JP2002162927A - 画像表示装置及び画像表示装置の駆動方法 - Google Patents

画像表示装置及び画像表示装置の駆動方法

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JP2002162927A JP2000365768A JP2000365768A JP2002162927A JP 2002162927 A JP2002162927 A JP 2002162927A JP 2000365768 A JP2000365768 A JP 2000365768A JP 2000365768 A JP2000365768 A JP 2000365768A JP 2002162927 A JP2002162927 A JP 2002162927A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 輝度変調素子をマトリクス状に配列した画像
表示装置において、消費電力を低減する。 【解決手段】 正極性の電圧印加で輝度が変調し、かつ
逆極性の電圧印加では輝度変調しない輝度変調素子を複
数個有し、輝度変調素子の第１の電極に電気的に接続さ
れた複数の第１の配線と、輝度変調素子の第２の電極に
電気的に接続され、かつ複数の第１の配線に直交する複
数の第２の配線と、複数の第１の配線に結線され、走査
パルスを出力する第１の駆動手段と、前記複数の第２の
配線に結線された第２の駆動手段とを有する画像表示装
置であって、第１の駆動手段は、非選択状態の前記第１
の配線を、選択状態の前記第１の配線よりも高インピー
ダンス状態に設定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、画像表示装置およ
び画像表示装置の駆動方法に係わり、特に、複数個の輝
度変調素子をマトリクス状に配置した画像表示装置に適
用して有効な技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】複数個の輝度変調素子をマトリクス状に
配置した画像表示装置には、液晶表示ディスプレイ、フ
ィールド・エミッション・ディスプレイ（ＦＥＤ）、有
機エレクトロルミネセンス・ディスプレイなどがある。
輝度変調素子とは印加電圧により輝度を変化させるもの
である。ここで輝度とは、液晶ディスプレイの場合は透
過率あるいは反射率、フィールド・エミッション・ディ
スプレイや有機エレクトロルミネセンス・ディスプレイ
のように発光素子を用いたディスプレイの場合は発光の
明るさに対応する。
【０００３】このようなディスプレイは画像表示装置の
厚さを薄くできるという利点がある。
【０００４】したがって、特にポータブルな画像表示装
置として有効である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ポータブルな画像表示
装置においては、消費電力が小さいことが重要な特性で
ある。また、据え置き型あるいはデスクトップ型の表示
装置においても、エネルギーの有効利用の観点、あるい
は表示装置の発熱を低くする点からも消費電力が小さい
ことが望ましい。
【０００６】しかし、従来は、輝度変調素子の有する電
気的容量の充放電に有する電力が大きいことが消費電力
を大きくする要因になっていた。
【０００７】この従来の問題点を明らかにするために、
輝度変調素子マトリクスを用いた画像表示装置における
従来の駆動方法による消費電力を概算する。ここでは輝
度変調素子として発光素子を用いる例を述べる。
【０００８】図１２は、輝度変調素子マトリクスの概略
構成を示す図である。
【０００９】行電極３１０と列電極３１１の各交点に輝
度変調素子３０１が形成されている。
【００１０】なお、図１２では３行×３列の場合を図示
しているが、実際には表示装置を構成する画素、あるい
はカラー表示装置の場合はサブ画素（sub-pixel）の個
数だけ輝度変調素子３０１が配置されている。
【００１１】即ち、行数Ｎおよび列数Ｍは、典型的な例
ではそれぞれＮ＝数百〜数千行、Ｍ＝数百〜数千列であ
る。
【００１２】なお、カラー画像表示の場合は、赤、青、
緑の各サブ画素（sub-pixel）の組み合わせで１画素（p
ixel）を形成するが、本明細書では、カラー画像表示の
場合のサブ画素（sub-pixel）に相当するものも「画
素」と呼ぶことにする。あるいは、単色表示の場合の画
素、カラー表示の場合のサブ画素を総称して「ドット」
と呼ぶ場合もある。
【００１３】図１３は、従来の画像表示装置の駆動方法
を説明するためのタイミングチャートである。
【００１４】行電極３１０のうちの１本（選択された行
電極）に、行電極駆動回路４１から振幅（ＶK）の負極
性のパルス（走査パルス）を印加し、同時に、列電極駆
動回路４２から列電極３１１の何本（選択された列電
極）かに振幅（Ｖdata）の正極性パルス（データパル
ス）を印加する。
【００１５】二つのパルスが重なった輝度変調素子３０
１には発光をするのに十分な電圧が印加されるので発光
する。
【００１６】振幅（Ｖdata）の正極性パルスを印加して
いない輝度変調素子３０１では十分な電圧が印加され
ず、発光しない。
【００１７】選択する行電極３１０、即ち、走査パルス
を印加する行電極３１０を順次選択し、その行に対応し
て列電極３１１に印加するデータパルスも変化させる。
【００１８】１フィールド期間の中で全ての行をこのよ
うにして走査すると、任意の画像に対応した画像を表示
できる。
【００１９】今、各輝度変調素子３０１の１個あたりの
静電容量をＣｅ、列電極３１１の本数をＭ、行電極３１
０の本数をＮとしたときの、従来の駆動方法での駆動回
路の無効消費電力を求めてみる。
【００２０】無効消費電力とは、駆動する素子の静電容
量に電荷を充電・放電させるのに消費する電力であり、
発光には寄与しない。
【００２１】まず走査パルスの印加に伴う無効消費電力
を求める。
【００２２】行電極３１０に振幅（ＶK）のパルスを１
回印加した場合の無効電力は下記（１）式で表される。 （１）式 Ｍ・Ｃｅ・（ＶK）2 １秒間に画面を書き換える回数（フィールド周波数）を
ｆとすると、Ｎ本の行電極全体での無効電力（Ｐrow）
は下記（２）式で表される。
【００２３】（２）式 Ｐrow＝ｆ・Ｎ・Ｍ・Ｃｅ・（ＶK）2 １本の列電極３１１にはＮ個の輝度変調素子３０１が接
続されているから、Ｍ本の列電極全体での無効電力（Ｐ
col）は、Ｍ本全ての列電極３１１にパルス電圧を印加
する場合は下記（３）式で表される。
【００２４】（３）式 Ｐcol＝ｆ・Ｍ・Ｎ・（Ｎ・Ｃｅ・（Ｖdata）2） 画面を１回書き換える期間（１フィールド期間）に列電
極にはＮ回パルスを印加するので、ＰrowとくらべてＮ
が余分に乗ぜられる。
【００２５】なお、Ｍ本の列電極３１１のうち、ｍ本に
パルス電圧を印加する場合は、前記（３）式のＭをｍに
置き換えた形になる。
【００２６】一例として、有機エレクトロルミネセンス
素子を輝度変調素子として用いた場合を考える。代表的
な値として、対角６インチ、発光効率５lm/W、ｆ＝６０
Ｈｚ、Ｎ＝２４０、Ｍ＝９６０、Ｃｅ＝１２ｐＦ、ＶK
＝−７Ｖ、Ｖdata＝８Ｖを用いると、Ｐrow＝０．０１
［Ｗ］、Ｐcol＝２［Ｗ］となる。
【００２７】この場合、平均輝度５０cd/m2とすると有
機エレクトロルミネセンス素子自体の消費電力は０．３
［Ｗ］程度なので、全消費電力は２．３［Ｗ］程度とな
る。このように消費電力のうち大部分は、データパルス
印加に伴う無効電力Ｐcolが占めていることがわかる。
【００２８】先に述べたように、無効電力は輝度変調素
子の発光には寄与しない電力であるから、これを低減す
ることが望ましい。上記の例が示すように、それにはデ
ータパルス印加に伴う無効電力Ｐcolを削減することが
有効であることがわかる。
【００２９】本発明は、前記従来技術の問題点を解決す
るためになされたものであり、本発明の目的は、画像表
示装置において、輝度変調素子マトリクスでの無効電力
を低減することが可能となる技術を提供することにあ
る。
【００３０】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らか
にする。
【００３１】
【課題を解決するための手段】本発明は、図１のタイミ
ングチャートに示すように、例えば、非選択状態にある
行電極３１０、あるいは、非選択状態にある行電極３１
０と列電極３１１とを高インピーダンス状態に設定する
ことを特徴とする。
【００３２】行電極３１０あるいは列電極３１１を高イ
ンピーダンス状態に設定するには、例えば、行電極駆動
回路４１あるいは列電極駆動回路４２の内部で、行電極
３１０あるいは列電極３１１に接続される出力信号線を
フローティング状態にする等の方法がある。
【００３３】次に、本発明の画像表示装置の駆動方法に
よる輝度変調素子マトリクスでの消費電力を概算する。
【００３４】まず、非選択状態の行電極３１０に駆動電
圧を供給する行電極駆動回路４１の出力を高インピーダ
ンス状態にした場合を考える。
【００３５】図２は、１本の行電極（図２の選択走査
線）３１０を選択し、残りの（Ｎ−１）本の行電極（図
２の非選択走査線）３１０を高インピーダンス状態と
し、同時にｍ本の列電極（図２の選択データ線）３１１
を選択し、（Ｍ−ｍ）本の非選択列電極（図２の非選択
データ線）３１１をグラウンド電位に固定した場合の等
価回路を示す図である。
【００３６】図２に示すように、選択行電極３１０と選
択列電極３１１との交点にあるｍ個の薄膜電子源素子３
０１以外にも、非選択行電極３１０と非選択列電極３１
１とを経由した回路ネットワークも考慮しなければなら
ない。
【００３７】図２に示す等価回路において、１本の選択
行電極３１０とｍ本の選択列電極３１１との間の静電容
量Ｃ1（ｍ）は下記（４）式で表される。
【００３８】（４）式
【００３９】
【数４】
【００４０】図３は、Ｃ1（ｍ）がｍとともにどのよう
に変化するかを示すグラフである。
【００４１】この図３において、縦軸は、全列電極３１
１の出力容量を１画素当たりの静電容量Ｃｅで割った単
位で示している。
【００４２】また、図３では、Ｎ＝５００、Ｍ＝３００
０であり、○は従来の駆動方法の場合、●が本発明の駆
動方法による場合である。
【００４３】Ｃ1（ｍ）はｍ＝Ｍ／２の時最大になる
が、それでも、従来の駆動法の場合の最大値の１／４で
ある。
【００４４】したがって、本発明の駆動法により、デー
タパルス印加に伴う無効電力（Ｐcol）を１／４に低減
できる。
【００４５】次に、非選択状態の列電極３１１も高イン
ピーダンス状態にした場合を考える。
【００４６】図４は、１本の行電極（図４の選択走査
線）３１０を選択し、残りの（Ｎ−１）本の行電極（図
４の非選択走査線）３１０を高インピーダンス状態と
し、同時にｍ本の列電極（図４の選択データ線）３１１
を選択し、（Ｍ−ｍ）本の非選択列電極（図４の非選択
データ線）３１１を高インピーダンス状態にした場合の
等価回路を示す図である。
【００４７】この図４に示す等価回路において、１本の
選択行電極３１０とｍ本の選択列電極３１１との間の静
電容量Ｃ2（ｍ）は下記（５）式で表される。
【００４８】（５）式
【００４９】
【数５】
【００５０】図５は、Ｃ2（ｍ）がｍとともにどのよう
に変化するかを示すグラフである。
【００５１】この図５において、縦軸は、全列電極３１
１の出力容量を１画素当たりの静電容量Ｃｅで割った単
位で示している。
【００５２】また、図５では、Ｎ＝５００、Ｍ＝３００
０であり、○はＣ2（ｍ）であり、●は、比較のため
に、非選択走査電極のみを高インピーダンス状態にした
場合（Ｃ1（ｍ））である。
【００５３】例えば、ｍ＝Ｍ／２においては、Ｃ
2（ｍ）はＣ1（ｍ）よりも更に１／１００以下に低減さ
れる。
【００５４】したがって、本発明の駆動法により、デー
タパルス印加に伴う無効電力（Ｐcol）を従来より１／
１００以下に低減できる。
【００５５】一般に、液晶表示装置などマトリクス型デ
ィスプレイの駆動方法においては、ある電極を高インピ
ーダンス状態にすることは避けている。
【００５６】これは、高インピーダンス状態の電極があ
ると、クロストーク現象が発生しやすくなり画質劣化が
発生したり、場合によっては所望の画像が表示できない
などの障害が発生するためである。
【００５７】本発明者らは、この高インピーダンス状態
の導入によるクロストーク発生は、高インピーダンス状
態の電極は、その電圧値が不定であり、その周辺のドッ
トの点灯個数（即ち、表示画像）や隣接電極の電圧変化
などにより変化するためであることに着目した。
【００５８】そして以下に述べるように、高インピーダ
ンス状態の電極に誘導される電圧値を詳細に検討し、そ
の結果、クロストークが発生しない条件を見出した。
【００５９】まず非選択行電極のみを高インピーダンス
にする駆動方法の場合を考える。この場合、非選択行電
極に誘起される誘導電圧ＶFG、scanは以下の（６）式で
表される。
【００６０】（６）式
【００６１】
【数６】
【００６２】ここでγ＝m/Mは１行中のON状態にある輝
度変調素子の個数の割合であり、点灯率を呼ぶことにす
る。Ｖdataは、データパルスの振幅電圧である。
【００６３】この結果を図１４に示した。この結果から
分かるように、点灯率に係わらず、非選択行電極に誘導
される電位は正電位である。輝度変調素子は列電極に正
電圧、行電極に負電圧が印加されたときに発光するよう
に結線されているので、この誘導電位は輝度変調素子に
とっては逆極性である。したがって、逆極性の電圧が印
加されても発光しない素子を輝度変調素子に用いた場合
にはクロストークは発生しない。
【００６４】このように、逆極性の電圧が印加されても
発光しない、より一般的に表現すれば輝度変調状態が選
択状態にならない素子を、正極性のみで輝度変調すると
いう意味で「単極性の輝度変調素子」と呼ぶことにす
る。これに対し、逆極性の電圧が印加されても発光した
り、輝度変調状態が選択状態になる素子を、正・逆２つ
の極性で輝度変調するという意味で「両極性の輝度変調
素子」と呼ぶことにする。両極性の輝度変調素子の例
は、液晶素子、薄膜型無機エレクトロルミネセンス素子
などがある。単極性の輝度変調素子には、有機エレクト
ロルミネセンス素子や、蛍光体と組み合わせた電子放出
素子などがある。
【００６５】先述から明らかなように「逆極性で輝度変
調しない」とは、逆極性電圧が印加されても表示のクロ
ストークが発生しない程度であればよい。逆極性電圧印
加でごくわずかに輝度変調する素子であっても、それが
人間の目で見えない、あるいは表示装置として問題にな
らない範囲の輝度変調状態であれば、実質的に「輝度変
調しない」と見なせるので、「単極性」の輝度変調素子
と見なせる。
【００６６】有機エレクトロルミネセンス素子は、有機
発光ダイオードとも呼ばれ、順方向電圧を印加すると発
光するが、逆極性電圧では発光しないというダイオード
特性を有する。有機エレクトロルミネセンス素子は例え
ば、1997 SID InternationalSymposium Digest of Tech
nical Papers、１０７３頁〜１０７６頁（１９９７年５
月発行）に記載されている。あるいは、ポリマー型の有
機エレクトロルミネセンス素子は1999 SID Internation
al Symposium Digest of Technical Papers、 pp. 372
〜375 (1999. 5月)に記されている。
【００６７】蛍光体と電子放出素子とを組み合わせた輝
度変調素子の例は、例えば、EURODISPLAY'90、 10 th I
nternational Display Research Conference Proceedin
gs (vde-verlag、 Berlin、 1990)、 pp.374〜377に記
載されている。この例では、電子放出素子は、電子放出
エミッタ・チップとエミッタ・チップに電界を印加する
ゲート電極とから構成される。ゲート電極にエミッタ・
チップに対して正の電圧を印加すれば電子がエミッタ・
チップから放出して蛍光体を発光させるが、負の電圧を
印加した場合には電子は放出しない。すなわち、単極性
の輝度変調素子である。
【００６８】次に、非選択行電極、非選択列電極ともに
高インピーダンス状態にした場合の、非選択行電極、非
選択列電極に誘導される電位ＶFF、scan、ＶFF、dataは
それぞれ以下の（７）式、（８）式で表される。
【００６９】（７）式
【００７０】
【数７】
【００７１】（８）式
【００７２】
【数８】
【００７３】この結果を図１５に示した。図１５(a)が
非選択行電極に誘起される誘導電位、図１５(b)が非選
択列電極に誘起される誘導電位である。Ｎ＝５００、Ｍ
＝３０００とした。また、Ｖdata＝4.5Ｖ、ＶK＝-4.5Ｖ
とした。γ＝m/Mは１行中の点灯率である。非選択行電
極、非選択列電極ともγ＝０近傍では負電位であるが、
γが大きくなると正電位になる。ここで非選択行電極の
誘導電位がゼロになるγ値をγ0とすると、γ0値は次の
（９）式で表される。
【００７４】（９）式
【００７５】
【数９】
【００７６】図１６のように画面右下部のみ点灯させる
場合を想定する。領域Bは走査線、データ線とも非選択
なので、輝度変調素子の両端電位はほぼゼロであり発光
しない。領域Aは非選択走査線と選択データ線との組合
せになる。この組合せは１フィールド期間の中で多数発
生するので、領域Ａは最もクロストークが発生しやすい
領域である。しかし、図１５(a)からわかるように、γ
≧γ0であれば、非選択走査線の電位はゼロまたは正電
位になるので、輝度変調素子に印加される電圧はゼロま
たは逆極性になる。したがって、単極性の輝度変調素子
を用いた場合には領域Ａではクロストークは発生しな
い。
【００７７】γ≧γ0を満たすようにするためには、各
行にγ0Ｍ個以上の輝度変調素子、あるいはそれと同じ
静電容量（γ0ＭＣe）の素子をダミー素子として設け、
常時点灯状態にしておけばよい。ダミー素子は外部から
は見えない場所に設置すればよい。
【００７８】領域Cは、非選択データ線と選択走査線と
が組み合わさる領域である。図１５(b)からわかるよう
に、γが大きくなると非選択列電極に正電圧が誘起され
るので、輝度変調素子には正極性の電圧が印加される。
したがって、クロストークが発生する可能性がある。し
かし、領域Cでは、この組合せが発生するのは１フィー
ルド期間に１回だけなので、このクロストークが表示画
像へ与える影響は比較的小さい。
【００７９】特に、十分な電流を外部回路から供給しな
いと輝度変調しない（発光しない）輝度変調素子を用い
ている場合は、高インピーダンスを介して順方向電圧が
印加されても十分な電流が流れないため、十分な輝度変
調、あるいは発光をしない。したがって、上記の領域C
でもクロストークが大きな影響を与えない。
【００８０】このような特性の輝度変調素子としては、
薄膜電子源と蛍光体を組み合わせたものや、有機エレク
トロルミネセンス素子などがある。
【００８１】先の例では、ダミー画素にデータパルスを
印加する場合を述べたが、ダミー画素を低インピーダン
スの固定電位に設定する場合を次に述べる。ここではａ
個分の画素の静電容量ａＣeなるダミー容量を各行毎に
設け、各ダミー容量をダミー列電極で結線して固定電位
ＶGに設定した場合を考える。
【００８２】図３２にこの場合の等価回路を示す。選択
状態の走査線の電位をＶK、選択状態のデータ線の電圧
をＶdataとする。このときの非選択状態の走査線の電位
は（１０）式で表される。
【００８３】（１０）式
【００８４】
【数１０】
【００８５】ここで、γ＝m/Mは１行中の点灯率であ
り、α＝ａ／Mである。Ｎ＝500、Ｍ＝3000、Ｖdata＝−
ＶK＝4.5Ｖ、ａ＝10の場合について（１０）式を計算し
たのが図３３である。ダミー容量を付加しない場合（図
１５（ａ））と比較すると、γ≧0.1の領域では殆ど両
者に差はない。一方、γ＝０付近では顕著な差がある。
γ＝０では、ダミー容量を付加しない場合はＶFFscan＝
-4.5Ｖであるのに対し、ダミー容量を付加した場合はＶ
FFscan＝-1.7Ｖにまで低下している。負のＶFFscan値
は、輝度変調素子にとって正極性であるから、ＶFFscan
値が小さくなることはクロストークの低減に大きな効果
がある。この例からわかるように、Ｍ＝3000に対し、わ
ずか10画素相当（ａ＝10）のダミー容量を付加するだけ
でクロストークが低減できる。
【００８６】クロストーク低減に必要なダミー容量の大
きさを見積もる。クロストークに影響を与えるのはγ＝
０付近のＶFFscanであるから、このＶFFscan値を低減す
ればよい。γ＝０におけるＶFFscan値は次の（１１）式
で求まる。
【００８７】（１１）式
【００８８】
【数１１】
【００８９】ダミー容量が有る場合（ａ＞０）と無い場
合（ａ＝０）との比ＶFFscan(a、γ=0)／ＶFFscan(a=
0、γ=0)を求め、これがβ以下になる条件を求めると次
の（１２）式のようになる。
【００９０】（１２）式
【００９１】
【数１２】
【００９２】Ｃd＝aＣe＝αＭＣeはダミー容量の大きさ
である。クロストーク低減効果を十分に得るにはβ≦0.
7程度とするのが好ましいので、下記の（１３）式の関
係を満たす大きさのダミー容量を設定することが望まし
い。
【００９３】（１３）式
【００９４】
【数１３】
【００９５】ここで「固定電位」とはフローティング電
位に対する「固定電位」という意味である。すなわち、
設定値と実際の配線上の電位とが一致しているという状
態を指しており、低インピーダンス状態であることが本
質的である。言い換えれば、必ずしも時間的に一定電位
に固定されていることを意味しない。
【００９６】実際、前述の内容から明らかなように、ダ
ミー容量に振幅Ｖdataなるデータパルスを印加した場合
も、ダミー容量を一定電位ＶGに保った場合も、クロス
トークの低減効果がある。したがって、それ以外の電位
の低インピーダンス状態に保っても同様なクロストーク
低減効果が得られることは明らかである。
【００９７】本発明は、前記知見に基づいて成されたも
のであり、本願において開示される発明のうち、代表的
なものの概要を簡単に説明すれば、下記の通りである。
【００９８】（１）正極性の電圧印加で輝度が変調し、
かつ逆極性の電圧印加では輝度変調しない輝度変調素子
を複数個有し、前記輝度変調素子の第１の電極に電気的
に接続された複数の第１の配線と、前記輝度変調素子の
第２の電極に電気的に接続され、かつ前記複数の第１の
配線に交差する複数の第２の配線と、前記複数の第１の
配線に結線され、走査パルスを出力する第１の駆動手段
と、前記複数の第２の配線に結線された第２の駆動手段
とを有する画像表示装置であって、前記非選択状態の第
１の配線を、前記選択状態の第１の配線よりも高インピ
ーダンス状態に設定すること、あるいは、前記非選択状
態の第１の配線および第２の配線を、前記選択状態の第
１の配線および第２の配線よりも高インピーダンス状態
に設定することを特徴とする。
【００９９】なお、本発明の結果に基づき、非選択状態
の電極を高インピーダンスにするという観点から先行技
術調査を行った。
【０１００】その結果、本発明で対象としている単極性
の輝度変調素子を用いた画像表示装置おいては、該当技
術は見つからなかった。
【０１０１】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。
【０１０２】なお、実施の形態を説明するための全図に
おいて、同一機能を有するものは同一符号を付け、その
繰り返しの説明は省略する。
【０１０３】（実施の形態１）本発明の実施の形態１の
画像表示装置は、電子放出電子源である薄膜電子源マト
リクスと蛍光体との組み合わせによって、各ドットの輝
度変調素子を形成した表示パネルを用い、当該表示パネ
ルの行電極及び列電極に駆動回路を接続して構成され
る。
【０１０４】薄膜電子源とは２つの電極（上部電極と下
部電極）の間に絶縁層などの電子加速層を挿入した構造
を有する電子放出素子で、電子加速層中で加速したホッ
トエレクトロンを上部電極を経由して真空中に放出させ
るものである。薄膜電子源の例としては、金属−絶縁体
−金属とで構成されたＭＩＭ電子源や、電子加速層にポ
ーラスシリコンなどを用いたバリスティック電子面放出
素子（例えば、ジャパニーズ ジャーナル オブ アプラ
イド フィジクス（Japanese Journal of Applied Physi
cs)、Vol.34、Part 2、No.6A、pp．L705〜L707（1995）
に記載）、電子加速層に半導体−絶縁体積層膜を用いた
もの（例えば、ジャパニーズ ジャーナル オブ アプラ
イド フィジクス（Japanese Journal of Applied Physi
cs)、Vol.36、Part 2、No.7B、pp．L939〜L941（1997）
に記載）、などが知られている。以下ではＭＩＭ電子源
を用いた例を記す。
【０１０５】ここで、表示パネルは、薄膜電子源マトリ
クスが形成された電子源板と蛍光体パターンが形成され
た蛍光表示板とから構成される。
【０１０６】図６は、本実施の形態の電子源板の薄膜電
子源マトリクスの一部の構成を示す平面図であり、図７
は、本実施の形態の電子源板と蛍光表示板との位置関係
を示す平面図である。
【０１０７】また、図８は、本実施の形態の画像表示装
置の構成を示す要部断面図であり、同図（ａ）は、図６
および図７に示すＡ−Ｂ切断線に沿う断面図、同図
（ｂ）は、図６および図７に示すＣ−Ｄ切断線に沿う断
面図である。但し、図６および図７においては、基板１
４の図示は省略している。
【０１０８】さらに、図８では、高さ方向の縮尺は任意
である。即ち、下部電極１３や上部電極バスライン３２
などは数μｍ以下の厚さであるが、基板１４と基板１１
０との距離は１〜３ｍｍ程度の長さである。
【０１０９】また、以下の説明では、３行×３列の電子
源マトリクスを用いて説明するが、実際の表示パネルで
の行・列数は、数１００行〜数１０００行、および数千
列になることは言うまでもない。
【０１１０】また、図６において、点線で囲まれた領域
３５は電子放出部（本発明の電子源素子）を示す。
【０１１１】この電子放出部３５はトンネル絶縁層１２
で規定された場所で、この領域内から電子が真空中に放
出される。
【０１１２】電子放出部３５は上部電極１１で覆われる
ため平面図には現れないので、点線で図示してある。
【０１１３】図９は、本実施の形態の電子源板の製造方
法を説明するための図である。
【０１１４】以下、図９を用いて、本実施の形態の電子
源板の薄膜電子源マトリクスの製造方法について説明す
る。
【０１１５】なお、この図９では、図６および図７に示
す、行電極３１０の一つと列電極３１１の一つとの交点
に形成する一つの薄膜電子源３０１のみを取り出して描
いているが、実際には、図６および図７に示すように複
数の薄膜電子源３０１がマトリクス状に配置されてい
る。
【０１１６】さらに、図９の右の列は平面図であり、左
の列は、右の図の中のＡ−Ｂ線に沿う断面図である。
【０１１７】ガラスなどの絶縁性基板１４上に、下部電
極１３用の導電膜を、例えば、３００ｎｍの膜厚に形成
する。
【０１１８】下部電極１３用の材料としては、例えば、
アルミニウム（Ａｌ；以下、Ａｌと称する。）合金を用
いることができる。
【０１１９】ここでは、Ａｌ−ネオジム（Ｎｄ；以下、
Ｎｄと称する。）合金を用いた。
【０１２０】このＡｌ合金膜の形成には、例えば、スパ
ッタリング法や抵抗加熱蒸着法などを用いる。
【０１２１】次に、このＡｌ合金膜を、フォトリソグラ
フィによるレジスト形成と、それに続くエッチングとに
よりストライプ状に加工し、図９（ａ）に示すように、
下部電極１３を形成する。ここで、下部電極１３は行電
極３１０の役割も兼ねる。
【０１２２】ここで用いるレジストはエッチングに適し
たものであればよく、また、エッチングもウエットエッ
チング、ドライエッチングのいずれも可能である。
【０１２３】次に、レジストを塗布して紫外線で露光し
てパターニングし、図９（ｂ）に示すように、レジスト
パターン５０１を形成する。
【０１２４】レジストには、例えば、キノンジアザイド
系のポジ型レジストを用いる。
【０１２５】次に、レジストパターン５０１を付けたま
ま、陽極酸化を行い、図９（ｃ）に示すように、保護絶
縁層１５を形成する。
【０１２６】本実施の形態では、この陽極酸化において
化成電圧１００Ｖ程度とし、保護絶縁層１５の膜厚を１
４０ｎｍ程度とした。
【０１２７】レジストパターン５０１をアセトンなどの
有機溶媒で剥離した後、レジストで被覆されていた下部
電極１３表面を再度陽極酸化して、図９（ｄ）に示すよ
うに、トンネル絶縁層１２を形成する。
【０１２８】本実施の形態では、この再陽極酸化におい
て化成電圧を６Ｖに設定し、トンネル絶縁層膜厚を８ｎ
ｍとした。
【０１２９】次に、上部電極バスライン３２用の導電膜
を形成し、レジストをパターニングしてエッチングを行
い、図９（ｅ）に示すように、上部電極バスライン３２
を形成する。
【０１３０】本実施例では、上部電極バスライン３２
は、Ａｌ合金を用い、膜厚は３００ｎｍ程度とした。
【０１３１】なお、この上部電極バスライン３２の材料
としては、金（Ａｕ）などを用いても良い。
【０１３２】なお、上部電極バスライン３２は、パター
ンの端がテーパー状になるようにエッチングをし、この
後で形成する上部電極１１がパターンの端での段差によ
る断線を起こさないようにする。ここで、上部電極バス
ライン３２は列電極３１１の役割も兼ねる。
【０１３３】次に、膜厚１ｎｍのイリジウム（Ｉｒ）、
膜厚２ｎｍの白金（Ｐｔ）、膜厚３ｎｍの金（Ａｕ）
を、この順でスパッタリングにより形成する。
【０１３４】レジストとエッチングによるパターン化に
より、Ｉｒ−Ｐｔ−Ａｕの積層膜をパターン化し、図９
（ｆ）に示すように、上部電極１１とする。
【０１３５】なお、図９（ｆ）において、点線で囲まれ
た領域３５は電子放出部を示す。
【０１３６】電子放出部３５はトンネル絶縁層１２で規
定された場所で、この領域内から電子が真空中に放出さ
れる。
【０１３７】以上のプロセスにより、基板１４上に薄膜
電子源マトリクスが完成する。
【０１３８】前記したように、この薄膜電子源マトリク
スにおいては、トンネル絶縁層１２で規定された領域
（電子放出部３５）、即ち、レジストパターン５０１で
規定した領域から電子が放出される。
【０１３９】さらに、電子放出部３５の周辺部には、厚
い絶縁膜である保護絶縁層１５を形成してあるため、上
部電極−下部電極間に印加される電界が下部電極１３の
辺または角部に集中しなくなり、長時間にわたって安定
な電子放出特性が得られる。
【０１４０】本実施の形態の蛍光表示板は、ソーダガラ
ス等の基板１１０に形成されるブラックマトリクス１２
０と、赤（Ｒ）・緑（Ｇ）・青（Ｂ）の蛍光体（１１４
Ａ〜１１４Ｃ）と、これらの上に形成されるメタルバッ
ク膜１２２とで構成される。
【０１４１】以下、本実施の形態の蛍光表示板の作成方
法について説明する。
【０１４２】まず、表示装置のコントラストを上げる目
的で、基板１１０上に、ブラックマトリクス１２０を形
成する（図８（ｂ）参照）。
【０１４３】次に、赤色蛍光体１１４Ａ、緑色蛍光体１
１４Ｂ、青色蛍光体１１４Ｃを形成する。
【０１４４】これら蛍光体のパターン化は、通常の陰極
線管の蛍光面に用いられるのと同様に、フォトリソグラ
フィーを用いて行った。
【０１４５】蛍光体としては、例えば、赤色にＹ2Ｏ
2Ｓ：Ｅｕ（Ｐ２２−Ｒ）、緑色にＺｎＳ：Ｃｕ、Ａｌ
（Ｐ２２−Ｇ）、青色にＺｎＳ：Ａｇ（Ｐ２２−Ｂ）を
用いた。
【０１４６】次いで、ニトロセルロースなどの膜でフィ
ルミングした後、基板１１０全体にＡｌを、膜厚５０〜
３００ｎｍ程度蒸着してメタルバック膜１２２とする。
【０１４７】その後、基板１１０を４００℃程度に加熱
してフィルミング膜やＰＶＡなどの有機物を加熱分解す
る。このようにして、蛍光表示板が完成する。
【０１４８】このように製作した電子源板と、蛍光表示
板とを、スペーサ６０を挟み込んでフリットガラスを用
いて封着する。
【０１４９】蛍光表示板に形成された蛍光体（１１４Ａ
〜１１４Ｃ）と、電子源板の薄膜電子源マトリクスとの
位置関係は図７に示したとおりである。
【０１５０】なお、図７では、蛍光体（１１４Ａ〜１１
４Ｃ）やブラックマトリクス１２０と、基板上構成物と
の位置関係を示すために、基板１１０上の構成物は斜線
のみで示してある。
【０１５１】電子放出部３５、即ち、トンネル絶縁層１
２が形成された部分と、蛍光体１１４の幅との関係が重
要である。
【０１５２】本実施の形態では、薄膜電子源３０１から
放出される電子ビームは多少空間的に広がることを考慮
して、電子放出部３５の幅は蛍光体（１１４Ａ〜１１４
Ｃ）の幅よりも狭く設計している。
【０１５３】また、基板１１０と基板１４との間の距離
は、１〜３ｍｍ程度とした。
【０１５４】スペーサ６０は、表示パネル内部を真空に
したときに、大気圧の外部からの力による表示パネルの
破損を防ぐために挿入される。
【０１５５】したがって、基板１４、基板１１０に厚さ
３ｍｍのガラスを用いて、幅４ｃｍ×長さ９ｃｍ程度以
下の表示面積の表示装置を製作する場合には、基板１１
０と基板１４自体の機械強度で大気圧に耐え得るので、
スペーサ６０を挿入する必要はない。
【０１５６】スペーサ６０の形状は、例えば、図７に示
すように、直方体形状とする。
【０１５７】また、ここでは、３行毎にスペーサ６０の
支柱を設けているが、機械強度が耐える範囲で、支柱の
数（配置密度）を減らしてかまわない。
【０１５８】スペーサ６０としては、ガラス製またはセ
ラミクス製で、板状あるいは柱状の支柱を並べて配置す
る。
【０１５９】封着した表示パネルは、１×１０-7Ｔｏｒ
ｒ程度の真空に排気して、封止する。
【０１６０】表示パネル内の真空度を高真空に維持する
ために、封止の直前あるいは直後に、表示パネル内の所
定の位置（図示せず）でゲッター膜の形成またはゲッタ
ー材の活性化を行う。
【０１６１】例えば、バリウム（Ｂａ）を主成分とする
ゲッター材の場合、高周波誘導加熱によりゲッター膜を
形成できる。
【０１６２】このようにして、薄膜電子源マトリクスを
用いた表示パネルが完成する。
【０１６３】本実施の形態では、基板１１０と基板１４
との間の距離が１〜３ｍｍ程度と大きいので、メタルバ
ック１２２に印加する加速電圧を３〜６ＫＶと高電圧に
でき、したがって、前記したように、蛍光体（１１４Ａ
〜１１４Ｃ）には陰極線管（ＣＲＴ）用の蛍光体を使用
することができる。
【０１６４】図１０は、本実施の形態の表示パネルに、
駆動回路を接続した状態を示す結線図である。
【０１６５】行電極３１０（本実施の形態では下部電極
１３と一致）は行電極駆動回路４１に接続され、列電極
３１１（本実施の形態では上部電極バスライン３２と一
致）は列電極駆動回路４２に接続される。
【０１６６】ここで、各駆動回路（４１、４２）と、電
子源板との接続は、例えば、テープキャリアパッケージ
を異方性導電膜で圧着したものや、各駆動回路（４１、
４２）を構成する半導体チップを、電子源板の基板１４
上に直接実装するチップオングラス等によって行う。
【０１６７】メタルバック膜１２２には、加速電圧源４
３から３〜６ＫＶ程度の加速電圧が常時印加される。
【０１６８】図１１は、図１０に示す各駆動回路から出
力される駆動電圧の波形の一例を示すタイミングチャー
トである。
【０１６９】なお、同図において、点線は高インピーダ
ンス出力であることを示している。
【０１７０】実際には、出力インピーダンスを１〜１０
ＭΩ程度とすれば良く、本実施例では５ＭΩとした。
【０１７１】ここで、ｎ番目の行電極３１０をＲｎ、ｍ
番目の列電極３１１をＣｍ、ｎ番目の行電極３１０と、
ｍ番目の列電極３１１との交点のドットを（ｎ、ｍ）で
表すことにする。
【０１７２】時刻ｔ０ではいずれの電極も電圧ゼロであ
るので電子は放出されず、したがって、蛍光体（１１４
Ａ〜１１４Ｃ）は発光しない。
【０１７３】時刻ｔ１において、Ｒ１の行電極３１０
に、行電極駆動回路４１から（ＶR1）なる駆動電圧を、
（Ｃ１、Ｃ２）の列電極３１１に、列電極駆動回路４２
から（ＶC1）なる駆動電圧を印加する。
【０１７４】ドット（１、１）、（１、２）の上部電極
１１と下部電極１３との間には（ＶC1−ＶR1）なる電圧
が印加されるので、（ＶC1−ＶR1）の電圧を電子放出開
始電圧以上に設定しておけば、この２つのドットの薄膜
電子源からは電子が真空中に放出される。
【０１７５】本実施の形態では、ＶR1＝−４．５Ｖ、Ｖ
C1＝４．５Ｖとした。
【０１７６】放出された電子は、メタルバック膜１２２
に印加された電圧により加速された後、蛍光体（１１４
Ａ〜１１４Ｃ）に衝突し、蛍光体（１１４Ａ〜１１４
Ｃ）を発光させる。
【０１７７】また、この期間、他の（Ｒ２、Ｒ３）の行
電極３１０は高インピーダンス状態なので、列電極３１
１の電圧値に関わらず電子は放出せず、対応する蛍光体
（１１４Ａ〜１１４Ｃ）も発光しない。
【０１７８】時刻ｔ２において、Ｒ２の行電極３１０
に、行電極駆動回路４１から（ＶR1）なる駆動電圧を印
加し、Ｃ１の列電極３１１、列電極駆動回路４２から
（ＶC1）なる電圧を印加すると、同様に、ドット（２、
１）が点灯する。ここで、図１１に示す電圧波形の駆動
電圧を、行電極３１０および列電極３１１に印加する
と、図１０の斜線を施したドットのみが点灯する。この
ようにして、列電極３１１に印加する信号を変えること
により、所望の画像または情報を表示することができ
る。
【０１７９】また、列電極３１１に印加する駆動電圧
（ＶC1）の大きさを画像信号に合わせて適宜変えること
により、階調のある画像を表示することができる。
【０１８０】なお、トンネル絶縁層１２中に蓄積される
電荷を開放するために、図１１の時刻ｔ４において、全
ての行電極３１０に、行電極駆動回路４１から（ＶR2）
なる駆動電圧を印加し、同時に、全ての列電極に、列電
極駆動回路４２から０Ｖの駆動電圧を印加する。ここ
で、ＶR2＝２Ｖであるので、薄膜電子源３０１には−Ｖ
R2＝−２Ｖの電圧が印加される。
【０１８１】このように、電子放出時とは逆極性の電圧
（反転パルス）を印加することにより薄膜電子源の寿命
特性を向上できる。
【０１８２】なお、反転パルスを印加する期間（図１１
のｔ４〜ｔ５、ｔ８〜ｔ９）としては、映像信号の垂直
帰線期間を用いると、映像信号との整合性が良い。
【０１８３】図１１において、行電極３１０Ｒ１に結線
された行電極駆動回路４１の出力波形は時刻ｔ2で高イ
ンピーダンス出力に切り替わっているが、実際には、時
刻ｔ2の直前で電圧ＶR1から低インピーダンスの０Ｖに
戻し、その後に高インピーダンス出力に切り替えてい
る。
【０１８４】図１７は、ある行電極３１０に、動作時に
現れる電圧波形を示したものである。この図では水平１
目盛りが２ｍｓ、垂直１目盛りが２Ｖである。負極性の
パルスは走査パルス、図面右側の正極性のパルスは反転
パルスである。それ以外に現れている正極性のパルス
は、高インピーダンスの期間に誘導された誘導電位であ
る。これは先に述べたように薄膜電子源にとって逆極性
なので電子放出は起こらない。一方、走査パルスを印加
直後から反転パルスを印加するまでの期間は、負極性の
電圧が誘起されている。これは負極性の走査パルスを印
加したことによる影響、および隣接する行電極３１０に
負極性の走査パルスを印加したことにより誘導電位であ
る。この負の誘導電位は薄膜電子源にとって順極性であ
るが、０．８Ｖ程度であり、薄膜電子源の電子放出閾値
以下なので、表示画像にクロストークは発生しない。
【０１８５】以上説明したように、本実施の形態では、
非選択状態の行電極３１０を高インピーダンス状態に設
定しているので、先に説明したように、消費電力を低減
することが可能となる。
【０１８６】（実施の形態２）本発明の実施の形態２の
画像表示装置に用いる表示パネル、および表示パネルと
駆動回路との結線方法とは、前記実施の形態１と同じで
ある。
【０１８７】図１８は、本発明の実施の形態２の画像表
示装置において、行電極駆動回路４１および列電極駆動
回路４２から出力される駆動電圧の波形の一例を示すタ
イミングチャートである。
【０１８８】時刻ｔ１〜ｔ２の期間に行電極３１０Ｒ１
に電位ＶR1なる走査パルスを印加した後、時刻ｔ２〜ｔ
３の期間において行電極３１０Ｒ２に走査パルスを印加
して行電極３１０Ｒ２上の薄膜電子源の電子放出を制御
する。この際、隣接する行電極３１０Ｒ１を高インピー
ダンスではなく、低インピーダンスでアース電位に接続
する。時刻ｔ３〜ｔ４の期間に行電極３１０Ｒ３に走査
パルスを印加する際も、隣接する行電極３１０Ｒ２を低
インピーダンスでアース電位に接続する。その他は、実
施の形態１と同じである。
【０１８９】図１９は、ある行電極３１０に動作時に現
れる電圧波形を示したものである。図１７とほぼ同様な
波形だが、図１７では走査パルスの印加直後から負極性
の電圧が誘起されているのに対し、図１９ではこの負極
性の電圧が誘起されていない。これは隣接行を低インピ
ーダンスのアース電位に接続したために隣接行間の容量
結合による電圧誘起が起こらなかったためである。前述
のように、負極性の誘起電圧は、薄膜電子源にとって順
方向極性なので、本実施の形態は、よりクロストークが
発生しにくくなる方式であることがわかる。
【０１９０】図１８に示した走査パルスの電圧波形を実
現する駆動回路の方式の一例を、図２０および図２１を
用いて述べる。図２０は行電極駆動回路の回路構成図で
ある。本回路は、各出力電圧R1、R2、R3、R4に対応した
アナログスイッチと、これらのアナログスイッチにパル
ス電圧を供給する共通パルス回路６１１、６１２とで構
成される。奇数番目の行電極に対応するアナログスイッ
チには共通パルス回路Ａ６１１を接続し、偶数番目の行
電極に対応するアナログスイッチには共通パルス回路Ｂ
６１２を接続する。
【０１９１】図２１は図２０の回路を制御する信号電圧
波形を示したものである。アナログスイッチの制御信号
SIG1がHigh状態の時、共通パルス回路Ａ６１１の出力
（図中Common1）が行電極R1に出力される。SIG1がLow状
態の時は行電極R1は出力抵抗６２３を介してアース電位
に接続されるため、高インピーダンス状態となる。本実
施例では出力抵抗６２３を5ＭΩとした。同様に、アナ
ログスイッチの制御信号SIG2がHigh状態の時、共通パル
ス回路Ｂ６１２の出力（図中Common2）が行電極R2に出
力される。SIG2がLow状態の時は行電極R2は出力抵抗６
２３を介してアース電位に接続されるため、高インピー
ダンス状態となる。
【０１９２】したがって、各行電極R1、R2、R3に出力さ
れる電圧波形は、図２１のR1、R2、R2の行に示したよう
になる。この回路方式の特徴は、共通パルス回路を偶数
用の６１１と奇数用の６１２とに分け、それぞれに位相
の異なるパルス電圧を出力させたことである。このよう
にすることにより、隣接行に走査パルスを印加している
期間のみ低インピーダンスのアース電位にする回路を容
易に構成することが出来る。
【０１９３】時刻t8〜t9の期間は、全てのSig-n（nは整
数)をHighにして、かつ共通パルス回路から正極性のパ
ルスを出力することにより、全てのR-n(nは整数)に反転
パルスを出力する。
【０１９４】（実施の形態３）本発明の実施の形態３の
画像表示装置に用いる表示パネルの構成を図２２を用い
て説明する。
【０１９５】本実施の形態で用いる表示パネルは第１の
実施例とほぼ同じであるが、図２２に示したように、薄
膜電子源素子をダミー画素３０３として形成したことが
異なる。ダミー画素３０３としての薄膜電子源素子を形
成する列数はγ0Ｍよりも多い列数とする。ここで、γ0
は（９）式で表されるγ0値である。ダミー画素３０３
は各行電極３１０とダミー列電極３１３との間に形成
し、ダミー列電極３１３はダミー列電極駆動回路４５に
接続する。
【０１９６】但し、蛍光表示板上の蛍光体１１４は、図
２２の点線領域に対応する領域にのみ形成する。すなわ
ち、ダミー画素３０３の部分には蛍光体を形成しない。
したがって、ダミー画素３０３の薄膜電子源から電子放
出が起こっても発光しないため、表示画像には何ら影響
を与えない。
【０１９７】また、ダミー画素３０３として、薄膜電子
源素子を用いる代わりにγ0ＭＣeよりも大きな容量を各
列に形成しても良い。この場合も、これらの容量にダミ
ー列電極駆動回路４５を接続する。
【０１９８】図２３は本実施例における駆動電圧波形を
示した図である。
【０１９９】図２３は、本実施の形態の画像表示装置に
おいて、行電極駆動回路４１および列電極駆動回路４
２、ダミー列電極駆動回路４５から出力される駆動電圧
の波形の一例を示すタイミングチャートである。
【０２００】時刻ｔ１〜ｔ２の期間に行電極３１０Ｒ１
に電位ＶR1なる走査パルスを印加すると共に、列電極３
１１Ｃ１、Ｃ２に電位ＶC1なるデータパルスを印加する
ことにより、ドット（R1、C1）、（R1、C2）を発光させ
ることは実施の形態１と同様である。但し、本実施例で
は、発光させないドット（R1、C3）に対応する列電極３
１１Ｃ３を高インピーダンス状態とする。このようにす
ることにより無効電力を一層低減できることは先に述べ
た通りである。
【０２０１】さらに、本実施の形態では、図２３中のＣ
０の波形が示すように、ダミー列電極駆動回路４５から
は常にデータパルスを印加する。これにより（９）式が
常に満たされるため、クロストークの発生を防止でき
る。先に述べたとおり、ダミー画素３０３の動作状態は
表示画像には影響を与えない。あるいは、行電極３１０
の１行上のうち、データパルスを印加してON状態にする
画素数をあらかじめ数え、その数がγ0Ｍよりも小さい
場合にのみダミー画素３０３にデータパルスを印加する
ようにしても良い。
【０２０２】図２４は別の実施の形態で用いる駆動波形
を示したものである。本実施の形態で使用する表示パネ
ル、表示パネルと駆動回路との結線方法は実施の形態３
と同一である。
【０２０３】本実施の形態では、時刻ｔ1〜ｔ2の期間で
列電極３１１Ｃ１、Ｃ２に振幅ＶC1なるデータパルスを
印加してドット（R1、C1)、(R1、C2)を発光させるが、
この後いったん低インピーダンスのアース電位に戻す。
一方、データパルスを印加しない列電極３１１Ｃ３は高
インピーダンスのアース電位に接続したままとする。本
実施の形態では、低インピーダンスのアース電位に戻し
た後、高インピーダンスに設定するため、非選択状態の
列電極３１１の電位がアース電位近傍でフローティング
となる。このため、輝度変調素子３０１に印加される順
方向電圧が小さくなり、クロストークの発生が更に確実
に抑制される。
【０２０４】図３４は別の実施の形態で用いる表示パネ
ル内での輝度変調素子301の結線の概略を示した図であ
る。本実施の形態で使用する輝度変調素子301の構成、
その製造方法は実施の形態３と同一である。
【０２０５】本実施の形態では、各行電極３１０とダミ
ー列電極３１３との間にダミー容量３０４を設ける。ダ
ミー容量３０４の容量値は（１３）式を満たす範囲で設
定する。ダミー電極３０４はダミー列電極駆動回路４５
に接続する。
【０２０６】図３４ではダミー列電極３１３を１本とし
たが、複数本にし、ダミー容量３０４も各行電極毎に複
数個設けても良い。この場合、各行毎のダミー容量の合
計値が（１３）式を満たせばよい。
【０２０７】例えば、ダミー容量３０４として輝度変調
素子３０１と同じ構造のものを複数個設けると、ダミー
容量３０４と輝度変調素子３０４とが同一の製造プロセ
スで形成できるという利点がある。
【０２０８】図３５は各駆動回路の出力波形を示す図で
ある。ダミー列電極駆動回路４５からは一定電位ＶGを
低インピーダンスで出力する。本実施の形態ではＶG＝0
Ｖとした。その他の波形は、先の実施の形態（図２４）
と同じである。
【０２０９】図３６は別の実施の形態で用いる表示パネ
ルと駆動回路との結線を示す図である。本実施の形態で
用いる表示パネルは実施の形態１と同一である。
【０２１０】本実施の形態では、各行電極駆動回路４１
の出力端子にダミー容量３０４を接続する。ダミー容量
３０４の容量値は（１３）式を満たす範囲で設定する。
本実施の形態における駆動電圧波形は図３５に示したも
のと同一である。
【０２１１】（実施の形態４）本発明の実施の形態４の
画像表示装置に用いる表示パネルの構成を図２５を用い
て説明する。
【０２１２】表示装置の表示パネルは、電子放出素子マ
トリクスを形成した基板と蛍光体などを形成した蛍光表
示板とから構成される。図２５は、表示パネルの断面図
を示したものである。ガラスやセラミックスなどの絶縁
性材料の基板714上に、陰極導体710を形成する。陰極導
体710は表示装置の走査線の本数だけ形成する。絶縁層7
12を介してゲート電極711を形成する。ゲート電極711
は、陰極導体710と直交して形成され、表示装置の列の
数だけ形成する。ゲート電極711と陰極導体710とが交差
する領域には複数個のゲート孔が形成され、ゲート孔の
底部には陰極713が形成される。陰極713はカーボンナノ
チューブを用いる。
【０２１３】ゲート電極−陰極導体交差部（図２５中の
点線部）を拡大した図を図２６に示した。図２６（ｂ）
は平面図であり、図２６（ａ）は、Ａ−Ｂ線での断面図
である。必要に応じて、陰極713と陰極導体710との間に
抵抗層を形成しても良い。この基板の形成方法は、例え
ば、 Materials Research Society Symposium Proceedi
ngs、 Vol. 509 (1998) pp.107〜112 に記載されてい
る。本実施例では、ゲート電極711と陰極導体710の交差
領域に設ける各ゲート孔の大きさは直径２０μm、絶縁
層712の厚さは２０μmに設定した。また、交差領域内に
設けるゲート孔の数、すなわち１画素当たりのゲート孔
の数は通常数個〜数100個である。
【０２１４】蛍光表示板の構造、蛍光表示板と基板との
組立方法、パネル内の真空排気方法などは実施の形態１
と同様である。
【０２１５】表示パネルの各電極への駆動方法の結線は
図１０と同じである。但し、陰極導体710が行電極３１
０に相当し、ゲート電極711が列電極３１１に相当す
る。本実施の形態において、陰極導体710、陰極713、絶
縁層712、ゲート電極711とで構成されるゲート型電子源
素子が図１０の薄膜電子源素子３０１に対応する。
【０２１６】図２７は各駆動回路の出力電圧波形を示し
たものである。行電極３１０Ｒ１に走査パルス（電圧−
Ｖs）を印加し、行電極３１０Ｒ１を選択状態にする。
この期間に列電極３１１Ｃ１、Ｃ２にデータパルス（電
圧Ｖd）を印加すると、ドット(R1、C1)、(R1、C2)のゲ
ート電極−陰極間には（Ｖs＋Ｖd）なる電圧が印加さ
れ、電子が放出される。次に行電極３１０Ｒ２に走査パ
ルスを印加して電極３１０Ｒ２を選択状態にする際に
は、隣接する行電極３１０Ｒ１は低インピーダンスのア
ース電位にする。そして、それ以外の期間、すなわち、
非選択期間でありかつ隣接電極も非選択状態の期間は、
高インピーダンスでアース電位に接続する。これにより
列電極駆動回路の無効電力を低減できる。
【０２１７】ここでは非選択期間の行電極３１０をアー
ス電位に接続する例を示したが、アース電位以外に接続
しても良い。例えば、非選択期間の行電極を正電位にす
れば、非選択時の電子放出を確実に押さえることが出
来、表示のクロストーク低減に有効である。この場合、
図２７の点線期間では、高インピーダンスを介して、正
電位に接続すればよい。
【０２１８】陰極導体710、陰極713、絶縁層712、ゲー
ト電極711とで構成されるゲート型電子源素子において
は、ゲート電極７１１に正電位を印加したときのみ電子
放出をする「単極性」デバイスなので、本発明の駆動方
法を用いてもクロストークは発生しない。
【０２１９】なお、本実施例では陰極713としてカーボ
ンナノチューブを用いた例を示したが、ダイヤモンド陰
極を用いる場合には、陰極713としてダイヤモンド膜を
用いればよい。この場合の基板の製法は、例えば IEEE
Transaction Electron Devices、 Vol.46、 No.4 (199
9) pp.787〜791 に記載されている。
【０２２０】また、カーボンナノチューブを用いた電子
源素子に限らず、Spindt型電界放出素子、バリスティッ
ク電子面放出素子など、一般に電子源素子は、「単極
性」デバイスであるから、本発明による駆動方法を適用
することが出来る。
【０２２１】（実施の形態５）本発明の実施の形態５の
画像表示装置として、有機エレクトロルミネセンスを輝
度変調素子に用いる実施例を図２８を用いて説明する。
有機エレクトロルミネセンスは有機発光ダイオード（Or
ganic Light-Emitting Diode）とも呼ばれる。以下では
有機発光素子と呼ぶ。
【０２２２】ガラスなど透光性の基板８１４上にITO(In
dium Tin Oxide）など透光性の導電体で陽極８１１を形
成する。陽極８１１は表示装置の表示列の個数の列にパ
ターン化する。次いで、陰極隔壁８１３を形成する。そ
の後、蒸着法などにより有機層８１２を形成し、更に陰
極８１０を形成する。
【０２２３】有機層８１２は、陽極８１１側から見て、
バッファ層、ホール輸送層、発光層、電子輸送層の順で
積層した構造である。有機層８１２の具体的材料やより
詳細な製造方法は例えば、1997 SID International Sym
posium Digest of TechnicalPapers、１０７３頁〜１０
７６頁（１９９７年５月発行）に記載されている。
【０２２４】あるいは有機層８１２は、発光体をドープ
した高分子材料を用いても良い。具体的には、例えば19
99 SID International Symposium Digest of Technical
Papers、 pp. 372〜375 (1999. 5月)に記載されてい
る。
【０２２５】図２８には図示していないが、金属の缶な
どを基板８１４に封止し、内部を窒素ガスに置換した
り、酸化バリウムなどの補水剤を取り付けるなどして水
分が有機層８１２や陰極８１０に進入するのを防ぐ。
【０２２６】この表示パネルの駆動回路への結線方法を
図２９に示す。陰極８１０は走査線側（行側）に配線し
行電極駆動回路４１に結線する。陽極８１１はデータ線
側（列側）に配線し、列電極駆動回路４２に結線する。
【０２２７】図３０は各駆動回路の駆動波形を示したも
のである。陰極８１０Ｒ１に走査パルス（電圧−Ｖs）
を印加して、陰極８１０Ｒ１を選択状態にする。この
時、陽極８１１Ｃ１、Ｃ２に定電流パルスを印加するこ
とにより、ドット（R1、C1）、（R1、C2）の有機発光素
子８００に所定の順方向電流が流れ発光する。一方、陽
極８１１Ｃ３は低インピーダンスのアース電位とする。
するとドット(R1、C3)の有機発光素子８００には十分な
電圧が印加されないため、発光しない。このようにして
列電極駆動回路の出力波形を変えることにより所望の画
像や情報を表示できる。
【０２２８】次に陰極８１０Ｒ２に−Ｖsなるパルスを
印加して陰極８１０Ｒ２を選択したときには、隣接行で
ある陰極８１０Ｒ１は低インピーダンスでアース電位に
設定する。それ以外の期間は、陰極８１０Ｒ１は高イン
ピーダンス状態に設定する。
【０２２９】この例では、選択状態の陰極８１０に隣接
する陰極８１０を低インピーダンスのアース電位に設定
しているが、隣接する陰極８１０を高インピーダンスの
アース電位に設定しても、表示のクロストークが十分に
小さい場合には、隣接する陰極８１０も高インピーダン
ス状態に設定しても良い。
【０２３０】（実施の形態６）本発明の実施の形態６の
画像表示装置として、有機発光素子を輝度変調素子に用
いる実施例を図３１を用いて説明する。本実施の形態で
用いる表示パネル、および駆動回路との結線方法は図２
８、２９に示したものと同じである。
【０２３１】図３１は各駆動回路の駆動波形を示したも
のである。陰極８１０Ｒ１に走査パルス（電圧−Ｖs）
を印加して、陰極８１０Ｒ１を選択状態にする。この
時、陽極８１１Ｃ１、Ｃ２に定電流パルスを印加するこ
とにより、ドット（R1、C1）、（R1、C2）の有機発光素
子８００に所定の順方向電流が流れ発光する。一方、陽
極８１１Ｃ３は高インピーダンス出力に設定し、電流を
流さない。したがって、ドット（R1、C3）の有機発光素
子８００は発光しない。このようにして列電極駆動回路
の出力波形を変えることにより所望の画像や情報を表示
できる。
【０２３２】次に陰極８１０Ｒ２に−Ｖsなるパルスを
印加して陰極８１０Ｒ２を選択したときには、隣接行で
ある陰極８１０Ｒ１は低インピーダンスでアース電位に
設定する。それ以外の期間は、陰極８１０Ｒ１は高イン
ピーダンス状態に設定する。
【０２３３】本実施の形態では非選択状態の列電極駆動
回路出力を高インピーダンスとしているため、先の実施
の形態よりも更に低電力化が図れる。
【０２３４】本発明の実施の形態７の画像表示装置とし
て、有機発光素子を輝度変調素子に用いる実施例を図３
７を用いて説明する。本実施の形態で用いる表示パネ
ル、および駆動回路の出力波形は図２８、３０に示した
ものと同じである。
【０２３５】図３７は、本実施の形態における有機発光
素子800の結線方法を示した図である。本実施の形態で
は、各陰極810とダミー列電極３１３との間にダミー容
量３０４を形成し、ダミー列電極３１３をダミー列電極
駆動回路４５に接続する。ダミー列電極駆動回路４５を
低インピーダンスのアース電位にする。ダミー容量の容
量値は（１３）式を満たすように設定する。
【０２３６】本実施の形態では、ダミー容量３０４の効
果で、より一層クロストークの発生を防止できる。
【０２３７】
【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記の通りである。
【０２３８】本発明の画像表示装置によれば、輝度変調
素子の有する容量成分の充放電に伴う無効電力を低減
し、消費電力を低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像表示装置の駆動方法を説明するた
めの図である。
【図２】本発明の画像表示装置の駆動方法における電極
間容量を計算するための等価回路を示す図である。
【図３】図２の等価回路により求められた電極間容量の
変化を示すグラフである。
【図４】本発明の画像表示装置の駆動方法における電極
間容量を計算するための等価回路を示す図である。
【図５】図４の等価回路により求められた電極間容量の
変化を示すグラフである。
【図６】本発明の実施の形態１の電子源板の薄膜電子源
マトリクスの一部の構成を示す平面図である。
【図７】本発明の実施の形態１の電子源板と蛍光表示板
との位置関係を示す平面図である。
【図８】本発明の実施の形態１の画像表示装置の構成を
示す要部断面図である。
【図９】本発明の実施の形態１の電子源板の製造方法を
説明するための図である。
【図１０】本発明の実施の形態１の表示パネルに、駆動
回路を接続した状態を示す結線図である。
【図１１】図１０に示す各駆動回路から出力される駆動
電圧の波形の一例を示すタイミングチャートである。
【図１２】輝度変調素子マトリクスで構成された従来の
画像表示装置の概略構成を示す図である。
【図１３】従来の画像表示装置の駆動方法を説明するた
めの図である。
【図１４】非選択行を高インピーダンスとしたときの誘
導電位を示す図である。
【図１５】非選択行と非選択列を高インピーダンスにし
たときの誘導電位を示す図である。
【図１６】画面上に発生するクロストークを考察する図
である。
【図１７】実施の形態１において行電極に誘起される誘
導電位を観測した図である。
【図１８】本発明の実施の形態２の画像表示装置におけ
る駆動電圧波形の一部を示す図である。
【図１９】実施の形態２において行電極に誘起される誘
導電位を観測した図である。
【図２０】本発明の実施の形態２の駆動回路の構成の一
例を示す図である。
【図２１】図２０の駆動回路を動作させる際のタイミン
グチャートを示す図である。
【図２２】本発明の実施の形態３の画像表示装置の構成
と駆動回路との結線を示す図である。
【図２３】本発明の実施の形態３の画像表示装置におけ
る駆動電圧波形の一部を示す図である。
【図２４】本発明の実施の形態３の画像表示装置におけ
る駆動電圧波形の他の例の一部を示す図である。
【図２５】本発明の実施の形態４の画像表示装置の表示
パネルの構成を示す要部断面図である。
【図２６】本発明の実施の形態４の画像表示装置の表示
パネルの構成を示す要部平面図である。
【図２７】本発明の実施の形態４の画像表示装置におけ
る駆動電圧波形の一部を示す図である。
【図２８】本発明の実施の形態５の画像表示装置の表示
パネルの構成を示す要部断面図である。
【図２９】本発明の実施の形態５の画像表示装置の表示
パネルと駆動回路との結線を示す図である。
【図３０】本発明の実施の形態５の画像表示装置におけ
る駆動電圧波形の一部を示す図である。
【図３１】本発明の実施の形態６の画像表示装置におけ
る駆動電圧波形の一部を示す図である。
【図３２】本発明の画像表示装置の駆動方法における電
極間容量を計算するための等価回路を示す図である。
【図３３】非選択行と非選択列を高インピーダンスにし
たときの誘導電位を示す図である。
【図３４】本発明の別の実施の形態の画像表示装置の輝
度変調素子の結線方法を示す図である。
【図３５】本発明の別の実施の形態の画像表示装置の駆
動電圧波形を示す図である。
【図３６】本発明の別の実施の形態の画像表示装置の輝
度変調素子の結線方法を示す図である。
【図３７】本発明の別の実施の形態の画像表示装置の表
示パネルにおける有機発光ダイオード素子の結線方法を
示す図である。
【符号の説明】
１０…真空、１１…上部電極、１２…トンネル絶縁層、
１３…下部電極、１４、１１０…基板、１５…保護絶縁
層、３２…上部電極バスライン、３５…電子放出部、４
１…行電極駆動回路、４２…列電極駆動回路、４３…加
速電圧源、４５…ダミー列電極駆動回路、６０…スペー
サ、１１４Ａ…赤色蛍光体、１１４Ｂ…緑色蛍光体、１
１４Ｃ…青色蛍光体、１２０…ブラックマトリクス、１
２２…メタルバック膜、３０１…輝度変調素子、３０３
…ダミー画素、３０４…ダミー容量、３１０…行電極、
３１１…列電極、３１３…ダミー列電極、５０１…レジ
スト、７１０…陰極導体、７１１…ゲート電極、７１２
…絶縁層、７１３…陰極、７１４…基板、８００…有機
発光素子、８１０…陰極、８１１…陽極、８１２…有機
層、８１３…陰極隔壁、８１４…基板。
───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｇ０９Ｇ 3/20 ６２３ Ｇ０９Ｇ 3/20 ６２３Ｔ 3/22 3/22 Ｅ 3/30 3/30 Ｊ 3/32 3/32 Ａ Ｈ０５Ｂ 33/08 Ｈ０５Ｂ 33/08 33/14 33/14 Ａ (72)発明者 佐川 雅一 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 Ｆターム(参考） 3K007 AB02 AB05 BA06 CA01 CB01 DA01 DB03 EB00 GA02 GA04 5C080 AA06 AA10 AA18 BB05 CC03 DD10 DD26 FF07 JJ01 JJ02 JJ03 JJ04 JJ05 JJ06

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】正極性の電圧印加で輝度が変調し、かつ逆
    極性の電圧印加では輝度変調しない輝度変調素子を複数
    個有し、 前記輝度変調素子の第１の電極に電気的に接続された複
    数の第１の配線と、 前記輝度変調素子の第２の電極に電気的に接続され、か
    つ前記複数の第１の配線に交差する複数の第２の配線
    と、 前記複数の第１の配線に結線され、走査パルスを出力す
    る第１の駆動手段と、前記複数の第２の配線に結線され
    た第２の駆動手段とを有する画像表示装置であって、 前記第１の駆動手段は、非選択状態の前記第１の配線
    を、選択状態の前記第１の配線よりも高インピーダンス
    状態に設定することを特徴とする画像表示装置。
  2. 【請求項２】正極性の電圧印加で輝度が変調し、かつ逆
    極性の電圧印加では輝度変調しない輝度変調素子を複数
    個有し、 前記輝度変調素子の第１の電極に電気的に接続された複
    数の第１の配線と、 前記輝度変調素子の第２の電極に電気的に接続され、か
    つ前記複数の第１の配線に交差する複数の第２の配線
    と、 前記複数の第１の配線に結線されて、走査パルスを出力
    する第１の駆動手段と、前記複数の第２の配線に結線さ
    れた第２の駆動手段とを有する画像表示装置であって、 前記第１の駆動手段は、非選択状態の前記第１の配線
    を、選択状態の前記第１の配線よりも高インピーダンス
    状態に設定し、 前記第２の駆動手段は、非選択状態の前記第２の配線
    を、選択状態の前記第２の配線よりも高インピーダンス
    状態に設定することを特徴とする画像表示装置。
  3. 【請求項３】前記第１の駆動手段は、前記第１の配線を
    前記選択状態から前記高インピーダンス状態の前記非選
    択状態に移行させる期間に、前記高インピーダンス状態
    より低インピーダンスの非選択レベル電位に設定するこ
    とを特徴とする請求項１又は２に記載の画像表示装置。
  4. 【請求項４】前記第２の駆動手段は、前記第２の配線を
    前記選択状態から前記高インピーダンス状態の前記非選
    択状態に移行させる期間に、前記高インピーダンス状態
    より低インピーダンスの非選択レベル電位に設定するこ
    とを特徴とする請求項２に記載の画像表示装置。
  5. 【請求項５】前記第１の駆動手段は、非選択状態の前記
    第１の配線に、前記輝度変調素子にとって逆極性になる
    極性方向の電圧を出力することを特徴とする請求項１乃
    至４のいずれか一項に記載の画像表示装置。
  6. 【請求項６】前記第１の駆動手段は、選択状態の前記第
    １の配線に隣接する前記第１の配線のうち一方または両
    方を、前記選択状態の第１の配線が選択状態にある期間
    は固定電位に設定し、それ以外の前記第１の配線を前記
    選択状態の第１の配線よりも高インピーダンス状態に設
    定することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項
    に記載の画像表示装置。
  7. 【請求項７】前記第１の駆動手段は、前記第１の配線毎
    に設けられた切替回路と、複数個の互いに位相の異なる
    パルスを出力するパルス回路とから構成されることを特
    徴とする請求項６に記載の画像表示装置。
  8. 【請求項８】前記複数の第１の配線の各配線と、１本ま
    たは複数本の第３の配線との間に付加容量が接続されて
    おり、前記第３の配線は前記高インピーダンス状態より
    も低インピーダンス状態に設定することを特徴とする請
    求項２に記載の画像表示装置。
  9. 【請求項９】前記複数の第１の配線の各配線と、１本ま
    たは複数本の第３の配線との間に付加容量が接続されて
    おり、前記第３の配線は固定電位に設定することを特徴
    とする請求項２に記載の画像表示装置。
  10. 【請求項１０】前記第１の配線の本数をＮ、前記第２の
    配線の本数をＭ、前記輝度変調素子の静電容量をＣe、
    前記選択状態の第１の配線に印加する電圧をＶK、前記
    第３の配線の電位をＶGとし、前記付加容量は下記式を
    満たす容量値Ｃdであることを特徴とする請求項８又は
    ９に記載の画像表示装置。Ｃd≧0.3ＭＣe／［Ｎ｛0.7−
    （ＶG／ＶK）｝］。
  11. 【請求項１１】前記付加容量を、前記輝度変調素子の静
    電容量部分で構成したことを特徴とする請求項８乃至１
    ０のいずれか一項に記載の画像表示装置。
  12. 【請求項１２】前記輝度変調素子として有機発光ダイオ
    ードを用いたことを特徴とする請求項１乃至１１のいず
    れか一項に記載の画像表示装置。
  13. 【請求項１３】電子放出素子と蛍光体との組合せにより
    前記輝度変調素子を構成したことを特徴とする請求項１
    乃至１１のいずれか一項に記載の画像表示装置。
  14. 【請求項１４】上部電極と電子加速層と下部電極とを有
    する薄膜電子源と蛍光体との組合せにより前記輝度変調
    素子を構成したことを特徴とする請求項１乃至１１のい
    ずれか一項に記載の画像表示装置。
  15. 【請求項１５】前記高インピーダンス状態のインピーダ
    ンスは、１ＭΩ以上であることを特徴とする請求項１乃
    至１４のいずれか一項に記載の画像表示装置。
  16. 【請求項１６】前記非選択状態の第１の配線は、フロー
    ティング電位であることを特徴とする請求項１乃至１４
    のいずれか一項に記載の画像表示装置。
  17. 【請求項１７】前記非選択状態の第１の配線および前記
    非選択状態の第２の配線は、フローティング電位である
    ことを特徴とする請求項２、４、８乃至１１のいずれか
    一項に記載の画像表示装置。
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