
で処理を行うことができ、簡易かつ低コストで実施する
ことができる。
【0015】
【発明の効果】本発明による冷陰極表示装置は、表面上
にカソード電極層および抵抗層を有する第1の基板と、
前記抵抗層上に形成される冷陰極および前記冷陰極の周
囲に電界を形成するための電圧が供給されるゲート電極
と、前記冷陰極から放出された電子を加速するための電
圧が印加されるアノード電極と、前記アノード電極に印
加される電圧により加速された電子が入射する蛍光体が
形成された第2の基板と、前記抵抗層の温度を検出する
温度検出手段とを備え、前記温度検出手段の検出値に基
づいて前記冷陰極から放出される電子量を制御するので
温度変化による表示むらの少ない冷陰極表示装置を得る
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施の形態1による冷陰極表示装置の駆動回
路を示す概略図である。
【図2】 周囲温度とエミッション電流との関係を示す
図である。
【図3】 駆動電圧とエミッション電流との関係を示す
図である。
【図4】 周囲温度に対する駆動電圧の補正量を示す図
である。
【図5】 実施の形態2による冷陰極表示装置の駆動回
路を示す概略図である。
【図6】 ゲートパルス信号のパルス幅とエミッション
電流との関係を示す図である。
【図7】 周囲温度に対するゲートパルス信号のパルス
幅の補正量を示す図である。
【図8】 配列型の冷陰極表示装置の構成を示す断面図
である。
【図9】 従来スピント型冷陰極の構成を示す断面図で
ある。
【図10】 冷陰極表示素子の駆動回路の概略図であ
る。
【図11】 冷陰極表示装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
1 スペーサガラス,2 前面ガラス,3 背面ガラ
ス,5 低融点ガラス,9 陽極 10 陽極引出し
線,11 カソード/ ゲート電極用端子,14 ゲッ
タ,17 チップガラス管,26 冷陰極基板,50
ガラス基板,51 カソード電極,52 抵抗層,53
冷陰極チップ,54 絶縁層,55 ゲート電極,6
0 駆動用電源,61 陽極電源,65 駆動回路,7
0 熱電対,72 マイコン,106 蛍光体。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01J 31/12 H01J 31/12 C (72)発明者 岩田 修司 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 細野 彰彦 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号 三 菱電機株式会社内 Fターム(参考) 5C031 DD17 5C036 EE02 EF01 EF06 EF08 EG02 EG12 EH04 5C080 AA01 BB05 DD03 DD05 JJ02 JJ05 JJ06 5C094 AA34 BA21 EA10 FB20 GA10 5G435 AA12 BB01 EE30 HH15

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 表面上にカソード電極層および抵抗層を
    有する第1の基板と、前記抵抗層上に形成される冷陰極
    および前記冷陰極の周囲に電界を形成するための電圧が
    供給されるゲート電極と、前記冷陰極から放出された電
    子を加速するための電圧が印加されるアノード電極と、
    前記アノード電極に印加される電圧により加速された電
    子が入射する蛍光体が形成された第2の基板と、前記抵
    抗層の温度を検出する温度検出手段とを備え、前記温度
    検出手段の検出値に基づいて前記冷陰極から放出される
    電子量を制御することを特徴とする冷陰極表示装置。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の冷陰極表示装置におい
    て、温度検出手段の検出値に基づいてゲート電極または
    カソード電極層に印加する電圧を制御することを特徴と
    する冷陰極表示装置。
  3. 【請求項3】 請求項1に記載の冷陰極表示装置におい
    て、温度検出手段の検出値に基づいてゲート電極または
    カソード電極に印加するパルス電圧のパルス幅を制御す
    ることを特徴とする冷陰極表示装置。
  4. 【請求項4】 請求項1〜3のいずれかに記載の冷陰極
    表示装置において、温度検出手段を第1の基板の裏面上
    に配置することを特徴とする冷陰極表示装置。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006106144A (ja) * 2004-09-30 2006-04-20 Toshiba Corp 表示装置
JP2007114724A (ja) * 2005-10-18 2007-05-10 Samsung Sdi Co Ltd 温度調節装置を具備した平面表示装置
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