JP3870968B2 - Image display device - Google Patents
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Description
本発明は、マトリクス状に配置した電子放出素子と蛍光体とを用いて画像を表示する画像表示装置に関する。 The present invention relates to an image display device that displays an image using electron-emitting devices and phosphors arranged in a matrix.
フィールドエミッション・ディスプレイ(以下「FED」という)とは、互いに直交する電極群の交点を画素とし、各画素に電子放出素子を設け、各電子放出素子への印加電圧を調整することによって放出電子量を調整し、その放出電子を真空中で加速した後、蛍光体に照射し、照射した部分の蛍光体を発光させるものである。電子放出素子として、電界放射型陰極を用いるもの、MIM(Metal-Insulator-Metal)型電子源を用いるもの、カーボンナノチューブ陰極を用いるもの、ダイヤモンド陰極を用いるものなどがある。 A field emission display (hereinafter referred to as “FED”) is an intersection of electrode groups orthogonal to each other. A pixel is provided with an electron-emitting device, and the amount of emitted electrons is adjusted by adjusting the voltage applied to each electron-emitting device. Then, the emitted electrons are accelerated in vacuum, and then irradiated on the phosphor, so that the irradiated portion of the phosphor emits light. Examples of the electron-emitting device include those using a field emission type cathode, those using a MIM (Metal-Insulator-Metal) type electron source, those using a carbon nanotube cathode, and those using a diamond cathode.
カーボンナノチューブ陰極は、炭素を材料とした直径数〜数10nmの線状材料に電界を印加することにより電子放出させるものであり、例えば非特許文献1に
記載されている。外部印加電界が0.7 V/μm程度の低い電界でも電子放出が起こ
るため、駆動電圧を低くできる可能性がある、明るい表示装置が実現できるなど
、画像表示装置用電子放出素子として優れた特徴を有している。
The carbon nanotube cathode emits electrons by applying an electric field to a linear material having a diameter of several to several tens of nanometers made of carbon, and is described in Non-Patent
また、ダイヤモンド陰極は、ダイヤモンドに外部電界を印加して電子放出を起こさせるもので、例えば 非特許文献2に記載されている。カーボンナノチューブ陰極同様、3 V/μm程度の低い外部電界でも電子放出が起こることから、画像表示装置用電子放
出素子として優れた特徴を有している。
The diamond cathode causes electron emission by applying an external electric field to diamond, and is described in
カーボンナノチューブ陰極やダイヤモンド陰極は、低い外部電界でも電子放出するという優れた特徴を有するが、逆に電子放出を完全に押さえきれず、マトリクス型ディスプレイを製作した場合、コントラストが低下する、という問題があった。本発明は、この問題を解決した、画像表示装置を提供するものである。 Carbon nanotube cathodes and diamond cathodes have an excellent feature of emitting electrons even in a low external electric field, but conversely, the electron emission cannot be completely suppressed, and there is a problem that contrast is lowered when a matrix type display is manufactured. there were. The present invention provides an image display device that solves this problem.
われわれは、従来技術を詳細に検討した結果、上述のコントラスト低下の原因が以下の通りであると明らかにした。 As a result of detailed examination of the prior art, we have clarified that the cause of the above-described contrast reduction is as follows.
図2は、カーボンナノチューブ陰極の構造を示したものである。基板14上に陰極導体10を形成し、その上に陰極13が形成され、その周囲には厚さhの絶縁層12を介してゲート11が形成される。ゲート孔、すなわち陰極が形成されている部分の直径はDである。陰極面から距離Lのところに陽極100がある。基板10−陽極1
00間は真空である。陰極13の材料がカーボンナノチューブである。また、ダイヤモンド陰極は、図2において陰極13の材料としてダイヤモンド薄膜を用いたものであり、その他の構成はほぼ同じである。
FIG. 2 shows the structure of the carbon nanotube cathode. The
Between 00 is a vacuum. The material of the
代表的な値を示すと、絶縁層厚さh=1〜100μm、ゲート孔直径D=1〜100μm(ゲート孔半径R=0.5〜50μm)、陰極−陽極間距離L=1〜3mm程度である。 Typical values are: insulation layer thickness h = 1-100 μm, gate hole diameter D = 1-100 μm (gate hole radius R = 0.5-50 μm), cathode-anode distance L = 1-3 mm. .
今、陰極導体10の電位を0Vとする。ゲート11に電圧Vg(>0V)を印加す
ると、陰極表面に電界が印加されるため、陰極13から電子が放出される。放出電子は陽極100に印加される加速電圧Vaにより加速され、陽極100に達する。後に
実施例で詳細に述べるように、陽極100に蛍光体を形成することにより、蛍光体
が発光する。
Now, the potential of the
電子放出素子と蛍光体とで構成する広義のフィールドエミッションディスプレイでは、蛍光体と加速電圧Vaの選択が重要である。この選択とは2つに大別す
れば、低速電子線励起型の蛍光体を用いてVa=400〜800V程度とするか(「低加
速電圧型」)、CRT用蛍光体あるいはそれに類する蛍光体を用いてVa=4〜
8KV程度とするかである(「高加速電圧型」)。蛍光体の寿命劣化は、注入電荷
量により主に支配される(クーロン劣化)ことなどから、高加速電圧型の方が望ましいことが最近の研究により明らかになってきた。高加速電圧型での典型的なパラメータは、Va=4〜8KV程度、L=1〜3mm程度である。
In a broad field emission display composed of an electron-emitting device and a phosphor, selection of the phosphor and the acceleration voltage Va is important. This selection can be broadly divided into two types: using a low-energy electron beam-excited phosphor, Va = 400 to 800V (“low acceleration voltage type”), CRT phosphor or similar phosphor Va = 4 ~
It is about 8KV ("high acceleration voltage type"). Recent research has revealed that the high-acceleration voltage type is preferable because the lifetime deterioration of the phosphor is mainly governed by the injected charge amount (Coulomb degradation). Typical parameters for the high acceleration voltage type are Va = about 4-8 KV and L = 1-3 mm.
しかしながら、カーボンナノチューブ陰極やダイヤモンド陰極など、低電界で電界放射を起こす陰極では、高電圧加速型の構成を用いると、上述のようなコントラスト低下の問題を引き起こす。以下、このコントラスト低下の機構を述べる
。
However, a cathode that emits electric field with a low electric field, such as a carbon nanotube cathode or a diamond cathode, causes the above-described problem of contrast reduction when a high voltage acceleration type configuration is used. Hereinafter, the mechanism of this contrast reduction will be described.
陰極13表面に印加される電界強度Ekがゲート電圧Vgによりどのように変化するかをシミュレーションにより求めた。シミュレーションに用いたパラメータは
、L=1mm、Va=6KV、D=20μm(R=10μm)、h=5μmである。
It was determined by simulation how the electric field intensity Ek applied to the surface of the
図3は陰極面での電界強度Ek(V/μm)の陰極面の位置依存性を求めたものである。横軸は、ゲート孔中心を0とした位置r(図2参照)をゲート孔半径Rで規格化した値r/Rである。Vg=50Vの場合、Ek=7〜9V/μmであり、電
子放出を起こすのに十分な電界が陰極面全体に加わる。一方、Vg=0とした場
合、ゲート孔周辺部(r/R〜1)では、Ekは0に近くなり電子放出が押さえ
られるが、ゲート孔中央部(r/R=0)ではEk=2.5V/μmに達するため電子放出が起こる。
FIG. 3 shows the position dependence of the cathode surface of the electric field strength Ek (V / μm) on the cathode surface. The horizontal axis represents a value r / R obtained by normalizing the position r (see FIG. 2) with the gate hole center as 0 by the gate hole radius R. When Vg = 50 V, Ek = 7 to 9 V / μm, and an electric field sufficient to cause electron emission is applied to the entire cathode surface. On the other hand, when Vg = 0, Ek is close to 0 in the peripheral part of the gate hole (r / R˜1) and electron emission is suppressed, but Ek = 2.5 in the central part of the gate hole (r / R = 0). Since V / μm is reached, electron emission occurs.
ゲート電極が無い場合を考える。この場合陰極−陽極間の平均電界E0はVa/L=6V/μmである。これはカーボンナノチューブなど低電界電子放出材料の
電子放出閾値を超えている。すなわち、低電界電子放出材料を用いた場合は、この電界E0をゲート電極で「シールド」し、陰極面に達しないようにしなければ
ならない。Spindt型陰極を用いた場合は、電子放出閾値がE0より高いため、こ
のような問題は発生しない。図3の結果は、ゲート孔中心部ではゲート電極によるシールド効果が十分でないことが原因である。
Consider the case where there is no gate electrode. In this case, the average electric field E0 between the cathode and the anode is Va / L = 6 V / μm. This exceeds the electron emission threshold of low field electron emission materials such as carbon nanotubes. That is, when a low field electron emission material is used, this electric field E0 must be “shielded” by the gate electrode so as not to reach the cathode surface. When the Spindt-type cathode is used, such a problem does not occur because the electron emission threshold is higher than E0. The result of FIG. 3 is because the shielding effect by the gate electrode is not sufficient at the center of the gate hole.
図4は、低電界電子放出陰極をマトリクス状に配置したフィールドエミッションディスプレイの従来の駆動方法を示したものである。図示していないが、陽極100には加速電圧Va=6KVが常時印加されている。
FIG. 4 shows a conventional driving method of a field emission display in which low field electron emission cathodes are arranged in a matrix. Although not shown, an acceleration voltage Va = 6 KV is always applied to the
走査信号として陰極13に走査信号501(電圧−Vs)を順次印加する。表示したい画像に応じて、データ信号としてゲート電極11にデータパルス502(電圧+Vd
)を印加する。走査パルスとデータパルスが同時に印加された画素では、対応する電子源素子のゲート11−陰極間13に(Vd+Vs)なる電圧が印加されるので、電子が放出され、蛍光体が発光する。
A scanning signal 501 (voltage -Vs) is sequentially applied to the
) Is applied. In the pixel to which the scan pulse and the data pulse are simultaneously applied, a voltage of (V d + Vs) is applied between the
従来の駆動方法においては、走査信号で選択されていない状態(−Vsが印加
されていない状態)でのゲート11−陰極13間電圧は、ゲート電極11にVdが印加
されない場合で0V、ゲート電極11にVdなる電圧が印加された場合はVdとなる
。したがって、図3の結果から明らかなように、走査信号で選択されていない状態でも電子放出が起こり、これがコントラスト低下の原因になる。
In the conventional driving method, the voltage between the
走査線の本数Nが増えるとともに、非選択走査線(本数(N−1)本)の数が増えるため、そこからの不要電子放出の寄与が増え、コントラスト低下が顕著になる。 As the number N of scanning lines increases and the number of non-selected scanning lines (number (N-1)) increases, the contribution of unnecessary electron emission from there increases, and the contrast decreases remarkably.
本発明は、非選択状態にある走査電極上にある電子放出素子に対し、そのゲート印加電圧が陰極印加電圧よりも低い電位になるように設定することにより、上記の問題を解決する。 The present invention solves the above problem by setting the gate application voltage to a potential lower than the cathode application voltage for the electron-emitting device on the scanning electrode in the non-selected state.
本発明の第2は、走査電極から陰極に給電する構成とし、かつ非選択状態にある走査電極を選択状態にある走査電極より高インピーダンス状態に設定して駆動することにより、上記の問題を解決する。 The second aspect of the present invention solves the above problem by supplying power from the scan electrode to the cathode and driving the non-selected scan electrode with a higher impedance than the selected scan electrode. To do.
図5は、陰極面電界Ekのゲート電圧Vg依存性をシミュレーションにより求めたものである。パラメータは図3と同一である。細線はゲート孔周辺部(r/R〜0.8)でのEk値、太線はゲート孔中心部(r/R〜0)でのEk値である。
図5からわかるように、Vg=−25Vとすると、ゲート孔中心部でもEk=0となる。すなわち、非選択状態にある走査電極上の電子放出素子に対しては、そのゲート電圧を陰極印加電圧よりも低い電圧に設定すればよい。これが第1の解決方法である。
FIG. 5 shows the dependence of the cathode surface electric field Ek on the gate voltage Vg by simulation. The parameters are the same as in FIG. The thin line is the Ek value at the periphery of the gate hole (r / R to 0.8), and the thick line is the Ek value at the center of the gate hole (r / R to 0).
As can be seen from FIG. 5, when Vg = -25 V, Ek = 0 even at the center of the gate hole. That is, for the electron-emitting device on the scanning electrode in the non-selected state, the gate voltage may be set to a voltage lower than the cathode applied voltage. This is the first solution.
第2の解決方法は、走査電極から陰極に給電する構成とし、かつ走査電極に給電する走査駆動回路の出力状態を、非選択状態にある走査電極では高インピーダンス状態にすることである。このようにすると、陰極からの電子の流れが遮断されるため、電子放出を低減できる。 The second solution is to supply power from the scan electrode to the cathode, and to set the output state of the scan drive circuit that supplies power to the scan electrode to a high impedance state in the scan electrode in the non-selected state. In this way, the electron flow from the cathode is blocked, so that electron emission can be reduced.
本発明によれば、カーボンナノチューブ陰極やダイヤモンド陰極などを低電界電子放出素子を電子放出素子として用いた画像表示装置において、コントラストの低下を防ぎ、良好な画像を表示することができる。 According to the present invention, in an image display apparatus using a carbon nanotube cathode, a diamond cathode, or the like as a low-field electron-emitting device as an electron-emitting device, it is possible to prevent a decrease in contrast and display a good image.
以下、本発明に係る画像表示装置を図面に示した幾つかの実施例による発明の実施の形態を参照して更に詳細に説明する。 The image display apparatus according to the present invention will be described below in more detail with reference to embodiments of the invention according to some examples shown in the drawings.
実施例1
第1の実施例を図6、図7、図1を用いて述べる。表示装置の表示パネルは、薄膜電子源マトリクスを形成した基板と蛍光体などを形成した面板とから構成される。図6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14上に、陰極導体10を形成する。陰極導体10は表示装置の走査線の本数だけ形成する。絶縁層12を介してゲート電極11を形成する。ゲート電極11は、陰極導体10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11と陰極導体10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13が形成される。陰極13はカーボンナノチューブを用いる。
Example 1
A first embodiment will be described with reference to FIGS. The display panel of the display device includes a substrate on which a thin film electron source matrix is formed and a face plate on which a phosphor or the like is formed. FIG. 6 is a cross-sectional view of the display panel. A
ゲート電極−陰極導体交差部(図6中の点線部)を拡大した図を図12に示した。図12(b)は平面図であり、図12(a)は、A−B線での断面図である
。必要に応じて、陰極13と陰極導体10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 Proceeding
s、 Vol. 509 (1998) pp.107〜112 に記載されている。ゲート電極11と陰極導体10の交差領域に設ける各ゲート孔の大きさ、絶縁層12の厚さなどのパラメータは
、上述の通りである。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10〜数1000個である。
An enlarged view of the gate electrode-cathode conductor intersection (dotted line portion in FIG. 6) is shown in FIG. FIG. 12B is a plan view, and FIG. 12A is a cross-sectional view taken along the line AB. A resistance layer may be formed between the
s, Vol. 509 (1998) pp. 107-112. Parameters such as the size of each gate hole provided in the intersecting region of the
ガラスなど透光性の材料の面板110上には、ブラックマトリクス120が形成され
、赤色蛍光体114A、緑色蛍光体114B、青色蛍光体114Cがパターン化して形成される。蛍光体としては、例えば赤色にY2O2S:Eu(P22-R)、緑色にZnS:Cu、Al(P22
-G)、青色にZnS:Ag(P22-B)を用いればよい。
A
-G), ZnS: Ag (P22-B) may be used for blue.
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、面板110全体にAlを、膜厚50〜300nm程度蒸着してメタルバック122とする。その後、面板1
10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、面板110が完成する。
Next, after filming with a film such as nitrocellulose, Al is deposited on the
10 is heated to about 400 ° C. to thermally decompose organic substances such as a filming film and PVA. In this way, the
このように製作した面板110と基板14とを、スペーサ60(図示せず)を挟み込んでフリットガラスを用いて不活性ガス雰囲気中で封着する。面板110に形成された蛍光体114A、 114B、 11Cと基板14との位置関係は図6に示した
とおりである。電子放出素子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、ゲート孔を形成する領域の幅(図中「W」と記載)は蛍光体11
4の幅よりも狭く設計している。
The
Designed to be narrower than the width of 4.
面板110−基板14間の距離は1〜3mm程度とする。スペーサ60は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パネルの破損を防ぐために挿入する。したがって、基板14、面板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、面板110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。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。
The distance between the
封着したパネルは、1×10-6 〜1×10-7 Torr程度の真空に排気して、封止する
。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、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。例えば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。このようにして表示パネルが完成する。
The sealed panel is evacuated to a vacuum of about 1 × 10 −6 to 1 × 10 −7 Torr and sealed. In order to maintain the degree of vacuum in the panel at a high vacuum, a getter film is formed or a getter material is activated at a predetermined position (not shown) in the panel immediately before or after sealing. For example, in the case of a getter material mainly composed of Ba, a getter film can be formed by high frequency induction heating. In this way, the display panel is completed.
図7は、このようにして製作した表示パネルの駆動回路への結線図である。陰極導体10は行方向に配置し、走査駆動回路41に結線する。ゲート電極11は列方向に配置し、データ駆動回路42に結線する。メタルバック122は加速電極駆動回路4
3へ結線する。行方向n番目の電極10Rnと列方向m番目の電極15Cmの交点のドッ
トを(n、 m)で表すことにする。なお、図7では3×3個の電子放出素子301しか記載していないが、実際の表示パネルでは、陰極導体10が数100〜数千本、ゲ
ート電極が数100〜数千本形成される。
FIG. 7 is a connection diagram to the drive circuit of the display panel manufactured as described above. The
Connect to 3. The dot at the intersection of the nth electrode 10Rn in the row direction and the mth electrode 15Cm in the column direction is represented by (n, m). 7 shows only 3 × 3 electron-emitting
図1は、各駆動回路の発生電圧の波形を示す。図1には記されていないが、メタルバック122には6KV程度の電圧を常時印加する。
図1において、走査パルス501が印加されている状態が「選択状態の走査線」
、それ以外が「非選択状態の走査線」である。選択状態の走査線には電圧−Vsが印加され、非選択状態の走査線には、逆バイアス電圧Vrが印加されている。
本実施例では、Vr=25Vとした。
FIG. 1 shows a waveform of a voltage generated by each drive circuit. Although not shown in FIG. 1, a voltage of about 6 KV is constantly applied to the metal back 122.
In FIG. 1, the state where the
The others are “unselected scanning lines”. The voltage −Vs is applied to the scanning line in the selected state, and the reverse bias voltage Vr is applied to the scanning line in the non-selected state.
In this embodiment, Vr = 25V.
走査線が選択状態にある時、ゲート電極11に振幅Vdなるデータパルス502を印加すると、その交点にある電子放出素子では、ゲート電極11−陰極13間に(Vd+Vs)なる電圧が印加されるので、電子放出が起こり、蛍光体を発光させる。
データパルス502の波形は、表示しようとする映像により変化し、図1の波形の
場合、図7の斜線部の画素が発光する。なお、カラーディスプレイの場合、赤、青、緑色に対応する「サブ画素」の組合せで1「画素」を形成するが、本明細書では、サブ画素のことも画素と称する。
図1ではR1、R2、R3の3本目までの波形しか記載していないが、実際には
この走査を走査線の本数だけ続ける。走査線全体を走査し終わると再度R1に戻
り、走査を繰り返す。1画面の走査は、1フィールド期間(1/f)の間に行う。NTSCテレビ信号の場合、1フィールド期間は16.7msである。
階調のある映像を表示する場合には、データパルス502の電圧振幅を映像信号
に合わせて変化させるか、データパルス502のパルス幅を変化させるかすればよ
い。
図1の駆動波形では、データパルス502の電圧の最大値を0Vとしている。そ
のため、非選択状態の走査線に結線されている電子放出素子301のゲート電極11電位Vgと陰極13電位Vkとの差(Vg−Vk)は、−(Vd+Vr)〜−Vrの範囲
になる。すなわち、ゲート電極11−陰極13間電圧は高々−Vr=−25Vである。
したがって、図5からわかるように、非選択状態の走査線上の電子放出素子からは電子放出が発生せず、コントラストの低下が起こらない。
When a
The waveform of the data pulse 502 changes depending on the image to be displayed, and in the case of the waveform of FIG. 1, the hatched pixels in FIG. 7 emit light. In the case of a color display, one “pixel” is formed by a combination of “subpixels” corresponding to red, blue, and green. In this specification, subpixels are also referred to as pixels.
Although only waveforms up to the third of R1, R2, and R3 are shown in FIG. 1, this scanning is actually continued for the number of scanning lines. When the entire scanning line has been scanned, the process returns to R1 again, and the scanning is repeated. One screen scan is performed during one field period (1 / f). In the case of an NTSC television signal, one field period is 16.7 ms.
When displaying a video with gradation, it is only necessary to change the voltage amplitude of the data pulse 502 in accordance with the video signal or to change the pulse width of the data pulse 502.
In the drive waveform of FIG. 1, the maximum value of the voltage of the data pulse 502 is 0V. Therefore, the difference (Vg−Vk) between the
Therefore, as can be seen from FIG. 5, no electron emission occurs from the electron-emitting devices on the scanning lines in the non-selected state, and the contrast does not decrease.
なお、本実施例では陰極13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13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 (1999) pp.787〜791 に記載されている。
In this embodiment, an example in which carbon nanotubes are used as the
実施例2
本発明を用いた第2の実施例を図8、図9、図10を用いて説明する。表示装置の表示パネルは、薄膜電子源マトリクスを形成した基板と蛍光体などを形成した面板とから構成される。図8は、表示パネルの断面図を示したものである。本実施例で用いる表示パネルは、第1の実施例で用いるものとほぼ同じ構成であるが、ゲート電極11を行方向に配置し、陰極導体10を列方向に配置する。
Example 2
A second embodiment using the present invention will be described with reference to FIG. 8, FIG. 9, and FIG. The display panel of the display device includes a substrate on which a thin film electron source matrix is formed and a face plate on which a phosphor or the like is formed. FIG. 8 is a cross-sectional view of the display panel. The display panel used in this embodiment has substantially the same configuration as that used in the first embodiment, but the
ゲート電極−陰極導体交差部(図8中の点線部)の構造は図12とほぼ同じである。図12において陰極導体10および絶縁層12を列方向にし、ゲート電極11を行方向に読みとればよい。図8に示した表示パネルの製造方法は、第1の実施例の場合と同様である。
The structure of the gate electrode-cathode conductor intersection (dotted line portion in FIG. 8) is almost the same as that in FIG. In FIG. 12, the
図9は、表示パネルと駆動回路との結線方法を示した図である。ゲート電極11は行方向に配置し、走査駆動回路41に結線する。陰極導体10は列方向に配置し、データ駆動回路42に結線する。メタルバック122は加速電極駆動回路43へ結線す
る。行方向n番目の電極10Rnと列方向m番目の電極15Cmの交点のドットを(n、
m)で表すことにする。なお、図9では3×3個の電子放出素子301しか記載していないが、実際の表示パネルでは、陰極導体10が数100〜数千本、ゲート電極が
数100〜数千本形成される。
FIG. 9 is a diagram showing a method of connecting the display panel and the drive circuit. The
m). Although only 3 × 3 electron-emitting
図10は、各駆動回路の発生電圧の波形を示す。図10には記されていないが
、メタルバック122には6KV程度の電圧を常時印加する。
図10において、走査パルス501が印加されている状態が「選択状態の走査線
」、それ以外が「非選択状態の走査線」である。選択状態の走査線には電圧+V
sが印加され、非選択状態の走査線には、逆バイアス電圧−Vrが印加されている
。本実施例では、−Vr=−25Vとした。
FIG. 10 shows the waveform of the voltage generated by each drive circuit. Although not shown in FIG. 10, a voltage of about 6 KV is constantly applied to the metal back 122.
In FIG. 10, a state in which a
The reverse bias voltage −Vr is applied to the scanning line to which s is applied and is not selected. In this example, −Vr = −25V.
走査線が選択状態にある時、陰極導体10の電圧を0Vとすると、その交点にある電子放出素子では、ゲート電極11−陰極13間にVsなる電圧が印加されるので
、電子放出が起こり、蛍光体を発光させる。また、選択状態の走査線上の画素で発光させたくない場合には、対応する陰極導体10にVdなる電圧を印加する。す
ると、ゲート電極11−陰極13間電圧は(Vs−Vd)となり、放出電子は出ないか
、あるいは十分に少ない量の電子しか放出されない。すなわち、データパルス50
2の波形は、表示しようとする映像により変化し、図10の波形の場合、図9の
斜線部の画素が発光する。なお、カラーディスプレイの場合、赤、青、緑色に対応する「サブ画素」の組合せで1「画素」を形成するが、本明細書では、サブ画素のことも画素と称する。
If the voltage of the
The waveform of 2 changes depending on the image to be displayed, and in the case of the waveform of FIG. 10, the hatched pixels in FIG. 9 emit light. In the case of a color display, one “pixel” is formed by a combination of “subpixels” corresponding to red, blue, and green. In this specification, subpixels are also referred to as pixels.
図10ではR1、R2、R3の3本目までの波形しか記載していないが、実際に
はこの走査を走査線の本数だけ続ける。走査線全体を走査し終わると再度R1に
戻り、走査を繰り返す。1画面の走査は、1フィールド期間(1/f)の間に行う
。NTSCテレビ信号の場合、1フィールド期間は16.7msである。
階調のある映像を表示する場合には、データパルス502の電圧振幅Vdを映像信号に合わせて変化させるか、データパルス502のパルス幅を変化させるかすれば
よい。
In FIG. 10, only waveforms up to the third of R1, R2, and R3 are shown, but in practice, this scanning is continued by the number of scanning lines. When the entire scanning line has been scanned, the process returns to R1 again, and the scanning is repeated. One screen scan is performed during one field period (1 / f). In the case of an NTSC television signal, one field period is 16.7 ms.
When displaying an image with gradation, alters the combined voltage amplitude V d of the
図10の駆動波形では、データパルス502の電圧の最小値を0Vとしている。
そのため、非選択状態の走査線に結線されている電子放出素子301のゲート電極1
1電位Vgと陰極13電位Vkとの差(Vg−Vk)は、−(Vd+Vr)〜−Vrの範囲になる。すなわち、ゲート電極11−陰極13間電圧は高々−Vr=−25Vである。
したがって、図5からわかるように、非選択状態の走査線上の電子放出素子からは電子放出が発生せず、コントラストの低下が起こらない。
なお、本実施例では陰極13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13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 (1999) pp.787〜791 に記載されている。
In the drive waveform of FIG. 10, the minimum value of the voltage of the data pulse 502 is 0V.
Therefore, the
The difference (Vg−Vk) between 1 potential Vg and
Therefore, as can be seen from FIG. 5, no electron emission occurs from the electron-emitting devices on the scanning lines in the non-selected state, and the contrast does not decrease.
In this embodiment, an example in which carbon nanotubes are used as the
実施例3
次に、本発明を用いた第3の実施例を図6、図7、図11を用いて説明する。本実施例で用いる表示パネルは第1の実施例と同じであり、図6に記したとおりである。また、駆動回路への結線方法も第1の実施例と同じであり、図7に示したとおりである。
Example 3
Next, a third embodiment using the present invention will be described with reference to FIGS. The display panel used in this example is the same as that in the first example, as shown in FIG. The connection method to the drive circuit is the same as that in the first embodiment, as shown in FIG.
図11は、各駆動回路の発生電圧の波形を示す。図11には記されていないが
、メタルバック122には6KV程度の電圧を常時印加する。
図11において、走査パルス501が印加されている状態が「選択状態の走査線
」、それ以外が「非選択状態の走査線」である。選択状態の走査線には電圧+V
sが印加され、非選択状態の走査線は、高インピーダンス状態に保っている。図
11で点線部分が高インピーダンス状態を示す。本実施例では、高インピーダンス状態として、駆動回路の出力インピーダンスを10MΩとした。
走査線が選択状態にある時、ゲート電極11に振幅Vdなるデータパルス502を印加すると、その交点にある電子放出素子では、ゲート電極11−陰極13間に(Vd+Vs)なる電圧が印加されるので、電子放出が起こり、蛍光体を発光させる。
データパルス502の波形は、表示しようとする映像により変化し、図11の波形
の場合、図7の斜線部の画素が発光する。なお、カラーディスプレイの場合、赤
、青、緑色に対応する「サブ画素」の組合せで1「画素」を形成するが、本明細書では、サブ画素のことも画素と称する。
図11ではR1、R2、R3の3本目までの波形しか記載していないが、実際に
はこの走査を走査線の本数だけ続ける。走査線全体を走査し終わると再度R1に
戻り、走査を繰り返す。1画面の走査は、1フィールド期間(1/f)の間に行う
。NTSCテレビ信号の場合、1フィールド期間は16.7msである。
階調のある映像を表示する場合には、データパルス502の電圧振幅を映像信号
に合わせて変化させるか、データパルス502のパルス幅を変化させるかすればよ
い。
非選択状態の走査線は高インピーダンス状態にしてある。従って、走査駆動回路41からの電子の流れ(電流)が制限されるため、対応する陰極13から真空中への電子放出が制限され、コントラスト低下を引き起こす、不要な電子放出を低減することが出来る。
FIG. 11 shows the waveform of the voltage generated by each drive circuit. Although not shown in FIG. 11, a voltage of about 6 KV is constantly applied to the metal back 122.
In FIG. 11, the state where the
s is applied and the scanning line in the non-selected state is kept in the high impedance state. In FIG. 11, the dotted line indicates the high impedance state. In this embodiment, the output impedance of the drive circuit is 10 MΩ in the high impedance state.
When a
The waveform of the data pulse 502 changes depending on the image to be displayed. In the case of the waveform of FIG. 11, the pixels in the shaded area in FIG. 7 emit light. In the case of a color display, one “pixel” is formed by a combination of “subpixels” corresponding to red, blue, and green. In this specification, subpixels are also referred to as pixels.
In FIG. 11, only waveforms up to the third of R1, R2, and R3 are shown, but in practice, this scanning is continued for the number of scanning lines. When the entire scanning line has been scanned, the process returns to R1 again, and the scanning is repeated. One screen scan is performed during one field period (1 / f). In the case of an NTSC television signal, one field period is 16.7 ms.
When displaying a video with gradation, it is only necessary to change the voltage amplitude of the data pulse 502 in accordance with the video signal or to change the pulse width of the data pulse 502.
The scanning line in the non-selected state is in a high impedance state. Accordingly, since the electron flow (current) from the
なお、本実施例では陰極13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13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 (1999) pp.787〜791 に記載されている。
In this embodiment, an example in which carbon nanotubes are used as the
非選択状態の走査線上の電子放出素子からの不要電子放出を無くすか低減することにより低電界電子放出素子と蛍光体とを組み合わせたフィールドエミッションディスプレイにおいて、コントラストの低下を防ぎ、良好な画像を表示できる。 In field emission displays that combine low-field electron-emitting devices and phosphors by eliminating or reducing unnecessary electron emission from non-selected scanning-line electron-emitting devices, good image quality can be prevented. it can.
10…空間部、11…ゲート電極、12…絶縁層、13…陰極、14…基板、41…走査駆動回路、42…データ駆動回路、43…加速電極駆動回路、100…陽極、110…面板、114…蛍光体、120…ブラックマトリクス、122…加速電極(
メタルバック)、301…電子放出素子、501…走査パルス、502…データパルス。
DESCRIPTION OF
(Metal back), 301 ... Electron-emitting device, 501 ... Scanning pulse, 502 ... Data pulse.
Claims (4)
前記第1の電極の印加電圧をV1、前記第2の電極への印加電圧をV2とすると、前記第1の電極が非選択状態である期間においては、(V2−V1)≦−25Vの関係を満たすことを特徴とする画像表示装置。 A plurality of electron-emitting devices arranged in a matrix that emits electrons from the cathode when a positive voltage is applied to the cathode to the gate electrode; A plurality of first electrodes arranged in one direction of the matrix for supplying power to the cathode; and a plurality of second electrodes arranged in a direction orthogonal to the one direction for supplying power to the gate electrode. A display element comprising a first substrate, a second substrate having a phosphor and an anode, first driving means for sequentially applying a scanning signal to the first electrode, and data for the second electrode An image display device comprising: a second driving unit that supplies a signal;
Assuming that the voltage applied to the first electrode is V1 and the voltage applied to the second electrode is V2, the relationship of (V2−V1) ≦ −25V during the period in which the first electrode is in a non-selected state. An image display device characterized by satisfying the above.
前記第1の電極の印加電圧をV1、前記第2の電極への印加電圧をV2とすると、前記第2の電極が非選択状態である期間においては、(V2−V1)≦−25Vの関係を満たすことを特徴とする画像表示装置。 A plurality of electron-emitting devices arranged in a matrix that emits electrons from the cathode when a positive voltage is applied to the cathode to the gate electrode; A plurality of first electrodes arranged in one direction of the matrix for supplying power to the cathode; and a plurality of second electrodes arranged in a direction orthogonal to the one direction for supplying power to the gate electrode. A display element comprising a first substrate, a second substrate having a phosphor and an anode, first driving means for sequentially applying a scanning signal to the second electrode, and data for the first electrode An image display device comprising: a second driving unit that supplies a signal;
Assuming that the voltage applied to the first electrode is V1 and the voltage applied to the second electrode is V2, the relationship of (V2−V1) ≦ −25V during the period in which the second electrode is not selected. An image display device characterized by satisfying the above.
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