JP2004163649A - 表示装置及びその駆動制御方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】表示開始信号の発生に応じてアノード電位を遮断状態から供給状態に遷移させる場合における、不本意な表示状態の発生や不本意な発光を抑制することができる表示装置及びその駆動制御方法を提供する。
【解決手段】時刻ｔ０で表示開始信号ＤＳが発生した場合、時刻ｔ１でカソード・ゲート間に遮断電圧を印加し、遮断電圧印加開始してから所定時間経過した後に、遮断電圧がかかった状態からアノード電位Ｖａが閾値電位Ｖｔｈとなるまでの時間Ｔｄを考慮して時刻ｔ２でアノード電位Ｖａを立ち上げ電子放出体からの電子放出を行い得る閾値電位Ｖｔｈ以上にする。
【選択図】 図１
【解決手段】時刻ｔ０で表示開始信号ＤＳが発生した場合、時刻ｔ１でカソード・ゲート間に遮断電圧を印加し、遮断電圧印加開始してから所定時間経過した後に、遮断電圧がかかった状態からアノード電位Ｖａが閾値電位Ｖｔｈとなるまでの時間Ｔｄを考慮して時刻ｔ２でアノード電位Ｖａを立ち上げ電子放出体からの電子放出を行い得る閾値電位Ｖｔｈ以上にする。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンピュータのモニター、テレビジョン装置などに用いられる表示装置に関し、特に、アノード、カソード及びゲートの３端子を有し、カソードとゲートとがマトリクス接続された表示パネルを有する表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子放出素子を用いた平面型表示装置が注目されている。
【０００３】
電子放出素子としては、熱陰極型と冷陰極型とがあるが、平面型表示装置の表示パネルにおいては主として冷陰極型が用いられており、電界放出型（以下ＦＥ型という）、金属／絶縁層／金属型（以下ＭＩＭ型という）や表面伝導型（以下ＳＣ型という）等が知られている。
【０００４】
ＦＥ型の例としては、Ｃ．Ａ．Ｓｐｉｎｄｔ、“Ｐｈｙｓｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｔｈｉｎ−ｆｉｌｍ ｆｉｅｌｄ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｃａｔｈｏｄｅｓ ｗｉｔｈ ｍｏｌｙｂｄｅｎｉｕｍ ｃｏｎｅｓ”、Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．、４７、５２４８（１９７６）に開示されたものが有名である。ＭＩＭ型の例としては、Ｃ．Ａ．Ｍｅａｄ、“Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｔｕｎｎｅｌ−Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｄｅｖｉｃｅｓ”、Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．、３２、６４６（１９６１）に開示されたものが知られている。またＳＣ型としては、Ｍ．Ｉ．Ｅｌｉｎｓｏｎ、Ｒａｄｉｏ Ｅｎｇ． Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｐｈｙｓ．、１０、１２９０（１９６５）に開示されているものが知られている。
【０００５】
これらの電子放出素子を電子源として用いて表示パネルを実現するためには、ＸＹマトリクス状に接続されたカソード及びゲートが形成された基板と、それに対向して配置される蛍光体を有するアノードを設け、カソードの電子放出体から放出された電子をアノード側の蛍光体に照射して蛍光体を発光させる構成としている。
【０００６】
こうした電子放出素子として、電子放出のための仕事関数が小さく閾値電圧が低い炭素系の材料や繊維状の電子放出体が注目されており、それらの電子放出素子を用いた例が、特許文献１〜３に開示されている。
【０００７】
これらはいずれも、フラーレン、ダイヤモンド、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）、繊維状カーボン等を電子放出体として用いたものである。
【０００８】
このように、閾値電圧の低い電子放出体では、３端子の場合、カソード・ゲート間に電圧を印加することなく、単にアノード・カソード間に通常の高電圧（アノード電圧という）を印加するだけで、カソードに付設された電子放出体から電界電子放出により電子が放出される。よって、放出時にはカソード・ゲート間に電圧を印加せずに電子放出を行い、非放出時にはカソード・ゲート間に遮断電圧を印加することによって電子放出の抑制を行うように構成することができる。こうした動作をノーマリーオン型ということにする。
【０００９】
以下、炭素繊維の電子放出体を用いたノーマリーオン型の単一の電子放出素子を例に挙げて説明する。
【００１０】
図１２は単一の電子放出素子の電位分布を示す模式図であり、電子を放出している駆動状態（図１２（ａ））と、電子放出を停止している遮断状態（図１２（ｂ））と、の電位分布を示している。
【００１１】
図１２（ａ）に示す状態では、カソード２上の電子放出体５に電子放出が開始される閾値電界より大きな電界がカソード２・アノード６間の電圧のみによって生成され、電子放出が起こる駆動状態であることを示しており、これをノーマリーオン状態と呼ぶことにする。
【００１２】
例えば、電子放出体５の閾値電界が３Ｖ／μｍであるとすると、アノード６をカソード２から２ｍｍの距離を隔てた位置に設けた場合、カソード２を０Ｖとしカソード２・アノード６間のアノード電圧６ｋＶとなるように印加すると電子放出が開始される。
【００１３】
なお、好適なノーマリーオン状態にするためにはさらに高いアノード電圧を印加してもよく、アノード電圧は電子放出素子の電圧―電流特性により必要な電流密度の得られる電界強度によって決めればよい。
【００１４】
例えば、５Ｖ／μｍの電界強度で必要な電流密度が得られるのであれば、アノード６をカソード２から２ｍｍの距離を隔てた位置に設けた場合、アノード電圧として１０ｋＶを印加するようにすればよい。
【００１５】
図１２（ａ）には、この時の等電位面の様子を図示してある。図１２（ａ）では、アノード６と電子放出体５の間にほぼ均等に等電位面が存在し、電子放出体５近傍の電界強度も約５Ｖ／μｍとなり電子放出が起こる。
【００１６】
また、電子放出のためにカソード２・ゲート４間に印加する電圧は、アノード電圧による電界強度に影響を与えない電位であればよいが、上記ノーマリーオン状態では０Ｖに設定した例を示している。
【００１７】
一方、図１２（ｂ）に示す状態では、カソード２に対してゲート４に負の電位を供給すると、電子放出体５近傍においてアノード６から受ける電界強度が小さくなり電子放出に必要な閾値電界以下となり、電子放出が停止する。この時のカソード２・ゲート４間の電圧を遮断電圧と呼ぶ。
【００１８】
カソード２・ゲート４間に遮断電圧を印加した時の等電位面は、図１２（ｂ）に示したようにカソード２及び電子放出体５は０Ｖで、ゲート４が負電位となるために電子放出体５近傍の等電位面の間隔が広くなり、電界強度が小さくなることがわかる。
【００１９】
なお、この時のカソード２・ゲート４間に印加する遮断電圧は、電子放出体５の閾値電界及びノーマリーオン状態のアノード電圧による電界強度によって必要な電界強度が決まり、電子放出体５の寸法及びカソード・ゲート間距離、ゲート寸法等の設計によって適宜決定される。
【００２０】
以上のように、ノーマリーオン型の電子放出素子においては、カソード・アノード間の電圧の印加のみによって電子放出が行われ、カソード・ゲート間に遮断電圧を印加して電子放出を遮断することにより電子放出を制御するようにしているので、カソード・ゲート間の電圧を電子放出に必要な閾値以上にする必要がないため、より低電圧で安定した駆動制御が可能となる。
【００２１】
【特許文献１】
特開２０００−２５１７８３号公報
【特許文献２】
特開２０００−２６８７０６号公報
【特許文献３】
特開２００２−１００２７９号公報
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、こうしたノーマリーオン型の電子放出素子をＸＹマトリクス型の平面型表示装置に応用することが考えられている。このような平面型表示装置の場合には、カソード・アノード間に電子放出の閾値以上の電界強度を与えるような電圧が印加されていて、且つ、カソード・ゲート間に遮断電圧が印加されていない時には、表示画面の全面にわたって最高輝度で全白表示が行われる。
【００２３】
よって、テレビジョン装置やコンピュータ用のモニターとしてこの平面型表示装置を使用する場合、たとえ短時間であっても全白表示が行われるとユーザーが装置の故障と誤認したり、不快感を覚えたりすることがある。
【００２４】
また、上述した繊維状物質やナノ構造体のように、電子放出のための閾値電圧が比較的低い電子放出体を用いた場合には、カソード・ゲート間電圧を無制御状態にしておくと、カソード・アノード間電圧による電子放出が起こりやすい状況が継続することになり、最高輝度での全白表示にはならずとも、不本意な電子放出による発光が生じるおそれがある。
【００２５】
とりわけ、最高輝度での全白表示や不本意な発光は、表示装置本体の電源オン時や、省電力のための非表示モードから表示モードに復帰する時など、表示開始信号の発生に応じてアノード電位を遮断状態から供給状態に遷移させる場合に生じ易い。
【００２６】
本発明の目的は、表示開始信号の発生に応じてアノード電位を遮断状態から供給状態に遷移させる場合における、不本意な表示状態の発生や不本意な発光を抑制することができる表示装置及びその駆動制御方法を提供することにある。
【００２７】
【課題を解決するための手段】
本発明においては、上記課題を解決するために、カソード・アノード間にアノード電圧を印加した状態において電子放出を行うような閾値を持つ電子源をカソードとして用いて、カソード近傍に設けられたゲートとのカソード・ゲート間に遮断電圧を印加して電子放出を遮断することにより表示を制御するＸＹマトリクス型の平面型ディスプレイのような表示装置において、例えば電源投入時のように表示開始信号が発生してから、少なくともカソード・ゲート間に所定の制御電圧を印加した後に、アノード電圧によって生じる平均電界強度が電子源の閾値以上となるアノード電圧の印加を行うように制御する制御手段を設けるものである。
【００２８】
本発明の骨子は以下のとおりである。
【００２９】
（１）カソード、ゲート及びアノードを有し、前記カソードと前記ゲートとがマトリクス接続された表示パネルを備え、カソード・アノード間にのみ電圧を印加した状態において電子放出を行い得る電子放出体が前記カソードに設けられ、カソード・ゲート間に遮断電圧を印加して前記電子放出体から前記アノードに向かう電子放出を遮断することにより画素を暗状態として表示を行う表示装置において、
表示開始信号が発生した場合、前記カソード・ゲート間に前記遮断電圧又は特定の表示状態を呈し得る駆動電圧の印加を開始してから所定時間経過した後に、前記アノードの電位が前記電子放出体からの電子放出を行い得る閾値電位以上となるように表示パネル駆動回路の動作を制御する制御手段を備えることを特徴とする表示装置。
【００３０】
これにより、表示開始信号の発生に応じてアノードの電位を遮断状態から供給状態に遷移させる場合における、不本意な表示状態の発生や不本意な発光を抑制することができる。
【００３１】
（２）前記カソード・ゲート間への前記遮断電圧又は前記特定の表示状態を呈し得る駆動電圧の印加を、前記表示パネルの全画素について同時に行うことを特徴とする（１）に記載の表示装置。
【００３２】
これにより、アノードの電位を遮断状態から供給状態に遷移させて全白（明）相当のアノード電位となっても、画面全体を最低輝度レベルの全黒（暗）状態又は特定の表示状態に保持することができる。
【００３３】
（３）前記表示パネルの少なくとも１行の走査配線に走査選択電位を供給し、残りの行の走査配線に走査非選択電位を供給し、前記走査選択電位の供給に同期して前記表示パネルの全列の変調信号配線に最暗状態を生成し得る変調電位又は所定の変調電位を供給することによって、
前記遮断電圧又は前記特定の表示状態を呈し得る駆動電圧を前記カソード・ゲート間へ印加することを特徴とする（１）に記載の表示装置。
【００３４】
これにより、通常の表示動作と同じ動作により、アノードの電位を遮断状態から供給状態に遷移させて全白（明）相当のアノード電位となっても、画面を最低輝度レベルの全黒（暗）状態又は特定の表示状態に保持することができる。
【００３５】
（４）前記表示パネル駆動回路は、前記アノード電位を供給するためのアノード電源回路と、前記カソードを駆動するためのカソード駆動回路と、前記ゲートを駆動するためのゲート駆動回路と、前記カソード駆動回路及び前記ゲート駆動回路に前記遮断電圧又は前記特定の表示状態を呈し得る駆動電圧を生成するための駆動用基準電位を供給する駆動電源回路と、を有することを特徴とする（１）に記載の表示装置。
【００３６】
これにより、各回路への給電状態が細やかに制御可能となる。
【００３７】
（５）前記駆動電源回路は、前記カソード駆動回路及び前記ゲート駆動回路に論理回路用駆動電位が供給されている状態で、前記駆動用基準電位の供給を開始し、
その後、前記カソード駆動回路及び前記ゲート駆動回路は、前記遮断電圧又は前記特定の表示状態を呈し得る駆動電圧の印加を開始することを特徴とする（４）に記載の表示装置。
【００３８】
これにより、装置には低電圧供給後に高電圧が印加されることになり、また、各回路に順次電圧が印加されるので、回路の誤動作や破壊を抑止できる。
【００３９】
（６）前記遮断電圧又は前記特定の表示状態を呈し得る駆動電圧の印加を開始する期間において、
前記アノード電源回路は、前記アノード電源回路に論理回路用駆動電位が供給されている状態で、前記アノードを前記電子放出体から電子放出を行い得る閾値電位より十分に低い特定電位に保持することを特徴とする（４）に記載の表示装置。
【００４０】
これにより、アノードの帯電を防止し、アノード電位が閾値を越えるタイミングの制御をし易くする。
【００４１】
（７）前記遮断電圧又は前記特定の表示状態を呈し得る駆動電圧の印加を開始した後に、前記カソード駆動回路及び前記ゲート駆動回路から前記表示パネルへの入力された表示画像データに基づいた表示用駆動電圧の印加を許可することを特徴とする（４）に記載の表示装置。
【００４２】
これにより、表示不良を抑止し、入力表示画像データに基づく表示にスムーズに移ることができる。
【００４３】
（８）前記カソード・ゲート間の電圧を不定状態から零に遷移させた後に、前記遮断電圧又は前記特定の表示状態を呈し得る駆動電圧の印加を開始することを特徴とする（１）に記載の表示装置。
【００４４】
これにより、帯電による悪影響を防止することができる。
【００４５】
（９）前記表示パネルの走査配線となるカソード配線又はゲート配線の何れか一方に、変調信号配線となる他方の配線の電位にかかわらず、前記遮断電圧を印加し得る走査非選択電位を供給するか、
又は、変調信号配線となるカソード配線又はゲート配線の何れか一方に、走査配線となる他方の配線の電位にかかわらず、前記遮断電圧又は前記特定の表示状態を呈し得る駆動電圧を印加し得る変調電位を供給することによって、
前記遮断電圧又は前記特定の表示状態を呈し得る駆動電圧を前記カソード・ゲート間へ印加することを特徴とする（１）に記載の表示装置。
【００４６】
これにより、走査側又は変調信号側の駆動回路の制御のみで、不本意な画面の発光を抑制することができる。
【００４７】
（１０）前記表示パネルの変調信号配線となるカソード配線又はゲート配線の何れか一方に供給される変調電位は３以上の複数レベルから選択された電位であり、そのうち２以上は走査選択電位と同期して供給されることにより電子を放出し得る駆動電圧を生成する電位であり、そのうち１つは前記遮断電圧を生成する電位であることを特徴とする（１）に記載の表示装置。
【００４８】
これにより、変調電位により幾つかの階調レベルを表示しようとした場合に、それに用いられる電位と遮断電圧を生成する電位を兼用できるので、基準電位レベルの数を抑えることができる。
【００４９】
（１１）前記電子放出体が半導体若しくは導電体からなる繊維状のナノ構造体又は炭素を主成分とするナノ構造体であることを特徴とする（１）に記載の表示装置。
【００５０】
（１２）前記ナノ構造体は、カーボンナノチューブ、グラファイトナノファイバー、アモルファスカーボン、カーボンナノホーン、グラファイト、ダイヤモンドライクカーボン、ダイヤモンド、フラーレンから選択される少なくとも一種を含むことを特徴とする（１１）に記載の表示装置。
【００５１】
（１３）カソード、ゲート及びアノードを有し、前記カソードと前記ゲートとがマトリクス接続された表示パネルを備え、カソード・アノード間にのみ電圧を印加した状態において電子放出を行い得る電子放出体が前記カソードに設けられ、カソード・ゲート間に遮断電圧を印加して前記電子放出体から前記アノードに向かう電子放出を遮断することにより画素を暗状態として表示を行う表示装置の駆動制御方法において、
表示開始信号が発生した場合、前記カソード・ゲート間に前記遮断電圧又は特定の表示状態を呈し得る駆動電圧を印加する印加工程、
前記印加工程を開始してから所定時間経過した後に、前記アノードの電位を前記電子放出体からの電子放出を行い得る閾値電位以上にするアノード電位供給工程、
を含むことを特徴とする表示装置の駆動制御方法。
【００５２】
（１４）駆動電源回路は、カソード駆動回路及びゲート駆動回路に論理回路用駆動電位が供給されている状態で、前記カソード駆動回路及び前記ゲート駆動回路に前記遮断電圧又は前記特定の表示状態を呈し得る駆動電圧を生成するための駆動用基準電位の供給を開始し、
その後、前記印加工程を開始すると共に、前記印加工程の開始時期において、アノード電源回路は、前記アノード電源回路に論理回路用駆動電位が供給されている状態で、前記アノードを前記電子放出体から電子放出を行い得る閾値電位より十分に低い特定電位に保持し、
その後更に、前記アノード電位供給工程を開始して前記アノードを前記電子放出体から電子放出を行い得る閾値電位より十分に高い電位に保持し、前記カソード駆動回路及び前記ゲート駆動回路から前記表示パネルへの入力された表示画像データに基づいた表示用駆動電圧の印加を許可することを特徴とする（１３）に記載の表示装置の駆動制御方法。
【００５３】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して、本発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、配置等については、特に特定的な記載なき限りは、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００５４】
（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態による表示装置の駆動制御方法を説明するためのタイミングチャートを示す。図２は本発明の第１実施形態に用いられる表示パネルの構成を示す。図３は本発明の第１実施形態による表示装置の駆動制御系のブロックを示す。
【００５５】
本実施形態に係る平面型ディスプレイである表示装置は、マトリクス接続された複数の電子放出素子を行列状に配置して得られるものである。
【００５６】
図２において、２０１は電子源基板であり、２０６はフェースプレートであり、２１４は外枠であり、２１１は行方向配線であり、２１２は列方向配線であり、２００はノーマリーオン型の電子放出素子である。
【００５７】
単純マトリクスの電子源基板２０１に対向して、電子放出素子２００の上部に対応するフェースプレート２０６上に画像形成部材として設けられた蛍光体２０８を位置合わせして配置している。
【００５８】
蛍光体２０８上には、高電圧印加用の導体として蒸着等によってアルミニウム系配線材料をメタルバック２０９として設けてある。メタルバック２０９には、高電位を供給するための高圧端子２１３が電気的に接続されている。
【００５９】
また、メタルバック２０９を設けた側とは反対側の蛍光体２０８表面には、アノード基板２０７が設けられている。
【００６０】
図２において、行方向配線２１１はＣ１、Ｃ２・・・Ｃｍのｍ本の配線からなり、ストライプ状に配列され、各々がカソード２０２を形成している。行方向配線２１１は蒸着法等にて形成されたアルミニウム、銀等の導電性材料で構成されている。なお、配線の材料、膜厚、線巾は、適宜設計されるものであり、また製造法も適宜選択されるものである。
【００６１】
このストライプ状に配列されたカソード２０２上の電子放出素子２００の位置に電子放出体２０５が形成されている。なお、電子放出体２０５としては、前述のように電子放出閾値が低い炭素系又は炭素系以外の半導体や導電体からなる繊維状のナノ構造体を用いるとよい。
【００６２】
列方向配線２１２はＧ１、Ｇ２・・・Ｇｎのｎ本の配線からなり、行方向配線２１１と直交するストライプ状に配列され、各々がゲート２０４を形成している。列方向配線２１２は行方向配線２１１と同様に構成されている。
【００６３】
このストライプ状に配列されたゲート２０４には、カソード２０２の電子放出体２０５の上部に対応する部分に開孔したホール部２１０が設けられている。
【００６４】
なお、ストライプ状に配列されたゲート２０４及びホール部２１０は、図面を見易くするために一番手前側のカソード２０２（Ｃ１）上については図示していない。
【００６５】
また、行方向配線２１１にカソード２０２を設け、列方向配線２１２にゲート２０４を設けるようにしたが、この接続配置は逆でもよい。
【００６６】
これらｍ本の行方向配線２１１とｎ本の列方向配線２１２との間には、図面を見易くするために不図示とした層間絶縁層が設けられており、両者を電気的に分離している（以上ｍ、ｎは、共に正の整数）。なお、層間絶縁層は、電子放出体２０５とホール部２１０に対応する部分には設けられていない。
【００６７】
不図示の層間絶縁層は、スパッタ法等を用いて形成された絶縁層である。例えば、行方向配線２１１を形成した電子源基板２０１の全面或は一部に所望の形状で形成され、特に、行方向配線２１１と列方向配線２１２の交差部の電位差に耐え得るように、膜厚、材料、製法等が適宜選択されるものである。
【００６８】
行方向配線２１１と列方向配線２１２は、それぞれ外部端子として引き出されている。
【００６９】
本実施形態においては、電子放出素子２００を構成する一対の電極の層自体が、ｍ本の行方向配線２１１とｎ本の列方向配線２１２としての機能も果たしているが、素子毎に配線とは独立したカソード２０２及びゲート２０４を設け、Ｙ方向の複数の独立ゲート２０４を列方向配線で共通に接続し、Ｘ方向の複数の独立カソード２０２を列方向配線で共通に接続するように、ゲート電極とゲート配線、カソード電極とカソード配線とに分けて形成することも好ましいものである。
【００７０】
図３に示すように、行方向配線２１１には、Ｘ方向に配列した電子放出素子２００の行を選択するための走査選択信号を印加する走査信号印加手段３０１が接続される。
【００７１】
一方、列方向配線２１２には、Ｙ方向に配列した電子放出素子２００の各列を入力信号に応じて変調するための変調信号印加手段３０２が接続される。
【００７２】
各電子放出素子２００に印加されるカソード２０２・ゲート２０４間の遮断電圧は、当該素子に印加される走査信号と変調信号の差電圧として供給される。なお、本実施形態においては、行方向配線２１１をカソード２０２とし、そこに走査信号として零電位又は正電位を供給し、列方向配線２１２をゲート２０４とし、そこに変調信号として零電位又は負電位を供給するように構成されている。
【００７３】
各画素を構成する電子放出素子２００の駆動は次のように行われる。
【００７４】
メタルバック２０９（以後アノードという）に高電位を供給し、カソード２０２・ゲート２０４間の電圧に依存してアノード電位を電子放出体２０５から電子放出をせしめるに十分な値に保持しておく。
【００７５】
この状態において、非選択の走査行にあたる行方向配線２１１のカソード２０２に走査非選択電位として正電位を供給する。また、選択走査行にあたる行方向配線２１１のカソード２０２には走査選択電位として零電位を供給する。これと同時に、列方向配線２１２のゲート２０４には、変調信号として零電位又は負電位が与えられる。
【００７６】
非選択の行においては変調信号の電位（零電位又は負電位）に因らずに、カソード２０２・アノード間の電圧は電子放出体２０５からの電子放出を生起しない値に設定されているので、非選択行上にある電子放出体２０５からは電子が放出されず、その行の画素は発光しない。
【００７７】
一方、選択行において零電位の変調信号が与えられた素子では、カソード２０２・ゲート２０４間の電圧は零となり、カソード２０２・アノード間の電圧は電子放出の閾値電圧を超えているので、当該素子から電子が放出され、画素は発光する。
【００７８】
また、選択行において負電位の変調信号が与えられた素子では、カソード２０２・ゲート２０４間の電圧は遮断電圧となり、カソード２０２・アノード間の電圧は電子放出の閾値電圧を超えているにもかかわらず、ゲート電位の影響により、実際の電子放出体２０５における電界強度は電子放出の閾値を越えないので、当該素子からは電子が放出されず、画素は発光しない。
【００７９】
このような走査を少なくとも１行を順次選択しながら行うことによって、一画面走査が完了し、入力された表示画像データに応じて画像を表示することになる。
【００８０】
ここで、図１、図３を用いて表示開始シーケンスの説明をする。
【００８１】
図３に示すように、走査信号印加手段３０１と変調信号印加手段３０２には、それぞれ走査信号と変調信号を生成するために必要な信号が制御手段としてのコントロール回路３０３から供給される。また、コントロール回路３０３からはアノード電源回路３０４の動作を制御するための制御信号も供給される。
【００８２】
また、これらのコントロール回路３０３やアノード電源回路３０４の動作に必要な電圧を供給するために給電上流側には本体電源３０５が設けられている。
【００８３】
なお、ここで、画像表示に必要な他の信号処理用回路、あるいは走査信号印加手段３０１及び変調信号印加手段３０２の構成等の詳述は省く。
【００８４】
さて、図１に示すように、上流側の電源スイッチがオンとなった場合、本体電源３０５からの電源供給によりコントロール回路３０３において、時刻ｔ０においてハイレベルの表示開始信号ＤＳが発生する。
【００８５】
表示開始信号ＤＳが発生してから走査信号印加手段３０１及び変調信号印加手段３０２をアクティブにするのに必要な所定期間経過した後、時刻ｔ１において、走査信号印加手段３０１からカソード２０２への正電位の供給が開始され、ほぼ同時に、変調信号印加手段３０２からゲート２０４に負電位の供給が開始される。
【００８６】
表示開始信号ＤＳが発生してから、正電位の走査非選択信号（Ｖｘ）、負電位の変調信号（Ｖｙ）が印加されるまでの間、カソード２０２やゲート２０４の電位が不定であるとカソード２０２・ゲート２０４間電圧が電子放出体２０５の電子放出閾値を越え、電子を放出する可能性がある。よって、必要に応じて、カソード２０２及びゲート２０４は同電位に保持することが望ましい。通常はＶｘ＝Ｖｙ＝０Ｖとすればよい。
【００８７】
カソード２０２・ゲート２０４間に遮断電圧を供給するためには、行方向配線２１１又は列方向配線２１２のうち少なくともどちらか一方の電位を素子に遮断電圧を印加し得る電位にしてから所定の遅延時間Ｔｄ経過後にアノード電位Ｖａが電子放出体の閾値電界以上の電界強度が得られる電位Ｖｔｈを越えるように、時刻ｔ２において、高圧端子２１３へのアノード電位Ｖａの供給を開始する。
【００８８】
前述のように本実施形態においては、カソード２０２を行方向配線２１１とし、ゲート２０４を列方向配線２１２としているので、列方向配線２１２側の変調信号を、全て遮断電圧を生成し得る負電位となるように、すなわち表示画像データとして全黒表示を行うデータをコントロール回路３０３より変調信号印加手段３０２に与えるように制御すればよい。この場合の走査信号は走査選択電位（零電位）であってもよく、また、それより高い電位であってもよい。
【００８９】
あるいは、行方向配線２１１の走査信号を、全て遮断電圧を生成し得る正電位としてもよい。この場合の変調信号は、零電位又はそれより低い電位であればよいので、黒表示データ（負電位）であろうが白表示データ（零電位）であろうが構わない。
【００９０】
図１のシーケンスでは、全ての行方向配線２１１の走査信号を正電位、全ての列方向配線２１２の変調信号を負電位として、カソード２０２・ゲート２０４間に印加される遮断電圧を大きくして、確実に電子放出を抑止する例を示しているが、前述したとおり、カソード２０２又はゲート２０４の何れか一方の電位を、遮断電圧を生成し得る電位とすればよい。
【００９１】
各電位の遷移タイミングは、コントロール回路３０３の制御によって実現できる。
【００９２】
なお、構成部品のばらつき等による供給電位Ｖｘ，Ｖｙ，Ｖａ等の立ち上がり時間のばらつきや、複数の電子放出素子間の閾値電界のばらつき、あるいは電子放出素子の電圧―電流特性がヒステリシスを持っている場合等を考慮すると、Ｖｘ及びＶｙが所定の電位に到達してからＶａが電子放出体２０５の閾値電界を生ずる電位Ｖｔｈに到達する時間Ｔｄは、１７ｍｓ程度以上より好ましくは３３ｍｓ以上に設定した方が望ましい。
【００９３】
なお、アノード電位Ｖａを高電位にした後にアノード電位Ｖａが一定になってからは、コントロール回路３０３より、走査信号印加手段３０１及び変調信号印加手段３０２から通常の走査信号及び変調信号が供給されるように、それらを制御すれば、入力表示画像データに基づく通常の画面表示が行える。
【００９４】
この時、画像の階調表示を行うには変調信号の零電位のパルス幅を変化させることによる時間制御（パルス幅変調）を行えばよい。
【００９５】
このようなシーケンスにより、電源オン時や表示再開時などの表示開始信号ＤＳの発生時に最高輝度で全面が全白点灯するという現象を防止することができる。
【００９６】
なお、カソード２０２・ゲート２０４間に所定の遮断電圧の印加を開始するよりも前にアノード電位Ｖａの供給を始めて、アノード電位Ｖａが閾値電位Ｖｔｈを越える前にカソード２０２・ゲート２０４間に遮断電圧が印加されるように、タイミングを決めることも可能ではある。しかしながら、アノード電位Ｖａを供給する際の過渡的な電圧によってカソード２０２・アノード間の電界強度が閾値電界を越え電子放出する可能性が皆無とはいえないため、カソード２０２・ゲート２０４間に遮断電圧が印加された後にアノード電位Ｖａの供給を開始することがより望ましいものである。
【００９７】
また、表示開始信号ＤＳの発生時に、通常の走査信号と変調信号を表示パネルに先に供給して特定の表示状態を呈し得る駆動電圧を印加しておいて、アノード電位Ｖａの立ち上がりと共に所定の表示が行われるようにすることも可能であり、その場合でもアノード電位Ｖａはほぼ即時に立ち上がる（１秒以内）ように設定できるため、表示開始時に違和感をいだくことはない。
【００９８】
（第２実施形態）
図４〜図９には、第２実施形態が示されている。本実施形態では、第１実施形態よりも詳しく各種回路を用いた本発明の構成を説明する。
【００９９】
図４は本発明の第２実施形態による表示装置の駆動制御系のブロックを示す。図５は本発明の第２実施形態による表示装置の駆動制御方法を説明するためのタイミングチャートを示す。
【０１００】
３００は、カソード、ゲート及びアノードを有し、カソードとゲートとがマトリクス接続された表示パネルであり、図４では１つの電子放出素子２００しか描かれていないが、現実には素子がマトリクス状に多数配列されている。表示パネル３００の例としては、第１実施形態に挙げたものがあるので、本実施形態ではその詳しい説明は省略する。
【０１０１】
そして、この表示パネル３００には、カソード・アノード間にのみ電圧を印加した状態において電子放出を行い得る電子放出体がカソードに設けられ、カソード・ゲート間に遮断電圧を印加して電子放出体からアノードに向かう電子放出を遮断することにより画素を暗状態とし、カソード・ゲート間に駆動電圧を印加して電子放出体からアノードに向かう電子放出を生起させることにより画素を明状態として表示を行う。
【０１０２】
表示パネル３００を駆動するための表示パネル駆動回路は、アノードにアノード電位Ｖａを供給するためのアノード電源回路３０４と、カソードを駆動するためのカソード駆動回路２１と、ゲートを駆動するためのゲート駆動回路２２と、カソード駆動回路２１及びゲート駆動回路２２に遮断電圧又は特定の表示状態を呈し得る駆動電圧を生成するための駆動用基準電位Ｖｓ，Ｖｉを供給する駆動電源回路２４と、を有する。
【０１０３】
駆動用基準電位Ｖｉは、例えば、階調表示用の電圧振幅変調（ＰＨＭ）駆動のために、３つ以上の駆動基準電位からなることが好ましいものである。
【０１０４】
図６は駆動電源回路の回路構成図である。図７は行駆動回路（ここではカソード駆動回路２１）の回路構成図である。図８は列駆動回路（ここではゲート駆動回路２２）の回路構成図である。図９はアノード電源回路３０４の回路構成図である。これらのいずれの回路も５Ｖ又は３．３Ｖのような論理回路用駆動電位Ｖｃｃが動作電源となる何らかの論理回路を備えている。
【０１０５】
図６に示す駆動電源回路２４は、本体電源３０５からの電力供給、即ち、＋５０Ｖ，−５０Ｖのような電位ＶＤＤ，ＶＥＥの供給を制御信号ＲＣＯＮＴに応じてオン／オフするスイッチ３１，３２と、ボルテージホロワのオペアンプ３３と、複数の抵抗器３４と、を有する。そして、駆動電源回路２４は、列駆動回路に３つの負電位（Ｖｉ１、Ｖｉ２、Ｖｉ３）を供給すると共に、行駆動回路に走査選択電位Ｖｓｓを供給するマルチ電源である。
【０１０６】
図７に示す行駆動回路（ここではカソード駆動回路２１）は、クロックＹＣＬＫに同期して一行毎に出力レベルがシフトする垂直シフトレジスタＳＲ３５と、走査非選択電位の供給をイネーブル信号ＹＥＮで制御するためのアンドゲート３６と、出力電圧を論理回路用低電圧（Ｖｃｃ―０Ｖ）から駆動用高電圧（Ｖｓｓ―０Ｖ）に昇圧するためのレベルシフト回路３７と、走査選択電位又は走査非選択電位を与える走査信号が出力される出力段の高電圧ＣＭＯＳインバータ３８と、を有する。なお、ここでは１チャンネルのみ示している。
【０１０７】
図８に示す列駆動回路（ここではゲート駆動回路２２）は、駆動制御回路２３から入力されるデジタル表示画像データを変調電位に変調するためのパルス変調器ＰＭ３９と、３つの変調電位Ｖｉ１、Ｖｉ２、Ｖｉ３を選択的に出力するための３つの選択回路４０，４１，４２と、を有している。また、各選択回路４０，４１，４２は、変調電位の供給をイネーブル信号ＸＥＮで制御するためのアンドゲート４３と、レベルシフト回路４４と、出力段の高電圧ＣＭＯＳインバータ４５と、をそれぞれ有する。なお、ここでは１チャンネルのみ示している。
【０１０８】
図９に示すアノード電源回路３０４は、制御信号ＰＣＮＯＴに応答して高圧出力トランス４７の動作を制御するフィードバック制御型のトランス制御回路４６と、高圧に変換された交流を整流する整流回路４８と、を有している。アノード電源回路３０４は、制御信号ＰＣＮＯＴに応答して、本体電源３０５から供給された電位Ｖａａをアノードに供給する高電位のアノード電位Ｖａに変換して出力する。なお、本体電源３０５とアノード電源回路３０４は１つの回路ブロックで構成されていてもよい。
【０１０９】
図４に戻り、本体電源３０５は、電源プラグ２６が商用電源に接続され、給電上流側にある本体電源スイッチ２５がオンになると、各回路２１〜２４，３０４の中の論理回路に論理回路用駆動電位Ｖｃｃを供給する。この本体電源スイッチ２５のオン状態を検知して、これと同時か若干遅れて、図５に示す時刻ｔ１０に、表示開始信号ＤＳとしてのスタート信号を発生させる。また、本体電源スイッチ２５がオンになると、本体電源３０５はアノード電源回路３０４と駆動電源回路２４にアノード電位Ｖａや駆動用基準電位Ｖｓ，Ｖｉを発生させるための源になる動作電圧を供給する。
【０１１０】
駆動制御回路２３は、通常ＭＰＵのような中央演算処理部を有する制御手段である。この駆動制御回路２３が、アノード電源回路３０４に制御信号ＰＣＯＮＴを供給し、駆動電源回路２４に制御信号ＲＣＯＮＴを供給し、カソード駆動回路２１に垂直走査用のクロックＹＣＬＫ、イネーブル信号ＹＥＮ、制御信号ＹＣＯＮＴを供給し、ゲート駆動回路２２に水平走査用のクロックＸＣＬＫ、イネーブル信号ＸＥＮ、制御信号ＸＣＯＮＴ、表示画像データＤＡＴＡを供給するように構成されている。
【０１１１】
アノード電源回路３０４は、制御信号ＰＣＯＮＴがオフの時、電子放出体からの電子放出を行い得る閾値電位Ｖｔｈより十分に低い零電位のような特定電位に、アノードの電位を保持している。
【０１１２】
駆動電源回路２４は、通常、零電位を出力しているが、論理回路用駆動電位Ｖｃｃが供給されている状態で、図５に示す時刻ｔ１１に、入力される制御信号ＲＣＯＮＴがオンになると、駆動用基準電位Ｖｓ，Ｖｉをカソード駆動回路２１及びゲート駆動回路２２に供給し始める。この時、カソード駆動回路２１やゲート駆動回路２２の出力は、ハイインピーダンスの電位不定状態から零電位に遷移し、カソード・ゲート間は同電位に保たれる。
【０１１３】
時刻ｔ１２に、イネーブル信号ＸＥＮ，ＹＥＮがハイレベルになると、カソード駆動回路２１から全てのカソード（行方向配線２１１）への高電位の非選択電位の供給が開始され、それとほぼ同時刻に、ゲート駆動回路２２から全てのゲート（列方向配線２１２）への低電位の非選択電位の供給が開始される。これにより、電子放出素子２００のカソード・ゲート間には遮断電圧が印加されることになる。
【０１１４】
時刻ｔ１２から遅れた時刻ｔ１３に、入力される制御信号ＰＣＯＮＴがオンになり、アノード電源回路３０４からアノードへ高いアノード電位Ｖａの供給が開始される。
【０１１５】
アノード電源回路３０４の出力側の時定数に因り一定のアノード電位Ｖａに到達した後の時刻ｔ１４において、制御信号ＸＣＯＮＴ，ＹＣＯＮＴにより、マトリクス交点の電子放出素子２００へ表示用駆動電圧の印加が許可される。即ち、カソード駆動回路２１が走査を開始し、ゲート駆動回路２２から表示パネル３００への表示画像データＤＡＴＡに基づいた変調電位の供給が開始される。
【０１１６】
こうして、１水平走査期間（１Ｈ）に少なくとも１行の行方向配線２１１が選択されて零電位が供給され、これに同期して多数の列方向配線２１２に表示画像データに基づいた変調電位が供給される。この走査を垂直方向に順次行う線順次駆動によって１フレームの画像表示が行われる。この時、走査非選択行の画素と、走査選択行であって黒表示データの変調電位が与えられた画素と、のカソード・ゲート間には遮断電圧が印加され、当該画素は暗状態となる。
【０１１７】
（第３実施形態）
図１０、図１１には、第３実施形態が示されている。本実施形態では、第２実施形態と同様に第１実施形態よりも詳しく各種回路を用いた本発明の構成を説明する。
【０１１８】
図１０は本発明の第３実施形態による表示装置の駆動制御系のブロックを示す。図１１は本発明の第３実施形態による表示装置の駆動制御方法を説明するためのタイミングチャートを示す。本実施形態では図４、図５と同じ構成、動作については詳述を省く。
【０１１９】
図１０において図４と異なる点は、カソード駆動回路２１’が列方向配線２１２に接続され、ゲート駆動回路２２’が行方向配線２１１に接続されている点である。そして、ゲート駆動回路２２’に垂直走査用のクロックＹＣＬＫ、イネーブル信号ＹＥＮ、制御信号ＹＣＯＮＴを供給し、カソード駆動回路２１’に水平走査用のクロックＸＣＬＫ、イネーブル信号ＸＥＮ、制御信号ＸＣＯＮＴ及び表示画像データＤＡＴＡを、供給する点である。更に、無線又は有線で駆動制御回路２３を制御し表示装置を操作するための遠隔操作器２７から表示開始信号ＤＳを発生させている点である。特に、回路２１’，２２’，２４’の詳細は、前述した第２実施形態と異なる構成となることに注意されたい。
【０１２０】
ここでは、電源プラグ２６が商用電源に接続され、給電上流側にある本体電源スイッチ２５がオン状態にあり、各回路の論理回路に論理回路用駆動電位Ｖｃｃが供給されている省電力の非表示モードから表示モードに遷移するシーケンスについて図１１を用いて説明する。
【０１２１】
この非表示モードの状態で、時刻ｔ１０に、遠隔操作器２７の操作により、表示開始信号ＤＳが発生し、駆動制御回路２３に供給される。
【０１２２】
駆動電源回路２４’は、通常、零電位を出力しているが、時刻ｔ１１に、入力される制御信号ＲＣＯＮＴがオンになると、駆動用基準電位Ｖｓ，Ｖｉ１をカソード駆動回路２１’及びゲート駆動回路２２’に供給し始める。この時、カソード駆動回路２１’やゲート駆動回路２２’の出力は、ハイインピーダンスの電位不定状態から零電位に遷移し、カソード・ゲート間は同電位に保たれる。
【０１２３】
時刻ｔ１２に、イネーブル信号ＸＥＮ，ＹＥＮがハイレベルになると、ゲート駆動回路２２’から全てのゲート（行方向配線２１１）への低電位の非選択電位の供給が開始され、それとほぼ同時刻に、カソード駆動回路２１’から全てのカソード（列方向配線２１２）への高電位の非選択電位の供給が開始される。これにより、全画素のカソード・ゲート間には同時に遮断電圧が印加される。
【０１２４】
時刻ｔ１２から遅れた時刻ｔ１３に、入力される制御信号ＰＣＯＮＴがオンになり、アノード電源回路３０４からの出力は、電子放出体からの電子放出を行い得る閾値電位Ｖｔｈより十分に低い零電位のような特定電位から高電位への遷移を開始する。
【０１２５】
アノード電源回路３０４の出力側の時定数に因り一定のアノード電位Ｖａに到達した後の時刻ｔ１４において、制御信号ＸＣＯＮＴ，ＹＣＯＮＴにより、マトリクス交点の電子放出素子へ表示用駆動電圧の印加が許可される。即ち、ゲート駆動回路２２’が走査を開始し、カソード駆動回路２１’から表示パネル３００への表示画像データＤＡＴＡに基づいてパルス幅変調された低電位の供給が開始される。
【０１２６】
こうして、ゲートの線順次走査により１水平走査期間（１Ｈ）に少なくとも１行の行方向配線２１１が選択されて選択電位（零電位）が供給され、残りの行方向配線２１１には非選択電位（負電位）が供給され、これに同期して多数の列方向配線２１２に表示画像データに基づいてパルス幅変調された低電位の変調電位が供給される。この時、走査非選択行の画素と、走査選択行であって黒表示データの変調電位（正電位）が与えられた画素と、のカソード・ゲート間には遮断電圧が印加され、当該画素は暗状態となる。
【０１２７】
前述した実施形態においては、遮断電圧は、全黒表示データに基づく変調電位をゲート又はカソードに与え続けておいて、カソード又はゲートを垂直走査してもよいし、走査線の選択・非選択にかかわらず、全黒表示データに基づく変調電位をゲート又はカソードに与え続けることによって実現することも可能である。或いは、変調電位にかかわらず、全走査線に非選択電圧を与え続けてもよい。また、遮断電圧は、走査選択電位や走査非選択電位或いは変調電位等の表示動作に用いられる電位とは別の電位から生成されてもよい。
【０１２８】
また、時刻ｔ１２において、遮断電圧を印加する代わりに、全面灰色表示や初期画像のような特定の表示状態を呈し得る駆動電圧の印加を開始しておいて、アノード電位が閾値を越えた時に、当該特定の表示状態が現れるように制御することも可能である。この場合、カソード又はゲートを垂直走査し、表示画像データに基づく変調電位をゲート又はカソードに与える。
【０１２９】
さらには、時刻ｔ１３の後、アノードの電位が電子放出体からの電子放出を行い得る閾値以上となってから、線順次で行を選択しながら、表示パネル３００の全列に最暗状態を呈し得る変調電位を供給することによって遮断電圧を印加する状態を経て、時刻ｔ１４後に、入力された表示画像データに基づく表示を行ってもよい。または、アノード電位Ｖａが当該閾値以上となってから、線順次で行を選択しながら、表示パネル３００の複数の列に所定の変調電位を供給することによって特定の表示状態を呈し得る駆動電圧を印加する状態を経て、時刻ｔ１４後に、入力された表示画像データに基づく表示を行ってもよい。
【０１３０】
本発明に用いられる変調電位としては、表示画像データの表示階調レベルに応じて、３以上の複数の電位から変調電位を選択する電圧振幅変調（ＰＨＭ）や、３以上の複数のパルス幅から変調電位のパルス幅を選択するパルス幅変調（ＰＷＭ）や、ＰＨＭとＰＷＭの組み合わせによる変調方式を採用することができる。特に、変調信号配線となるカソード配線又はゲート配線の何れか一方に供給される変調電位が３以上の複数レベルの電位から選択される場合には、そのうち１つを、遮断電圧を生成する電位に設定することが望ましい。
【０１３１】
また、本発明に用いられる遮断電圧は、走査選択電位や走査非選択電位或いは変調電位などの表示動作に用いられる電位とは、別の電位から生成されてもよい。
【０１３２】
表示開始信号ＤＳとしては、前述したように、表示装置の最も上流にある本体電源スイッチのオン状態を示す信号や、表示装置を無線又は有線で操作する遠隔操作器からの出力信号に限らず、中央演算処理部からの出力信号や、表示装置に接続されたコンピュータからの出力信号などのうち、すくなくとも何れか１つであってもよい。また、これらの表示開始信号ＤＳは、アノード電源回路、カソード駆動回路、ゲート駆動回路に少なくとも論理回路用駆動電位Ｖｃｃが供給されている状態で発生した、非表示モードから表示モードへの復帰信号であるとよい。
【０１３３】
或いは、カソード駆動回路及びゲート駆動回路に少なくとも駆動用基準電位Ｖｓ，Ｖｉが供給されている状態で、発生した非表示モードから表示モードへの復帰信号（表示開始信号）をトリガとして、この復帰信号に応答して、イネーブル信号ＸＥＮ，ＹＥＮを発生させ、カソード駆動回路及びゲート駆動回路をイネーブルとして遮断電圧などを与えてもよい。
【０１３４】
また、スイッチオンの後の非表示モードにおいては、Ｖｃｃの供給を維持しているが、アノード電源回路、カソード駆動回路及びゲート駆動回路へはＶｃｃの供給をも遮断しておいて、表示開始信号ＤＳが発生した後に、Ｖｃｃの供給を復帰してもよい。
【０１３５】
本発明に用いられる、画素を構成するための電子放出素子としては、図示したようなカソードよりアノード側にゲートが配されている上ゲート構造であってもよいが、ゲートよりアノード側にカソードが配されている下ゲート構造や基板の同一平面上にカソードとゲートが配されている水平ゲート構造であってもよい（特開２００２−１７０４８３号公報、ＵＳ公開２００２０４７５１３９号公報、特開２００２−１５０９２５号公報、ＵＳ公開２００２０７４９４７号公報等を参照）。
【０１３６】
また、本発明に用いられる電子放出閾値の低い電子放出体は、半導体若しくは導電体からなる繊維状のナノ構造体又は炭素を主成分とするナノ構造体であることが望ましい。ナノ構造体は、具体的には、カーボンナノチューブ、グラファイトナノファイバー、アモルファスカーボン、カーボンナノホーン、グラファイト、ダイヤモンドライクカーボン、ダイヤモンド、フラーレンから選択される少なくとも一種を含む。
【０１３７】
このように、各実施形態によれば、駆動制御回路２３により、表示開始信号ＤＳが発生した場合、カソード・ゲート間に、遮断電圧又は特定の表示状態を呈し得る駆動電圧の印加を開始してから所定時間Ｔｄ経過した後に、アノードの電位が電子放出体からの電子放出を行い得る閾値電位Ｖｔｈ以上となるように表示パネル駆動回路の動作を制御することにより、不本意な表示状態の発生や不本意な発光を抑制することができる。
【０１３８】
また、本発明は電子放出閾値の近い材料を用いた場合には、ノーマリーオン型に限らず、ノーマリーオフ型にも適用できる。
【０１３９】
【実施例】
（実施例１）
図２に示したような表示パネルを以下のようにして作製した。
【０１４０】
十分に洗浄を行った基板に、アルミニウム系配線材料を用いてスパッタ法およびフォトリソグラフィー法を用いて、カソード２０２を、厚さ約１μｍ、幅３００μｍの連続した平行ストライプ状の配列に形成した。
【０１４１】
さらにカソード２０２上には、電子放出体２０５となる部分に、密着層としてＴｉＮを、この上に触媒層としてＰｄ／Ｃｏ（各５０重量％）をいずれもスパッタ法およびフォトリソグラフィー法を用いて、φ１０μｍとなるように形成した。なお触媒層としては他にＦｅ，Ｎｉ及びこれらと前述のＰｄ，Ｃｏ等の混合物を用いることもできる。
【０１４２】
この上に電子放出体２０５を除く部分に、層間絶縁層としてＳｉＯ２をスパッタ法およびフォトリソグラフィー法を用いて、厚さ約２μｍにて形成した。
【０１４３】
さらに層間絶縁層上にカソード２０２と同様に、ゲート２０４を、厚さ約０．５μｍ、幅２００μｍで、カソード２０２と直交するように連続した平行ストライプ状の配列に形成した。
【０１４４】
さらにゲート２０４には、電子放出体２０５の真上に対応する位置に、ホール部２１０を開口径φ１０μｍとなるように形成した。
【０１４５】
なお、上記電子放出体２０５及びホール部２１０については各電子放出素子２００について１個のみ図示しているが、複数個設けることもできる。
【０１４６】
この後、この電子源基板２０１を大気中で熱処理を行いＰｄ／Ｃｏをそれぞれ酸化させた後、ＣＶＤ装置中に入れ、水素を流入させながら熱処理を行い、酸化パラジウム及び酸化コバルトを水素還元し、微粒子化した。
【０１４７】
この後、エチレンを流入させながら５５０℃にて１時間熱処理した。即ち、熱ＣＶＤにより、電子放出体２０５として多数のグラフェンが繊維の長手方向に積層された構造のグラファイトナノファイバー（ＧＮＦ）を、触媒の作用によりＴｉＮの密着層上に形成した。なお、エチレンに替えてアセチレン、メタン等の炭化水素ガスを用いることもでき、ガス流量、温度、時間等を適宜選択することにより、同様のＧＮＦを形成することができる。
【０１４８】
こうして作成した電子源基板２０１とあらかじめ形成したフェースプレート２０６及び外枠２１４とを、１０−７Ｐａ以下の圧力まで排気した真空チャンバー中にてガラスフリットを用いて４００℃に加熱することにより外囲器を形成した。
【０１４９】
なおこの時、図示していないスペーサーを電子源基板２０１上のＸ方向に配置して大気圧支持構造を形成し、外枠２１４及びスペーサーによって電子源基板２０１及びフェースプレート２０６のアノード（メタルバック２０９）が２ｍｍの間隔をもって対向し保持されるようにした。
【０１５０】
このようにして作成した表示パネルのカソード２０２を０Ｖ、ゲート２０４を０Ｖとし、アノードに電位Ｖａを印加して、アノード電位を徐々に上昇させたところ、Ｖａ＝７ｋＶ（これがカソード２０２・アノード間の電子放出閾値電圧）より電子放出が行われフェースプレート２０６の蛍光体２０８が発光することが確認され、電子放出素子２００の閾値電界強度が約３．５Ｖ／μｍであることがわかった。さらにＶａ＝１０ｋＶまで供給することにより、カソード２０２・アノード間の電界強度を５Ｖ／μｍとしてノーマリーオン型の電子放出素子２００として確実に動作するようにした。
【０１５１】
こうして作製した、電子放出素子２００のカソード２０２・ゲート２０４間の遮断電圧を調べるために、カソード２０２である行方向配線２１１に供給される電位Ｖｘを０Ｖのままとし、ゲート２０４である列方向配線２１２に供給される電位Ｖｙを徐々に供給したところ、Ｖｙ＝−５０Ｖにて、Ｖａ＝１０ｋＶの時に電子放出を遮断できた。すなわち、カソード２０２・ゲート２０４間の遮断電圧が−５０Ｖ（カソード側を０Ｖとした場合のゲート電圧）であることがわかった。
【０１５２】
そして、図３に示すように、表示パネル３００の行方向配線２１１に走査信号印加手段３０１を接続し、列方向配線２１２に変調信号印加手段３０２を接続した。
【０１５３】
コントロール回路３０３から出力される表示開始信号ＤＳをハイレベルにして、Ｖｘ＝Ｖｙ＝０Ｖを保持し、所定の遅延時間を経た後、Ｖｘ＝５０Ｖ、Ｖｙ＝−５０Ｖを素子のカソード２０２・ゲート２０４間に印加して電子放出を遮断した。なお、前述のようにＶｘ＝５０ＶあるいはＶｙ＝−５０Ｖのみの供給でも電子放出体２０５からアノードに向かう電子の放出を遮断できる。
【０１５４】
その後、図１に示すＴｄが２００ｍｓとなるように、コントロール回路３０３よりアノード電源回路３０４に制御信号を送り、Ｖａ＝１０ｋＶの供給を開始した。なお、本実施例のアノードの電子放出閾値電位（Ｖｔｈ）は７ｋＶである。
【０１５５】
更に、その後、表示画像データに基づいて、走査選択電位を０Ｖ、走査非選択電位を＋５０Ｖ、白の変調電位を０Ｖ、黒の変調電位を＋５０Ｖとして、線順次走査により、画像表示を行った。
【０１５６】
この実施例１によれば、パワーオンシーケンスにおいて、電源オン時に全面白表示とならずに、スムーズに入力表示画像データに基づく画像表示を開始することができた。
【０１５７】
（実施例２）
実施例１と同様にして、触媒層および熱ＣＶＤの条件を適宜選択することにより、周知の方法でグラフェンが円筒状となっている構造のカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）を形成し、同様に閾値電界強度約３．５Ｖ／μｍの電子放出素子を得た。
【０１５８】
実施例１と同様にＶａ＝１０ｋＶ印加によりノーマリーオン型の電子放出素子が得られ、その時のカソード・ゲート間の遮断電圧はほぼ−５０Ｖであることが確認された。
【０１５９】
この実施例２においても、パワーオンシーケンスにおいて、電源オン時に全面白表示とならずに、スムーズに入力表示画像データに基づく画像表示を開始することができた。
【０１６０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、例えば電源オン時等の表示開始信号の発生に応じてアノード電位を遮断状態から供給状態に遷移させる場合に全面白表示となることを防止し、自然な画像表示を開始できる。よって、たとえ短時間であってもユーザーが装置の故障と誤認したり、不快感を覚えたりするような現象を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態による表示装置の駆動制御方法のタイミングチャートを示す図である。
【図２】本発明の第１実施形態に用いられる表示パネルの一部破断模式図である。
【図３】本発明の第１実施形態による表示装置の駆動制御系のブロック図である。
【図４】本発明の第２実施形態による表示装置の駆動制御系のブロック図である。
【図５】本発明の第２実施形態による表示装置の駆動制御方法のタイミングチャートを示す図である。
【図６】本発明の第２実施形態に用いられる駆動電源回路の一例を示す回路構成図である。
【図７】本発明の第２実施形態に用いられる行駆動回路の一例を示す回路構成図である。
【図８】本発明の第２実施形態に用いられる列駆動回路の一例を示す回路構成図である。
【図９】本発明の第２実施形態に用いられるアノード電源回路の一例を示す回路構成図である。
【図１０】本発明の第３実施形態による表示装置の駆動制御系のブロック図である。
【図１１】本発明の第３実施形態による表示装置の駆動制御方法のタイミングチャートを示す図である。
【図１２】電子放出素子の動作を説明するための模式図である。
【符号の説明】
２ カソード
４ ゲート
５ 電子放出体
６ アノード
２１ カソード駆動回路
２２ ゲート駆動回路
２３ 駆動制御回路
２４ 駆動電源回路
２５ 本体電源スイッチ
２６ 電源プラグ
２７ 遠隔操作器
３１，３２ スイッチ
３３ オペアンプ
３４ 抵抗器
３６ アンドゲート
３７ レベルシフト回路
３８ インバータ
４０，４１，４２ 選択回路
４３ アンドゲート
４４ レベルシフト回路
４５ インバータ
４６ トランス制御回路
４７ 高圧出力トランス
４８ 整流回路
２００ 電子放出素子
２０１ 電子源基板
２０２ カソード
２０４ ゲート
２０５ 電子放出体
２０６ フェースプレート
２０７ アノード基板
２０８ 蛍光体
２０９ メタルバック
２１０ ホール部
２１１ 行方向配線
２１２ 列方向配線
２１３ 高圧端子
２１４ 外枠
３００ 表示パネル
３０１ 走査信号印加手段
３０２ 変調信号印加手段
３０３ コントロール回路
３０４ アノード電源回路
３０５ 本体電源
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンピュータのモニター、テレビジョン装置などに用いられる表示装置に関し、特に、アノード、カソード及びゲートの３端子を有し、カソードとゲートとがマトリクス接続された表示パネルを有する表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子放出素子を用いた平面型表示装置が注目されている。
【０００３】
電子放出素子としては、熱陰極型と冷陰極型とがあるが、平面型表示装置の表示パネルにおいては主として冷陰極型が用いられており、電界放出型（以下ＦＥ型という）、金属／絶縁層／金属型（以下ＭＩＭ型という）や表面伝導型（以下ＳＣ型という）等が知られている。
【０００４】
ＦＥ型の例としては、Ｃ．Ａ．Ｓｐｉｎｄｔ、“Ｐｈｙｓｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｔｈｉｎ−ｆｉｌｍ ｆｉｅｌｄ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｃａｔｈｏｄｅｓ ｗｉｔｈ ｍｏｌｙｂｄｅｎｉｕｍ ｃｏｎｅｓ”、Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．、４７、５２４８（１９７６）に開示されたものが有名である。ＭＩＭ型の例としては、Ｃ．Ａ．Ｍｅａｄ、“Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｔｕｎｎｅｌ−Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｄｅｖｉｃｅｓ”、Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．、３２、６４６（１９６１）に開示されたものが知られている。またＳＣ型としては、Ｍ．Ｉ．Ｅｌｉｎｓｏｎ、Ｒａｄｉｏ Ｅｎｇ． Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｐｈｙｓ．、１０、１２９０（１９６５）に開示されているものが知られている。
【０００５】
これらの電子放出素子を電子源として用いて表示パネルを実現するためには、ＸＹマトリクス状に接続されたカソード及びゲートが形成された基板と、それに対向して配置される蛍光体を有するアノードを設け、カソードの電子放出体から放出された電子をアノード側の蛍光体に照射して蛍光体を発光させる構成としている。
【０００６】
こうした電子放出素子として、電子放出のための仕事関数が小さく閾値電圧が低い炭素系の材料や繊維状の電子放出体が注目されており、それらの電子放出素子を用いた例が、特許文献１〜３に開示されている。
【０００７】
これらはいずれも、フラーレン、ダイヤモンド、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）、繊維状カーボン等を電子放出体として用いたものである。
【０００８】
このように、閾値電圧の低い電子放出体では、３端子の場合、カソード・ゲート間に電圧を印加することなく、単にアノード・カソード間に通常の高電圧（アノード電圧という）を印加するだけで、カソードに付設された電子放出体から電界電子放出により電子が放出される。よって、放出時にはカソード・ゲート間に電圧を印加せずに電子放出を行い、非放出時にはカソード・ゲート間に遮断電圧を印加することによって電子放出の抑制を行うように構成することができる。こうした動作をノーマリーオン型ということにする。
【０００９】
以下、炭素繊維の電子放出体を用いたノーマリーオン型の単一の電子放出素子を例に挙げて説明する。
【００１０】
図１２は単一の電子放出素子の電位分布を示す模式図であり、電子を放出している駆動状態（図１２（ａ））と、電子放出を停止している遮断状態（図１２（ｂ））と、の電位分布を示している。
【００１１】
図１２（ａ）に示す状態では、カソード２上の電子放出体５に電子放出が開始される閾値電界より大きな電界がカソード２・アノード６間の電圧のみによって生成され、電子放出が起こる駆動状態であることを示しており、これをノーマリーオン状態と呼ぶことにする。
【００１２】
例えば、電子放出体５の閾値電界が３Ｖ／μｍであるとすると、アノード６をカソード２から２ｍｍの距離を隔てた位置に設けた場合、カソード２を０Ｖとしカソード２・アノード６間のアノード電圧６ｋＶとなるように印加すると電子放出が開始される。
【００１３】
なお、好適なノーマリーオン状態にするためにはさらに高いアノード電圧を印加してもよく、アノード電圧は電子放出素子の電圧―電流特性により必要な電流密度の得られる電界強度によって決めればよい。
【００１４】
例えば、５Ｖ／μｍの電界強度で必要な電流密度が得られるのであれば、アノード６をカソード２から２ｍｍの距離を隔てた位置に設けた場合、アノード電圧として１０ｋＶを印加するようにすればよい。
【００１５】
図１２（ａ）には、この時の等電位面の様子を図示してある。図１２（ａ）では、アノード６と電子放出体５の間にほぼ均等に等電位面が存在し、電子放出体５近傍の電界強度も約５Ｖ／μｍとなり電子放出が起こる。
【００１６】
また、電子放出のためにカソード２・ゲート４間に印加する電圧は、アノード電圧による電界強度に影響を与えない電位であればよいが、上記ノーマリーオン状態では０Ｖに設定した例を示している。
【００１７】
一方、図１２（ｂ）に示す状態では、カソード２に対してゲート４に負の電位を供給すると、電子放出体５近傍においてアノード６から受ける電界強度が小さくなり電子放出に必要な閾値電界以下となり、電子放出が停止する。この時のカソード２・ゲート４間の電圧を遮断電圧と呼ぶ。
【００１８】
カソード２・ゲート４間に遮断電圧を印加した時の等電位面は、図１２（ｂ）に示したようにカソード２及び電子放出体５は０Ｖで、ゲート４が負電位となるために電子放出体５近傍の等電位面の間隔が広くなり、電界強度が小さくなることがわかる。
【００１９】
なお、この時のカソード２・ゲート４間に印加する遮断電圧は、電子放出体５の閾値電界及びノーマリーオン状態のアノード電圧による電界強度によって必要な電界強度が決まり、電子放出体５の寸法及びカソード・ゲート間距離、ゲート寸法等の設計によって適宜決定される。
【００２０】
以上のように、ノーマリーオン型の電子放出素子においては、カソード・アノード間の電圧の印加のみによって電子放出が行われ、カソード・ゲート間に遮断電圧を印加して電子放出を遮断することにより電子放出を制御するようにしているので、カソード・ゲート間の電圧を電子放出に必要な閾値以上にする必要がないため、より低電圧で安定した駆動制御が可能となる。
【００２１】
【特許文献１】
特開２０００−２５１７８３号公報
【特許文献２】
特開２０００−２６８７０６号公報
【特許文献３】
特開２００２−１００２７９号公報
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、こうしたノーマリーオン型の電子放出素子をＸＹマトリクス型の平面型表示装置に応用することが考えられている。このような平面型表示装置の場合には、カソード・アノード間に電子放出の閾値以上の電界強度を与えるような電圧が印加されていて、且つ、カソード・ゲート間に遮断電圧が印加されていない時には、表示画面の全面にわたって最高輝度で全白表示が行われる。
【００２３】
よって、テレビジョン装置やコンピュータ用のモニターとしてこの平面型表示装置を使用する場合、たとえ短時間であっても全白表示が行われるとユーザーが装置の故障と誤認したり、不快感を覚えたりすることがある。
【００２４】
また、上述した繊維状物質やナノ構造体のように、電子放出のための閾値電圧が比較的低い電子放出体を用いた場合には、カソード・ゲート間電圧を無制御状態にしておくと、カソード・アノード間電圧による電子放出が起こりやすい状況が継続することになり、最高輝度での全白表示にはならずとも、不本意な電子放出による発光が生じるおそれがある。
【００２５】
とりわけ、最高輝度での全白表示や不本意な発光は、表示装置本体の電源オン時や、省電力のための非表示モードから表示モードに復帰する時など、表示開始信号の発生に応じてアノード電位を遮断状態から供給状態に遷移させる場合に生じ易い。
【００２６】
本発明の目的は、表示開始信号の発生に応じてアノード電位を遮断状態から供給状態に遷移させる場合における、不本意な表示状態の発生や不本意な発光を抑制することができる表示装置及びその駆動制御方法を提供することにある。
【００２７】
【課題を解決するための手段】
本発明においては、上記課題を解決するために、カソード・アノード間にアノード電圧を印加した状態において電子放出を行うような閾値を持つ電子源をカソードとして用いて、カソード近傍に設けられたゲートとのカソード・ゲート間に遮断電圧を印加して電子放出を遮断することにより表示を制御するＸＹマトリクス型の平面型ディスプレイのような表示装置において、例えば電源投入時のように表示開始信号が発生してから、少なくともカソード・ゲート間に所定の制御電圧を印加した後に、アノード電圧によって生じる平均電界強度が電子源の閾値以上となるアノード電圧の印加を行うように制御する制御手段を設けるものである。
【００２８】
本発明の骨子は以下のとおりである。
【００２９】
（１）カソード、ゲート及びアノードを有し、前記カソードと前記ゲートとがマトリクス接続された表示パネルを備え、カソード・アノード間にのみ電圧を印加した状態において電子放出を行い得る電子放出体が前記カソードに設けられ、カソード・ゲート間に遮断電圧を印加して前記電子放出体から前記アノードに向かう電子放出を遮断することにより画素を暗状態として表示を行う表示装置において、
表示開始信号が発生した場合、前記カソード・ゲート間に前記遮断電圧又は特定の表示状態を呈し得る駆動電圧の印加を開始してから所定時間経過した後に、前記アノードの電位が前記電子放出体からの電子放出を行い得る閾値電位以上となるように表示パネル駆動回路の動作を制御する制御手段を備えることを特徴とする表示装置。
【００３０】
これにより、表示開始信号の発生に応じてアノードの電位を遮断状態から供給状態に遷移させる場合における、不本意な表示状態の発生や不本意な発光を抑制することができる。
【００３１】
（２）前記カソード・ゲート間への前記遮断電圧又は前記特定の表示状態を呈し得る駆動電圧の印加を、前記表示パネルの全画素について同時に行うことを特徴とする（１）に記載の表示装置。
【００３２】
これにより、アノードの電位を遮断状態から供給状態に遷移させて全白（明）相当のアノード電位となっても、画面全体を最低輝度レベルの全黒（暗）状態又は特定の表示状態に保持することができる。
【００３３】
（３）前記表示パネルの少なくとも１行の走査配線に走査選択電位を供給し、残りの行の走査配線に走査非選択電位を供給し、前記走査選択電位の供給に同期して前記表示パネルの全列の変調信号配線に最暗状態を生成し得る変調電位又は所定の変調電位を供給することによって、
前記遮断電圧又は前記特定の表示状態を呈し得る駆動電圧を前記カソード・ゲート間へ印加することを特徴とする（１）に記載の表示装置。
【００３４】
これにより、通常の表示動作と同じ動作により、アノードの電位を遮断状態から供給状態に遷移させて全白（明）相当のアノード電位となっても、画面を最低輝度レベルの全黒（暗）状態又は特定の表示状態に保持することができる。
【００３５】
（４）前記表示パネル駆動回路は、前記アノード電位を供給するためのアノード電源回路と、前記カソードを駆動するためのカソード駆動回路と、前記ゲートを駆動するためのゲート駆動回路と、前記カソード駆動回路及び前記ゲート駆動回路に前記遮断電圧又は前記特定の表示状態を呈し得る駆動電圧を生成するための駆動用基準電位を供給する駆動電源回路と、を有することを特徴とする（１）に記載の表示装置。
【００３６】
これにより、各回路への給電状態が細やかに制御可能となる。
【００３７】
（５）前記駆動電源回路は、前記カソード駆動回路及び前記ゲート駆動回路に論理回路用駆動電位が供給されている状態で、前記駆動用基準電位の供給を開始し、
その後、前記カソード駆動回路及び前記ゲート駆動回路は、前記遮断電圧又は前記特定の表示状態を呈し得る駆動電圧の印加を開始することを特徴とする（４）に記載の表示装置。
【００３８】
これにより、装置には低電圧供給後に高電圧が印加されることになり、また、各回路に順次電圧が印加されるので、回路の誤動作や破壊を抑止できる。
【００３９】
（６）前記遮断電圧又は前記特定の表示状態を呈し得る駆動電圧の印加を開始する期間において、
前記アノード電源回路は、前記アノード電源回路に論理回路用駆動電位が供給されている状態で、前記アノードを前記電子放出体から電子放出を行い得る閾値電位より十分に低い特定電位に保持することを特徴とする（４）に記載の表示装置。
【００４０】
これにより、アノードの帯電を防止し、アノード電位が閾値を越えるタイミングの制御をし易くする。
【００４１】
（７）前記遮断電圧又は前記特定の表示状態を呈し得る駆動電圧の印加を開始した後に、前記カソード駆動回路及び前記ゲート駆動回路から前記表示パネルへの入力された表示画像データに基づいた表示用駆動電圧の印加を許可することを特徴とする（４）に記載の表示装置。
【００４２】
これにより、表示不良を抑止し、入力表示画像データに基づく表示にスムーズに移ることができる。
【００４３】
（８）前記カソード・ゲート間の電圧を不定状態から零に遷移させた後に、前記遮断電圧又は前記特定の表示状態を呈し得る駆動電圧の印加を開始することを特徴とする（１）に記載の表示装置。
【００４４】
これにより、帯電による悪影響を防止することができる。
【００４５】
（９）前記表示パネルの走査配線となるカソード配線又はゲート配線の何れか一方に、変調信号配線となる他方の配線の電位にかかわらず、前記遮断電圧を印加し得る走査非選択電位を供給するか、
又は、変調信号配線となるカソード配線又はゲート配線の何れか一方に、走査配線となる他方の配線の電位にかかわらず、前記遮断電圧又は前記特定の表示状態を呈し得る駆動電圧を印加し得る変調電位を供給することによって、
前記遮断電圧又は前記特定の表示状態を呈し得る駆動電圧を前記カソード・ゲート間へ印加することを特徴とする（１）に記載の表示装置。
【００４６】
これにより、走査側又は変調信号側の駆動回路の制御のみで、不本意な画面の発光を抑制することができる。
【００４７】
（１０）前記表示パネルの変調信号配線となるカソード配線又はゲート配線の何れか一方に供給される変調電位は３以上の複数レベルから選択された電位であり、そのうち２以上は走査選択電位と同期して供給されることにより電子を放出し得る駆動電圧を生成する電位であり、そのうち１つは前記遮断電圧を生成する電位であることを特徴とする（１）に記載の表示装置。
【００４８】
これにより、変調電位により幾つかの階調レベルを表示しようとした場合に、それに用いられる電位と遮断電圧を生成する電位を兼用できるので、基準電位レベルの数を抑えることができる。
【００４９】
（１１）前記電子放出体が半導体若しくは導電体からなる繊維状のナノ構造体又は炭素を主成分とするナノ構造体であることを特徴とする（１）に記載の表示装置。
【００５０】
（１２）前記ナノ構造体は、カーボンナノチューブ、グラファイトナノファイバー、アモルファスカーボン、カーボンナノホーン、グラファイト、ダイヤモンドライクカーボン、ダイヤモンド、フラーレンから選択される少なくとも一種を含むことを特徴とする（１１）に記載の表示装置。
【００５１】
（１３）カソード、ゲート及びアノードを有し、前記カソードと前記ゲートとがマトリクス接続された表示パネルを備え、カソード・アノード間にのみ電圧を印加した状態において電子放出を行い得る電子放出体が前記カソードに設けられ、カソード・ゲート間に遮断電圧を印加して前記電子放出体から前記アノードに向かう電子放出を遮断することにより画素を暗状態として表示を行う表示装置の駆動制御方法において、
表示開始信号が発生した場合、前記カソード・ゲート間に前記遮断電圧又は特定の表示状態を呈し得る駆動電圧を印加する印加工程、
前記印加工程を開始してから所定時間経過した後に、前記アノードの電位を前記電子放出体からの電子放出を行い得る閾値電位以上にするアノード電位供給工程、
を含むことを特徴とする表示装置の駆動制御方法。
【００５２】
（１４）駆動電源回路は、カソード駆動回路及びゲート駆動回路に論理回路用駆動電位が供給されている状態で、前記カソード駆動回路及び前記ゲート駆動回路に前記遮断電圧又は前記特定の表示状態を呈し得る駆動電圧を生成するための駆動用基準電位の供給を開始し、
その後、前記印加工程を開始すると共に、前記印加工程の開始時期において、アノード電源回路は、前記アノード電源回路に論理回路用駆動電位が供給されている状態で、前記アノードを前記電子放出体から電子放出を行い得る閾値電位より十分に低い特定電位に保持し、
その後更に、前記アノード電位供給工程を開始して前記アノードを前記電子放出体から電子放出を行い得る閾値電位より十分に高い電位に保持し、前記カソード駆動回路及び前記ゲート駆動回路から前記表示パネルへの入力された表示画像データに基づいた表示用駆動電圧の印加を許可することを特徴とする（１３）に記載の表示装置の駆動制御方法。
【００５３】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して、本発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、配置等については、特に特定的な記載なき限りは、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００５４】
（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態による表示装置の駆動制御方法を説明するためのタイミングチャートを示す。図２は本発明の第１実施形態に用いられる表示パネルの構成を示す。図３は本発明の第１実施形態による表示装置の駆動制御系のブロックを示す。
【００５５】
本実施形態に係る平面型ディスプレイである表示装置は、マトリクス接続された複数の電子放出素子を行列状に配置して得られるものである。
【００５６】
図２において、２０１は電子源基板であり、２０６はフェースプレートであり、２１４は外枠であり、２１１は行方向配線であり、２１２は列方向配線であり、２００はノーマリーオン型の電子放出素子である。
【００５７】
単純マトリクスの電子源基板２０１に対向して、電子放出素子２００の上部に対応するフェースプレート２０６上に画像形成部材として設けられた蛍光体２０８を位置合わせして配置している。
【００５８】
蛍光体２０８上には、高電圧印加用の導体として蒸着等によってアルミニウム系配線材料をメタルバック２０９として設けてある。メタルバック２０９には、高電位を供給するための高圧端子２１３が電気的に接続されている。
【００５９】
また、メタルバック２０９を設けた側とは反対側の蛍光体２０８表面には、アノード基板２０７が設けられている。
【００６０】
図２において、行方向配線２１１はＣ１、Ｃ２・・・Ｃｍのｍ本の配線からなり、ストライプ状に配列され、各々がカソード２０２を形成している。行方向配線２１１は蒸着法等にて形成されたアルミニウム、銀等の導電性材料で構成されている。なお、配線の材料、膜厚、線巾は、適宜設計されるものであり、また製造法も適宜選択されるものである。
【００６１】
このストライプ状に配列されたカソード２０２上の電子放出素子２００の位置に電子放出体２０５が形成されている。なお、電子放出体２０５としては、前述のように電子放出閾値が低い炭素系又は炭素系以外の半導体や導電体からなる繊維状のナノ構造体を用いるとよい。
【００６２】
列方向配線２１２はＧ１、Ｇ２・・・Ｇｎのｎ本の配線からなり、行方向配線２１１と直交するストライプ状に配列され、各々がゲート２０４を形成している。列方向配線２１２は行方向配線２１１と同様に構成されている。
【００６３】
このストライプ状に配列されたゲート２０４には、カソード２０２の電子放出体２０５の上部に対応する部分に開孔したホール部２１０が設けられている。
【００６４】
なお、ストライプ状に配列されたゲート２０４及びホール部２１０は、図面を見易くするために一番手前側のカソード２０２（Ｃ１）上については図示していない。
【００６５】
また、行方向配線２１１にカソード２０２を設け、列方向配線２１２にゲート２０４を設けるようにしたが、この接続配置は逆でもよい。
【００６６】
これらｍ本の行方向配線２１１とｎ本の列方向配線２１２との間には、図面を見易くするために不図示とした層間絶縁層が設けられており、両者を電気的に分離している（以上ｍ、ｎは、共に正の整数）。なお、層間絶縁層は、電子放出体２０５とホール部２１０に対応する部分には設けられていない。
【００６７】
不図示の層間絶縁層は、スパッタ法等を用いて形成された絶縁層である。例えば、行方向配線２１１を形成した電子源基板２０１の全面或は一部に所望の形状で形成され、特に、行方向配線２１１と列方向配線２１２の交差部の電位差に耐え得るように、膜厚、材料、製法等が適宜選択されるものである。
【００６８】
行方向配線２１１と列方向配線２１２は、それぞれ外部端子として引き出されている。
【００６９】
本実施形態においては、電子放出素子２００を構成する一対の電極の層自体が、ｍ本の行方向配線２１１とｎ本の列方向配線２１２としての機能も果たしているが、素子毎に配線とは独立したカソード２０２及びゲート２０４を設け、Ｙ方向の複数の独立ゲート２０４を列方向配線で共通に接続し、Ｘ方向の複数の独立カソード２０２を列方向配線で共通に接続するように、ゲート電極とゲート配線、カソード電極とカソード配線とに分けて形成することも好ましいものである。
【００７０】
図３に示すように、行方向配線２１１には、Ｘ方向に配列した電子放出素子２００の行を選択するための走査選択信号を印加する走査信号印加手段３０１が接続される。
【００７１】
一方、列方向配線２１２には、Ｙ方向に配列した電子放出素子２００の各列を入力信号に応じて変調するための変調信号印加手段３０２が接続される。
【００７２】
各電子放出素子２００に印加されるカソード２０２・ゲート２０４間の遮断電圧は、当該素子に印加される走査信号と変調信号の差電圧として供給される。なお、本実施形態においては、行方向配線２１１をカソード２０２とし、そこに走査信号として零電位又は正電位を供給し、列方向配線２１２をゲート２０４とし、そこに変調信号として零電位又は負電位を供給するように構成されている。
【００７３】
各画素を構成する電子放出素子２００の駆動は次のように行われる。
【００７４】
メタルバック２０９（以後アノードという）に高電位を供給し、カソード２０２・ゲート２０４間の電圧に依存してアノード電位を電子放出体２０５から電子放出をせしめるに十分な値に保持しておく。
【００７５】
この状態において、非選択の走査行にあたる行方向配線２１１のカソード２０２に走査非選択電位として正電位を供給する。また、選択走査行にあたる行方向配線２１１のカソード２０２には走査選択電位として零電位を供給する。これと同時に、列方向配線２１２のゲート２０４には、変調信号として零電位又は負電位が与えられる。
【００７６】
非選択の行においては変調信号の電位（零電位又は負電位）に因らずに、カソード２０２・アノード間の電圧は電子放出体２０５からの電子放出を生起しない値に設定されているので、非選択行上にある電子放出体２０５からは電子が放出されず、その行の画素は発光しない。
【００７７】
一方、選択行において零電位の変調信号が与えられた素子では、カソード２０２・ゲート２０４間の電圧は零となり、カソード２０２・アノード間の電圧は電子放出の閾値電圧を超えているので、当該素子から電子が放出され、画素は発光する。
【００７８】
また、選択行において負電位の変調信号が与えられた素子では、カソード２０２・ゲート２０４間の電圧は遮断電圧となり、カソード２０２・アノード間の電圧は電子放出の閾値電圧を超えているにもかかわらず、ゲート電位の影響により、実際の電子放出体２０５における電界強度は電子放出の閾値を越えないので、当該素子からは電子が放出されず、画素は発光しない。
【００７９】
このような走査を少なくとも１行を順次選択しながら行うことによって、一画面走査が完了し、入力された表示画像データに応じて画像を表示することになる。
【００８０】
ここで、図１、図３を用いて表示開始シーケンスの説明をする。
【００８１】
図３に示すように、走査信号印加手段３０１と変調信号印加手段３０２には、それぞれ走査信号と変調信号を生成するために必要な信号が制御手段としてのコントロール回路３０３から供給される。また、コントロール回路３０３からはアノード電源回路３０４の動作を制御するための制御信号も供給される。
【００８２】
また、これらのコントロール回路３０３やアノード電源回路３０４の動作に必要な電圧を供給するために給電上流側には本体電源３０５が設けられている。
【００８３】
なお、ここで、画像表示に必要な他の信号処理用回路、あるいは走査信号印加手段３０１及び変調信号印加手段３０２の構成等の詳述は省く。
【００８４】
さて、図１に示すように、上流側の電源スイッチがオンとなった場合、本体電源３０５からの電源供給によりコントロール回路３０３において、時刻ｔ０においてハイレベルの表示開始信号ＤＳが発生する。
【００８５】
表示開始信号ＤＳが発生してから走査信号印加手段３０１及び変調信号印加手段３０２をアクティブにするのに必要な所定期間経過した後、時刻ｔ１において、走査信号印加手段３０１からカソード２０２への正電位の供給が開始され、ほぼ同時に、変調信号印加手段３０２からゲート２０４に負電位の供給が開始される。
【００８６】
表示開始信号ＤＳが発生してから、正電位の走査非選択信号（Ｖｘ）、負電位の変調信号（Ｖｙ）が印加されるまでの間、カソード２０２やゲート２０４の電位が不定であるとカソード２０２・ゲート２０４間電圧が電子放出体２０５の電子放出閾値を越え、電子を放出する可能性がある。よって、必要に応じて、カソード２０２及びゲート２０４は同電位に保持することが望ましい。通常はＶｘ＝Ｖｙ＝０Ｖとすればよい。
【００８７】
カソード２０２・ゲート２０４間に遮断電圧を供給するためには、行方向配線２１１又は列方向配線２１２のうち少なくともどちらか一方の電位を素子に遮断電圧を印加し得る電位にしてから所定の遅延時間Ｔｄ経過後にアノード電位Ｖａが電子放出体の閾値電界以上の電界強度が得られる電位Ｖｔｈを越えるように、時刻ｔ２において、高圧端子２１３へのアノード電位Ｖａの供給を開始する。
【００８８】
前述のように本実施形態においては、カソード２０２を行方向配線２１１とし、ゲート２０４を列方向配線２１２としているので、列方向配線２１２側の変調信号を、全て遮断電圧を生成し得る負電位となるように、すなわち表示画像データとして全黒表示を行うデータをコントロール回路３０３より変調信号印加手段３０２に与えるように制御すればよい。この場合の走査信号は走査選択電位（零電位）であってもよく、また、それより高い電位であってもよい。
【００８９】
あるいは、行方向配線２１１の走査信号を、全て遮断電圧を生成し得る正電位としてもよい。この場合の変調信号は、零電位又はそれより低い電位であればよいので、黒表示データ（負電位）であろうが白表示データ（零電位）であろうが構わない。
【００９０】
図１のシーケンスでは、全ての行方向配線２１１の走査信号を正電位、全ての列方向配線２１２の変調信号を負電位として、カソード２０２・ゲート２０４間に印加される遮断電圧を大きくして、確実に電子放出を抑止する例を示しているが、前述したとおり、カソード２０２又はゲート２０４の何れか一方の電位を、遮断電圧を生成し得る電位とすればよい。
【００９１】
各電位の遷移タイミングは、コントロール回路３０３の制御によって実現できる。
【００９２】
なお、構成部品のばらつき等による供給電位Ｖｘ，Ｖｙ，Ｖａ等の立ち上がり時間のばらつきや、複数の電子放出素子間の閾値電界のばらつき、あるいは電子放出素子の電圧―電流特性がヒステリシスを持っている場合等を考慮すると、Ｖｘ及びＶｙが所定の電位に到達してからＶａが電子放出体２０５の閾値電界を生ずる電位Ｖｔｈに到達する時間Ｔｄは、１７ｍｓ程度以上より好ましくは３３ｍｓ以上に設定した方が望ましい。
【００９３】
なお、アノード電位Ｖａを高電位にした後にアノード電位Ｖａが一定になってからは、コントロール回路３０３より、走査信号印加手段３０１及び変調信号印加手段３０２から通常の走査信号及び変調信号が供給されるように、それらを制御すれば、入力表示画像データに基づく通常の画面表示が行える。
【００９４】
この時、画像の階調表示を行うには変調信号の零電位のパルス幅を変化させることによる時間制御（パルス幅変調）を行えばよい。
【００９５】
このようなシーケンスにより、電源オン時や表示再開時などの表示開始信号ＤＳの発生時に最高輝度で全面が全白点灯するという現象を防止することができる。
【００９６】
なお、カソード２０２・ゲート２０４間に所定の遮断電圧の印加を開始するよりも前にアノード電位Ｖａの供給を始めて、アノード電位Ｖａが閾値電位Ｖｔｈを越える前にカソード２０２・ゲート２０４間に遮断電圧が印加されるように、タイミングを決めることも可能ではある。しかしながら、アノード電位Ｖａを供給する際の過渡的な電圧によってカソード２０２・アノード間の電界強度が閾値電界を越え電子放出する可能性が皆無とはいえないため、カソード２０２・ゲート２０４間に遮断電圧が印加された後にアノード電位Ｖａの供給を開始することがより望ましいものである。
【００９７】
また、表示開始信号ＤＳの発生時に、通常の走査信号と変調信号を表示パネルに先に供給して特定の表示状態を呈し得る駆動電圧を印加しておいて、アノード電位Ｖａの立ち上がりと共に所定の表示が行われるようにすることも可能であり、その場合でもアノード電位Ｖａはほぼ即時に立ち上がる（１秒以内）ように設定できるため、表示開始時に違和感をいだくことはない。
【００９８】
（第２実施形態）
図４〜図９には、第２実施形態が示されている。本実施形態では、第１実施形態よりも詳しく各種回路を用いた本発明の構成を説明する。
【００９９】
図４は本発明の第２実施形態による表示装置の駆動制御系のブロックを示す。図５は本発明の第２実施形態による表示装置の駆動制御方法を説明するためのタイミングチャートを示す。
【０１００】
３００は、カソード、ゲート及びアノードを有し、カソードとゲートとがマトリクス接続された表示パネルであり、図４では１つの電子放出素子２００しか描かれていないが、現実には素子がマトリクス状に多数配列されている。表示パネル３００の例としては、第１実施形態に挙げたものがあるので、本実施形態ではその詳しい説明は省略する。
【０１０１】
そして、この表示パネル３００には、カソード・アノード間にのみ電圧を印加した状態において電子放出を行い得る電子放出体がカソードに設けられ、カソード・ゲート間に遮断電圧を印加して電子放出体からアノードに向かう電子放出を遮断することにより画素を暗状態とし、カソード・ゲート間に駆動電圧を印加して電子放出体からアノードに向かう電子放出を生起させることにより画素を明状態として表示を行う。
【０１０２】
表示パネル３００を駆動するための表示パネル駆動回路は、アノードにアノード電位Ｖａを供給するためのアノード電源回路３０４と、カソードを駆動するためのカソード駆動回路２１と、ゲートを駆動するためのゲート駆動回路２２と、カソード駆動回路２１及びゲート駆動回路２２に遮断電圧又は特定の表示状態を呈し得る駆動電圧を生成するための駆動用基準電位Ｖｓ，Ｖｉを供給する駆動電源回路２４と、を有する。
【０１０３】
駆動用基準電位Ｖｉは、例えば、階調表示用の電圧振幅変調（ＰＨＭ）駆動のために、３つ以上の駆動基準電位からなることが好ましいものである。
【０１０４】
図６は駆動電源回路の回路構成図である。図７は行駆動回路（ここではカソード駆動回路２１）の回路構成図である。図８は列駆動回路（ここではゲート駆動回路２２）の回路構成図である。図９はアノード電源回路３０４の回路構成図である。これらのいずれの回路も５Ｖ又は３．３Ｖのような論理回路用駆動電位Ｖｃｃが動作電源となる何らかの論理回路を備えている。
【０１０５】
図６に示す駆動電源回路２４は、本体電源３０５からの電力供給、即ち、＋５０Ｖ，−５０Ｖのような電位ＶＤＤ，ＶＥＥの供給を制御信号ＲＣＯＮＴに応じてオン／オフするスイッチ３１，３２と、ボルテージホロワのオペアンプ３３と、複数の抵抗器３４と、を有する。そして、駆動電源回路２４は、列駆動回路に３つの負電位（Ｖｉ１、Ｖｉ２、Ｖｉ３）を供給すると共に、行駆動回路に走査選択電位Ｖｓｓを供給するマルチ電源である。
【０１０６】
図７に示す行駆動回路（ここではカソード駆動回路２１）は、クロックＹＣＬＫに同期して一行毎に出力レベルがシフトする垂直シフトレジスタＳＲ３５と、走査非選択電位の供給をイネーブル信号ＹＥＮで制御するためのアンドゲート３６と、出力電圧を論理回路用低電圧（Ｖｃｃ―０Ｖ）から駆動用高電圧（Ｖｓｓ―０Ｖ）に昇圧するためのレベルシフト回路３７と、走査選択電位又は走査非選択電位を与える走査信号が出力される出力段の高電圧ＣＭＯＳインバータ３８と、を有する。なお、ここでは１チャンネルのみ示している。
【０１０７】
図８に示す列駆動回路（ここではゲート駆動回路２２）は、駆動制御回路２３から入力されるデジタル表示画像データを変調電位に変調するためのパルス変調器ＰＭ３９と、３つの変調電位Ｖｉ１、Ｖｉ２、Ｖｉ３を選択的に出力するための３つの選択回路４０，４１，４２と、を有している。また、各選択回路４０，４１，４２は、変調電位の供給をイネーブル信号ＸＥＮで制御するためのアンドゲート４３と、レベルシフト回路４４と、出力段の高電圧ＣＭＯＳインバータ４５と、をそれぞれ有する。なお、ここでは１チャンネルのみ示している。
【０１０８】
図９に示すアノード電源回路３０４は、制御信号ＰＣＮＯＴに応答して高圧出力トランス４７の動作を制御するフィードバック制御型のトランス制御回路４６と、高圧に変換された交流を整流する整流回路４８と、を有している。アノード電源回路３０４は、制御信号ＰＣＮＯＴに応答して、本体電源３０５から供給された電位Ｖａａをアノードに供給する高電位のアノード電位Ｖａに変換して出力する。なお、本体電源３０５とアノード電源回路３０４は１つの回路ブロックで構成されていてもよい。
【０１０９】
図４に戻り、本体電源３０５は、電源プラグ２６が商用電源に接続され、給電上流側にある本体電源スイッチ２５がオンになると、各回路２１〜２４，３０４の中の論理回路に論理回路用駆動電位Ｖｃｃを供給する。この本体電源スイッチ２５のオン状態を検知して、これと同時か若干遅れて、図５に示す時刻ｔ１０に、表示開始信号ＤＳとしてのスタート信号を発生させる。また、本体電源スイッチ２５がオンになると、本体電源３０５はアノード電源回路３０４と駆動電源回路２４にアノード電位Ｖａや駆動用基準電位Ｖｓ，Ｖｉを発生させるための源になる動作電圧を供給する。
【０１１０】
駆動制御回路２３は、通常ＭＰＵのような中央演算処理部を有する制御手段である。この駆動制御回路２３が、アノード電源回路３０４に制御信号ＰＣＯＮＴを供給し、駆動電源回路２４に制御信号ＲＣＯＮＴを供給し、カソード駆動回路２１に垂直走査用のクロックＹＣＬＫ、イネーブル信号ＹＥＮ、制御信号ＹＣＯＮＴを供給し、ゲート駆動回路２２に水平走査用のクロックＸＣＬＫ、イネーブル信号ＸＥＮ、制御信号ＸＣＯＮＴ、表示画像データＤＡＴＡを供給するように構成されている。
【０１１１】
アノード電源回路３０４は、制御信号ＰＣＯＮＴがオフの時、電子放出体からの電子放出を行い得る閾値電位Ｖｔｈより十分に低い零電位のような特定電位に、アノードの電位を保持している。
【０１１２】
駆動電源回路２４は、通常、零電位を出力しているが、論理回路用駆動電位Ｖｃｃが供給されている状態で、図５に示す時刻ｔ１１に、入力される制御信号ＲＣＯＮＴがオンになると、駆動用基準電位Ｖｓ，Ｖｉをカソード駆動回路２１及びゲート駆動回路２２に供給し始める。この時、カソード駆動回路２１やゲート駆動回路２２の出力は、ハイインピーダンスの電位不定状態から零電位に遷移し、カソード・ゲート間は同電位に保たれる。
【０１１３】
時刻ｔ１２に、イネーブル信号ＸＥＮ，ＹＥＮがハイレベルになると、カソード駆動回路２１から全てのカソード（行方向配線２１１）への高電位の非選択電位の供給が開始され、それとほぼ同時刻に、ゲート駆動回路２２から全てのゲート（列方向配線２１２）への低電位の非選択電位の供給が開始される。これにより、電子放出素子２００のカソード・ゲート間には遮断電圧が印加されることになる。
【０１１４】
時刻ｔ１２から遅れた時刻ｔ１３に、入力される制御信号ＰＣＯＮＴがオンになり、アノード電源回路３０４からアノードへ高いアノード電位Ｖａの供給が開始される。
【０１１５】
アノード電源回路３０４の出力側の時定数に因り一定のアノード電位Ｖａに到達した後の時刻ｔ１４において、制御信号ＸＣＯＮＴ，ＹＣＯＮＴにより、マトリクス交点の電子放出素子２００へ表示用駆動電圧の印加が許可される。即ち、カソード駆動回路２１が走査を開始し、ゲート駆動回路２２から表示パネル３００への表示画像データＤＡＴＡに基づいた変調電位の供給が開始される。
【０１１６】
こうして、１水平走査期間（１Ｈ）に少なくとも１行の行方向配線２１１が選択されて零電位が供給され、これに同期して多数の列方向配線２１２に表示画像データに基づいた変調電位が供給される。この走査を垂直方向に順次行う線順次駆動によって１フレームの画像表示が行われる。この時、走査非選択行の画素と、走査選択行であって黒表示データの変調電位が与えられた画素と、のカソード・ゲート間には遮断電圧が印加され、当該画素は暗状態となる。
【０１１７】
（第３実施形態）
図１０、図１１には、第３実施形態が示されている。本実施形態では、第２実施形態と同様に第１実施形態よりも詳しく各種回路を用いた本発明の構成を説明する。
【０１１８】
図１０は本発明の第３実施形態による表示装置の駆動制御系のブロックを示す。図１１は本発明の第３実施形態による表示装置の駆動制御方法を説明するためのタイミングチャートを示す。本実施形態では図４、図５と同じ構成、動作については詳述を省く。
【０１１９】
図１０において図４と異なる点は、カソード駆動回路２１’が列方向配線２１２に接続され、ゲート駆動回路２２’が行方向配線２１１に接続されている点である。そして、ゲート駆動回路２２’に垂直走査用のクロックＹＣＬＫ、イネーブル信号ＹＥＮ、制御信号ＹＣＯＮＴを供給し、カソード駆動回路２１’に水平走査用のクロックＸＣＬＫ、イネーブル信号ＸＥＮ、制御信号ＸＣＯＮＴ及び表示画像データＤＡＴＡを、供給する点である。更に、無線又は有線で駆動制御回路２３を制御し表示装置を操作するための遠隔操作器２７から表示開始信号ＤＳを発生させている点である。特に、回路２１’，２２’，２４’の詳細は、前述した第２実施形態と異なる構成となることに注意されたい。
【０１２０】
ここでは、電源プラグ２６が商用電源に接続され、給電上流側にある本体電源スイッチ２５がオン状態にあり、各回路の論理回路に論理回路用駆動電位Ｖｃｃが供給されている省電力の非表示モードから表示モードに遷移するシーケンスについて図１１を用いて説明する。
【０１２１】
この非表示モードの状態で、時刻ｔ１０に、遠隔操作器２７の操作により、表示開始信号ＤＳが発生し、駆動制御回路２３に供給される。
【０１２２】
駆動電源回路２４’は、通常、零電位を出力しているが、時刻ｔ１１に、入力される制御信号ＲＣＯＮＴがオンになると、駆動用基準電位Ｖｓ，Ｖｉ１をカソード駆動回路２１’及びゲート駆動回路２２’に供給し始める。この時、カソード駆動回路２１’やゲート駆動回路２２’の出力は、ハイインピーダンスの電位不定状態から零電位に遷移し、カソード・ゲート間は同電位に保たれる。
【０１２３】
時刻ｔ１２に、イネーブル信号ＸＥＮ，ＹＥＮがハイレベルになると、ゲート駆動回路２２’から全てのゲート（行方向配線２１１）への低電位の非選択電位の供給が開始され、それとほぼ同時刻に、カソード駆動回路２１’から全てのカソード（列方向配線２１２）への高電位の非選択電位の供給が開始される。これにより、全画素のカソード・ゲート間には同時に遮断電圧が印加される。
【０１２４】
時刻ｔ１２から遅れた時刻ｔ１３に、入力される制御信号ＰＣＯＮＴがオンになり、アノード電源回路３０４からの出力は、電子放出体からの電子放出を行い得る閾値電位Ｖｔｈより十分に低い零電位のような特定電位から高電位への遷移を開始する。
【０１２５】
アノード電源回路３０４の出力側の時定数に因り一定のアノード電位Ｖａに到達した後の時刻ｔ１４において、制御信号ＸＣＯＮＴ，ＹＣＯＮＴにより、マトリクス交点の電子放出素子へ表示用駆動電圧の印加が許可される。即ち、ゲート駆動回路２２’が走査を開始し、カソード駆動回路２１’から表示パネル３００への表示画像データＤＡＴＡに基づいてパルス幅変調された低電位の供給が開始される。
【０１２６】
こうして、ゲートの線順次走査により１水平走査期間（１Ｈ）に少なくとも１行の行方向配線２１１が選択されて選択電位（零電位）が供給され、残りの行方向配線２１１には非選択電位（負電位）が供給され、これに同期して多数の列方向配線２１２に表示画像データに基づいてパルス幅変調された低電位の変調電位が供給される。この時、走査非選択行の画素と、走査選択行であって黒表示データの変調電位（正電位）が与えられた画素と、のカソード・ゲート間には遮断電圧が印加され、当該画素は暗状態となる。
【０１２７】
前述した実施形態においては、遮断電圧は、全黒表示データに基づく変調電位をゲート又はカソードに与え続けておいて、カソード又はゲートを垂直走査してもよいし、走査線の選択・非選択にかかわらず、全黒表示データに基づく変調電位をゲート又はカソードに与え続けることによって実現することも可能である。或いは、変調電位にかかわらず、全走査線に非選択電圧を与え続けてもよい。また、遮断電圧は、走査選択電位や走査非選択電位或いは変調電位等の表示動作に用いられる電位とは別の電位から生成されてもよい。
【０１２８】
また、時刻ｔ１２において、遮断電圧を印加する代わりに、全面灰色表示や初期画像のような特定の表示状態を呈し得る駆動電圧の印加を開始しておいて、アノード電位が閾値を越えた時に、当該特定の表示状態が現れるように制御することも可能である。この場合、カソード又はゲートを垂直走査し、表示画像データに基づく変調電位をゲート又はカソードに与える。
【０１２９】
さらには、時刻ｔ１３の後、アノードの電位が電子放出体からの電子放出を行い得る閾値以上となってから、線順次で行を選択しながら、表示パネル３００の全列に最暗状態を呈し得る変調電位を供給することによって遮断電圧を印加する状態を経て、時刻ｔ１４後に、入力された表示画像データに基づく表示を行ってもよい。または、アノード電位Ｖａが当該閾値以上となってから、線順次で行を選択しながら、表示パネル３００の複数の列に所定の変調電位を供給することによって特定の表示状態を呈し得る駆動電圧を印加する状態を経て、時刻ｔ１４後に、入力された表示画像データに基づく表示を行ってもよい。
【０１３０】
本発明に用いられる変調電位としては、表示画像データの表示階調レベルに応じて、３以上の複数の電位から変調電位を選択する電圧振幅変調（ＰＨＭ）や、３以上の複数のパルス幅から変調電位のパルス幅を選択するパルス幅変調（ＰＷＭ）や、ＰＨＭとＰＷＭの組み合わせによる変調方式を採用することができる。特に、変調信号配線となるカソード配線又はゲート配線の何れか一方に供給される変調電位が３以上の複数レベルの電位から選択される場合には、そのうち１つを、遮断電圧を生成する電位に設定することが望ましい。
【０１３１】
また、本発明に用いられる遮断電圧は、走査選択電位や走査非選択電位或いは変調電位などの表示動作に用いられる電位とは、別の電位から生成されてもよい。
【０１３２】
表示開始信号ＤＳとしては、前述したように、表示装置の最も上流にある本体電源スイッチのオン状態を示す信号や、表示装置を無線又は有線で操作する遠隔操作器からの出力信号に限らず、中央演算処理部からの出力信号や、表示装置に接続されたコンピュータからの出力信号などのうち、すくなくとも何れか１つであってもよい。また、これらの表示開始信号ＤＳは、アノード電源回路、カソード駆動回路、ゲート駆動回路に少なくとも論理回路用駆動電位Ｖｃｃが供給されている状態で発生した、非表示モードから表示モードへの復帰信号であるとよい。
【０１３３】
或いは、カソード駆動回路及びゲート駆動回路に少なくとも駆動用基準電位Ｖｓ，Ｖｉが供給されている状態で、発生した非表示モードから表示モードへの復帰信号（表示開始信号）をトリガとして、この復帰信号に応答して、イネーブル信号ＸＥＮ，ＹＥＮを発生させ、カソード駆動回路及びゲート駆動回路をイネーブルとして遮断電圧などを与えてもよい。
【０１３４】
また、スイッチオンの後の非表示モードにおいては、Ｖｃｃの供給を維持しているが、アノード電源回路、カソード駆動回路及びゲート駆動回路へはＶｃｃの供給をも遮断しておいて、表示開始信号ＤＳが発生した後に、Ｖｃｃの供給を復帰してもよい。
【０１３５】
本発明に用いられる、画素を構成するための電子放出素子としては、図示したようなカソードよりアノード側にゲートが配されている上ゲート構造であってもよいが、ゲートよりアノード側にカソードが配されている下ゲート構造や基板の同一平面上にカソードとゲートが配されている水平ゲート構造であってもよい（特開２００２−１７０４８３号公報、ＵＳ公開２００２０４７５１３９号公報、特開２００２−１５０９２５号公報、ＵＳ公開２００２０７４９４７号公報等を参照）。
【０１３６】
また、本発明に用いられる電子放出閾値の低い電子放出体は、半導体若しくは導電体からなる繊維状のナノ構造体又は炭素を主成分とするナノ構造体であることが望ましい。ナノ構造体は、具体的には、カーボンナノチューブ、グラファイトナノファイバー、アモルファスカーボン、カーボンナノホーン、グラファイト、ダイヤモンドライクカーボン、ダイヤモンド、フラーレンから選択される少なくとも一種を含む。
【０１３７】
このように、各実施形態によれば、駆動制御回路２３により、表示開始信号ＤＳが発生した場合、カソード・ゲート間に、遮断電圧又は特定の表示状態を呈し得る駆動電圧の印加を開始してから所定時間Ｔｄ経過した後に、アノードの電位が電子放出体からの電子放出を行い得る閾値電位Ｖｔｈ以上となるように表示パネル駆動回路の動作を制御することにより、不本意な表示状態の発生や不本意な発光を抑制することができる。
【０１３８】
また、本発明は電子放出閾値の近い材料を用いた場合には、ノーマリーオン型に限らず、ノーマリーオフ型にも適用できる。
【０１３９】
【実施例】
（実施例１）
図２に示したような表示パネルを以下のようにして作製した。
【０１４０】
十分に洗浄を行った基板に、アルミニウム系配線材料を用いてスパッタ法およびフォトリソグラフィー法を用いて、カソード２０２を、厚さ約１μｍ、幅３００μｍの連続した平行ストライプ状の配列に形成した。
【０１４１】
さらにカソード２０２上には、電子放出体２０５となる部分に、密着層としてＴｉＮを、この上に触媒層としてＰｄ／Ｃｏ（各５０重量％）をいずれもスパッタ法およびフォトリソグラフィー法を用いて、φ１０μｍとなるように形成した。なお触媒層としては他にＦｅ，Ｎｉ及びこれらと前述のＰｄ，Ｃｏ等の混合物を用いることもできる。
【０１４２】
この上に電子放出体２０５を除く部分に、層間絶縁層としてＳｉＯ２をスパッタ法およびフォトリソグラフィー法を用いて、厚さ約２μｍにて形成した。
【０１４３】
さらに層間絶縁層上にカソード２０２と同様に、ゲート２０４を、厚さ約０．５μｍ、幅２００μｍで、カソード２０２と直交するように連続した平行ストライプ状の配列に形成した。
【０１４４】
さらにゲート２０４には、電子放出体２０５の真上に対応する位置に、ホール部２１０を開口径φ１０μｍとなるように形成した。
【０１４５】
なお、上記電子放出体２０５及びホール部２１０については各電子放出素子２００について１個のみ図示しているが、複数個設けることもできる。
【０１４６】
この後、この電子源基板２０１を大気中で熱処理を行いＰｄ／Ｃｏをそれぞれ酸化させた後、ＣＶＤ装置中に入れ、水素を流入させながら熱処理を行い、酸化パラジウム及び酸化コバルトを水素還元し、微粒子化した。
【０１４７】
この後、エチレンを流入させながら５５０℃にて１時間熱処理した。即ち、熱ＣＶＤにより、電子放出体２０５として多数のグラフェンが繊維の長手方向に積層された構造のグラファイトナノファイバー（ＧＮＦ）を、触媒の作用によりＴｉＮの密着層上に形成した。なお、エチレンに替えてアセチレン、メタン等の炭化水素ガスを用いることもでき、ガス流量、温度、時間等を適宜選択することにより、同様のＧＮＦを形成することができる。
【０１４８】
こうして作成した電子源基板２０１とあらかじめ形成したフェースプレート２０６及び外枠２１４とを、１０−７Ｐａ以下の圧力まで排気した真空チャンバー中にてガラスフリットを用いて４００℃に加熱することにより外囲器を形成した。
【０１４９】
なおこの時、図示していないスペーサーを電子源基板２０１上のＸ方向に配置して大気圧支持構造を形成し、外枠２１４及びスペーサーによって電子源基板２０１及びフェースプレート２０６のアノード（メタルバック２０９）が２ｍｍの間隔をもって対向し保持されるようにした。
【０１５０】
このようにして作成した表示パネルのカソード２０２を０Ｖ、ゲート２０４を０Ｖとし、アノードに電位Ｖａを印加して、アノード電位を徐々に上昇させたところ、Ｖａ＝７ｋＶ（これがカソード２０２・アノード間の電子放出閾値電圧）より電子放出が行われフェースプレート２０６の蛍光体２０８が発光することが確認され、電子放出素子２００の閾値電界強度が約３．５Ｖ／μｍであることがわかった。さらにＶａ＝１０ｋＶまで供給することにより、カソード２０２・アノード間の電界強度を５Ｖ／μｍとしてノーマリーオン型の電子放出素子２００として確実に動作するようにした。
【０１５１】
こうして作製した、電子放出素子２００のカソード２０２・ゲート２０４間の遮断電圧を調べるために、カソード２０２である行方向配線２１１に供給される電位Ｖｘを０Ｖのままとし、ゲート２０４である列方向配線２１２に供給される電位Ｖｙを徐々に供給したところ、Ｖｙ＝−５０Ｖにて、Ｖａ＝１０ｋＶの時に電子放出を遮断できた。すなわち、カソード２０２・ゲート２０４間の遮断電圧が−５０Ｖ（カソード側を０Ｖとした場合のゲート電圧）であることがわかった。
【０１５２】
そして、図３に示すように、表示パネル３００の行方向配線２１１に走査信号印加手段３０１を接続し、列方向配線２１２に変調信号印加手段３０２を接続した。
【０１５３】
コントロール回路３０３から出力される表示開始信号ＤＳをハイレベルにして、Ｖｘ＝Ｖｙ＝０Ｖを保持し、所定の遅延時間を経た後、Ｖｘ＝５０Ｖ、Ｖｙ＝−５０Ｖを素子のカソード２０２・ゲート２０４間に印加して電子放出を遮断した。なお、前述のようにＶｘ＝５０ＶあるいはＶｙ＝−５０Ｖのみの供給でも電子放出体２０５からアノードに向かう電子の放出を遮断できる。
【０１５４】
その後、図１に示すＴｄが２００ｍｓとなるように、コントロール回路３０３よりアノード電源回路３０４に制御信号を送り、Ｖａ＝１０ｋＶの供給を開始した。なお、本実施例のアノードの電子放出閾値電位（Ｖｔｈ）は７ｋＶである。
【０１５５】
更に、その後、表示画像データに基づいて、走査選択電位を０Ｖ、走査非選択電位を＋５０Ｖ、白の変調電位を０Ｖ、黒の変調電位を＋５０Ｖとして、線順次走査により、画像表示を行った。
【０１５６】
この実施例１によれば、パワーオンシーケンスにおいて、電源オン時に全面白表示とならずに、スムーズに入力表示画像データに基づく画像表示を開始することができた。
【０１５７】
（実施例２）
実施例１と同様にして、触媒層および熱ＣＶＤの条件を適宜選択することにより、周知の方法でグラフェンが円筒状となっている構造のカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）を形成し、同様に閾値電界強度約３．５Ｖ／μｍの電子放出素子を得た。
【０１５８】
実施例１と同様にＶａ＝１０ｋＶ印加によりノーマリーオン型の電子放出素子が得られ、その時のカソード・ゲート間の遮断電圧はほぼ−５０Ｖであることが確認された。
【０１５９】
この実施例２においても、パワーオンシーケンスにおいて、電源オン時に全面白表示とならずに、スムーズに入力表示画像データに基づく画像表示を開始することができた。
【０１６０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、例えば電源オン時等の表示開始信号の発生に応じてアノード電位を遮断状態から供給状態に遷移させる場合に全面白表示となることを防止し、自然な画像表示を開始できる。よって、たとえ短時間であってもユーザーが装置の故障と誤認したり、不快感を覚えたりするような現象を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態による表示装置の駆動制御方法のタイミングチャートを示す図である。
【図２】本発明の第１実施形態に用いられる表示パネルの一部破断模式図である。
【図３】本発明の第１実施形態による表示装置の駆動制御系のブロック図である。
【図４】本発明の第２実施形態による表示装置の駆動制御系のブロック図である。
【図５】本発明の第２実施形態による表示装置の駆動制御方法のタイミングチャートを示す図である。
【図６】本発明の第２実施形態に用いられる駆動電源回路の一例を示す回路構成図である。
【図７】本発明の第２実施形態に用いられる行駆動回路の一例を示す回路構成図である。
【図８】本発明の第２実施形態に用いられる列駆動回路の一例を示す回路構成図である。
【図９】本発明の第２実施形態に用いられるアノード電源回路の一例を示す回路構成図である。
【図１０】本発明の第３実施形態による表示装置の駆動制御系のブロック図である。
【図１１】本発明の第３実施形態による表示装置の駆動制御方法のタイミングチャートを示す図である。
【図１２】電子放出素子の動作を説明するための模式図である。
【符号の説明】
２ カソード
４ ゲート
５ 電子放出体
６ アノード
２１ カソード駆動回路
２２ ゲート駆動回路
２３ 駆動制御回路
２４ 駆動電源回路
２５ 本体電源スイッチ
２６ 電源プラグ
２７ 遠隔操作器
３１，３２ スイッチ
３３ オペアンプ
３４ 抵抗器
３６ アンドゲート
３７ レベルシフト回路
３８ インバータ
４０，４１，４２ 選択回路
４３ アンドゲート
４４ レベルシフト回路
４５ インバータ
４６ トランス制御回路
４７ 高圧出力トランス
４８ 整流回路
２００ 電子放出素子
２０１ 電子源基板
２０２ カソード
２０４ ゲート
２０５ 電子放出体
２０６ フェースプレート
２０７ アノード基板
２０８ 蛍光体
２０９ メタルバック
２１０ ホール部
２１１ 行方向配線
２１２ 列方向配線
２１３ 高圧端子
２１４ 外枠
３００ 表示パネル
３０１ 走査信号印加手段
３０２ 変調信号印加手段
３０３ コントロール回路
３０４ アノード電源回路
３０５ 本体電源
Claims (14)
- カソード、ゲート及びアノードを有し、前記カソードと前記ゲートとがマトリクス接続された表示パネルを備え、カソード・アノード間にのみ電圧を印加した状態において電子放出を行い得る電子放出体が前記カソードに設けられ、カソード・ゲート間に遮断電圧を印加して前記電子放出体から前記アノードに向かう電子放出を遮断することにより画素を暗状態として表示を行う表示装置において、表示開始信号が発生した場合、前記カソード・ゲート間に前記遮断電圧又は特定の表示状態を呈し得る駆動電圧の印加を開始してから所定時間経過した後に、前記アノードの電位が前記電子放出体からの電子放出を行い得る閾値電位以上となるように表示パネル駆動回路の動作を制御する制御手段を備えることを特徴とする表示装置。
- 前記カソード・ゲート間への前記遮断電圧又は前記特定の表示状態を呈し得る駆動電圧の印加を、前記表示パネルの全画素について同時に行うことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
- 前記表示パネルの少なくとも１行の走査配線に走査選択電位を供給し、残りの行の走査配線に走査非選択電位を供給し、前記走査選択電位の供給に同期して前記表示パネルの全列の変調信号配線に最暗状態を生成し得る変調電位又は所定の変調電位を供給することによって、
前記遮断電圧又は前記特定の表示状態を呈し得る駆動電圧を前記カソード・ゲート間へ印加することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。 - 前記表示パネル駆動回路は、前記アノード電位を供給するためのアノード電源回路と、前記カソードを駆動するためのカソード駆動回路と、前記ゲートを駆動するためのゲート駆動回路と、前記カソード駆動回路及び前記ゲート駆動回路に前記遮断電圧又は前記特定の表示状態を呈し得る駆動電圧を生成するための駆動用基準電位を供給する駆動電源回路と、を有することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
- 前記駆動電源回路は、前記カソード駆動回路及び前記ゲート駆動回路に論理回路用駆動電位が供給されている状態で、前記駆動用基準電位の供給を開始し、
その後、前記カソード駆動回路及び前記ゲート駆動回路は、前記遮断電圧又は前記特定の表示状態を呈し得る駆動電圧の印加を開始することを特徴とする請求項４に記載の表示装置。 - 前記遮断電圧又は前記特定の表示状態を呈し得る駆動電圧の印加を開始する期間において、
前記アノード電源回路は、前記アノード電源回路に論理回路用駆動電位が供給されている状態で、前記アノードを前記電子放出体から電子放出を行い得る閾値電位より十分に低い特定電位に保持することを特徴とする請求項４に記載の表示装置。 - 前記遮断電圧又は前記特定の表示状態を呈し得る駆動電圧の印加を開始した後に、前記カソード駆動回路及び前記ゲート駆動回路から前記表示パネルへの入力された表示画像データに基づいた表示用駆動電圧の印加を許可することを特徴とする請求項４に記載の表示装置。
- 前記カソード・ゲート間の電圧を不定状態から零に遷移させた後に、前記遮断電圧又は前記特定の表示状態を呈し得る駆動電圧の印加を開始することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
- 前記表示パネルの走査配線となるカソード配線又はゲート配線の何れか一方に、変調信号配線となる他方の配線の電位にかかわらず、前記遮断電圧を印加し得る走査非選択電位を供給するか、
又は、変調信号配線となるカソード配線又はゲート配線の何れか一方に、走査配線となる他方の配線の電位にかかわらず、前記遮断電圧又は前記特定の表示状態を呈し得る駆動電圧を印加し得る変調電位を供給することによって、
前記遮断電圧又は前記特定の表示状態を呈し得る駆動電圧を前記カソード・ゲート間へ印加することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。 - 前記表示パネルの変調信号配線となるカソード配線又はゲート配線の何れか一方に供給される変調電位は３以上の複数レベルから選択された電位であり、そのうち２以上は走査選択電位と同期して供給されることにより電子を放出し得る駆動電圧を生成する電位であり、そのうち１つは前記遮断電圧を生成する電位であることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
- 前記電子放出体が半導体若しくは導電体からなる繊維状のナノ構造体又は炭素を主成分とするナノ構造体であることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
- 前記ナノ構造体は、カーボンナノチューブ、グラファイトナノファイバー、アモルファスカーボン、カーボンナノホーン、グラファイト、ダイヤモンドライクカーボン、ダイヤモンド、フラーレンから選択される少なくとも一種を含むことを特徴とする請求項１１に記載の表示装置。
- カソード、ゲート及びアノードを有し、前記カソードと前記ゲートとがマトリクス接続された表示パネルを備え、カソード・アノード間にのみ電圧を印加した状態において電子放出を行い得る電子放出体が前記カソードに設けられ、カソード・ゲート間に遮断電圧を印加して前記電子放出体から前記アノードに向かう電子放出を遮断することにより画素を暗状態として表示を行う表示装置の駆動制御方法において、
表示開始信号が発生した場合、前記カソード・ゲート間に前記遮断電圧又は特定の表示状態を呈し得る駆動電圧を印加する印加工程、
前記印加工程を開始してから所定時間経過した後に、前記アノードの電位を前記電子放出体からの電子放出を行い得る閾値電位以上にするアノード電位供給工程、
を含むことを特徴とする表示装置の駆動制御方法。 - 駆動電源回路は、カソード駆動回路及びゲート駆動回路に論理回路用駆動電位が供給されている状態で、前記カソード駆動回路及び前記ゲート駆動回路に前記遮断電圧又は前記特定の表示状態を呈し得る駆動電圧を生成するための駆動用基準電位の供給を開始し、
その後、前記印加工程を開始すると共に、前記印加工程の開始時期において、アノード電源回路は、前記アノード電源回路に論理回路用駆動電位が供給されている状態で、前記アノードを前記電子放出体から電子放出を行い得る閾値電位より十分に低い特定電位に保持し、
その後更に、前記アノード電位供給工程を開始して前記アノードを前記電子放出体から電子放出を行い得る閾値電位より十分に高い電位に保持し、前記カソード駆動回路及び前記ゲート駆動回路から前記表示パネルへの入力された表示画像データに基づいた表示用駆動電圧の印加を許可することを特徴とする請求項１３に記載の表示装置の駆動制御方法。
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