JP2006163073A - 画像表示装置およびその表示制御方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】マトリクス状に配置した電子放出素子から放出された電子を蛍光体に照射する表示装置において、電源オン時などの装置動作が安定していない期間、電子放出の動作を確実に停止させ、よって蛍光体の劣化を未然に防止すること。
【解決手段】タイミング発生回路108は、表示する走査線を選択するための走査線選択信号300を生成する。走査信号検出回路109はこの走査線選択信号を検出する。検出の結果、各走査線を順次選択していない場合には、電子放出素子203からの電子の放出を停止させる。その際、電子放出素子を駆動する走査線204、またはデータ線205への電圧印加を停止する。
【選択図】図1

Description

本発明は、複数の電子放出素子をマトリクス状に配置し、該素子から放出された電子を蛍光体に照射して画像を表示する画像表示装置およびその表示制御方法に関する。
近年、明るくてコントラストの高い画面を大型平面ディスプレイで実現する表示装置として、電界放出ディスプレイ(以下、FED=Field Emission Displayと呼ぶ)が注目されている。FEDは、微小で集積可能であり加熱不要な冷陰極の電子放出素子を平面状に配置した電子放出源から電子を放出し、対向する蛍光体に照射して発光させるものである。電子放出素子は、電界放出型、表面伝導型、金属―絶縁層―金属型(MIM型)など各種の構造が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
各電子放出素子は、画面水平方向の複数の行電極(走査線)と画面垂直方向の複数の列電極(データ線)との交点にマトリクス状に配置される。各データ線には画像信号を印加し、各走査線には選択走査用の信号を順次印加して、交点の電子放出素子から電子を放出させ、1フレーム(もしくは1フィールド)の画像を表示させる。
FEDにおける冷陰極電子源は加熱する必要がないため、電源オン時には、直ちに電子放出が可能となる。一方、電源オン直後の期間は表示パネルを駆動する駆動回路の動作が不安定なため、不快な表示状態が生じ、蛍光体の特性や表示パネルの性能に影響を及ぼす恐れがある。そこで特許文献2では、電源オン時に、表示パネルへの走査信号の出力を所定時間停止する技術が提案されている。
またこれに関連した技術として、特許文献3には、FEDではないが速動型電子源を搭載した画像表示装置において、電源オン時のスポット残りを防止するため、電子ビームの水平、垂直偏向回路が定常動作状態になるまで、電子源の動作開始を遅延させることが開示されている。
特開平8−248921号公報 国際公開第00/21063号パンフレット 特開平10−145705号公報
冷陰極電子源を用いたFEDにおいては、走査線(ライン)単位で発光が行われている。電源立ち上げの時や回路動作が不安定な時など、走査線の選択動作が正常に行われない場合(非定常動作状態)には、特定の1本のラインのみから電子線が放出され続けることになる。FEDでは従来のCRTに比べて電子線の電流密度が高いので、これを長時間継続すると、そのライン上の蛍光体がすべて劣化し、寿命を悪化させる恐れがある。このようにFEDでは、蛍光体の劣化がライン状に生じることからスポット状劣化に比べて非常に目立ちやすく、ユーザに不快感を与えるものとなる。
上記特許文献2では、電源オン後、走査回路の動作が安定になるまでの一定の遅延時間を設け、その遅延時間経過後に、走査回路から表示パネルへ走査信号を出力するようにしている。しかしこの方法では、走査回路の動作が正常に立ち上がったことを直接確認していない。回路のバラツキや装置の使用状況によっては、まだ動作が安定していない時点で走査信号が供給される可能性もある。よって、制御精度や信頼性の面で十分とは言い難い。
上記特許文献3では、画面上のスポット残りを対象とするもので、電子ビームの水平、垂直偏向回路の状態で判断している。しかしこの手法は、FEDのようなライン単位で発光する表示装置にはそのまま適用できない。
本発明の目的は、電源オン時などの装置動作が安定していない期間、電子放出の動作を確実に停止させ、よって蛍光体の劣化を未然に防止する画像表示装置およびその表示制御方法を提供することにある。
本発明では、互いに直交するデータ線群および走査線群の各交点に電子放出素子をマトリクス状に配置し、各電子放出素子から放出された電子を対応する蛍光体に照射して画像を表示する画像表示装置において、上記データ線群に対し、画像信号を所定の変調処理して生成した信号電圧を印加する変調回路と、上記走査線群の中で、表示する走査線に対し所定の駆動電圧を順次印加する走査線駆動回路と、上記各電子放出素子の動作を制御する制御回路とを備え、該制御回路は、上記走査線駆動回路が上記各走査線に順次駆動電圧を印加していない場合には、上記電子放出素子からの電子の放出を停止させる構成とする。
さらに、前記走査線駆動回路に対し、表示する走査線を選択するための走査線選択信号を生成して供給するタイミング発生回路と、該タイミング発生回路から供給される該走査線選択信号を検出する走査信号検出回路を備え、前記制御回路は、該走査信号検出回路の検出した走査線選択信号が前記各走査線を順次選択していない場合には、前記変調回路による前記各データ線への電圧印加を停止させる。あるいは前記制御回路は、該走査信号検出回路の検出した走査線選択信号が前記各走査線を順次選択していない場合には、前記走査線駆動回路による前記各走査線への電圧印加を停止させる。
また本発明は、互いに直交するデータ線群および走査線群の各交点に電子放出素子をマトリクス状に配置し、各電子放出素子から放出された電子を対応する蛍光体に照射して画像を表示する画像表示装置の表示制御方法において、上記走査線群の中で表示する走査線を選択するための走査線選択信号を検出し、該走査線選択信号が上記各走査線を順次選択しているかどうかを判定し、順次選択していない場合には、上記電子放出素子からの電子の放出を停止させる。
本発明により、特定ラインの蛍光体の劣化を未然に防止し、画面の見苦しさを解消する画像表示装置およびその表示制御方法を提供できる。
以下、本発明の最良の形態について図面を用いて具体的に説明する。
本発明による画像表示装置の一実施例について、図1〜図5により説明する。なお、ここでは冷陰極電子源がMIM型電子源の場合について説明するが、本発明はこれに限定されず、各種構造の電子放出素子を用いることができる。
図1は本発明による画像表示装置の一実施例を示すブロック構成図、図2はその中のFEDパネルの構造を示す図である。
FEDパネル106は、パッシブマトリクス方式であり、背面基板206上の行方向に複数(N本)の走査線204(X,X,・・・,X)と、列方向に複数(M本)のデータ線205(Y,Y,Y,・・・,Y)が直交配置され、その交点に画素となる冷陰極の電子放出素子203がマトリクス状にM×N個形成されて電子源を構成している。走査線204には走査手段である走査線駆動回路107が、データ線205には変調回路105が接続されている。FEDパネル106の水平画素数は、例えば1280×3(=M)、垂直画素数は例えば720(=N)である。FEDパネル106のアノード端子(図示せず)には、高圧制御・高圧発生を行う高圧発生回路111が接続され、高圧発生回路111にはその高圧電流を検出する電流検出回路112が接続されている。電流検出回路112の検出電流は、CPU(以下、マイコンと称する)113に入力されている。背面基板206に所定間隔をおいて対向配置された透光性の前面基板(図示せず)上には、各電子放出素子203に対応して、蛍光体(図示せず)が形成されている。
画像表示装置に入力された入力信号101のうち、映像に関わる信号については、映像信号処理回路102により所定の映像処理をした後、マトリクス回路103によりRGB信号に変換し、データ保持回路104へ送る。データ保持回路104は、RGB信号から、FEDパネル106の1ライン分のデータを1水平走査期間だけ保持し、1水平走査周期毎にデータを書き換える。変調回路105は、データ保持回路104からの出力を輝度変調(例えばPAM)した後、1水平走査期間だけFEDパネル106のデータ線205へ画像信号電圧として供給する。なお、変調方式はパルス幅変調(PWM)でも良い。
一方、入力信号101のうち同期信号部分については、映像信号処理回路102により同期信号(垂直同期信号、水平同期信号)部分を抽出し、タイミング発生回路108へ送る。タイミング発生回路108は、入力された同期信号を基に、FEDパネル106の走査線204のうち表示すべき走査線を順次選択するための走査線選択信号を生成する。走査線選択信号は、1垂直走査期間でFEDパネル106の上端の走査線204(X)から下端の走査線204(X)までを、1ラインずつ順次選択(垂直走査)する信号である。生成した走査線選択信号は、走査線駆動回路107へ送られる。走査線駆動回路107は走査線選択信号に基づいて、選択された走査線204に対し所定の電圧(例えば選択時は5V、非選択時は0V)を印加する。選択された走査線上の各電子放出素子203は、前記変調回路105から各データ線205を介して供給される画像信号電圧に応じて、電子線を放出する。
FEDパネル106のアノード端子(図示せず)には高圧発生回路111から数kVの電圧が加えられているため、電子線は加速されて、前面基板上に形成された蛍光体に照射される。そして、蛍光体を励起し可視光を発光することにより、1水平ラインの画像が表示される。走査線選択信号により走査線駆動回路107は、FEDパネル内の走査線を順次駆動し、1フレーム(または1フィールド)の画像が表示される。
本実施例では、走査信号検出回路109を設け、タイミング発生回路108から供給される走査線選択信号を検出する。そして、走査線選択信号が各走査線を正常に選択している(定常状態)かどうかを判定する。定常状態でなければ、その情報をマイコン113に出力する。定常状態でない場合には、マイコン113は制御回路10に対し、電子源からの電子の放出を停止させるよう制御する。例えば、変調回路105からデータ線への信号電圧が印加されないように制御する。
ところで、FEDパネル106に表示する画像が明るい場合は高圧発生回路111からの負荷電流が多く、画像が暗い場合は負荷電流が少なくなる。一方発光特性を安定化させるため、高圧発生回路111の電圧値は、負荷電流の変化に関わらず、一定に保つように制御する必要がある。そこで、高圧発生回路111の負荷電流が過大とならないよう、電流検出回路112により平均負荷電流の検出を行う。電流検出回路112は所定値以上の負荷電流を検出した場合には、電流制限情報をマイコン113に送る。マイコン113は、制御回路110により変調回路105の出力をゼロ(または所定値以下)にするように制御する。このようにして、高圧発生回路111の平均負荷電流が過大にならないよう制御して、高圧発生回路111の電圧値を一定に保っている。
図3は、本実施例におけるタイミング発生回路108の一実施例を示す図である。タイミング発生回路108は、リングカウンタで構成され、水平走査周期のクロックを入力とし、各走査線204(X,X,・・・,X)に対応する数の走査線選択信号300(A、A、A〜A)を走査線駆動回路107へ供給する。
図4は、タイミング発生回路108の生成する走査線選択信号300の波形の一例を示す図である。各走査線204が順次選択されるよう、走査線選択信号300(A、A、A〜A)を、1垂直走査期間毎に繰り返して供給する。クロックが途切れない限り、常にいずれか1本の走査線を選択することができる。
本実施例では、上記走査線選択信号300を検出して、走査動作が正常であるかどうかを判定する。すなわち、走査線選択信号300が順次供給されなければ、走査線駆動回路107が各走査線204を正常に駆動できないことになる。走査線選択信号300が順次供給されていない場合、そのことを示す「非走査情報」をマイコン113に出力する。マイコン113は「非走査情報」を受け取ると、制御回路110に対して、変調回路105からデータ線205への信号電圧が印加されないように制御する。その結果、電子放出素子203からの電子放出は停止し、よって蛍光体への照射も停止する。走査線選択信号が順次供給されていれば、走査線駆動回路107は正常に動作していると判定し、変調回路105からデータ線205へ所定の信号電圧を印加する。
図5は、走査信号検出回路109の一実施例を示す図である。端子501は、タイミング発生回路108からの走査線選択信号300を入力する端子、502はトランジスタ、503はコンデンサ、端子504は出力信号の端子である。好ましくは、入力端子501には、タイミング発生回路108からの走査線選択信号300(A〜A)のうちから選択した特定の複数の走査線選択信号、特に、等間隔に配置される複数の走査線選択信号(例えば、A120,A240,A360,A480,A600,A720の6本)をOR接続(図示せず)して、1つの信号列として入力するのが良い。
入力された走査線選択信号が連続的に発生しているときには、トランジスタ502を通過して、一定の電荷がコンデンサ503を充電するので、出力端子504には積分した電圧Vsが出力される。しかし、走査線選択信号が入力されない時(走査が停止している時)にはコンデンサ503は充電されず、出力端子504の電圧Vsは低下する。従って、マイコン113は、この出力電圧Vsを予め設定したしきい値電圧Vthと比較することにより、走査線選択信号が正常か否かを判定可能である。このようにして、走査線駆動回路107が各走査線204を正常に駆動していないことを検出できる。
なお本実施例では、特定の複数の走査線選択信号を入力しているが、これは、1本の走査線選択信号だけでは、走査線が順次選択されているかどうかの判定に誤りが生じる恐れがあるからである。また、全ての走査線でなく、一部の走査線選択信号を入力するのは、コンデンサ503に蓄積される電荷による出力電圧Vsの上昇を遅くするためである。その結果、電源オン時の走査動作の判定を遅らせ、蛍光体劣化防止の観点からより安全サイドに働くからである。
また、等間隔の走査線選択信号を用いたのは、OR接続後の信号列の間隔をほぼ等しくするためである。これにより、出力電圧Vsの変動を低減することができる。異常時の検出を早めるためにはコンデンサ503の容量は小さくすると良いが、その場合、出力電圧の変動が生じやすい。等間隔の走査線選択信号を用いることで、その対策として有効である。
なお、図5の走査信号検出回路109では、複数の走査線選択信号をOR接続して1つの信号列として入力する構成としたが、これに限らず、各走査線選択信号に対し個別に検出する検出回路を設け、その回路を複数個設ける構成も可能である。
走査信号検出回路109の検出結果、タイミング発生回路108から走査線駆動回路107に正常な走査線選択信号が供給されてないと判断した場合、マイコン113は、制御回路110を制御し、変調回路105の信号出力を停止する。そうすると、FEDパネル106のデータ線には、信号電圧が印加されず(あるいは、すべてのデータがゼロを意味する電圧を印加)、FEDパネル106の電子源からの電子放出がなくなる。
変調回路105の出力を停止する具体的方法としては、例えば変調回路105に内蔵されているDA変換器(図示せず)の変換利得を制御する端子を外部に設け、その端子を制御する。信号電圧(データ)をゼロに抑えることにより、FEDパネル106の各電子放出素子からの電子放出はなくなる。他の方法としては、例えば変調回路105に供給している電源を他の回路と分離し、変調回路の電源をオフにする方法も可能である。この場合、変調回路の電源をオフにすると、変調回路の出力もゼロになるのでFEDパネル106の各電子放出素子からの電子放出はなくなる。
次に図6は、本発明による表示制御方法の一実施例を示すフローチャート図である。
ステップS601にて、画像表示装置の電源スイッチをオンする、またはリモコンによる電源立ち上げを行う。装置の電源スイッチを押した時には、図1の電源ON信号114が発生し、マイコン113へ送られる。また、リモコンによる電源立ち上げを行ったときには、立ち上げ信号115が発生し、マイコン113へ送られる。ステップS602では、マイコン113は、電源ON信号114や立ち上げ信号115の入力があると、図示しない電源回路をオンさせ、ROMに格納されているプログラムを起動させ、所定の処理を行う。ステップS603では、図5の走査信号検出回路109にて、タイミング発生回路108の生成する走査線選択信号の検出を行う。
ステップS604では、走査線選択信号の検出結果から走査線選択動作が正常か否かを判定する。電源オン直後では装置全体が非定常動作状態にあり、タイミング発生回路108も非定常動作状態なので、走査線選択信号が生成されておらず、走査信号検出回路109の出力電圧はLowレベルである。よってタイミング発生回路108から走査線駆動回路107には正常な走査線選択信号が供給されてないと判断する。
走査動作が正常でないと判定したときは、ステップS605にて、マイコン113は制御回路110を制御し、変調回路105の出力を停止する。そして、FEDパネル106の電子源からの電子放出を停止させる。
さらにステップS604で走査動作を判定し、時間が経過しタイミング発生回路108の動作が定常状態(正常)になった場合、ステップS606に移行する。ここでは、マイコン113は制御回路110を制御し、変調回路105の出力を開始する。そして、FEDパネル106の電子源からの電子放出を開始させる。
なお走査線駆動回路107は、その出力電圧が例えば選択時5V、非選択時0Vなので、その電源電圧は高々10V前後であり、これに近い電源電圧のタイミング発生回路108とほぼ同時に立ち上がる。よって、走査信号検出回路109の出力電圧がHighレベルとなる時点では、走査線駆動回路107も動作可能である。
また、電源オン時だけでなく、画像表示を開始した後の動作途中にタイミング発生回路108において異常が発生することがある。つまり、電源の一時遮断など何らかの原因により、タイミング発生回路108から走査線駆動回路107への正常な走査線選択信号の供給がなされない場合にも、本実施例は適用できる。この場合にも、走査信号検出回路109の出力がLowレベルとなるので、マイコン113は走査が正常でないと判定し、制御回路110を制御して、変調回路105の出力を停止する。
以上述べたように、本実施例によれば、タイミング発生回路108の動作状態(すなわち走査線駆動回路107の動作状態)を、走査線選択信号の有無またはその積分電圧で検出し判定するので、その動作状態を正確に把握でき、確実に電子源の動作を停止させることができる。従って、特定ラインのみの蛍光体部分が電子線照射を受けることがなく、蛍光体の劣化を防止することができる。また、特定の走査線における蛍光体の劣化がなくなるので、画面の見苦しさも解消する。
図7は本発明による画像表示装置の他の実施例を示すブロック構成図である。先の実施例1を示す図1と共通の要素には同一符号を付して示し、共通な要素の説明は省略する。
実施例1では、タイミング発生回路108から走査線駆動回路107に出力される走査線選択信号を走査信号検出回路109で検出し、異常時には、制御回路110により変調回路105からFEDパネル106へ画像データ信号が出力されないようにして、電子源の動作を停止するようにした。
これに対し本実施例2では、異常時には、制御回路110により走査線駆動回路107からFEDパネル106へ走査線駆動信号が出力されないようにして、電子源の動作を停止するようにする。すなわち、走査信号検出回路109にて、タイミング発生回路108の生成する走査線選択信号の検出を行う。検出結果から走査線選択動作が正常か否かを判定する。走査動作が正常でないと判定したときは、マイコン113は制御回路110を制御し、走査線駆動回路107の出力を停止する。そして、FEDパネル106の電子源からの電子放出を停止させる。これは、電子放出素子203からの電子の放出量がゼロとなるように、走査線駆動回路107の駆動電圧を制御する(つまり全走査線を非選択状態にする)ことにより実現する。走査動作が正常になった場合、マイコン113は制御回路110を制御し、走査線駆動回路107の出力を開始する。
以上の制御は、電源オン時だけでなく、画像表示を開始した後の動作途中にタイミング発生回路108において異常が発生した場合にも、同様に適用できる。
また、走査線駆動回路107の出力を停止する他の方法は、走査線駆動回路107に供給している電源を他の回路と分離し、走査線駆動回路の電源をオフにする方法も可能である。この場合、走査線駆動回路の電源をオフにすると、走査線駆動回路の出力がゼロになるのでFEDパネル106の各電子放出素子からの電子放出はなくなる。
なお上記と関連し、高圧発生回路111の高圧値を一定に保つ制御について述べる。電流検出回路112は一定値以上の高圧電流が流れた場合には、電流制御情報をマイコン113に送り、マイコン113は、制御回路110により、電子放出素子からの電子の放出量を下げるように走査線駆動回路107の駆動電圧を制御する。
上記実施例以外の実施例として、走査動作が正常でないと判定したときに、高圧発生回路111の出力を停止することでも良い。FEDパネル106のアノード端子(図示せず)には高圧発生回路111から数kVの電圧が加えられているが、この電圧印加を停止して、電子線が前面基板上に形成された蛍光体に照射するのを停止させる。これにより、特定ラインの蛍光体の劣化を防止することができる。
以上述べた各実施例では、タイミング発生回路108による走査線の選択動作状態を検出し、走査動作が正常でない場合、電子源の動作(蛍光体への照射)を停止するようにした。本発明はこれに限らず、走査線駆動回路107が各走査線に駆動電圧を順次印加しているかどうかを検出し、走査動作が正常でない場合、電子源の動作を停止するようにしても良い。その場合の動作検出は、上記実施例の場合と類似の方法で可能である。
さらに、正常動作に復帰した後、例えばマイコンで所定時間をカウントし、その時間だけ遅延させて電子源の動作を開始するような制御を付加しても良い。
本発明による画像表示装置の一実施例を示すブロック構成図。 FEDパネルの構成を示す模式図。 タイミング発生回路の一実施例を示す図。 タイミング発生回路の生成する走査線選択信号の一例を示す図。 走査信号検出回路の一実施例を示す図。 本発明による表示制御方法の一実施例を示すフローチャート図。 本発明による画像表示装置の他の実施例を示すブロック構成図。
符号の説明
102…映像信号処理回路、103…マトリクス回路、104…データ保持回路、105…変調回路、106…FEDパネル、107…走査線駆動回路、108…タイミング発生回路、109…走査信号検出回路、110…制御回路、111…高圧発生回路、112…電流検出回路、113…マイコン、203…電子放出素子、204…走査線、205…データ線、206…背面基板、300…走査線選択信号。

Claims (7)

  1. 互いに直交するデータ線群および走査線群の各交点に電子放出素子をマトリクス状に配置し、各電子放出素子から放出された電子を対応する蛍光体に照射して画像を表示する画像表示装置において、
    上記データ線群に対し、画像信号を所定の変調処理して生成した信号電圧を印加する変調回路と、
    上記走査線群の中で、表示する走査線に対し所定の駆動電圧を順次印加する走査線駆動回路と、
    上記各電子放出素子の動作を制御する制御回路とを備え、
    該制御回路は、上記走査線駆動回路が上記各走査線に順次駆動電圧を印加していない場合には、上記電子放出素子からの電子の放出を停止させることを特徴とする画像表示装置。
  2. 請求項1記載の画像表示装置において、
    前記走査線駆動回路に対し、表示する走査線を選択するための走査線選択信号を生成して供給するタイミング発生回路と、
    該タイミング発生回路から供給される該走査線選択信号を検出する走査信号検出回路を備え、
    前記制御回路は、該走査信号検出回路の検出した走査線選択信号が前記各走査線を順次選択していない場合には、前記変調回路による前記各データ線への電圧印加を停止させることを特徴とする画像表示装置。
  3. 請求項1記載の画像表示装置において、
    前記走査線駆動回路に対し、表示する走査線を選択するための走査線選択信号を生成して供給するタイミング発生回路と、
    該タイミング発生回路から供給される該走査線選択信号を検出する走査信号検出回路を備え、
    前記制御回路は、該走査信号検出回路の検出した走査線選択信号が前記各走査線を順次選択していない場合には、前記走査線駆動回路による前記各走査線への電圧印加を停止させることを特徴とする画像表示装置。
  4. 請求項2または3に記載の画像表示装置において、
    前記走査信号検出回路は、前記走査線群の中から等間隔に選択した特定の複数の走査線に対する走査線選択信号を検出することを特徴とする画像表示装置。
  5. 請求項4記載の画像表示装置において、
    前記走査信号検出回路は、検出する走査線選択信号を積分し、積分電圧を予め設定したしきい値と比較することを特徴とする画像表示装置。
  6. 互いに直交するデータ線群および走査線群の各交点に電子放出素子をマトリクス状に配置し、各電子放出素子から放出された電子を対応する蛍光体に照射して画像を表示する画像表示装置の表示制御方法において、
    上記走査線群の中で表示する走査線を選択するための走査線選択信号を検出し、
    該走査線選択信号が上記各走査線を順次選択しているかどうかを判定し、
    順次選択していない場合には、上記電子放出素子からの電子の放出を停止させることを特徴とする画像表示装置の表示制御方法。
  7. 互いに直交するデータ線群および走査線群の各交点に電子放出素子をマトリクス状に配置し、各電子放出素子から放出された電子を対応する蛍光体に照射して画像を表示する画像表示装置の表示制御方法において、
    上記走査線群の中で表示する走査線を選択するための走査線選択信号を検出し、
    該走査線選択信号が上記各走査線を正常に選択している定常状態かどうかを判定し、
    定常状態でない場合には、上記電子放出素子からの電子の放出を停止させることを特徴とする画像表示装置の表示制御方法。
JP2004355755A 2004-12-08 2004-12-08 画像表示装置およびその表示制御方法 Withdrawn JP2006163073A (ja)

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JP2009058981A (ja) * 2005-05-31 2009-03-19 Samsung Sdi Co Ltd 電子放出表示装置および電子放出表示装置の駆動方法

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