JP3861484B2 - 電子放出素子及びその駆動方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子を放出する電子放出素子及びその駆動方法に関し、また、上記のような電子放出素子を複数個使用して構成される電子放出源、及びそれを利用した画像表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、高精細な薄型ディスプレイ用の電子銃に代わる電子線源や、高速動作が可能な微小真空デバイスの電子源として、ミクロンサイズの微小電子放出素子が注目されている。このような電子放出素子には様々なタイプがあるが、一般的には、電界放出形（ＦＥ型）、トンネル注入型（ＭＩＭ型またはＭＩＳ型）、または表面伝導型（ＳＣＥ型）などが報告されている。
【０００３】
ＦＥ型の電子放出素子では、ゲート電極に電圧をかけて電子放出部分に電界を印加することにより、シリコン（Ｓｉ）やモリブデン（Ｍｏ）で作製されたコーン状の突起部分から電子を放出させる。ＭＩＭ型またはＭＩＳ型の電子放出素子では、金属、絶縁体層、半導体層等を含む積層構造を形成し、金属層の側より電子をトンネル効果を利用して絶縁体層に注入・通過させて、電子放出部より外部に取り出す。
【０００４】
また、ＳＣＥ型の電子放出素子では、基板上に形成された薄膜の面内方向に電流を流して、予め形成された電子放出部（一般的には、薄膜の通電領域中に存在する微細な亀裂部分）から、電子を放出させる。これらの素子構造は何れも、微細加工技術を用いることによって、構成の小型化及び集積化を図ることができるなどの特徴を有している。
【０００５】
一般的な電子放出素子の断面図を図７に示す。１００は基板で、１０１は導電材料からなるカソード配線、１０２は絶縁層、１０３はゲート電極、１０４は円錐形のエミッタである。この素子は、エミッタ１０４とゲート電極１０３の間に適宜の電圧を印加することにより、エミッタ１０４の先端部より電界放出を起こさせるものである（電子の加速用のアノード電極は図示せず。）。また、電子放出素子の構成として、エミッタが図７のような円錐形でない場合も存在する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
図７の電子放出素子において、放出される電子の量は印加電圧によって変化させることができる。しかし、この素子を表示素子とした利用した場合等で複数配置したとき、素子の製造、特性ばらつき等により、同じ印加電圧に対する電子の放出量が、異なるという問題がある。このため、従来は、放出電子量を一定とするために、カソード電極側に定電流回路１０５を付加していた。
【０００７】
ところが、エミッタ１０４やゲート電極１０３の構成によっては、エミッタ１０４から放出された電子が、ゲート電極１０３へ引き込まれるという現象が発生する。このため、カソード電極に流れる電流を定電流回路１０５で一定に制御しているにもかかわらず、放出される電子の量が一定でなくなるという問題が発生する。また、電子がゲート電極に引き込まれる割合も、印加電圧または経時変化等によって変動するため、カソードでの定電流制御だけでは電子放出量の一定制御は困難となる。
【０００８】
このため、この素子を複数配置して画像表示装置とした場合、定電流制御を行っているにもかかわらず、発光むらが生じるという問題がある。
【０００９】
本発明は、上記の課題を解決するために、放出電子量を正確に制御し、発光むらのない、高い表示品質を維持できる電子放出素子、電子放出源および画像表示装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため本発明の電子放出素子は、第一の電極と、前記第一の電極上に設置された電子放出部と、前記電子放出部に対向して配置された第二の電極と、前記第一の電極と前記第二の電極の間に設置された第三の電極とを少なくとも備えた電子放出素子において、前記第一の電極と前記第三の電極の両方に定電流回路を接続したことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の電子放出素子の駆動方法は、第一の電極と、前記第一の電極上に設置された電子放出部と、前記電子放出部に対向して配置された第二の電極と、前記第一の電極と前記第二の電極の間に設置された第三の電極と、前記第一の電極と前記第三の電極の両方に接続された定電流回路を少なくとも備えた電子放出素子において、前記第一の電極に流れる電流と前記第三の電極に流れる電流の差を、一定にすることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の電子放出素子の構成は、第一の電極と、前記第一の電極上に設置された電子放出部と、前記電子放出部に対向して配置された第二の電極と、前記第一の電極と前記第二の電極の間に設置された第三の電極と、前記第二の電極上に形成され、前記電子放出部から放出された電子の照射を受けて発光する蛍光体と、前記第一の電極と前記第三の電極の両方に接続された定電流回路と、前記定電流回路を制御する制御手段と、指令電流値を記憶した電流値テーブルとを少なくとも備えたことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の電子放出素子の駆動方法は、第一の電極と、前記第一の電極上に設置された電子放出部と、前記電子放出部に対向して配置された第二の電極と、前記第一の電極と前記第二の電極の間に設置された第三の電極と、前記第二の電極上に形成され、前記電子放出部から放出された電子の照射を受けて発光する蛍光体と、前記第一の電極と前記第三の電極の両方に接続された定電流回路と、前記定電流回路を制御する制御手段と、指令電流値を記憶した電流値テーブルとを少なくとも備えた電子放出素子において、必要発光輝度に対応する前記第一の電極に流れる電流値と前記第三の電極に流れる電流値の差分電流値を前記指令電流値として前記電流値テーブルに予め記憶させておき、前記制御手段は前記指令電流値に一致するように前記定電流回路を制御することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の電子放出素子の駆動方法は、第一の電極と、前記第一の電極上に設置された電子放出部と、前記電子放出部に対向して配置された第二の電極と、前記第一の電極と前記第二の電極の間に設置された第三の電極と、前記第二の電極上に形成され前記電子放出部から放出された電子の照射を受けて発光する蛍光体と、前記第一の電極と前記第三の電極の両方に接続された定電流回路と、前記定電流回路を制御する制御手段と、指令電流値を記憶した電流値テーブルとを少なくとも備えた電子放出素子において、前記第一の電極に流れる電流値と前記第三の電極に流れる電流値の差分電流値を、階調数に対応した複数の必要発光輝度に対してそれぞれ用意し、前記指令電流値として前記電流値テーブルに予め記憶させておき、前記制御手段は前記指令電流値に一致するように前記定電流回路を制御することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の電子放出源の構成は、第一の電極と、前記第一の電極上に設置された電子放出部と、前記電子放出部に対向して配置された第二の電極と、前記第一の電極と前記第二の電極の間に設置された第三の電極と、前記第二の電極上に形成され前記電子放出部から放出された電子の照射を受けて発光する蛍光体とを少なくとも備えた電子放出素子において、前記第一の電極と前記第三の電極とが行列状に複数配置され、前記第一の電極は列方向に配置され、前記第三の電極は行方向に配置されており、前記第一電極のおよび前記第三電極のそれぞれに定電流回路を接続したことを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の電子放出源の駆動方法は、第一の電極と、前記第一の電極上に設置された電子放出部と、前記電子放出部に対向して配置された第二の電極と、前記第一の電極と前記第二の電極の間に設置された第三の電極と、前記第二の電極上に形成され前記電子放出部から放出された電子の照射を受けて発光する蛍光体とを少なくとも備え、前記第一の電極と前記第三の電極とが行列状に複数配置され、前記第一の電極は列方向に配置され、前記第三の電極は行方向に配置されており、前記第一電極および前記第三電極のそれぞれに接続された定電流回路を備えた電子放出素子において、前記第一の電極に流れる電流と前記第三の電極に流れる電流の差を、一定にすることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の電子放出源の構成は、第一の電極と、前記第一の電極上に設置された電子放出部と、前記電子放出部に対向して配置された第二の電極と、前記第一の電極と前記第二の電極の間に設置された第三の電極と、前記第二の電極上に形成され前記電子放出部から放出された電子の照射を受けて発光する蛍光体とを少なくとも備え、前記第一の電極と前記第三の電極とが行列状に複数配置され、前記第一の電極は列方向に配置され、前記第三の電極は行方向に配置されており、前記第一電極および前記第三電極のそれぞれに接続された定電流回路と、前記定電流回路を制御する制御手段と、指令電流値を記憶した電流値テーブルとを少なくとも備えたことを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の電子放出源の駆動方法は、第一の電極と、前記第一の電極上に設置された電子放出部と、前記電子放出部に対向して配置された第二の電極と、前記第一の電極と前記第二の電極の間に設置された第三の電極と、前記第二の電極上に形成され前記電子放出部から放出された電子の照射を受けて発光する蛍光体とを少なくとも備え、前記第一の電極と前記第三の電極とが行列状に複数配置され、前記第一の電極は列方向に配置され、前記第三の電極は行方向に配置されており、前記第一電極および前記第三電極のそれぞれに接続された定電流回路と、前記定電流回路を制御する制御手段と、指令電流値を記憶した電流値テーブルとを少なくとも備えた電子放出素子において、必要発光輝度に対応する前記第一の電極に流れる電流値と前記第三の電極に流れる電流値の差分電流値を前記指令電流値として前記電流値テーブルに予め記憶させておき、前記制御手段は前記指令電流値に一致するように前記定電流回路を制御することを特徴とする。
【００１９】
また、本発明の電子放出源の駆動方法は、第一の電極と、前記第一の電極上に設置された電子放出部と、前記電子放出部に対向して配置された第二の電極と、前記第一の電極と前記第二の電極の間に設置された第三の電極と、前記第二の電極上に形成され前記電子放出部から放出された電子の照射を受けて発光する蛍光体とを少なくとも備え、前記第一の電極と前記第三の電極とが行列状に複数配置され、前記第一の電極は列方向に配置され、前記第三の電極は行方向に配置されており、前記第一電極および前記第三電極のそれぞれに接続された定電流回路と、前記定電流回路を制御する制御手段と、指令電流値を記憶した電流値テーブルとを少なくとも備えた電子放出素子において、前記第一の電極に流れる電流値と前記第三の電極に流れる電流値の差分電流値を、階調数に対応した複数の必要発光輝度に対してそれぞれ用意し、前記指令電流値として前記電流値テーブルに予め記憶させておき、前記制御手段は前記指令電流値に一致するように前記定電流回路を制御することを特徴とする。
【００２０】
また、本発明の画像表示装置の構成は、電子放出源と、前記電子放出源から放出された電子に照射されて画像を形成する画像形成部材と、を備えていることを特徴とする。
【００２１】
また、電子放出源は、第一の電極に流れる電流と前記第三の電極に流れる電流の差は、電子を放出している電子放出部の個数に対応して変化させることを特徴とする。
【００２２】
また、電子放出素子は、定電流回路によって流れる電流の印加時間を変化させることにより電子放出量を変化させることを特徴とする。
【００２３】
また、定電流回路は、カレントミラー回路から構成されることを特徴とする。また、定電流回路は、流れる電流を電圧として検出する抵抗と、電流制御手段と、検出された電圧と指令値とを比較して前記電流制御手段を制御する演算素子から構成されることを特徴とする。
【００２４】
また、電子放出部は、シリコン、またはカーボン、またはカーボンナノチューブ、またはダイヤモンドを含むことを特徴とする。
【００２５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を以下に説明する。
【００２６】
（第１の実施の形態）
図１に本発明の第１の実施の形態における電子放出素子の構成を示す。
ガラス基板２０上にカソード電極２を形成し、その上に電子放出素子３を形成する。電子放出素子３は電圧を印加すれば電子を放出する一般的な素子であればよく、材料としては、シリコン、カーボン系の材料、グラファイト、カーボンナノチューブ、ダイヤモンド等を形成すればよい。また、電子放出素子３の形状も特に問わない。
【００２７】
電子放出素子３の上部に空間を隔てて引き出し電極４を配置する。図１では、棒状の１組の電極として描いているが、形状はこれに限るものではない。また、電子放出素子３と電気的に絶縁されていればよく、絶縁層を介して引き出し電極４が形成されていても良い。この引き出し電極４を挟むようにして、電子放出素子３の対向側に蛍光体５を配置する。これは、ガラス基板２０上にアノード電極１を形成しその上に蛍光体５を塗布したものを、電子放出素子３の対向側に配置したものである。なお、アノード電極１と蛍光体５の順序は逆でもかまわない。カソード電極２とアノード電極１との間はスペーサ（図示せず）等によってある距離を保っている。
【００２８】
アノード電極１には、アノード電源１１が接続されている。これは、電子放出素子３から放出された電子を加速し、蛍光体５に衝突させるために用いる電源である。例えば、１０ｋＶ程度の電圧を印加しておく。次に、カソード電極２にカソード電極ＳＷ７、カソード電極用定電流回路９、およびカソード電源１３を接続する。カソード電極用定電流回路９はカソード電極に流れる電流を一定に制御するものである。
【００２９】
引き出し電極４には、引き出し電極ＳＷ６、引き出し電極用定電流回路８、および引き出し電源１２を接続する。引き出し電極用定電流回路８は引き出し電極に流れる電流を一定に制御するものである。
【００３０】
制御手段１４は、カソード電極用定電流回路９および引き出し電極用定電流回路８の電流値を制御するものである。また、カソード電極ＳＷ７と引き出し電極ＳＷ６のＯＮ／ＯＦＦを制御する。
【００３１】
次に、定電流制御の動作を述べる。制御手段１４によってカソード電極ＳＷ７と引き出し電極ＳＷ６の両方がＯＮされると、電子放出素子３と引き出し電極４の間に電圧（電界）が発生し、電子放出素子３から電子が放出される。放出された電子の一部は引き出し電極４へ引き込まれる。それ以外の電子はアノード電源１１の電圧（電界）によって加速され、蛍光体５に衝突する。そして、蛍光体５が発光する。
【００３２】
カソード電極用定電流回路９によって、電子放出素子３から放出される電子の量は一定に制御される。また、引き出し電極用定電流回路８によって、引き出し電極４に引き込まれる電子の量は一定に制御される。ここで、この両方の電流の差は、まさしく蛍光体５に到達する電子量に相当し、そして蛍光体５からの発光輝度に相当（比例）するものである。つまり、両者の電流の差分を一定に制御すれば、正確に輝度を制御できることになる。そこで制御手段１４によって、カソード電極用定電流回路９と引き出し電極用定電流回路８を制御して、カソード電極の電流と引き出し電極の電流との差分（以後、差分電流値と呼ぶ）を常に一定になるように制御を行う。さらに、この差分電流値を外部からの指令値と一致させるように制御を行えば、指令値に対して正確な放出電子量を制御することができる。
【００３３】
このように、定電流回路をカソード電極３および引き出し電極４の両方に設置し、その差分電流値が一定になるように制御することによって、輝度を正確に制御することが可能となる。
【００３４】
（第２の実施の形態）
図２に本発明の第２の実施の形態における電子放出素子の構成を示す。基本的な構成は第１の実施の形態と同様である。輝度検出手段１６と電流値テーブル１５を付加した構成となっている。
【００３５】
制御手段１４によって、カソード電極用定電流回路９と引き出し電極用定電流回路８を制御し、ある差分電流値で電子を放出する。このとき、蛍光体５からの発光輝度を輝度検出手段１６によって取り込み、その時の差分電流値を電流値テーブル１５に保存する。また、輝度検出手段は、たとえばフォトダイオード等、輝度を検出できるものであればよい。輝度検出手段１６は、駆動回路１７に常時組み込まれてなくても良く、必要時に付加しても良い。
【００３６】
このようにして、ある必要発光輝度に対する差分電流値を、保存することが可能となる。一般的には、蛍光体５に到達する電子量と発光輝度は比例関係にあるが、素子の製造ばらつき、または蛍光体５の劣化等により、比例関係とのずれが発生する場合がある。従って、素子を駆動する初期段階で、発光輝度に対する正確な電子量すなわち差分電流値を保存する必要がある。
【００３７】
このように電流値テーブル１５を用いることにより、輝度指令値に対して正確な差分電流値を導き出すことができるため、正確な発光を行うことができる。
【００３８】
また、輝度を変化させて階調制御を行う場合においても、複数の必要輝度に対するそれぞれの差分電流値を複数の電流値テーブル１５を用意し、そこに保存すればよい。ある階調の輝度指令値に対して、電流値テーブル１５の中で相当する差分電流値を用いて、定電流制御を行うことができる。このように、階調制御においても複数の電流値テーブル１５を用いることにより、正確な輝度制御が可能となる。
【００３９】
なお、今回は差分電流値を電流値テーブル１５に保存したが、さらにカソード電極用定電流回路９および引き出し電極用定電流回路８への電流指令値も同時に保存しても良い。
【００４０】
（第３の実施の形態）
図３に本発明の第３の実施の形態における電子放出源の構成を示す。
第１，第２の実施の形態で述べた電子放出素子を行列状に並べたものである。
【００４１】
ガラス基板２０上にカソード電極２を列方向に形成し、その上に電子放出素子３を形成する。電子放出素子３は、第１の実施の形態と同様な材料を用いればよい。また、図３では電子放出素子３の形状を正方形状に分離した形状で描いているが、これに限るものではない。この上部に空間を隔てて引き出し電極４を行方向に形成している。また、この引き出し電極４も第１の実施の形態と同様に、電子放出素子３と電気的に絶縁されていればよく、絶縁層を介して引き出し電極４が形成されていても良い。
【００４２】
この引き出し電極４を挟むようにして、電子放出素子３の対向側に蛍光体５を配置する。これは、ガラス基板２０上にアノード電極を１を形成し、その上に蛍光体５を塗布したものを、電子放出素子３の対向側に配置したものである。
なお、アノード電極１と蛍光体５の順序は逆でもかまわない。また、図３では蛍光体５を正方形状に分離した形で描いているが、これに限るものではない。カソード電極２とアノード電極１との間はスペーサ（図示せず）等によってある距離を保っている。
【００４３】
アノード電極１には、アノード電源１１が接続されている。これは、電子放出素子３から放出された電子を加速し、蛍光体５に衝突させるために用いる電源である。たとえば、１０ｋＶ程度の電圧を印加しておく。
【００４４】
次に、列状のカソード電極２のそれぞれにカソード電極ＳＷ７とカソード電極用定電流回路９を接続する。そして、それぞれのカソード電極ＳＷ７に共通のカソード電源１３を接続する。それぞれのカソード電極用定電流回路９はそれぞれのカソード電極２に流れる電流を一定に制御するものである。一方、それぞれの引き出し電極４には、それぞれ引き出し電極ＳＷ６と引き出し電極用定電流回路８を接続する。それぞれの引き出し電極ＳＷ６に共通の引き出し電源１２を接続する。それぞれの引き出し電極用定電流回路８はそれぞれの引き出し電極４に流れる電流を一定に制御するものである。
【００４５】
電子の放出は、カソード電極ＳＷ７と引き出し電極ＳＷ６の両方がＯＮしている交点に電圧が印加され、その場所の電子放出素子３から電子が放出される。放出された電子の一部は引き出し電極４へ引き込まれる。それ以外の電子はアノード電源１１の電圧（電界）によって加速され、蛍光体５に衝突する。そして、蛍光体５が発光する。
【００４６】
この電子放出源を用いて、文字表示等の画像表示を行う場合は、線順次駆動を行う。これは、ある一定の間隔で引き出し電極ＳＷ６を順次ＯＮしていくものである。そして、ある時間では、一つの引き出し電極４のみが選択されている状態となり、その時、電子を放出させたい場所のカソード電極７のカソード電極ＳＷ７をＯＮする。その交点の電子放出素子３から電子が放出され、蛍光体５に衝突し、発光する。引き出し電極４を順次走査していき、その都度電子を放出させたいところのカソード電極ＳＷ７をＯＮし、画像を表示する。
【００４７】
なお、線順次駆動の例として、引き出し電極４を順次走査したが、これに限るものでなく、場合によってはカソード電極２側を順次走査しても良い。
【００４８】
次に、この様な画像表示を行うときの電流値制御の詳細を図４にて説明する。図４は、ある時点での駆動の状態を示したものであり、電子放出源の一部を表している（蛍光体５等の対向側は省いている）。
【００４９】
図中、７１〜７４はカソード電極ＳＷ、９１〜９４はカソード電極用定電流回路、２１〜２４はカソード電極、３１〜３４は電子放出素子である。図４では、制御手段１４が、引き出し電極４１を選択しており、引き出し電極ＳＷ６をＯＮしている。また、制御手段１４は、カソード電極ＳＷ７３、７４をＯＮし、カソード電極２３，２４と引き出し電極４１の交点にある電子放出素子３３，３４から電子を放出させている。
【００５０】
このとき、引き出し電極用定電流回路８は引き出し電流ＩG1を一定電流制御しており、同様にカソード電極用定電流回路９４，９３は、それぞれカソード電流ＩK1、ＩK2を一定電流制御している。ここで、カソード電流ＩK1、ＩK2から引き出し電流ＩG1を引いた差分電流値は電子放出素子３３，３４から放出される電子量に等しいためこの差分電流値が一定になるように、制御手段１４が制御すればよい。
【００５１】
しかし、表示させる情報によっては、電子を放出させる電子放出素子の個数が変化するため、差分電流値が変化することになる。そこで、制御手段１４はどの電子放出素子をＯＮするかの情報を含んだ指令値を用いて、ＯＮする電子放出素子の個数に応じて、差分電流値を決定（演算）する。そして、カソード電極に流れる電流と引き出し電極に流れる電流との差を、決定した差分電流値になるように制御を行う。この様に、電子放出源において電子を放出させる個数が変化しても、その変化に応じた一定電流制御が行えるため、文字等の画像表示を行った場合でも輝度むらなく、一定に保つことが可能となる。
【００５２】
（第４の実施の形態）
本実施の形態は、第３の実施の形態と同様の動作を行うものである。さらに、輝度検出手段１６と電流値テーブル１５を用いて制御を行う。図４において、それぞれの電子放出素子（以後、画素と呼ぶ）について、ある差分電流値における蛍光体からの発光輝度を輝度検出手段１６によって検出する。駆動の初期段階で、ある必要輝度に対応する各画素の差分電流値を、それぞれ電流値テーブル１５に保存する。
【００５３】
制御手段１４は、指令値の情報に従って、電子を放出させるべき電子放出素子の場所および個数から、それに相当する電流値テーブル１５の中の値を用いて差分電流値を決定（演算）する。さらに制御手段１４は、カソード電極の電流と引き出し電極の電流との差を、決定した差分電流値に等しくなるように一定電流制御を行う。この様に、電流値テーブル１５を用いることにより、必要輝度に対して正確に電流値を制御することができ、画像を表示させたとき輝度むらなく均一に表示を行うことができる。
【００５４】
また、輝度を変化させて階調制御を行う場合も同様で、それぞれの電子放出素子について、複数の必要輝度に対するそれぞれの差分電流値を複数の電流値テーブル１５に保存すればよい。電子を放出させるべき電子放出素子のそれぞれのある階調の輝度指令値に対して、電流値テーブル１５の中で相当する差分電流値を用いて、合計の差分電流値を決定（演算）する。さらに制御手段１４は、カソード電極の電流と引き出し電極の電流との差を、決定した差分電流値に等しくなるように一定電流制御を行う。
【００５５】
このように、階調制御においても複数の電流値テーブル１５を用いることにより、正確な輝度制御が可能となる。
【００５６】
なお、今回は差分電流値を電流値テーブル１５に保存したが、さらにカソード電極用定電流回路９１〜９４および引き出し電極用定電流回路８への電流指令値も同時に保存しても良い。
【００５７】
（第５の実施の形態）
第１〜４の実施の形態に用いている定電流回路は図５及び図６に示すような回路で構成している。
【００５８】
図５は、カレントミラー回路であり、トランジスタ１１０，１１１と、同じ抵抗値を持つ抵抗１１２，１１３から構成されており、指令電流値と同じ電流値が付加へ供給されるものである。
【００５９】
図６は、トランジスタ１１５、演算増幅器１１４および検出抵抗１１６から構成されており、電流フィードバック回路である。指令電圧値を検出抵抗１１６の抵抗値で割った値の電流値が一定電流値として、負荷へ流れる回路である。
【００６０】
なお、図５および図６は、概略的な定電流回路を示したものであり、これに限るものではない。
【００６１】
なお、第１〜４の実施の形態において、放出される電子の量を変化させる手段として、カソード電極ＳＷ７および引き出し電極ＳＷのＯＮ時間を変化させても良い。ある時間平均で輝度を考えたとき、放出される電子の時間積分量が輝度に比例するため、階調制御等にＯＮ時間制御を行うことが可能である。
【００６２】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、カソード電極と引き出し電極の両方に定電流制御回路を設置し、その差分電流値を一定になるよう制御を行うことにより、輝度を正確に制御でき、発光むらのない高品位な画像表示装置を提供することができる。また、素子の経時変化等で、引き出し電極への電子引き込み量が変化しても、蛍光体に到達する電子量を正確に制御できるため、輝度を一定に保つことができ、安定した均一性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態における電子放出素子の概略図
【図２】本発明の第２の実施の形態における電子放出素子の概略図
【図３】本発明の第３の実施の形態における電子放出源の概略図
【図４】本発明の第３および第４の実施の形態における電子放出源のある時点での動作を示す概略図
【図５】本発明の第５の実施の形態における定電流回路（カレントミラー回路）の概略図
【図６】本発明の第５の実施の形態における定電流回路（電流フィードバック回路）の概略図
【図７】従来の電子放出素子の概略図
【符号の説明】
１ アノード電極
２ カソード電極
３ 電子放出素子
４ 引き出し電極
５ 蛍光体
６ 引き出し電極ＳＷ
７ カソード電極ＳＷ
８ 引き出し電極用定電流回路
９ カソード電極用定電流回路
１０ 電子
１１ アノード電源
１２ 引き出し電源
１３ カソード電源
１４ 制御手段
１５ 電流値テーブル
１６ 輝度検出手段
１７ 駆動回路
２０ ガラス基板
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子を放出する電子放出素子及びその駆動方法に関し、また、上記のような電子放出素子を複数個使用して構成される電子放出源、及びそれを利用した画像表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、高精細な薄型ディスプレイ用の電子銃に代わる電子線源や、高速動作が可能な微小真空デバイスの電子源として、ミクロンサイズの微小電子放出素子が注目されている。このような電子放出素子には様々なタイプがあるが、一般的には、電界放出形（ＦＥ型）、トンネル注入型（ＭＩＭ型またはＭＩＳ型）、または表面伝導型（ＳＣＥ型）などが報告されている。
【０００３】
ＦＥ型の電子放出素子では、ゲート電極に電圧をかけて電子放出部分に電界を印加することにより、シリコン（Ｓｉ）やモリブデン（Ｍｏ）で作製されたコーン状の突起部分から電子を放出させる。ＭＩＭ型またはＭＩＳ型の電子放出素子では、金属、絶縁体層、半導体層等を含む積層構造を形成し、金属層の側より電子をトンネル効果を利用して絶縁体層に注入・通過させて、電子放出部より外部に取り出す。
【０００４】
また、ＳＣＥ型の電子放出素子では、基板上に形成された薄膜の面内方向に電流を流して、予め形成された電子放出部（一般的には、薄膜の通電領域中に存在する微細な亀裂部分）から、電子を放出させる。これらの素子構造は何れも、微細加工技術を用いることによって、構成の小型化及び集積化を図ることができるなどの特徴を有している。
【０００５】
一般的な電子放出素子の断面図を図７に示す。１００は基板で、１０１は導電材料からなるカソード配線、１０２は絶縁層、１０３はゲート電極、１０４は円錐形のエミッタである。この素子は、エミッタ１０４とゲート電極１０３の間に適宜の電圧を印加することにより、エミッタ１０４の先端部より電界放出を起こさせるものである（電子の加速用のアノード電極は図示せず。）。また、電子放出素子の構成として、エミッタが図７のような円錐形でない場合も存在する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
図７の電子放出素子において、放出される電子の量は印加電圧によって変化させることができる。しかし、この素子を表示素子とした利用した場合等で複数配置したとき、素子の製造、特性ばらつき等により、同じ印加電圧に対する電子の放出量が、異なるという問題がある。このため、従来は、放出電子量を一定とするために、カソード電極側に定電流回路１０５を付加していた。
【０００７】
ところが、エミッタ１０４やゲート電極１０３の構成によっては、エミッタ１０４から放出された電子が、ゲート電極１０３へ引き込まれるという現象が発生する。このため、カソード電極に流れる電流を定電流回路１０５で一定に制御しているにもかかわらず、放出される電子の量が一定でなくなるという問題が発生する。また、電子がゲート電極に引き込まれる割合も、印加電圧または経時変化等によって変動するため、カソードでの定電流制御だけでは電子放出量の一定制御は困難となる。
【０００８】
このため、この素子を複数配置して画像表示装置とした場合、定電流制御を行っているにもかかわらず、発光むらが生じるという問題がある。
【０００９】
本発明は、上記の課題を解決するために、放出電子量を正確に制御し、発光むらのない、高い表示品質を維持できる電子放出素子、電子放出源および画像表示装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため本発明の電子放出素子は、第一の電極と、前記第一の電極上に設置された電子放出部と、前記電子放出部に対向して配置された第二の電極と、前記第一の電極と前記第二の電極の間に設置された第三の電極とを少なくとも備えた電子放出素子において、前記第一の電極と前記第三の電極の両方に定電流回路を接続したことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の電子放出素子の駆動方法は、第一の電極と、前記第一の電極上に設置された電子放出部と、前記電子放出部に対向して配置された第二の電極と、前記第一の電極と前記第二の電極の間に設置された第三の電極と、前記第一の電極と前記第三の電極の両方に接続された定電流回路を少なくとも備えた電子放出素子において、前記第一の電極に流れる電流と前記第三の電極に流れる電流の差を、一定にすることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の電子放出素子の構成は、第一の電極と、前記第一の電極上に設置された電子放出部と、前記電子放出部に対向して配置された第二の電極と、前記第一の電極と前記第二の電極の間に設置された第三の電極と、前記第二の電極上に形成され、前記電子放出部から放出された電子の照射を受けて発光する蛍光体と、前記第一の電極と前記第三の電極の両方に接続された定電流回路と、前記定電流回路を制御する制御手段と、指令電流値を記憶した電流値テーブルとを少なくとも備えたことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の電子放出素子の駆動方法は、第一の電極と、前記第一の電極上に設置された電子放出部と、前記電子放出部に対向して配置された第二の電極と、前記第一の電極と前記第二の電極の間に設置された第三の電極と、前記第二の電極上に形成され、前記電子放出部から放出された電子の照射を受けて発光する蛍光体と、前記第一の電極と前記第三の電極の両方に接続された定電流回路と、前記定電流回路を制御する制御手段と、指令電流値を記憶した電流値テーブルとを少なくとも備えた電子放出素子において、必要発光輝度に対応する前記第一の電極に流れる電流値と前記第三の電極に流れる電流値の差分電流値を前記指令電流値として前記電流値テーブルに予め記憶させておき、前記制御手段は前記指令電流値に一致するように前記定電流回路を制御することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の電子放出素子の駆動方法は、第一の電極と、前記第一の電極上に設置された電子放出部と、前記電子放出部に対向して配置された第二の電極と、前記第一の電極と前記第二の電極の間に設置された第三の電極と、前記第二の電極上に形成され前記電子放出部から放出された電子の照射を受けて発光する蛍光体と、前記第一の電極と前記第三の電極の両方に接続された定電流回路と、前記定電流回路を制御する制御手段と、指令電流値を記憶した電流値テーブルとを少なくとも備えた電子放出素子において、前記第一の電極に流れる電流値と前記第三の電極に流れる電流値の差分電流値を、階調数に対応した複数の必要発光輝度に対してそれぞれ用意し、前記指令電流値として前記電流値テーブルに予め記憶させておき、前記制御手段は前記指令電流値に一致するように前記定電流回路を制御することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の電子放出源の構成は、第一の電極と、前記第一の電極上に設置された電子放出部と、前記電子放出部に対向して配置された第二の電極と、前記第一の電極と前記第二の電極の間に設置された第三の電極と、前記第二の電極上に形成され前記電子放出部から放出された電子の照射を受けて発光する蛍光体とを少なくとも備えた電子放出素子において、前記第一の電極と前記第三の電極とが行列状に複数配置され、前記第一の電極は列方向に配置され、前記第三の電極は行方向に配置されており、前記第一電極のおよび前記第三電極のそれぞれに定電流回路を接続したことを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の電子放出源の駆動方法は、第一の電極と、前記第一の電極上に設置された電子放出部と、前記電子放出部に対向して配置された第二の電極と、前記第一の電極と前記第二の電極の間に設置された第三の電極と、前記第二の電極上に形成され前記電子放出部から放出された電子の照射を受けて発光する蛍光体とを少なくとも備え、前記第一の電極と前記第三の電極とが行列状に複数配置され、前記第一の電極は列方向に配置され、前記第三の電極は行方向に配置されており、前記第一電極および前記第三電極のそれぞれに接続された定電流回路を備えた電子放出素子において、前記第一の電極に流れる電流と前記第三の電極に流れる電流の差を、一定にすることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の電子放出源の構成は、第一の電極と、前記第一の電極上に設置された電子放出部と、前記電子放出部に対向して配置された第二の電極と、前記第一の電極と前記第二の電極の間に設置された第三の電極と、前記第二の電極上に形成され前記電子放出部から放出された電子の照射を受けて発光する蛍光体とを少なくとも備え、前記第一の電極と前記第三の電極とが行列状に複数配置され、前記第一の電極は列方向に配置され、前記第三の電極は行方向に配置されており、前記第一電極および前記第三電極のそれぞれに接続された定電流回路と、前記定電流回路を制御する制御手段と、指令電流値を記憶した電流値テーブルとを少なくとも備えたことを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の電子放出源の駆動方法は、第一の電極と、前記第一の電極上に設置された電子放出部と、前記電子放出部に対向して配置された第二の電極と、前記第一の電極と前記第二の電極の間に設置された第三の電極と、前記第二の電極上に形成され前記電子放出部から放出された電子の照射を受けて発光する蛍光体とを少なくとも備え、前記第一の電極と前記第三の電極とが行列状に複数配置され、前記第一の電極は列方向に配置され、前記第三の電極は行方向に配置されており、前記第一電極および前記第三電極のそれぞれに接続された定電流回路と、前記定電流回路を制御する制御手段と、指令電流値を記憶した電流値テーブルとを少なくとも備えた電子放出素子において、必要発光輝度に対応する前記第一の電極に流れる電流値と前記第三の電極に流れる電流値の差分電流値を前記指令電流値として前記電流値テーブルに予め記憶させておき、前記制御手段は前記指令電流値に一致するように前記定電流回路を制御することを特徴とする。
【００１９】
また、本発明の電子放出源の駆動方法は、第一の電極と、前記第一の電極上に設置された電子放出部と、前記電子放出部に対向して配置された第二の電極と、前記第一の電極と前記第二の電極の間に設置された第三の電極と、前記第二の電極上に形成され前記電子放出部から放出された電子の照射を受けて発光する蛍光体とを少なくとも備え、前記第一の電極と前記第三の電極とが行列状に複数配置され、前記第一の電極は列方向に配置され、前記第三の電極は行方向に配置されており、前記第一電極および前記第三電極のそれぞれに接続された定電流回路と、前記定電流回路を制御する制御手段と、指令電流値を記憶した電流値テーブルとを少なくとも備えた電子放出素子において、前記第一の電極に流れる電流値と前記第三の電極に流れる電流値の差分電流値を、階調数に対応した複数の必要発光輝度に対してそれぞれ用意し、前記指令電流値として前記電流値テーブルに予め記憶させておき、前記制御手段は前記指令電流値に一致するように前記定電流回路を制御することを特徴とする。
【００２０】
また、本発明の画像表示装置の構成は、電子放出源と、前記電子放出源から放出された電子に照射されて画像を形成する画像形成部材と、を備えていることを特徴とする。
【００２１】
また、電子放出源は、第一の電極に流れる電流と前記第三の電極に流れる電流の差は、電子を放出している電子放出部の個数に対応して変化させることを特徴とする。
【００２２】
また、電子放出素子は、定電流回路によって流れる電流の印加時間を変化させることにより電子放出量を変化させることを特徴とする。
【００２３】
また、定電流回路は、カレントミラー回路から構成されることを特徴とする。また、定電流回路は、流れる電流を電圧として検出する抵抗と、電流制御手段と、検出された電圧と指令値とを比較して前記電流制御手段を制御する演算素子から構成されることを特徴とする。
【００２４】
また、電子放出部は、シリコン、またはカーボン、またはカーボンナノチューブ、またはダイヤモンドを含むことを特徴とする。
【００２５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を以下に説明する。
【００２６】
（第１の実施の形態）
図１に本発明の第１の実施の形態における電子放出素子の構成を示す。
ガラス基板２０上にカソード電極２を形成し、その上に電子放出素子３を形成する。電子放出素子３は電圧を印加すれば電子を放出する一般的な素子であればよく、材料としては、シリコン、カーボン系の材料、グラファイト、カーボンナノチューブ、ダイヤモンド等を形成すればよい。また、電子放出素子３の形状も特に問わない。
【００２７】
電子放出素子３の上部に空間を隔てて引き出し電極４を配置する。図１では、棒状の１組の電極として描いているが、形状はこれに限るものではない。また、電子放出素子３と電気的に絶縁されていればよく、絶縁層を介して引き出し電極４が形成されていても良い。この引き出し電極４を挟むようにして、電子放出素子３の対向側に蛍光体５を配置する。これは、ガラス基板２０上にアノード電極１を形成しその上に蛍光体５を塗布したものを、電子放出素子３の対向側に配置したものである。なお、アノード電極１と蛍光体５の順序は逆でもかまわない。カソード電極２とアノード電極１との間はスペーサ（図示せず）等によってある距離を保っている。
【００２８】
アノード電極１には、アノード電源１１が接続されている。これは、電子放出素子３から放出された電子を加速し、蛍光体５に衝突させるために用いる電源である。例えば、１０ｋＶ程度の電圧を印加しておく。次に、カソード電極２にカソード電極ＳＷ７、カソード電極用定電流回路９、およびカソード電源１３を接続する。カソード電極用定電流回路９はカソード電極に流れる電流を一定に制御するものである。
【００２９】
引き出し電極４には、引き出し電極ＳＷ６、引き出し電極用定電流回路８、および引き出し電源１２を接続する。引き出し電極用定電流回路８は引き出し電極に流れる電流を一定に制御するものである。
【００３０】
制御手段１４は、カソード電極用定電流回路９および引き出し電極用定電流回路８の電流値を制御するものである。また、カソード電極ＳＷ７と引き出し電極ＳＷ６のＯＮ／ＯＦＦを制御する。
【００３１】
次に、定電流制御の動作を述べる。制御手段１４によってカソード電極ＳＷ７と引き出し電極ＳＷ６の両方がＯＮされると、電子放出素子３と引き出し電極４の間に電圧（電界）が発生し、電子放出素子３から電子が放出される。放出された電子の一部は引き出し電極４へ引き込まれる。それ以外の電子はアノード電源１１の電圧（電界）によって加速され、蛍光体５に衝突する。そして、蛍光体５が発光する。
【００３２】
カソード電極用定電流回路９によって、電子放出素子３から放出される電子の量は一定に制御される。また、引き出し電極用定電流回路８によって、引き出し電極４に引き込まれる電子の量は一定に制御される。ここで、この両方の電流の差は、まさしく蛍光体５に到達する電子量に相当し、そして蛍光体５からの発光輝度に相当（比例）するものである。つまり、両者の電流の差分を一定に制御すれば、正確に輝度を制御できることになる。そこで制御手段１４によって、カソード電極用定電流回路９と引き出し電極用定電流回路８を制御して、カソード電極の電流と引き出し電極の電流との差分（以後、差分電流値と呼ぶ）を常に一定になるように制御を行う。さらに、この差分電流値を外部からの指令値と一致させるように制御を行えば、指令値に対して正確な放出電子量を制御することができる。
【００３３】
このように、定電流回路をカソード電極３および引き出し電極４の両方に設置し、その差分電流値が一定になるように制御することによって、輝度を正確に制御することが可能となる。
【００３４】
（第２の実施の形態）
図２に本発明の第２の実施の形態における電子放出素子の構成を示す。基本的な構成は第１の実施の形態と同様である。輝度検出手段１６と電流値テーブル１５を付加した構成となっている。
【００３５】
制御手段１４によって、カソード電極用定電流回路９と引き出し電極用定電流回路８を制御し、ある差分電流値で電子を放出する。このとき、蛍光体５からの発光輝度を輝度検出手段１６によって取り込み、その時の差分電流値を電流値テーブル１５に保存する。また、輝度検出手段は、たとえばフォトダイオード等、輝度を検出できるものであればよい。輝度検出手段１６は、駆動回路１７に常時組み込まれてなくても良く、必要時に付加しても良い。
【００３６】
このようにして、ある必要発光輝度に対する差分電流値を、保存することが可能となる。一般的には、蛍光体５に到達する電子量と発光輝度は比例関係にあるが、素子の製造ばらつき、または蛍光体５の劣化等により、比例関係とのずれが発生する場合がある。従って、素子を駆動する初期段階で、発光輝度に対する正確な電子量すなわち差分電流値を保存する必要がある。
【００３７】
このように電流値テーブル１５を用いることにより、輝度指令値に対して正確な差分電流値を導き出すことができるため、正確な発光を行うことができる。
【００３８】
また、輝度を変化させて階調制御を行う場合においても、複数の必要輝度に対するそれぞれの差分電流値を複数の電流値テーブル１５を用意し、そこに保存すればよい。ある階調の輝度指令値に対して、電流値テーブル１５の中で相当する差分電流値を用いて、定電流制御を行うことができる。このように、階調制御においても複数の電流値テーブル１５を用いることにより、正確な輝度制御が可能となる。
【００３９】
なお、今回は差分電流値を電流値テーブル１５に保存したが、さらにカソード電極用定電流回路９および引き出し電極用定電流回路８への電流指令値も同時に保存しても良い。
【００４０】
（第３の実施の形態）
図３に本発明の第３の実施の形態における電子放出源の構成を示す。
第１，第２の実施の形態で述べた電子放出素子を行列状に並べたものである。
【００４１】
ガラス基板２０上にカソード電極２を列方向に形成し、その上に電子放出素子３を形成する。電子放出素子３は、第１の実施の形態と同様な材料を用いればよい。また、図３では電子放出素子３の形状を正方形状に分離した形状で描いているが、これに限るものではない。この上部に空間を隔てて引き出し電極４を行方向に形成している。また、この引き出し電極４も第１の実施の形態と同様に、電子放出素子３と電気的に絶縁されていればよく、絶縁層を介して引き出し電極４が形成されていても良い。
【００４２】
この引き出し電極４を挟むようにして、電子放出素子３の対向側に蛍光体５を配置する。これは、ガラス基板２０上にアノード電極を１を形成し、その上に蛍光体５を塗布したものを、電子放出素子３の対向側に配置したものである。
なお、アノード電極１と蛍光体５の順序は逆でもかまわない。また、図３では蛍光体５を正方形状に分離した形で描いているが、これに限るものではない。カソード電極２とアノード電極１との間はスペーサ（図示せず）等によってある距離を保っている。
【００４３】
アノード電極１には、アノード電源１１が接続されている。これは、電子放出素子３から放出された電子を加速し、蛍光体５に衝突させるために用いる電源である。たとえば、１０ｋＶ程度の電圧を印加しておく。
【００４４】
次に、列状のカソード電極２のそれぞれにカソード電極ＳＷ７とカソード電極用定電流回路９を接続する。そして、それぞれのカソード電極ＳＷ７に共通のカソード電源１３を接続する。それぞれのカソード電極用定電流回路９はそれぞれのカソード電極２に流れる電流を一定に制御するものである。一方、それぞれの引き出し電極４には、それぞれ引き出し電極ＳＷ６と引き出し電極用定電流回路８を接続する。それぞれの引き出し電極ＳＷ６に共通の引き出し電源１２を接続する。それぞれの引き出し電極用定電流回路８はそれぞれの引き出し電極４に流れる電流を一定に制御するものである。
【００４５】
電子の放出は、カソード電極ＳＷ７と引き出し電極ＳＷ６の両方がＯＮしている交点に電圧が印加され、その場所の電子放出素子３から電子が放出される。放出された電子の一部は引き出し電極４へ引き込まれる。それ以外の電子はアノード電源１１の電圧（電界）によって加速され、蛍光体５に衝突する。そして、蛍光体５が発光する。
【００４６】
この電子放出源を用いて、文字表示等の画像表示を行う場合は、線順次駆動を行う。これは、ある一定の間隔で引き出し電極ＳＷ６を順次ＯＮしていくものである。そして、ある時間では、一つの引き出し電極４のみが選択されている状態となり、その時、電子を放出させたい場所のカソード電極７のカソード電極ＳＷ７をＯＮする。その交点の電子放出素子３から電子が放出され、蛍光体５に衝突し、発光する。引き出し電極４を順次走査していき、その都度電子を放出させたいところのカソード電極ＳＷ７をＯＮし、画像を表示する。
【００４７】
なお、線順次駆動の例として、引き出し電極４を順次走査したが、これに限るものでなく、場合によってはカソード電極２側を順次走査しても良い。
【００４８】
次に、この様な画像表示を行うときの電流値制御の詳細を図４にて説明する。図４は、ある時点での駆動の状態を示したものであり、電子放出源の一部を表している（蛍光体５等の対向側は省いている）。
【００４９】
図中、７１〜７４はカソード電極ＳＷ、９１〜９４はカソード電極用定電流回路、２１〜２４はカソード電極、３１〜３４は電子放出素子である。図４では、制御手段１４が、引き出し電極４１を選択しており、引き出し電極ＳＷ６をＯＮしている。また、制御手段１４は、カソード電極ＳＷ７３、７４をＯＮし、カソード電極２３，２４と引き出し電極４１の交点にある電子放出素子３３，３４から電子を放出させている。
【００５０】
このとき、引き出し電極用定電流回路８は引き出し電流ＩG1を一定電流制御しており、同様にカソード電極用定電流回路９４，９３は、それぞれカソード電流ＩK1、ＩK2を一定電流制御している。ここで、カソード電流ＩK1、ＩK2から引き出し電流ＩG1を引いた差分電流値は電子放出素子３３，３４から放出される電子量に等しいためこの差分電流値が一定になるように、制御手段１４が制御すればよい。
【００５１】
しかし、表示させる情報によっては、電子を放出させる電子放出素子の個数が変化するため、差分電流値が変化することになる。そこで、制御手段１４はどの電子放出素子をＯＮするかの情報を含んだ指令値を用いて、ＯＮする電子放出素子の個数に応じて、差分電流値を決定（演算）する。そして、カソード電極に流れる電流と引き出し電極に流れる電流との差を、決定した差分電流値になるように制御を行う。この様に、電子放出源において電子を放出させる個数が変化しても、その変化に応じた一定電流制御が行えるため、文字等の画像表示を行った場合でも輝度むらなく、一定に保つことが可能となる。
【００５２】
（第４の実施の形態）
本実施の形態は、第３の実施の形態と同様の動作を行うものである。さらに、輝度検出手段１６と電流値テーブル１５を用いて制御を行う。図４において、それぞれの電子放出素子（以後、画素と呼ぶ）について、ある差分電流値における蛍光体からの発光輝度を輝度検出手段１６によって検出する。駆動の初期段階で、ある必要輝度に対応する各画素の差分電流値を、それぞれ電流値テーブル１５に保存する。
【００５３】
制御手段１４は、指令値の情報に従って、電子を放出させるべき電子放出素子の場所および個数から、それに相当する電流値テーブル１５の中の値を用いて差分電流値を決定（演算）する。さらに制御手段１４は、カソード電極の電流と引き出し電極の電流との差を、決定した差分電流値に等しくなるように一定電流制御を行う。この様に、電流値テーブル１５を用いることにより、必要輝度に対して正確に電流値を制御することができ、画像を表示させたとき輝度むらなく均一に表示を行うことができる。
【００５４】
また、輝度を変化させて階調制御を行う場合も同様で、それぞれの電子放出素子について、複数の必要輝度に対するそれぞれの差分電流値を複数の電流値テーブル１５に保存すればよい。電子を放出させるべき電子放出素子のそれぞれのある階調の輝度指令値に対して、電流値テーブル１５の中で相当する差分電流値を用いて、合計の差分電流値を決定（演算）する。さらに制御手段１４は、カソード電極の電流と引き出し電極の電流との差を、決定した差分電流値に等しくなるように一定電流制御を行う。
【００５５】
このように、階調制御においても複数の電流値テーブル１５を用いることにより、正確な輝度制御が可能となる。
【００５６】
なお、今回は差分電流値を電流値テーブル１５に保存したが、さらにカソード電極用定電流回路９１〜９４および引き出し電極用定電流回路８への電流指令値も同時に保存しても良い。
【００５７】
（第５の実施の形態）
第１〜４の実施の形態に用いている定電流回路は図５及び図６に示すような回路で構成している。
【００５８】
図５は、カレントミラー回路であり、トランジスタ１１０，１１１と、同じ抵抗値を持つ抵抗１１２，１１３から構成されており、指令電流値と同じ電流値が付加へ供給されるものである。
【００５９】
図６は、トランジスタ１１５、演算増幅器１１４および検出抵抗１１６から構成されており、電流フィードバック回路である。指令電圧値を検出抵抗１１６の抵抗値で割った値の電流値が一定電流値として、負荷へ流れる回路である。
【００６０】
なお、図５および図６は、概略的な定電流回路を示したものであり、これに限るものではない。
【００６１】
なお、第１〜４の実施の形態において、放出される電子の量を変化させる手段として、カソード電極ＳＷ７および引き出し電極ＳＷのＯＮ時間を変化させても良い。ある時間平均で輝度を考えたとき、放出される電子の時間積分量が輝度に比例するため、階調制御等にＯＮ時間制御を行うことが可能である。
【００６２】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、カソード電極と引き出し電極の両方に定電流制御回路を設置し、その差分電流値を一定になるよう制御を行うことにより、輝度を正確に制御でき、発光むらのない高品位な画像表示装置を提供することができる。また、素子の経時変化等で、引き出し電極への電子引き込み量が変化しても、蛍光体に到達する電子量を正確に制御できるため、輝度を一定に保つことができ、安定した均一性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態における電子放出素子の概略図
【図２】本発明の第２の実施の形態における電子放出素子の概略図
【図３】本発明の第３の実施の形態における電子放出源の概略図
【図４】本発明の第３および第４の実施の形態における電子放出源のある時点での動作を示す概略図
【図５】本発明の第５の実施の形態における定電流回路（カレントミラー回路）の概略図
【図６】本発明の第５の実施の形態における定電流回路（電流フィードバック回路）の概略図
【図７】従来の電子放出素子の概略図
【符号の説明】
１ アノード電極
２ カソード電極
３ 電子放出素子
４ 引き出し電極
５ 蛍光体
６ 引き出し電極ＳＷ
７ カソード電極ＳＷ
８ 引き出し電極用定電流回路
９ カソード電極用定電流回路
１０ 電子
１１ アノード電源
１２ 引き出し電源
１３ カソード電源
１４ 制御手段
１５ 電流値テーブル
１６ 輝度検出手段
１７ 駆動回路
２０ ガラス基板
Claims (19)
- 第一の電極と、前記第一の電極上に設置された電子放出部と、前記電子放出部に対向して配置された第二の電極と、前記第一の電極と前記第二の電極の間に設置された第三の電極とを少なくとも備えた電子放出素子において、前記第一の電極と前記第三の電極の両方に定電流回路を接続したことを特徴とする電子放出素子。
- 第一の電極と、前記第一の電極上に設置された電子放出部と、前記電子放出部に対向して配置された第二の電極と、前記第一の電極と前記第二の電極の間に設置された第三の電極と、前記第一の電極と前記第三の電極の両方に接続された定電流回路を少なくとも備えた電子放出素子の駆動方法であって、
前記第一の電極に流れる電流と前記第三の電極に流れる電流の差を、一定にすることを特徴とする電子放出素子の駆動方法。 - 第一の電極と、前記第一の電極上に設置された電子放出部と、前記電子放出部に対向して配置された第二の電極と、前記第一の電極と前記第二の電極の間に設置された第三の電極と、前記第二の電極上に形成され、前記電子放出部から放出された電子の照射を受けて発光する蛍光体と、前記第一の電極と前記第三の電極の両方に接続された定電流回路と、前記定電流回路を制御する制御手段と、指令電流値を記憶した電流値テーブルとを少なくとも備えたことを特徴とする電子放出素子。
- 第一の電極と、前記第一の電極上に設置された電子放出部と、前記電子放出部に対向して配置された第二の電極と、前記第一の電極と前記第二の電極の間に設置された第三の電極と、前記第二の電極上に形成され、前記電子放出部から放出された電子の照射を受けて発光する蛍光体と、前記第一の電極と前記第三の電極の両方に接続された定電流回路と、前記定電流回路を制御する制御手段と、指令電流値を記憶した電流値テーブルとを少なくとも備えた電子放出素子の駆動方法であって、
必要発光輝度に対応する前記第一の電極に流れる電流値と前記第三の電極に流れる電流値の差分電流値を前記指令電流値として前記電流値テーブルに予め記憶させておき、前記制御手段は前記指令電流値に一致するように前記定電流回路を制御することを特徴とする電子放出素子の駆動方法。 - 第一の電極と、前記第一の電極上に設置された電子放出部と、前記電子放出部に対向して配置された第二の電極と、前記第一の電極と前記第二の電極の間に設置された第三の電極と、前記第二の電極上に形成され、前記電子放出部から放出された電子の照射を受けて発光する蛍光体と、前記第一の電極と前記第三の電極の両方に接続された定電流回路と、前記定電流回路を制御する制御手段と、指令電流値を記憶した電流値テーブルとを少なくとも備えた電子放出素子の駆動方法であって、
前記第一の電極に流れる電流値と前記第三の電極に流れる電流値の差分電流値を、階調数に対応した複数の必要発光輝度に対してそれぞれ用意し、前記指令電流値として前記電流値テーブルに予め記憶させておき、前記制御手段は前記指令電流値に一致するように前記定電流回路を制御することを特徴とする電子放出素子の駆動方法。 - 第一の電極と、前記第一の電極上に設置された電子放出部と、前記電子放出部に対向して配置された第二の電極と、前記第一の電極と前記第二の電極の間に設置された第三の電極と、前記第二の電極上に形成され前記電子放出部から放出された電子の照射を受けて発光する蛍光体とを少なくとも備え、
前記第一の電極と前記第三の電極とが行列状に複数配置され、前記第一の電極は列方向に配置され、前記第三の電極は行方向に配置されており、前記第一電極のおよび前記第三電極のそれぞれに定電流回路を接続したことを特徴とする電子放出源。 - 第一の電極と、前記第一の電極上に設置された電子放出部と、前記電子放出部に対向して配置された第二の電極と、前記第一の電極と前記第二の電極の間に設置された第三の電極と、前記第二の電極上に形成され前記電子放出部から放出された電子の照射を受けて発光する蛍光体とを少なくとも備え、
前記第一の電極と前記第三の電極とが行列状に複数配置され、前記第一の電極は列方向に配置され、前記第三の電極は行方向に配置されており、前記第一電極および前記第三電極のそれぞれに接続された定電流回路を備えた電子放出源の駆動方法であって、
前記第一の電極に流れる電流と前記第三の電極に流れる電流の差を、一定にすることを特徴とする電子放出源の駆動方法。 - 第一の電極と、前記第一の電極上に設置された電子放出部と、前記電子放出部に対向して配置された第二の電極と、前記第一の電極と前記第二の電極の間に設置された第三の電極と、前記第二の電極上に形成され前記電子放出部から放出された電子の照射を受けて発光する蛍光体とを少なくとも備え、
前記第一の電極と前記第三の電極とが行列状に複数配置され、前記第一の電極は列方向に配置され、前記第三の電極は行方向に配置されており、前記第一電極および前記第三電極のそれぞれに接続された定電流回路と、前記定電流回路を制御する制御手段と、指令電流値を記憶した電流値テーブルとを少なくとも備えたことを特徴とする電子放出源。 - 第一の電極と、前記第一の電極上に設置された電子放出部と、前記電子放出部に対向して配置された第二の電極と、前記第一の電極と前記第二の電極の間に設置された第三の電極と、前記第二の電極上に形成され前記電子放出部から放出された電子の照射を受けて発光する蛍光体とを少なくとも備え、
前記第一の電極と前記第三の電極とが行列状に複数配置され、前記第一の電極は列方向に配置され、前記第三の電極は行方向に配置されており、前記第一電極および前記第三電極のそれぞれに接続された定電流回路と、前記定電流回路を制御する制御手段と、指令電流値を記憶した電流値テーブルとを少なくとも備えた電子放出源の駆動方法であって、
必要発光輝度に対応する前記第一の電極に流れる電流値と前記第三の電極に流れる電流値の差分電流値を前記指令電流値として前記電流値テーブルに予め記憶させておき、前記制御手段は前記指令電流値に一致するように前記定電流回路を制御することを特徴とする電子放出源の駆動方法。 - 第一の電極と、前記第一の電極上に設置された電子放出部と、前記電子放出部に対向して配置された第二の電極と、前記第一の電極と前記第二の電極の間に設置された第三の電極と、前記第二の電極上に形成され前記電子放出部から放出された電子の照射を受けて発光する蛍光体とを少なくとも備え、
前記第一の電極と前記第三の電極とが行列状に複数配置され、前記第一の電極は列方向に配置され、前記第三の電極は行方向に配置されており、前記第一電極および前記第三電極のそれぞれに接続された定電流回路と、前記定電流回路を制御する制御手段と、指令電流値を記憶した電流値テーブルとを少なくとも備えた電子放出源の駆動方法であって、
前記第一の電極に流れる電流値と前記第三の電極に流れる電流値の差分電流値を、階調数に対応した複数の必要発光輝度に対してそれぞれ用意し、前記指令電流値として前記電流値テーブルに予め記憶させておき、前記制御手段は前記指令電流値に一致するように前記定電流回路を制御することを特徴とする電子放出源の駆動方法。 - 電子放出源と、前記電子放出源から放出された電子に照射されて画像を形成する画像形成部材とを備えており、前記電子放出源が請求項６または８記載の電子放出源であることを特徴とする画像表示装置。
- 第一の電極に流れる電流と前記第三の電極に流れる電流の差は、電子を放出している電子放出部の個数に対応して変化させることを特徴とする請求項６または８記載の電子放出源。
- 定電流回路によって流れる電流の印加時間を変化させることにより電子放出量を変化させることを特徴とする請求項１または３のいずれかに記載の電子放出素子。
- 定電流回路は、カレントミラー回路から構成されることを特徴とする請求項１または３記載の電子放出素子。
- 定電流回路は、流れる電流を電圧として検出する抵抗と、電流制御手段と、検出された電圧と指令値とを比較して前記電流制御手段を制御する演算素子から構成されることを特徴とする請求項１または３記載の電子放出素子。
- 電子放出部はシリコンを含むことを特徴とする請求項１または３記載の電子放出素子。
- 電子放出部はカーボンを含むことを特徴とする請求項１または３記載の電子放出素子。
- 電子放出部はカーボンナノチューブを含むことを特徴とする請求項１または３記載の電子放出素子。
- 電子放出部はダイヤモンドを含むことを特徴とする請求項１または３記載の電子放出素子。
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