JP3904628B2 - 過渡電流源を備えた電界放出装置 - Google Patents
過渡電流源を備えた電界放出装置 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、一般的には、電界放出装置に関し、かつより特定的には、画像表示装置として使用される電界放出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、電界放出装置（ｆｉｅｌｄ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｄｅｖｉｃｅｓ：ＦＥＤ）は電子放出器または電子エミッタを有し、該電子エミッタは該電子エミッタの表面近くの誘起電界により真空領域内に電子を放出する。前記電界は多くの場合電子エミッタに接近して抽出電極またはゲート電極を設けかつそれらの間に適切な電位を加えることによって実現される。放出された電子は、必ずしもそうではないが、通常末端に配置されたアノードによって集められる。しかしながら、多くの場合、電界放出装置は関連する抽出電極のみを備えた電子放出器として認識される。電界放出装置が表示装置のための電子源として使用される場合は、好ましい表示画像を実現するために電子放出を制御する方法を遂行するのが望ましい。例えば、目視スクリーン上に画像を提供するためには、電子は複数の個々にアドレス可能な電界放出装置のいくつかあるいは個々にアドレス可能な電界放出装置のアレイの内のいくつかから放出される。しかしながら、現在、個々の電界放出装置の制御は良好ではなくかつ不充分であり、したがって電界放出装置の適切な制御が可能ではなく、そのため各々の画素またはピクセルの輝度、点灯（ターンオン）および消灯（ターンオフ）のような、いくつかのパラメータの制御を良好でないものとしている。
【０００３】
電界放出装置の抽出電極と電子エミッタとの間に選択電圧を提供することにより、電子エミッタからの電子放出は電子エミッタの放射面に誘起される電界によって規定されることが知られている。与えられた電圧に対し、数多くの要素が誘起される電界の大きさ、したがって電子放出を規定する。第１の要因は電子エミッタに対する抽出電極の近接度である。ある与えられた印加抽出電圧に対し抽出電極が電子エミッタに近くなればなるほど、誘起される電界の大きさは大きくなる。誘起される電界の大きさに対し逆方向に関連する第２の要素は電子放出構造または電子エミッタの曲率半径である。鋭い先端部、エッジ、またはコーンとして形成された電子エミッタは非常に小さな曲率半径を有する幾何学的不連続領域を含む放射チップ近くで高い電界増強を与える。これらの要因は任意のアレイの電圧放出装置の各々の電界放出装置に対し変動を与えるから、ゲート電極と電子エミッタとの間の抽出電圧またはゲート電圧を調整することにより放射制御を行なうことは実際的ではない。すなわち、発明者は電界放出装置のアレイにおける任意の２つの電界放出装置の電子エミッタからの電子放射は製造上の変動により同じではなくなることを見い出した。発明者はまたこれらおよび他の変動を補償するために現在使用されている方法は複雑でありかつ望ましくないことも見い出した。
【０００４】
電界放出装置からの電子放出制御を行なうための試みにおいて使用されている別の従来の技術は電界放出装置のアレイの各々の電界放出装置の電子エミッタに制御可能な確実または決定された（ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ）電流源を提供することである。各々の電界放出装置に制御可能な決定された電流源を提供することにより、製造上の変動を考慮する必要がなく、それは抽出電極と電子エミッタとの間の電圧が決定された電流を伝達するために（付随の電圧源によって規定される制限内で）任意の必要な値をとるからである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、伝統的な制御可能な決定された電流源の技術は所望の性能が達成されるのを阻止する欠点を提起する。例えば、電子エミッタを有する各々の電界放出装置（ＦＥＤ）はそれに関連して対応するＦＥＤが電子を放射することを要求される各時間毎に充電されなければならない容量を有する。一般に、制御された電流源は画像表示のためにグレイスケール能力を行なうためＦＥＤのアレイにおける複数のＦＥＤの各電子エミッタに対し異なる電流を提供することを要求される。画像表示光度が低いことが望まれる画素の位置に対応するＦＥＤは低い電子放射の要求を課されかつ、したがって、関連する制御された決定された電流源から低い決定された電流源を要求される。任意のＦＥＤの電子エミッタに関連する容量を充電するのに必要な時間は部分的には該容量に対し最大の利用可能な電流の関数である。したがって、望ましい低いＦＥＤ放射レベルに必要な適切な電流レベルを提供する伝統的な制御された決定電流源はその画素に対するアドレス時間内に関連する容量を充電するのに必要な適切な電流を提供しない。
【０００６】
さらに、制御可能な確定的電流源を使用する用途においては、グレイスケールは区別可能な異なる電流レベルによって達成される。したがって、関連するＦＥＤエミッタ容量は各々の制御された確定的電流レベルに対し異なるレベルに充電しなければならない。これは放射電流の密度がゲート電極と電子エミッタとの間の電圧の関数であることおよび規定されたまたは確定的な電流を提供するためには該電圧は対応する値をとらなければならないことを考慮したとき容易に明らかであろう。すなわち、高い輝度レベルに対応する高い電流は低い輝度レベルに対応する低い電流の場合よりも高い電圧を要求する。この放射のために利用できかつ同時的に関連する容量を充電する電流の変動は種々の要求される電子エミッタ電流の充電時間に許容できない相違をもたらし、かつＦＥＤのアレイの各電子エミッタにおける電子放出特性が異なる結果となる。したがって、許容できずかつ画像表示装置に対しこの動作方法を使用することを制限する変動をもたらす。
【０００７】
したがって、これらの欠点の少なくともいくつかを克服する方法および電界放出装置、ならびに制御回路の必要性が存在する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係わる電界放出装置（１００）においては、電子を放射するための電子エミッタ（１０１）、前記電子エミッタ（１０１）に関して近接配置された抽出電極（１０２）、前記電子エミッタ（１０１）に関して末端に配置され、放射電子のいくらかを集積するアノード（１０３）、前記電子エミッタ（１０１）および基準電位（１０７）の間に動作可能に結合された過渡電流源（１１０）であって、該過渡電流源（１１０）は前記電界放出装置（１００）の電子エミッタ（１０１）からの電子の放射のための応答時間を改善する過渡電流を電子エミッタ（１０１）に提供するもの、そして前記過渡電流源（１１０）に動作可能に結合され、前記過渡電流源（１１０）に電流制御信号を提供する制御入力ライン（１１１）が設けられる。
【０００９】
本発明の別の態様に係わる電界放出装置においては、電子を放射するための電子エミッタ、前記電子エミッタに関して近接配置された抽出電極、前記電子エミッタに関して末端に配置され、放射された電子のいくらかを集積するアノード、前記電子エミッタに動作可能に結合され過渡電流装置を有する過渡電流源であって、該過渡電流源の過渡電流装置は前記電子エミッタからの電子の放射の応答時間を改善するよう前記電子エミッタに対し過渡電流を提供するもの、そして前記過渡電流源に動作可能に結合され、電流制御信号を前記過渡電流源に提供する制御入力ラインが設けられる。
【００１０】
また、本発明に係わる電界放出装置による画像表示装置においては、各々電子を放射するための電子エミッタ、該電子エミッタに関して近接配置された抽出電極の一部、その上に配置された陰極発光層を含み放射された電子の内の少なくともいくらかを集積するアノードであって前記電子エミッタに関して末端に配置されているものを有する複数の電界放出装置、各々少なくとも１つの電子エミッタと基準電位との間に動作可能に結合され電子エミッタにより放射されるべき電子の決定された発生源を提供する複数の過渡電流源、そして各々前記複数の過渡電流源の１つに動作可能に結合され、前記複数の過渡電流源に電流制御信号を提供する複数の制御入力ラインが設けられる。
【００１１】
本発明のさらに別の態様に係わる電界放出装置（１００）においては、電子を放射するための電子エミッタ（１０１）、前記電子エミッタ（１０１）に関して近接配置された抽出電極（１０２）、前記電子エミッタ（１０１）に関して末端に配置され、放射された電子のいくらかを集積するアノード（１０３）、前記電子エミッタ（１０１）および基準電位（１０７）の間に動作可能に結合され前記電界放出装置（１００）の電子エミッタ（１０１）からの電子の放射のための応答時間を改善する過渡電流を前記電子エミッタ（１０１）に提供する過渡電流源（１１０）、前記過渡電流源（１１０）に動作可能に結合され、前記過渡電流源（１１０）に電流制御信号を提供する制御入力ライン（１１１）、そして前記電子エミッタ（１０１）、および基準電位（１０７）の間に動作可能に結合され、かつ前記制御入力ライン（１１１）に動作可能に結合された従属電圧源（１０６）であって、前記制御入力ライン（１１１）が前記従属電圧源（１０６）および前記電子エミッタ（１０１）の双方を同時に制御可能にするものが設けられる。
【００１２】
また、本発明に係わる電界放出装置における電子放出の制御方法においては、電子エミッタ、該電子エミッタに関して近接配置された抽出電極、前記電子エミッタに関して末端に配置され放射電子の少なくともいくらかを集積するアノード、および前記電子エミッタおよび基準電位の間に動作可能に結合された過渡電流源を含む電界放出装置を提供する段階、そして前記過渡電流源を初期化して、前記電子エミッタから電子を放出するための過渡電流を発生する段階が含まれる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は、点線ボックスで表わされる、電界放出装置１００の概略的表現であり、該電界放出装置１００は電子エミッタ１０１、抽出電極またはゲート電極１０２、アノード１０３、過渡電流源１１０、外部供給電圧源１０４および１０５、基準電位１０７、および従属または従動電圧源（ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ ｖｏｌｔａｇｅ ｓｏｕｒｃｅ）１０６を含む。電界放出装置の物理的な実施形態においては、抽出電極１０２は電子エミッタ１０１に関し近接して配置されかつ電子エミッタ１０１に関してある半径の回りの周辺に実質的に対称になっている。アノード１０３は電子エミッタ１０１に関して末端に配置され、この場合図１の概略的表現はさらに断面図として示されている。
【００１４】
外部供給電圧源１０４および１０５は、それぞれ、抽出電極１０２およびアノード１０３と基準電位１０７との間に動作可能に結合されて示されており、従属電圧源１０６は電子エミッタ１０１と基準電位１０７との間に動作可能に結合されて示されている。さらに、従属電位源１０６は制御入力ライン１１１に動作可能に結合されかつ該制御入力ライン１１１によって制御され、それによって制御入力ライン１１１における制御信号（単数または複数）が従属電圧源１０６および過渡電流源１１１を同時に制御できるようにしている。一般に、前記制御信号（単数または複数）は外部的に電流持続時間情報または入力信号、例えば、テレビジョン信号、コンピュータ表示信号、その他を提供する。
【００１５】
本発明のためおよび実用的なものとして、第１および第２の外部供給電圧源１０４および１０５ならびに従属電圧源１０６の動作可能な接続は、それぞれ、ゲート電極１０２およびアノード１０３ならびにエミッタ１０１に対して行なわれるよう示されており、かつ、グランド基準のような、基準電位に動作可能に結合されているものとして示されており、この場合過渡電流源１１０もまた基準電位に動作可能に結合されている。
【００１６】
電界放出装置１００の動作は動作可能に結合された第１の外部供給電源１０４によって提供される適切な電圧を抽出電極１０２に提供しかつ過渡電流源１１０から電子の電流を提供することによって行なわれる。例えば、抽出電極１０２と基準電位との間の電圧は５．０ボルトから２００．０ボルトの範囲とすることができる。抽出電極１０２に加えられる電源１０４によって、電子エミッタ１０１の表面に電界が誘起され、これは電子エミッタ１０１からの電子放出を生じさせる。前記動作可能に結合された第２の電源１０５によって印加されるような適切な電圧がアノード１０３に加えられたとき、少なくともいくらかの放射電子がアノード１０３に集められる。例えば、アノード１０３と基準電位との間の電圧は５．０ボルトから２０，０００．０ボルトの範囲とすることができる。
【００１７】
しかしながら、放射電子電流または電子放射が抽出電極に加えられる電圧の変調によって都合よく変えられる一方で、物理的な実現物の変動はこの変調を電子放射を制御する効果的な方法としては排除する。さらに、アレイ状の従来の電界放出装置を使用することは製造プロセスの変動のため１つの電界放出装置から他のものへの不適切な再現性のためさらに気が進まないことになり、したがって本発明を必要とする。
【００１８】
本発明においては、過渡電流源１１０が電界放出装置１００の電子エミッタ１０１と基準電位１０７との間に動作可能に結合されている。過渡電流源１１０は、図２〜図４に示されるように、短い持続時間の電流パルスまたは過渡電流を電子エミッタ１０１に提供する電子的要素のネットワークである。さらに、過渡電流源１１０は、一般に、２つの調整可能な電流値および２つの調整可能な持続時間値を有する。第１の調整可能な電流値および第１の調整可能な持続時間値は、一般に、グラフ２０１への部分２０２，２０３および２０４に対応する。グラフ２０１に見られるように、第１の調整可能な電流値は１Ｅ−４〜１Ｅ−１アンペアの範囲におよぶ高い値にセットされ、好ましい範囲は１Ｅ−３から１Ｅ−２アンペアであり、公称値は３Ｅ−３アンペアであり、前記第１の持続時間は１０Ｅ−８から１０Ｅ−４秒におよび、好ましい範囲は１０Ｅ−７から１０Ｅ−５秒であり、公称値は１Ｅ−６秒である。したがって、部分２０２，２０３および２０４が発生される。
【００１９】
過渡電流源１１０を動作可能に制御する制御入力ライン１１１によって伝達される入力信号は電圧信号であってもよくあるいは電流信号であってもよい。一例として、電圧対時間プロット１１４に示されるように、制御入力ライン１１１を過渡電流源１１０に動作可能に結合する電圧信号が示されており、これによって過渡電流源１１０を制御する。あるいは、電流対時間プロット１１６からわかるように、過渡電流源１１０に電流持続時間情報を提供する電流が示されている。電圧および電流信号の双方において従属電圧源１０６も動作可能に結合されることが理解されるべきである。持続時間情報を制御入力ライン１１１に結合することにより過渡電流源１１０を効果的にオンモードにし、図２〜図５に示されるように、大きな電流パルスとそれに続く一定の電流を電子エミッタ１０１に伝達する。したがって、前記高い電流パルスによりゲート電極１０２と電子エミッタ１０１との間の電圧が高い電流パルスに続く一定の電流値またはＩｍａｘ値に対応する電圧に急速に変化することができる。電子エミッタ１０１は次に、Ｉｍａｘのような、一定の電流のみが電子放射を開始させるために使用された場合よりも迅速に電子を放射する。さらに、高い電流パルスを提供することにより、電子エミッタ１０１および電界放出装置１００の他の電気的要素に関連する容量が克服され、したがって即時的な電子放射が可能になり、したがってアノードにおける即時的な電流上昇が可能になる。
【００２０】
図２〜図５は、本発明の一実施形態による、時間に対する過渡電流源の電流、アノード電流、従属電圧源の出力インピーダンス、および制御信号（単数または複数）の関係を示すグラフ表現である。図２は、同じ時間を表わしており、すなわち、図２〜図５のｔｏｎは同じ時間に対応し、同様に、図２〜図５のｔｏｆｆは同じ時間に対応することを理解すべきである。
【００２１】
図２は時間対電流源の値のグラフ２０１を示す。一般に、グラフ２０１は、部分２０２〜２０６のような、いくつかの部分に区分できる。部分２０２は過渡電流源１１０が始めにＴｏにおいて電流を電子エミッタ１０１に提供し、それによって電子エミッタ１０１から電子を放出するときに対応する。電流源の値はグラフ２０１の過渡電流部分を示す部分２０２において急速に増大する。この時間の間に、前記大きな電流値は電子エミッタ１０１に関連する容量を迅速に克服し、それによってアノード１０３に鋭い立上りの電流を提供する。過渡電流または部分２０２が完了した後、部分２０４は部分２０５におけるＩｍａｘ値へと電流値が減衰することを示している。さらに、部分２０３および２０５は過渡電流源１１０の調整可能な値を示している。例えば、部分２０３は過渡電流源１１０から受けた電流の高さまたは量、ならびに時間軸に沿った距離を表わす。Ｉｍａｘは過渡電流源１１０が電流を部分２０６に入るまで長い期間の間電流をその値に保持する電流値である。Ｉｍａｘは、一般に、所望の電子放射が保持される電流値である。部分２０６は電流のターンオフを示しており、したがって部分２０６は時間ｔｏｆｆにおけるエミッタ１０１に送られる電流の減衰を示しており電界放出装置１００がターンオフされる。
【００２２】
図３は、時間対アノード１０３において測定されたアノード電流のグラフ３０１を示す。一般に、グラフ３０１は、部分３０２〜３０４のような、いくつかの部分に区分できる。図２および図３に示されるＩｍａｘまたは最大電流は本質的に同じ値であることが理解されるべきである。
【００２３】
部分３０２はＴｏから部分３０３へと急速に立上り、部分３０３はある時間の間一定に保持される。部分３０４は時間Ｔｏｆｆまたは電界放出装置がターンオフされるときにアノード電流が減衰することを示している。図３に見られるように、図２の部分２０３によって表わされる過渡電流を提供することにより、アノード電流値は、部分３０２，３０３，３０４で示される、方形波関数を形成する。さらに、図２に示されるように、電子エミッタ１０１に初期電流２０３を提供することにより、図３に示されるアノード電流は部分３０３へと急速に上昇する部分３０２を持つ結果となり、部分３０３は部分３０４に到達するまでＩｍａｘに保持される。したがって、部分３０３の持続時間は時間変調を行なうためにより個別に制御される。個別にターンオンおよびオフすることができる部分３０３を持つことにより電子エミッタ１０１からの放出電子の改善された制御が可能になり、それによって電界放出装置１００の時間による変調を可能にする。
【００２４】
図４は、従属電圧源１０６および電子エミッタ１０１に対する時間対出力インピーダンスのグラフ４０１を示す。一般に、グラフ４０１は、部分４０２〜４０４のような、いくかの部分に区分できる。
【００２５】
図４において見られるように、部分４０２はＴｏから部分４０３へと鋭く上昇し、それによって出力インピーダンスの値を増大する。部分４０３は１０Ｅ７〜１０Ｅ１１オームにおよぶ一定値を示し、好ましい範囲は１Ｅ８〜１Ｅ１０オームであり、かつ公称値は１Ｅ９オームである。従属電圧源１０６からの一定値の出力インピーダンスは本質的に従属電圧源１０６を電子エミッタ１０１および過渡電流源１１０から切り離し、それによって過渡電流源１１０および電子エミッタ１０１の動作に対する影響を除去する。部分４０４は電界放出装置１００がターンオフされたときにインピーダンスがある値に低下することを示す。電界放出装置１００の動作の間は、従属電圧源１０６からのインピーダンスは電子エミッタ１０１の容量を放電することによりＴｏｆｆにおける非電子放射の速度（ｒａｐｉｄｉｔｙ ｏｆ ｎｏｎ−ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｅｍｉｓｓｉｏｎ）を規制し、したがって電界放出装置１００のターンオフの時間を短縮する。過渡電流源１１０がオンであるときに従属電圧源１０６がオフとなりおよびその逆となるように過渡電流源１１０および従属電圧源を並列に結合することにより図３に示されるようにアノード電流が個別にパルス化できる。したがって、アノード１０３は輝度を制御するために変調できる。
【００２６】
図５は、制御信号ライン１１１に沿って導かれる制御信号のグラフ５０１を示す。一般に、グラフ５０１は、部分５０２〜５０４のような、いくつかの部分に区分できる。
【００２７】
図５に見られるように、部分５０２はＴｏから部分５０３へと鋭く上昇し、それによって制御ライン１１１上に制御信号が存在することを示す。部分５０３は電子エミッタ１０１からの電子放射の間一定レベルに保持され、したがってアノード電流が部分３０３によって示されるように一定に保持できるようにする。制御信号ライン１１１において制御信号を初期化することにより、数多くの事象が同時に発生することを見ることができる。例えば、制御ライン１１１上の制御信号の高い状態への初期化は過渡電流源１１１および従属電圧源１０６を動作可能に結合し、それによって過渡電流源１１０がオンである場合に従属電圧源１０６が高い出力インピーダンスを有し、したがって、電子エミッタ１０１および過渡電流源１１０に対し何らの影響も持たないようにすることができる。あるいは、制御ライン１１１上の制御信号をロー状態に初期化することにより、過渡電流源１１０および従属電圧源１０６を動作可能に結合し、それによって過渡電流源１１０がオフである場合に従属電圧源１０６が低インピーダンス状態にあるようにし、それによって電子エミッタ１０１をターンオフする。これはアノード電流の改善された制御を可能にし、すなわち、部分３０２および３０４が垂直になる。部分５０４は制御信号の減衰を示す。
【００２８】
次に図６を参照すると、本発明に係わる電界放出装置による画像表示装置が示されている。６６０で名付けられた点線ボックス内で表わされる、アレイまたは複数の電界放出装置が示されており、それらの各々はアノード６０６の一部を選択的に付勢または作動させるために設けられている。前記複数の電界放出装置６６０の各電界放出装置の近接配置された抽出電極は相互接続された電界放出装置６６０の抽出電極の行（ｒｏｗｓ）６０４および６０６を形成するように相互接続されている。前記複数の電界放出装置６６０の電子エミッタ６０７および６０８は相互接続された電界放出装置６６０のエミッタ６０７に対応する列（ｃｏｌｕｍｎｓ）６０９，６１０，６１１および６１２を形成するように選択的に相互接続されている。複数の過渡電流源６２５，６２６，６２７および６２８が前記複数の列６０９，６１０，６１１および６１２のそれぞれの１つの列の各々と基準電位との間に動作可能に結合されている。複数の従属電圧源６２１，６２２，６２３および６２４がそれぞれの過渡電流源６２５〜６２８の各々と動作可能に結合されている。抽出電極の複数の行６０４および６０５の各々はスイッチ６０２の複数の出力６１６の内の１つの出力に動作可能に結合され、スイッチ６０２はスイッチ６０２の入力６３０と基準電位との間に動作可能に結合されたイネーブル信号手段６０３を選択された行に動作可能に結合することにより抽出電極の複数の行６０４および６０５の内の１つの行を選択的にイネーブルするために設けられている。前記複数の過渡電流源６２５，６２６，６２７および６２８の各々はそれらに複数の制御入力ライン６４０，６４１，６４２および６４３の制御入力ラインが動作可能に結合されており、該複数の制御入力ライン６４０，６４１，６４２および６４３には結合された過渡電流源を選択的にオンモードにするために制御信号が供給される。過渡電流源のオンモードの持続時間は前記動作可能に結合された制御信号によって決定される。
【００２９】
電子放射は前記複数の電界放出装置６６０の内の前記複数の行６０４および６０５または抽出電極の内の選択された行に対応する電界放出装置から生じる。アレイ６６０の内の選択された行内の各々の電界放出装置は選択された行のそれぞれ他の電界放出装置のものと実質的に同じかつ前記過渡電流源の各々によって決定される電子電流を放射する。このようにして画像表示装置の動作を行なうことにより製造および材料の不一致により生じる性能の変動を除去する。放出された電子は末端に配置されたアノード６０６に優先的に集められ、該アノードは、考慮中の画像表示装置に対しては、少なくとも実質的に透明な目視スクリーン６８０の上に配置された陰極発光材料（ｃａｔｈｏｄｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ ｍａｔｅｒｉａｌ）６７０の層を含む。外部供給電源６２０はアノード６０６および基準電位の間に動作可能に結合されて電子の集積を可能にするためにアノード６０６に吸引電圧を加える。
【００３０】
アノード６０６は複数の領域６５０，６５１，６５２，６５３および６５４を含む。領域６５０，６５１，６５２および６５３は、スイッチング手段６０２によって選択されかつイネーブル信号手段６０３に動作可能に結合されて示されている、抽出電極６０４の行を構成する相互接続された抽出電極を介して動作可能に相互接続されたものとして認識される電界放出装置に関連している。選択された行の抽出電極６０４の各々の電界放出装置は各々のそれぞれの制御入力ラインに対する制御信号入力の持続時間によって決定される持続時間の間各付随する過渡電流源によって決定されるものと実質的に同じ電子電流を放射する。
【００３１】
例えば、選択された行の抽出電極６０５および過渡電流源６２５に関連する電界放出装置は、過渡電流源６２５によって決定される好ましい電子電流に対応する、電子を過渡電流源６２５が制御入力ライン６２４に結合された制御信号によって決定されるオンモードにある時間の間放出する。放射された電子は領域６５０におけるアノード６０６に集められ陰極発光材料６７０を示された所望の光度に励起する。抽出電極６０５および過渡電流源６２６の行に関連する電界放出装置はまた、過渡電流源６２６によって決定される好ましい電子電流に対応する、電子を制御入力ライン６４１に結合された制御信号によって決定される過渡電流源６２６がオンモードにある期間の間放出することになる。行６０５およびそれぞれの過渡電流源６２７および６２８に関連する電界放出装置も同様に前記好ましい電子電流に対応する電子を各々の制御入力ライン６４２および６４３に供給される制御信号によって規定される期間に応じた時間の間放出する。
【００３２】
アノード６０６の複数の領域６５０，６５１，６５２および６５３の内の１つの領域の光度は直接放射電子による制御された励起の期間に関連し、それは過渡電流源６２５，６２６，６２７および６２８の各々がそれが動作可能に結合されている関連する電界放出装置に実質的に同じ電子電流を提供するからである。さらに、領域６５０は領域６５１よりも高い光度を提供しかつ領域６５２よりも低い光度を提供しこれは関連する制御入力ラインの各々における制御信号の持続時間に相関している。制御入力ライン６４１に供給される制御信号よりも長い持続時間のかつ制御入力ライン６４２に供給される制御信号よりも短い持続時間の、制御入力ライン６４０に供給される制御信号は領域６５１よりも領域６５０に高い光度を生成し、かつ領域６５１よりも領域６５３においてより低い光度を生じさせる。
【００３３】
図６は行６０４，６０５および列６０９，６１０，６１１および６１２の各交差部にアノード６０６における対応する領域を励起または作動させる単一の電界放出装置があることを示しているが、各アノードの画素またはピクセルは複数の電界放出装置によって作動させることができ、その場合は該複数の電界放出装置は各々の前記交差部における単一の概略的表現によって表わされることになる。
【００３４】
本発明の特定の実施形態が示されかつ説明されたが、当業者にはさらに修正および改善を成すことができる。したがって、この発明は示された特定の形態に限定されるものではなく、かつ添付の特許請求の範囲によってこの発明の精神および範囲から離れることのないすべての変更をカバーするものと考える。
【００３５】
【発明の効果】
以上から、電界放出装置を制御するための新規な装置および方法が提供されたことが理解されるべきである。本方法および装置は電界放出装置の強化された応答時間を可能にする。また、本発明によりより個別的な（ｄｉｓｃｒｅｔｅ）アノード電流が達成可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】電圧源および過渡電流源が動作可能に結合された電界放出装置を示す概略的説明図である。
【図２】時間に対する過渡電流源の電流の関係を示すグラフである。
【図３】時間に対するアノード電流の関係を示すグラフである。
【図４】時間に対する従属電圧源の出力インピーダンスの関係を示すグラフである。
【図５】時間に対する制御信号の関係を示すグラフである。
【図６】本発明の一実施形態に係わる画像表示装置を示す概略的説明図である。
【符号の説明】
１００ 電界放出装置
１０１ 電子エミッタ
１０２ ゲート電極
１０３ アノード
１０４，１０５ 外部供給電源
１０６ 従属電圧源
１０７ 基準電位
１１１ 制御入力ライン
６６０ 電界放出装置のアレイ
６０２ スイッチ
６０３ イネーブル信号手段
６０４，６０５ 抽出電極の行
６０６ アノード
６０７，６０８ 電子エミッタ
６０９，６１０，６１１，６１２ 電界放出装置の列
６１６ スイッチ６０２の出力
６２０ 外部電源
６２１，６２２，６２３，６２４ 従属電圧源
６２５，６２６，６２７，６２８ 過渡電流源
６４０，６４１，６４２，６４３ 制御入力ライン
６５０，６５１，６５２，６５３，６５４ アノードの領域
６７０ 陰極発光材料
６８０ 目視スクリーン
【発明の属する技術分野】
この発明は、一般的には、電界放出装置に関し、かつより特定的には、画像表示装置として使用される電界放出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、電界放出装置（ｆｉｅｌｄ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｄｅｖｉｃｅｓ：ＦＥＤ）は電子放出器または電子エミッタを有し、該電子エミッタは該電子エミッタの表面近くの誘起電界により真空領域内に電子を放出する。前記電界は多くの場合電子エミッタに接近して抽出電極またはゲート電極を設けかつそれらの間に適切な電位を加えることによって実現される。放出された電子は、必ずしもそうではないが、通常末端に配置されたアノードによって集められる。しかしながら、多くの場合、電界放出装置は関連する抽出電極のみを備えた電子放出器として認識される。電界放出装置が表示装置のための電子源として使用される場合は、好ましい表示画像を実現するために電子放出を制御する方法を遂行するのが望ましい。例えば、目視スクリーン上に画像を提供するためには、電子は複数の個々にアドレス可能な電界放出装置のいくつかあるいは個々にアドレス可能な電界放出装置のアレイの内のいくつかから放出される。しかしながら、現在、個々の電界放出装置の制御は良好ではなくかつ不充分であり、したがって電界放出装置の適切な制御が可能ではなく、そのため各々の画素またはピクセルの輝度、点灯（ターンオン）および消灯（ターンオフ）のような、いくつかのパラメータの制御を良好でないものとしている。
【０００３】
電界放出装置の抽出電極と電子エミッタとの間に選択電圧を提供することにより、電子エミッタからの電子放出は電子エミッタの放射面に誘起される電界によって規定されることが知られている。与えられた電圧に対し、数多くの要素が誘起される電界の大きさ、したがって電子放出を規定する。第１の要因は電子エミッタに対する抽出電極の近接度である。ある与えられた印加抽出電圧に対し抽出電極が電子エミッタに近くなればなるほど、誘起される電界の大きさは大きくなる。誘起される電界の大きさに対し逆方向に関連する第２の要素は電子放出構造または電子エミッタの曲率半径である。鋭い先端部、エッジ、またはコーンとして形成された電子エミッタは非常に小さな曲率半径を有する幾何学的不連続領域を含む放射チップ近くで高い電界増強を与える。これらの要因は任意のアレイの電圧放出装置の各々の電界放出装置に対し変動を与えるから、ゲート電極と電子エミッタとの間の抽出電圧またはゲート電圧を調整することにより放射制御を行なうことは実際的ではない。すなわち、発明者は電界放出装置のアレイにおける任意の２つの電界放出装置の電子エミッタからの電子放射は製造上の変動により同じではなくなることを見い出した。発明者はまたこれらおよび他の変動を補償するために現在使用されている方法は複雑でありかつ望ましくないことも見い出した。
【０００４】
電界放出装置からの電子放出制御を行なうための試みにおいて使用されている別の従来の技術は電界放出装置のアレイの各々の電界放出装置の電子エミッタに制御可能な確実または決定された（ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ）電流源を提供することである。各々の電界放出装置に制御可能な決定された電流源を提供することにより、製造上の変動を考慮する必要がなく、それは抽出電極と電子エミッタとの間の電圧が決定された電流を伝達するために（付随の電圧源によって規定される制限内で）任意の必要な値をとるからである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、伝統的な制御可能な決定された電流源の技術は所望の性能が達成されるのを阻止する欠点を提起する。例えば、電子エミッタを有する各々の電界放出装置（ＦＥＤ）はそれに関連して対応するＦＥＤが電子を放射することを要求される各時間毎に充電されなければならない容量を有する。一般に、制御された電流源は画像表示のためにグレイスケール能力を行なうためＦＥＤのアレイにおける複数のＦＥＤの各電子エミッタに対し異なる電流を提供することを要求される。画像表示光度が低いことが望まれる画素の位置に対応するＦＥＤは低い電子放射の要求を課されかつ、したがって、関連する制御された決定された電流源から低い決定された電流源を要求される。任意のＦＥＤの電子エミッタに関連する容量を充電するのに必要な時間は部分的には該容量に対し最大の利用可能な電流の関数である。したがって、望ましい低いＦＥＤ放射レベルに必要な適切な電流レベルを提供する伝統的な制御された決定電流源はその画素に対するアドレス時間内に関連する容量を充電するのに必要な適切な電流を提供しない。
【０００６】
さらに、制御可能な確定的電流源を使用する用途においては、グレイスケールは区別可能な異なる電流レベルによって達成される。したがって、関連するＦＥＤエミッタ容量は各々の制御された確定的電流レベルに対し異なるレベルに充電しなければならない。これは放射電流の密度がゲート電極と電子エミッタとの間の電圧の関数であることおよび規定されたまたは確定的な電流を提供するためには該電圧は対応する値をとらなければならないことを考慮したとき容易に明らかであろう。すなわち、高い輝度レベルに対応する高い電流は低い輝度レベルに対応する低い電流の場合よりも高い電圧を要求する。この放射のために利用できかつ同時的に関連する容量を充電する電流の変動は種々の要求される電子エミッタ電流の充電時間に許容できない相違をもたらし、かつＦＥＤのアレイの各電子エミッタにおける電子放出特性が異なる結果となる。したがって、許容できずかつ画像表示装置に対しこの動作方法を使用することを制限する変動をもたらす。
【０００７】
したがって、これらの欠点の少なくともいくつかを克服する方法および電界放出装置、ならびに制御回路の必要性が存在する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係わる電界放出装置（１００）においては、電子を放射するための電子エミッタ（１０１）、前記電子エミッタ（１０１）に関して近接配置された抽出電極（１０２）、前記電子エミッタ（１０１）に関して末端に配置され、放射電子のいくらかを集積するアノード（１０３）、前記電子エミッタ（１０１）および基準電位（１０７）の間に動作可能に結合された過渡電流源（１１０）であって、該過渡電流源（１１０）は前記電界放出装置（１００）の電子エミッタ（１０１）からの電子の放射のための応答時間を改善する過渡電流を電子エミッタ（１０１）に提供するもの、そして前記過渡電流源（１１０）に動作可能に結合され、前記過渡電流源（１１０）に電流制御信号を提供する制御入力ライン（１１１）が設けられる。
【０００９】
本発明の別の態様に係わる電界放出装置においては、電子を放射するための電子エミッタ、前記電子エミッタに関して近接配置された抽出電極、前記電子エミッタに関して末端に配置され、放射された電子のいくらかを集積するアノード、前記電子エミッタに動作可能に結合され過渡電流装置を有する過渡電流源であって、該過渡電流源の過渡電流装置は前記電子エミッタからの電子の放射の応答時間を改善するよう前記電子エミッタに対し過渡電流を提供するもの、そして前記過渡電流源に動作可能に結合され、電流制御信号を前記過渡電流源に提供する制御入力ラインが設けられる。
【００１０】
また、本発明に係わる電界放出装置による画像表示装置においては、各々電子を放射するための電子エミッタ、該電子エミッタに関して近接配置された抽出電極の一部、その上に配置された陰極発光層を含み放射された電子の内の少なくともいくらかを集積するアノードであって前記電子エミッタに関して末端に配置されているものを有する複数の電界放出装置、各々少なくとも１つの電子エミッタと基準電位との間に動作可能に結合され電子エミッタにより放射されるべき電子の決定された発生源を提供する複数の過渡電流源、そして各々前記複数の過渡電流源の１つに動作可能に結合され、前記複数の過渡電流源に電流制御信号を提供する複数の制御入力ラインが設けられる。
【００１１】
本発明のさらに別の態様に係わる電界放出装置（１００）においては、電子を放射するための電子エミッタ（１０１）、前記電子エミッタ（１０１）に関して近接配置された抽出電極（１０２）、前記電子エミッタ（１０１）に関して末端に配置され、放射された電子のいくらかを集積するアノード（１０３）、前記電子エミッタ（１０１）および基準電位（１０７）の間に動作可能に結合され前記電界放出装置（１００）の電子エミッタ（１０１）からの電子の放射のための応答時間を改善する過渡電流を前記電子エミッタ（１０１）に提供する過渡電流源（１１０）、前記過渡電流源（１１０）に動作可能に結合され、前記過渡電流源（１１０）に電流制御信号を提供する制御入力ライン（１１１）、そして前記電子エミッタ（１０１）、および基準電位（１０７）の間に動作可能に結合され、かつ前記制御入力ライン（１１１）に動作可能に結合された従属電圧源（１０６）であって、前記制御入力ライン（１１１）が前記従属電圧源（１０６）および前記電子エミッタ（１０１）の双方を同時に制御可能にするものが設けられる。
【００１２】
また、本発明に係わる電界放出装置における電子放出の制御方法においては、電子エミッタ、該電子エミッタに関して近接配置された抽出電極、前記電子エミッタに関して末端に配置され放射電子の少なくともいくらかを集積するアノード、および前記電子エミッタおよび基準電位の間に動作可能に結合された過渡電流源を含む電界放出装置を提供する段階、そして前記過渡電流源を初期化して、前記電子エミッタから電子を放出するための過渡電流を発生する段階が含まれる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は、点線ボックスで表わされる、電界放出装置１００の概略的表現であり、該電界放出装置１００は電子エミッタ１０１、抽出電極またはゲート電極１０２、アノード１０３、過渡電流源１１０、外部供給電圧源１０４および１０５、基準電位１０７、および従属または従動電圧源（ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ ｖｏｌｔａｇｅ ｓｏｕｒｃｅ）１０６を含む。電界放出装置の物理的な実施形態においては、抽出電極１０２は電子エミッタ１０１に関し近接して配置されかつ電子エミッタ１０１に関してある半径の回りの周辺に実質的に対称になっている。アノード１０３は電子エミッタ１０１に関して末端に配置され、この場合図１の概略的表現はさらに断面図として示されている。
【００１４】
外部供給電圧源１０４および１０５は、それぞれ、抽出電極１０２およびアノード１０３と基準電位１０７との間に動作可能に結合されて示されており、従属電圧源１０６は電子エミッタ１０１と基準電位１０７との間に動作可能に結合されて示されている。さらに、従属電位源１０６は制御入力ライン１１１に動作可能に結合されかつ該制御入力ライン１１１によって制御され、それによって制御入力ライン１１１における制御信号（単数または複数）が従属電圧源１０６および過渡電流源１１１を同時に制御できるようにしている。一般に、前記制御信号（単数または複数）は外部的に電流持続時間情報または入力信号、例えば、テレビジョン信号、コンピュータ表示信号、その他を提供する。
【００１５】
本発明のためおよび実用的なものとして、第１および第２の外部供給電圧源１０４および１０５ならびに従属電圧源１０６の動作可能な接続は、それぞれ、ゲート電極１０２およびアノード１０３ならびにエミッタ１０１に対して行なわれるよう示されており、かつ、グランド基準のような、基準電位に動作可能に結合されているものとして示されており、この場合過渡電流源１１０もまた基準電位に動作可能に結合されている。
【００１６】
電界放出装置１００の動作は動作可能に結合された第１の外部供給電源１０４によって提供される適切な電圧を抽出電極１０２に提供しかつ過渡電流源１１０から電子の電流を提供することによって行なわれる。例えば、抽出電極１０２と基準電位との間の電圧は５．０ボルトから２００．０ボルトの範囲とすることができる。抽出電極１０２に加えられる電源１０４によって、電子エミッタ１０１の表面に電界が誘起され、これは電子エミッタ１０１からの電子放出を生じさせる。前記動作可能に結合された第２の電源１０５によって印加されるような適切な電圧がアノード１０３に加えられたとき、少なくともいくらかの放射電子がアノード１０３に集められる。例えば、アノード１０３と基準電位との間の電圧は５．０ボルトから２０，０００．０ボルトの範囲とすることができる。
【００１７】
しかしながら、放射電子電流または電子放射が抽出電極に加えられる電圧の変調によって都合よく変えられる一方で、物理的な実現物の変動はこの変調を電子放射を制御する効果的な方法としては排除する。さらに、アレイ状の従来の電界放出装置を使用することは製造プロセスの変動のため１つの電界放出装置から他のものへの不適切な再現性のためさらに気が進まないことになり、したがって本発明を必要とする。
【００１８】
本発明においては、過渡電流源１１０が電界放出装置１００の電子エミッタ１０１と基準電位１０７との間に動作可能に結合されている。過渡電流源１１０は、図２〜図４に示されるように、短い持続時間の電流パルスまたは過渡電流を電子エミッタ１０１に提供する電子的要素のネットワークである。さらに、過渡電流源１１０は、一般に、２つの調整可能な電流値および２つの調整可能な持続時間値を有する。第１の調整可能な電流値および第１の調整可能な持続時間値は、一般に、グラフ２０１への部分２０２，２０３および２０４に対応する。グラフ２０１に見られるように、第１の調整可能な電流値は１Ｅ−４〜１Ｅ−１アンペアの範囲におよぶ高い値にセットされ、好ましい範囲は１Ｅ−３から１Ｅ−２アンペアであり、公称値は３Ｅ−３アンペアであり、前記第１の持続時間は１０Ｅ−８から１０Ｅ−４秒におよび、好ましい範囲は１０Ｅ−７から１０Ｅ−５秒であり、公称値は１Ｅ−６秒である。したがって、部分２０２，２０３および２０４が発生される。
【００１９】
過渡電流源１１０を動作可能に制御する制御入力ライン１１１によって伝達される入力信号は電圧信号であってもよくあるいは電流信号であってもよい。一例として、電圧対時間プロット１１４に示されるように、制御入力ライン１１１を過渡電流源１１０に動作可能に結合する電圧信号が示されており、これによって過渡電流源１１０を制御する。あるいは、電流対時間プロット１１６からわかるように、過渡電流源１１０に電流持続時間情報を提供する電流が示されている。電圧および電流信号の双方において従属電圧源１０６も動作可能に結合されることが理解されるべきである。持続時間情報を制御入力ライン１１１に結合することにより過渡電流源１１０を効果的にオンモードにし、図２〜図５に示されるように、大きな電流パルスとそれに続く一定の電流を電子エミッタ１０１に伝達する。したがって、前記高い電流パルスによりゲート電極１０２と電子エミッタ１０１との間の電圧が高い電流パルスに続く一定の電流値またはＩｍａｘ値に対応する電圧に急速に変化することができる。電子エミッタ１０１は次に、Ｉｍａｘのような、一定の電流のみが電子放射を開始させるために使用された場合よりも迅速に電子を放射する。さらに、高い電流パルスを提供することにより、電子エミッタ１０１および電界放出装置１００の他の電気的要素に関連する容量が克服され、したがって即時的な電子放射が可能になり、したがってアノードにおける即時的な電流上昇が可能になる。
【００２０】
図２〜図５は、本発明の一実施形態による、時間に対する過渡電流源の電流、アノード電流、従属電圧源の出力インピーダンス、および制御信号（単数または複数）の関係を示すグラフ表現である。図２は、同じ時間を表わしており、すなわち、図２〜図５のｔｏｎは同じ時間に対応し、同様に、図２〜図５のｔｏｆｆは同じ時間に対応することを理解すべきである。
【００２１】
図２は時間対電流源の値のグラフ２０１を示す。一般に、グラフ２０１は、部分２０２〜２０６のような、いくつかの部分に区分できる。部分２０２は過渡電流源１１０が始めにＴｏにおいて電流を電子エミッタ１０１に提供し、それによって電子エミッタ１０１から電子を放出するときに対応する。電流源の値はグラフ２０１の過渡電流部分を示す部分２０２において急速に増大する。この時間の間に、前記大きな電流値は電子エミッタ１０１に関連する容量を迅速に克服し、それによってアノード１０３に鋭い立上りの電流を提供する。過渡電流または部分２０２が完了した後、部分２０４は部分２０５におけるＩｍａｘ値へと電流値が減衰することを示している。さらに、部分２０３および２０５は過渡電流源１１０の調整可能な値を示している。例えば、部分２０３は過渡電流源１１０から受けた電流の高さまたは量、ならびに時間軸に沿った距離を表わす。Ｉｍａｘは過渡電流源１１０が電流を部分２０６に入るまで長い期間の間電流をその値に保持する電流値である。Ｉｍａｘは、一般に、所望の電子放射が保持される電流値である。部分２０６は電流のターンオフを示しており、したがって部分２０６は時間ｔｏｆｆにおけるエミッタ１０１に送られる電流の減衰を示しており電界放出装置１００がターンオフされる。
【００２２】
図３は、時間対アノード１０３において測定されたアノード電流のグラフ３０１を示す。一般に、グラフ３０１は、部分３０２〜３０４のような、いくつかの部分に区分できる。図２および図３に示されるＩｍａｘまたは最大電流は本質的に同じ値であることが理解されるべきである。
【００２３】
部分３０２はＴｏから部分３０３へと急速に立上り、部分３０３はある時間の間一定に保持される。部分３０４は時間Ｔｏｆｆまたは電界放出装置がターンオフされるときにアノード電流が減衰することを示している。図３に見られるように、図２の部分２０３によって表わされる過渡電流を提供することにより、アノード電流値は、部分３０２，３０３，３０４で示される、方形波関数を形成する。さらに、図２に示されるように、電子エミッタ１０１に初期電流２０３を提供することにより、図３に示されるアノード電流は部分３０３へと急速に上昇する部分３０２を持つ結果となり、部分３０３は部分３０４に到達するまでＩｍａｘに保持される。したがって、部分３０３の持続時間は時間変調を行なうためにより個別に制御される。個別にターンオンおよびオフすることができる部分３０３を持つことにより電子エミッタ１０１からの放出電子の改善された制御が可能になり、それによって電界放出装置１００の時間による変調を可能にする。
【００２４】
図４は、従属電圧源１０６および電子エミッタ１０１に対する時間対出力インピーダンスのグラフ４０１を示す。一般に、グラフ４０１は、部分４０２〜４０４のような、いくかの部分に区分できる。
【００２５】
図４において見られるように、部分４０２はＴｏから部分４０３へと鋭く上昇し、それによって出力インピーダンスの値を増大する。部分４０３は１０Ｅ７〜１０Ｅ１１オームにおよぶ一定値を示し、好ましい範囲は１Ｅ８〜１Ｅ１０オームであり、かつ公称値は１Ｅ９オームである。従属電圧源１０６からの一定値の出力インピーダンスは本質的に従属電圧源１０６を電子エミッタ１０１および過渡電流源１１０から切り離し、それによって過渡電流源１１０および電子エミッタ１０１の動作に対する影響を除去する。部分４０４は電界放出装置１００がターンオフされたときにインピーダンスがある値に低下することを示す。電界放出装置１００の動作の間は、従属電圧源１０６からのインピーダンスは電子エミッタ１０１の容量を放電することによりＴｏｆｆにおける非電子放射の速度（ｒａｐｉｄｉｔｙ ｏｆ ｎｏｎ−ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｅｍｉｓｓｉｏｎ）を規制し、したがって電界放出装置１００のターンオフの時間を短縮する。過渡電流源１１０がオンであるときに従属電圧源１０６がオフとなりおよびその逆となるように過渡電流源１１０および従属電圧源を並列に結合することにより図３に示されるようにアノード電流が個別にパルス化できる。したがって、アノード１０３は輝度を制御するために変調できる。
【００２６】
図５は、制御信号ライン１１１に沿って導かれる制御信号のグラフ５０１を示す。一般に、グラフ５０１は、部分５０２〜５０４のような、いくつかの部分に区分できる。
【００２７】
図５に見られるように、部分５０２はＴｏから部分５０３へと鋭く上昇し、それによって制御ライン１１１上に制御信号が存在することを示す。部分５０３は電子エミッタ１０１からの電子放射の間一定レベルに保持され、したがってアノード電流が部分３０３によって示されるように一定に保持できるようにする。制御信号ライン１１１において制御信号を初期化することにより、数多くの事象が同時に発生することを見ることができる。例えば、制御ライン１１１上の制御信号の高い状態への初期化は過渡電流源１１１および従属電圧源１０６を動作可能に結合し、それによって過渡電流源１１０がオンである場合に従属電圧源１０６が高い出力インピーダンスを有し、したがって、電子エミッタ１０１および過渡電流源１１０に対し何らの影響も持たないようにすることができる。あるいは、制御ライン１１１上の制御信号をロー状態に初期化することにより、過渡電流源１１０および従属電圧源１０６を動作可能に結合し、それによって過渡電流源１１０がオフである場合に従属電圧源１０６が低インピーダンス状態にあるようにし、それによって電子エミッタ１０１をターンオフする。これはアノード電流の改善された制御を可能にし、すなわち、部分３０２および３０４が垂直になる。部分５０４は制御信号の減衰を示す。
【００２８】
次に図６を参照すると、本発明に係わる電界放出装置による画像表示装置が示されている。６６０で名付けられた点線ボックス内で表わされる、アレイまたは複数の電界放出装置が示されており、それらの各々はアノード６０６の一部を選択的に付勢または作動させるために設けられている。前記複数の電界放出装置６６０の各電界放出装置の近接配置された抽出電極は相互接続された電界放出装置６６０の抽出電極の行（ｒｏｗｓ）６０４および６０６を形成するように相互接続されている。前記複数の電界放出装置６６０の電子エミッタ６０７および６０８は相互接続された電界放出装置６６０のエミッタ６０７に対応する列（ｃｏｌｕｍｎｓ）６０９，６１０，６１１および６１２を形成するように選択的に相互接続されている。複数の過渡電流源６２５，６２６，６２７および６２８が前記複数の列６０９，６１０，６１１および６１２のそれぞれの１つの列の各々と基準電位との間に動作可能に結合されている。複数の従属電圧源６２１，６２２，６２３および６２４がそれぞれの過渡電流源６２５〜６２８の各々と動作可能に結合されている。抽出電極の複数の行６０４および６０５の各々はスイッチ６０２の複数の出力６１６の内の１つの出力に動作可能に結合され、スイッチ６０２はスイッチ６０２の入力６３０と基準電位との間に動作可能に結合されたイネーブル信号手段６０３を選択された行に動作可能に結合することにより抽出電極の複数の行６０４および６０５の内の１つの行を選択的にイネーブルするために設けられている。前記複数の過渡電流源６２５，６２６，６２７および６２８の各々はそれらに複数の制御入力ライン６４０，６４１，６４２および６４３の制御入力ラインが動作可能に結合されており、該複数の制御入力ライン６４０，６４１，６４２および６４３には結合された過渡電流源を選択的にオンモードにするために制御信号が供給される。過渡電流源のオンモードの持続時間は前記動作可能に結合された制御信号によって決定される。
【００２９】
電子放射は前記複数の電界放出装置６６０の内の前記複数の行６０４および６０５または抽出電極の内の選択された行に対応する電界放出装置から生じる。アレイ６６０の内の選択された行内の各々の電界放出装置は選択された行のそれぞれ他の電界放出装置のものと実質的に同じかつ前記過渡電流源の各々によって決定される電子電流を放射する。このようにして画像表示装置の動作を行なうことにより製造および材料の不一致により生じる性能の変動を除去する。放出された電子は末端に配置されたアノード６０６に優先的に集められ、該アノードは、考慮中の画像表示装置に対しては、少なくとも実質的に透明な目視スクリーン６８０の上に配置された陰極発光材料（ｃａｔｈｏｄｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ ｍａｔｅｒｉａｌ）６７０の層を含む。外部供給電源６２０はアノード６０６および基準電位の間に動作可能に結合されて電子の集積を可能にするためにアノード６０６に吸引電圧を加える。
【００３０】
アノード６０６は複数の領域６５０，６５１，６５２，６５３および６５４を含む。領域６５０，６５１，６５２および６５３は、スイッチング手段６０２によって選択されかつイネーブル信号手段６０３に動作可能に結合されて示されている、抽出電極６０４の行を構成する相互接続された抽出電極を介して動作可能に相互接続されたものとして認識される電界放出装置に関連している。選択された行の抽出電極６０４の各々の電界放出装置は各々のそれぞれの制御入力ラインに対する制御信号入力の持続時間によって決定される持続時間の間各付随する過渡電流源によって決定されるものと実質的に同じ電子電流を放射する。
【００３１】
例えば、選択された行の抽出電極６０５および過渡電流源６２５に関連する電界放出装置は、過渡電流源６２５によって決定される好ましい電子電流に対応する、電子を過渡電流源６２５が制御入力ライン６２４に結合された制御信号によって決定されるオンモードにある時間の間放出する。放射された電子は領域６５０におけるアノード６０６に集められ陰極発光材料６７０を示された所望の光度に励起する。抽出電極６０５および過渡電流源６２６の行に関連する電界放出装置はまた、過渡電流源６２６によって決定される好ましい電子電流に対応する、電子を制御入力ライン６４１に結合された制御信号によって決定される過渡電流源６２６がオンモードにある期間の間放出することになる。行６０５およびそれぞれの過渡電流源６２７および６２８に関連する電界放出装置も同様に前記好ましい電子電流に対応する電子を各々の制御入力ライン６４２および６４３に供給される制御信号によって規定される期間に応じた時間の間放出する。
【００３２】
アノード６０６の複数の領域６５０，６５１，６５２および６５３の内の１つの領域の光度は直接放射電子による制御された励起の期間に関連し、それは過渡電流源６２５，６２６，６２７および６２８の各々がそれが動作可能に結合されている関連する電界放出装置に実質的に同じ電子電流を提供するからである。さらに、領域６５０は領域６５１よりも高い光度を提供しかつ領域６５２よりも低い光度を提供しこれは関連する制御入力ラインの各々における制御信号の持続時間に相関している。制御入力ライン６４１に供給される制御信号よりも長い持続時間のかつ制御入力ライン６４２に供給される制御信号よりも短い持続時間の、制御入力ライン６４０に供給される制御信号は領域６５１よりも領域６５０に高い光度を生成し、かつ領域６５１よりも領域６５３においてより低い光度を生じさせる。
【００３３】
図６は行６０４，６０５および列６０９，６１０，６１１および６１２の各交差部にアノード６０６における対応する領域を励起または作動させる単一の電界放出装置があることを示しているが、各アノードの画素またはピクセルは複数の電界放出装置によって作動させることができ、その場合は該複数の電界放出装置は各々の前記交差部における単一の概略的表現によって表わされることになる。
【００３４】
本発明の特定の実施形態が示されかつ説明されたが、当業者にはさらに修正および改善を成すことができる。したがって、この発明は示された特定の形態に限定されるものではなく、かつ添付の特許請求の範囲によってこの発明の精神および範囲から離れることのないすべての変更をカバーするものと考える。
【００３５】
【発明の効果】
以上から、電界放出装置を制御するための新規な装置および方法が提供されたことが理解されるべきである。本方法および装置は電界放出装置の強化された応答時間を可能にする。また、本発明によりより個別的な（ｄｉｓｃｒｅｔｅ）アノード電流が達成可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】電圧源および過渡電流源が動作可能に結合された電界放出装置を示す概略的説明図である。
【図２】時間に対する過渡電流源の電流の関係を示すグラフである。
【図３】時間に対するアノード電流の関係を示すグラフである。
【図４】時間に対する従属電圧源の出力インピーダンスの関係を示すグラフである。
【図５】時間に対する制御信号の関係を示すグラフである。
【図６】本発明の一実施形態に係わる画像表示装置を示す概略的説明図である。
【符号の説明】
１００ 電界放出装置
１０１ 電子エミッタ
１０２ ゲート電極
１０３ アノード
１０４，１０５ 外部供給電源
１０６ 従属電圧源
１０７ 基準電位
１１１ 制御入力ライン
６６０ 電界放出装置のアレイ
６０２ スイッチ
６０３ イネーブル信号手段
６０４，６０５ 抽出電極の行
６０６ アノード
６０７，６０８ 電子エミッタ
６０９，６１０，６１１，６１２ 電界放出装置の列
６１６ スイッチ６０２の出力
６２０ 外部電源
６２１，６２２，６２３，６２４ 従属電圧源
６２５，６２６，６２７，６２８ 過渡電流源
６４０，６４１，６４２，６４３ 制御入力ライン
６５０，６５１，６５２，６５３，６５４ アノードの領域
６７０ 陰極発光材料
６８０ 目視スクリーン
Claims (3)
- 電界放出装置（１００）であって、
電子を放射するための電子エミッタ（１０１）、
前記電子エミッタ（１０１）に関して近接配置された抽出電極（１０２）、
前記電子エミッタ（１０１）に関して末端に配置され、放射電子のいくらかを集積するアノード（１０３）、
前記電子エミッタ（１０１）および基準電位（１０７）の間に動作可能に結合された電圧源（１０６）、
前記電子エミッタ（１０１）に動作可能に結合され、大きな電流パルスとそれに続く電子放射を保持するためのより小さな電流を前記電子エミッタに供給して前記電子エミッタ（１０１）からの電子の放射のための応答時間を改善する過渡電流源（１１０）、そして
前記過渡電流源（１１０）および前記電圧源（１０６）に動作可能に結合され制御信号を提供する制御入力ライン（１１１）、
を具備することを特徴とする電界放出装置（１００）。 - 電界放出装置（１００）であって、
電子を放射するための電子エミッタ（１０１）、
前記電子エミッタ（１０１）に関して近接配置された抽出電極（１０２）、
前記電子エミッタ（１０１）に関して末端に配置され、放射された電子のいくらかを集積するアノード（１０３）、
前記電子エミッタ（１０１）および基準電位（１０７）の間に動作可能に結合され、大きな電流パルスとそれに続く電子放射を保持するためのより小さな電流を前記電子エミッタに供給して前記電界放出装置（１００）の電子エミッタ（１０１）からの電子の放射のための応答時間を改善する過渡電流源（１１０）、
前記過渡電流源（１１０）に動作可能に結合され、前記過渡電流源（１１０）に電流制御信号を提供する制御入力ライン（１１１）、そして
前記電子エミッタ（１０１）、および基準電位（１０７）の間に動作可能に結合され、かつ前記制御入力ライン（１１１）に動作可能に結合された従属電圧源（１０６）であって、前記制御入力ライン（１１１）が前記従属電圧源（１０６）および前記電子エミッタ（１０１）の双方を同時に制御可能にするもの、
を具備することを特徴とする電界放出装置（１００）。 - 電界放出装置における電子放出の制御方法であって、
電子エミッタ、該電子エミッタに関して近接配置された抽出電極、前記電子エミッタに関して末端に配置され放射電子の少なくともいくらかを集積するアノード、前記電子エミッタおよび基準電位の間に結合された電圧源、および前記電子エミッタおよび前記基準電位の間に動作可能に結合された過渡電流源を含む電界放出装置を提供する段階、そして
前記過渡電流源および前記電圧源を初期化して、大きな電流パルスとそれに続く電子放射を保持するためのより小さな電流を前記電子エミッタに供給しかつ前記電子エミッタから電子を放出するための電圧を提供する段階、
を具備することを特徴とする電界放出装置における電子放出の制御方法。
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