JP3975929B2

JP3975929B2 - Driving method of field emission electron source

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Publication number: JP3975929B2
Application number: JP2003025023A
Authority: JP
Inventors: 徹馬場; 卓哉菰田; 浩一相澤; 勉櫟原; 祥文渡部
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2003-01-31
Filing date: 2003-01-31
Publication date: 2007-09-12
Anticipated expiration: 2023-01-31
Also published as: JP2004235108A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電界放射により電子線を放射する電子源素子を備えた電界放射型電子源の駆動方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、電界放射型電子源として、下部電極と、下部電極に対向する金属薄膜よりなる表面電極（上部電極）と、下部電極と表面電極との間に介在し下部電極と表面電極との間に表面電極を高電位側として電圧を印加したときに作用する電界により下部電極から表面電極へ向かう向きへ電子が通過する電子通過層とを備え、電子通過層を通過した電子が表面電極を通して放射されるものが知られている。なお、この種の電界放射型電子源としては、電子通過層として酸化若しくは窒化した多孔質多結晶シリコン層からなる強電界ドリフト層を採用した構成のもの（例えば、特許文献１参照）や、電子通過層として酸化若しくは窒化した単結晶シリコン層を採用した構成のものや、電子通過層として絶縁体層を採用した構成のＭＩＭ（Metal−Insulator−Metal）型の電界放射型電子源などが知られている。
【０００３】
上述の強電界ドリフト層を有する電界放射型電子源は、例えば、図１１に示すように構成されている。図１１に示す構成の電界放射型電子源１０は、導電性基板としてのｎ形シリコン基板１の主表面側に酸化した多孔質多結晶シリコン層（多孔質化された多結晶シリコン層）よりなる強電界ドリフト層６が形成され、強電界ドリフト層６上に金属薄膜（例えば、金薄膜）よりなる表面電極７が形成されている。また、ｎ形シリコン基板１の裏面にはオーミック電極２が形成されており、ｎ形シリコン基板１とオーミック電極２とで下部電極１２を構成している。なお、図１１に示す例では、ｎ形シリコン基板１と強電界ドリフト層６との間にノンドープの多結晶シリコン層３を介在させてあるが、多結晶シリコン層３を介在させずにｎ形シリコン基板１の主表面上に強電界ドリフト層６を形成した構成も提案されている。
【０００４】
図１１に示す構成の電界放射型電子源１０から電子を放射させるには、表面電極７に対向配置されたコレクタ電極２１を設け、表面電極７とコレクタ電極２１との間を真空とした状態で、表面電極７が下部電極１２に対して高電位側となるように表面電極７と下部電極１２との間に直流電圧Ｖpsを印加するとともに、コレクタ電極２１が表面電極７に対して高電位側となるようにコレクタ電極２１と表面電極７との間に直流電圧Ｖｃを印加する。各直流電圧Ｖps，Ｖｃを適宜に設定すれば、下部電極１２から注入された電子が強電界ドリフト層６をドリフトし表面電極７を通して放射される（図１１中の一点鎖線は表面電極７を通して放射された電子ｅ⁻の流れを示す）。なお、表面電極７の厚さは１０〜１５ｎｍ程度に設定されている。
【０００５】
ところで、上述の図１１に示した電界放射型電子源１０では、ｎ形シリコン基板１とオーミック電極２とで下部電極１２を構成しているが、図１２に示すように、例えばガラス基板よりなる絶縁性基板１１の一表面上に金属材料よりなる下部電極１２を形成した電界放射型電子源１０も提案されている。ここに、上述の図１１に示した電界放射型電子源１０と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【０００６】
図１２に示す構成の電界放射型電子源１０から電子を放射させるには、表面電極７に対向配置されたコレクタ電極２１を設け、表面電極７とコレクタ電極２１との間を真空とした状態で、表面電極７が下部電極１２に対して高電位側となるように表面電極７と下部電極１２との間に直流電圧Ｖpsを印加するとともに、コレクタ電極２１が表面電極７に対して高電位側となるようにコレクタ電極２１と表面電極７との間に直流電圧Ｖｃを印加する。各直流電圧Ｖps，Ｖｃを適宜に設定すれば、下部電極１２から注入された電子が強電界ドリフト層６をドリフトし表面電極７を通して放射される（図１２中の一点鎖線は表面電極７を通して放射された電子ｅ⁻の流れを示す）。
【０００７】
上述の各電界放射型電子源１０では、表面電極７と下部電極１２との間に流れる電流をダイオード電流Ｉpsと呼び、コレクタ電極２１と表面電極７との間に流れる電流をエミッション電流（放出電子電流）Ｉｅと呼ぶことにすれば（図１１および図１２参照）、ダイオード電流Ｉpsに対するエミッション電流Ｉｅの比率（＝Ｉｅ／Ｉps）が大きいほど電子放出効率が高くなる。なお、上述の各電界放射型電子源１０では、表面電極７と下部電極１２との間に印加する直流電圧Ｖpsを１０〜２０Ｖ程度の低電圧としても電子を放射させることができ、直流電圧Ｖpsが大きいほどエミッション電流Ｉeが大きくなる。
【０００８】
また、図１２に示した電界放射型電子源１０を例えばマルチカラーの画像表示装置のような表示装置の電子源として応用する場合には、例えば図１３に示す構成を採用すればよい。
【０００９】
図１３に示す電界放射型電子源１０は、ガラス基板よりなる絶縁性基板１１と、絶縁性基板１１の一表面上に列設された複数の導電性層（例えば、ｎ形多結晶シリコン）よりなる下部電極１２ａと、下部電極１２ａの間を埋めるノンドープの多結晶シリコンよりなる絶縁部１２ｂと、下部電極１２ａに重なる形で形成された複数の酸化した多孔質半導体層たる多孔質多結晶シリコン層よりなるドリフト部６ａおよびドリフト部６ａの間を埋める多結晶シリコン層よりなる分離部６ｂとを有する強電界ドリフト層６と、強電界ドリフト層６の上で下部電極１２ａに交差する方向に形成された複数の表面電極７とを備えている。なお、下部電極１２ａは短冊状に形成され、長手方向の両端部上にそれぞれパッド２７が形成されている。また、表面電極７は短冊状に形成され、長手方向の両端部でそれぞれパッド２８に接続されている。
【００１０】
この電界放射型電子源１０では、絶縁性基板１１の一表面上に列設された複数の下部電極１２ａと、強電界ドリフト層６上に形成された複数の表面電極７との間に強電界ドリフト層６のドリフト部６ａが挟まれているから、表面電極７と下部電極１２ａとの組を適宜選択して選択した組間に電圧を印加することにより、選択された表面電極７と下部電極１２ａとの交点に相当する部位のドリフト部６ａにのみ強電界が作用して電子が放出される。つまり、表面電極７と下部電極１２ａとからなるマトリクス（格子）の格子点に、表面電極７と下部電極１２ａとドリフト部６ａとからなる電子源素子１０ａを１つずつ配置したことに相当し、電圧を印加する表面電極７と下部電極１２ａとの組を選択することによって所望の電子源素子１０ａから電子を放射させることが可能になる。ところで、電界放射型電子源１０にはガラス製のフェースプレート（図示せず）が対向配置されており、フェースプレートにおける電界放射型電子源１０との対向面には透明な導電膜（例えば、ＩＴＯ膜）よりなるアノード電極が形成され、アノード電極における電界放射型電子源１０との対向面には、画素ごとに形成された蛍光物質と蛍光物質間に形成された黒色材料からなるブラックストライプとが設けられている（蛍光物質およびブラックストライプはフェースプレートにおける表示領域に設けられている）。また、蛍光物質はアノード電極における電界放射型電子源１０との対向面に塗布されており、電子源素子１０ａから放射される電子線によって可視光を発光する。なお、蛍光物質には電子源素子１０ａから放射されアノード電極に印加された電圧によって加速された高エネルギの電子が衝突するようになっている。蛍光物質としてはＲ（赤色），Ｇ（緑色），Ｂ（青色）の各発光色のものを用いている。
【００１１】
また、多数の電子源素子を備えた電界放射型電子源としては、上部電極と下部電極と電子通過層である絶縁体層とからなるＭＩＭ型の電子源素子をマトリクス状に配置したものも知られている。
【００１２】
また、多数の電子源素子をマトリクス状に配置した電子源において、配線抵抗のばらつきを低減することで画素の輝度の均一化を図ることが提案されている（例えば、特許文献２）。
【００１３】
【特許文献１】
特許第２９８７１４０号公報（第４頁−第７頁、図１、図３）
【特許文献２】
特開２００２−２０３４７５号公報（第４頁−第６頁）
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図１３に示した従来構成のように多数の電子源素子１０ａをマトリクス状に配置した電界放射型電子源１０を表示パネルの電子源として利用した場合、各電子源素子１０ａそれぞれの表面電極７の表面に不純物や吸着ガスなどが付着しており、各電子源素子１０ａごとに表面電極７の表面状態が異なるので、各電子源素子１０ａの電子放出特性（駆動電圧−エミッション電流特性）が不均一になり、結果として画素の輝度が不均一になってしまうという不具合があった。
【００１５】
また、上記特許文献２に開示されている技術を利用したとしても、配線抵抗のばらつきが低減されるのみであって、各電子源素子１０ａそれぞれの表面状態に起因した電子放出特性のばらつきを低減することはできない。
【００１６】
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、表示パネルの電子源として用いる場合に表示パネルの各画素の輝度のばらつきを低減できる電界放射型電子源の駆動方法を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、上記目的を達成するために、電界放射により電子線を放射させる多数の電子源素子と電子源素子から放射された電子線により発光する蛍光物質とを備えた表示パネルの電子源として用いられる電界放射型電子源の調整方法であって、調整後において表示パネルにおける各画素それぞれの輝度が各電子源素子の駆動用電極間に印加する駆動電圧を同一としても許容範囲内に入るように、各電子源素子の駆動用電極間へ初期エージング用の調整電圧を印加する調整工程を行う電界放射型電子源の調整方法によって調整された電界放射型電子源の前記各電子源素子から電子線を放射させる際には前記電子源素子ごとに前記駆動用電極間へ前記駆動電圧を印加するようにし、前記各電子源素子の前記駆動用電極間へ前記駆動電圧を印加した後には、前記駆動用電極間に前記駆動電圧とは逆極性の逆バイアス電圧を印加することを特徴とし、調整方法において、調整後において表示パネルにおける各画素それぞれの輝度が各電子源素子の駆動用電極間に印加する駆動電圧を同一としても許容範囲内に入るように、各電子源素子の駆動用電極間へ初期エージング用の調整電圧を印加する調整工程を行うから、各電子源素子へ調整電圧を印加することにより各電子源素子それぞれの電子放出面に付着していた不純物や吸着ガスなどが電子放出面から脱離して電子放出面が清浄化されるので、各電子源素子の電子放出特性を略揃えることができ、表示パネルの電子源として用いる場合に表示パネルの各画素の輝度のばらつきを低減でき、前記調整方法によって調整された電界放射型電子源の前記各電子源素子から電子線を放射させる際には前記電子源素子ごとに前記駆動用電極間へ前記駆動電圧を印加するので、前記表示パネルの輝度のばらつきを小さくすることができ、前記各電子源素子の前記駆動用電極間へ前記駆動電圧を印加した後には、前記駆動用電極間に前記駆動電圧とは逆極性の逆バイアス電圧を印加するので、前記各電子源素子の長寿命化を図ることができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
（実施形態１）
本実施形態では、まず図４に示す構成の電界放射型電子源１０について説明し、その後、電界放射型電子源１０の調整方法および駆動方法について説明する。
【００３０】
図４に示す電界放射型電子源１０は、ガラス基板よりなる絶縁性基板１１と、絶縁性基板１１の一表面上に列設された複数の導電性層（例えば、ｎ形多結晶シリコン）よりなる下部電極１２ａと、下部電極１２ａの間を埋めるノンドープの多結晶シリコンよりなる絶縁部１２ｂと、下部電極１２ａに重なる形で形成された複数の複合ナノ結晶層（後述の第２の複合ナノ結晶層）よりなるドリフト部６ａおよびドリフト部６ａの間を埋めるノンドープの多結晶シリコン層よりなる分離部６ｂとを有する強電界ドリフト層６と、強電界ドリフト層６の上で下部電極１２ａに交差する方向に形成された複数の表面電極７とを備えている。なお、下部電極１２ａは帯板状に形成され、長手方向の両端部上にそれぞれパッド２７が形成されている。また、表面電極７は帯板状に形成され、長手方向の両端部でそれぞれパッド２８に接続されている。
【００３１】
ところで、ドリフト部６ａは、絶縁性基板１１の上記一表面側に下部電極１２ａを形成した後に絶縁性基板１１の上記一表面側に強電界ドリフト層６の元となる半導体層であるノンドープの多結晶シリコン層を堆積させ、当該多結晶シリコン層の一部に後述のナノ結晶化プロセスおよび後述の酸化プロセスを行うことにより形成されており、図５に示すように、少なくとも、下部電極１２ａの表面側に列設された柱状の多結晶シリコンのグレイン（半導体結晶）５１と、グレイン５１の表面に形成された薄いシリコン酸化膜５２と、グレイン５１間に介在する多数のナノメータオーダのシリコン微結晶（半導体微結晶）６３と、シリコン微結晶６３の表面に形成され当該シリコン微結晶６３の結晶粒径よりも小さな膜厚の絶縁膜であるシリコン酸化膜６４とから構成されると考えられる。ここに、各グレイン５１は、下部電極１２ａの厚み方向に延びている（つまり、絶縁性基板１１の厚み方向に延びている）。
【００３２】
なお、上述のナノ結晶化プロセスでは、例えば、５５ｗｔ％のフッ化水素水溶液とエタノールとを略１：１で混合した混合液よりなる電解液を用い、下部電極１２ａを陽極とし、電解液中において上記多結晶シリコン層に白金電極よりなる陰極を対向配置して、５００Ｗのタングステンランプからなる光源により上記多結晶シリコン層の主表面に光照射を行いながら、電源から陽極と陰極との間に定電流（例えば、電流密度が１２ｍＡ／ｃｍ^２の電流）を所定時間（例えば、１０秒）だけ流すことによって、多結晶シリコンのグレイン５１およびシリコン微結晶６３を含む第１の複合ナノ結晶層をドリフト部６ａの形成予定領域に形成する。また、上述の酸化プロセスでは、エチレングリコールからなる有機溶媒中に０．０４ｍｏｌ／ｌの硝酸カリウムからなる溶質を溶かした溶液よりなる電解液を用い、下部電極１２ａを陽極とし、電解液中において第１の複合ナノ結晶層に白金電極よりなる陰極を対向配置して、下部電極１２ａを陽極とし、電源から陽極と陰極との間に定電流（例えば、電流密度が０．１ｍＡ／ｃｍ^２の電流）を流し陽極と陰極との間の電圧が２０Ｖだけ上昇するまで第１の複合ナノ結晶層を電気化学的に酸化することによって、上述のグレイン５１、シリコン微結晶６３、各シリコン酸化膜５２，６４を含む第２の複合ナノ結晶層からなるドリフト部６ａを形成するようになっている。ここにおいて、ノンドープの多結晶シリコン層のうち隣り合うドリフト部６ａの間を埋める部分が上述の分離部６ｂとなる。なお、本実施形態では、上述のナノ結晶化プロセスを行うことによって形成される第１の複合ナノ結晶層においてグレイン５１、シリコン微結晶６３以外の領域はアモルファスシリコンからなるアモルファス領域となっており、ドリフト部６ａにおいてグレイン５１、シリコン微結晶６３、各シリコン酸化膜５２，６４以外の領域がアモルファスシリコン若しくは一部が酸化したアモルファスシリコンからなるアモルファス領域６５となっているが、ナノ結晶化プロセスの条件によってはアモルファス領域６５が孔となり、このような場合の第２の複合ナノ結晶層は従来例と同様の酸化した多孔質多結晶シリコン層と同じ構成とみなすことができる。
【００３３】
本実施形態における電界放射型電子源１０では、絶縁性基板１１の一表面上に列設された複数の下部電極１２ａと、強電界ドリフト層６上に形成された複数の表面電極７との間に強電界ドリフト層６のドリフト部６ａが挟まれているから、表面電極７と下部電極１２ａとの組を適宜選択して選択した組間に電圧を印加することにより、選択された表面電極７と下部電極１２ａとの交点に相当する部位のドリフト部６ａにのみ強電界が作用して電子が放射される。つまり、表面電極７と下部電極１２ａとからなるマトリクス（格子）の格子点に、表面電極７と下部電極１２ａとドリフト部６ａとからなる電子源素子１０ａを１つずつ配置したことに相当し（電子源素子１０ａをマトリクス状に配置したことに相当し）、電圧を印加する表面電極７と下部電極１２ａとの組を選択することによって所望の電子源素子１０ａから電子を放射させることが可能になる。
【００３４】
ここに、本実施形態における電子源素子１０ａでは、次のようなモデルで電子放出が起こると考えられる。すなわち、例えば、図６に示すように、表面電極７に対向配置されたコレクタ電極２１を設け、表面電極７とコレクタ電極２１との間を真空とした状態で、表面電極７が下部電極１２ａに対して高電位側となるように表面電極７と下部電極１２ａとの間に駆動電源Ｖａから駆動電圧を印加するとともに、コレクタ電極２１が表面電極７に対して高電位側となるようにコレクタ電極２１と表面電極７との間に直流電圧Ｖｃを印加する。上記駆動電圧および直流電圧Ｖｃを適宜に設定すれば、下部電極１２ａから注入された電子がドリフト部６ａをドリフトし表面電極７を通して放射される（図６中の一点鎖線は表面電極７を通して放出された電子ｅ⁻の流れを示す）。ここに、表面電極７の厚さは１０〜１５ｎｍ程度に設定されている。なお、本実施形態では、下部電極１２ａ上にドリフト部６ａが形成されているが、ドリフト部６ａと下部電極１２ａとの間にノンドープの多結晶シリコン層が介在していてもよい。また、本実施形態では、表面電極７の表面が電子線の放出される電子放出面を構成し、表面電極７と下部電極１２ａとが電子源素子１０ａの駆動用電極を構成している。
【００３５】
本実施形態の電界放射型電子源１０はマルチカラーの画像表示装置の表示パネルにおける電子源として用いるものであって、例えば図７に示した構成の駆動回路３０により駆動される。なお、駆動回路３０は、複数の表面電極７からなるＸ電極群の各表面電極７の電位を制御するＸ制御部３３と、複数の下部電極１２ａからなるＹ電極群の各下部電極１２ａの電位を制御するＹ制御部３４と、入力された映像信号をマトリクス電子源１０の駆動用の信号に変換する信号処理部３１と、信号処理部３１により変換された信号に基づいてＸ制御部３３およびＹ制御部３４に指示を与える駆動信号制御部３２とを備えている。なお、表示パネルは、電界放射型電子源１０にガラス製のフェースプレート４０（図４参照）が対向配置されており、フェースプレート４０には、図６におけるコレクタ電極２１に相当する透明電極からなるアノード電極（図示せず）が設けられている。ここに、フェースプレート４０における電界放射型電子源１０との対向面には透明な導電膜（例えば、ＩＴＯ膜）よりなるアノード電極が形成され、アノード電極における電界放射型電子源１０との対向面には、画素ごとに形成された蛍光物質と蛍光物質間に形成された黒色材料からなるブラックストライプとが設けられている（蛍光物質およびブラックストライプはフェースプレートにおける表示領域に設けられている）。また、蛍光物質はアノード電極における電界放射型電子源１０との対向面に塗布されており、電子源素子１０ａから放射される電子線によって可視光を発光する。なお、蛍光物質には電子源素子１０ａから放射されアノード電極に印加された電圧によって加速された高エネルギの電子が衝突するようになっている。蛍光物質としてはＲ（赤色），Ｇ（緑色），Ｂ（青色）の各発光色のものを用いている。
【００３６】
以下、上述の電界放射型電子源１０の出荷前（通常使用前）の調整方法について説明する。なお、ここでは、説明を簡単にするために図２に示すように４つの電子源素子１０ａを備えた電界放射型電子源１０について説明するが、電子源素子１０ａの数は特に限定するものではない。
【００３７】
まず、４つの各電子源素子１０ａそれぞれの駆動電圧−エミッション電流特性を測定する調整準備工程を行い、調整準備工程での測定結果に基づいて調整工程を行う。
【００３８】
調整工程では、事前に行った調整準備工程において、例えば、図１に示すようにそれぞれ異なる駆動電圧−エミッション電流特性Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄが得られたとすると、図１中で同一の駆動電圧でのエミッション電流が最も大きな駆動電圧−エミッション電流特性Ａが得られた電子源素子１０ａ（ここでは、図２の左上の電子源素子１０ａとする）を代表電子源源素子１０Ａとし、図１のＢの駆動電圧−エミッション電流特性が得られた電子源素子１０ａ（ここでは、図２の右上の電子源素子１０ａとする）を調整対象電子源素子１０Ｂ、図１のＣの駆動電圧−エミッション電流特性が得られた電子源素子１０ａ（ここでは、図２の左下の電子源素子１０ａとする）を調整対象電子源素子１０Ｃ、図１のＤの駆動電圧−エミッション電流特性が得られた電子源素子１０ａ（ここでは、図２の右下の電子源素子１０ａとする）を調整対象電子源素子１０Ｄとして、調整対象電子源素子１０ａの駆動電圧−エミッション電流特性Ｂ，Ｃ，Ｄを代表電子源素子１０Ａの駆動電圧−エミッション電流特性Ａに近づけるように、調整対象電子源素子１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄの駆動電圧−エミッション電流特性Ｂ，Ｃ，Ｄを変化させる。
【００３９】
具体的には、駆動電圧−エミッション電流特性Ａにおいて基準駆動電圧値（例えば、１５Ｖ）でのエミッション電流の電流値を基準電流値として、調整対象電子源素子１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄそれぞれを上記基準駆動電圧値で駆動したときのエミッション電流の電流値が規定範囲（基準電流値±５％の範囲）内に入るまで、調整対象電子源素子１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄの駆動電圧−エミッション電流特性Ｂ，Ｃ，Ｄを変化させる。なお、上記規定範囲は、表示パネルにおける各画素それぞれの輝度が各電子源素子１０ａの駆動用電極間に印加する駆動電圧を同一の駆動電圧（例えば、上記基準駆動電圧値）としても許容範囲内に入るように設定する。
【００４０】
調整工程において調整対象電子源素子１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄの駆動電圧−エミッション電流特性を変化させるにあたっては、上記基準駆動電圧値における各電子源素子１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄのエミッション電流の電流値が上記許容範囲に応じて設定した規定範囲内に入るまで、調整対象電子源素子１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄそれぞれの表面電極７と下部電極１２ａとの間に、下部電極１２ａを基準電位側として図３に示すような電圧波形の調整電圧を印加する。
【００４１】
図３に示す調整電圧では、表面電極７が高電位側となる順バイアス電圧の電圧値をＶ１、下部電極１２ａが高電位側となる逆バイアス電圧の電圧値をＶ２、順バイアス電圧のパルス幅をＨ１、逆バイアス電圧のパルス幅をＨ２、順バイアス電圧を印加している期間と逆バイアス電圧を印加している期間との間の時間幅をＨ０とすれば、調整用電子源素子１０Ｃ，１０Ｂ，１０Ｄには、順バイアス電圧と逆バイアス電圧とが一定時間（上記時間幅Ｈ０）間隔で交互に印加されることになる。
【００４２】
調整電圧における順バイアス電圧は、表面電極７の表面を清浄化する（表面電極７の表面に付着している不純物や吸着ガスなどを脱離させる）ために印加する電圧であり、順バイアス電圧の電圧値Ｖ１は、上記基準駆動電圧値よりも大きな電圧値（例えば、２０Ｖ）に設定してある。また、調整電圧における逆バイアス電圧は、順バイアス電圧印加時に電子源素子１０ａのドリフト部６ａ中のトラップ（例えば、欠陥、不純物、ダングリングボンドなど）に捕獲された電子をドリフト部６ａ外に放出させることにより、ドリフト部６ａ中のトラップに捕獲された電子に起因した電界の緩和を抑制して電子源素子１０ａの長寿命化を図るために印加する電圧である。ここに、順バイアス電圧が印加される繰り返し周期に対する順バイアス電圧の印加時間の比をデューティ比ｄとすれば、ｄ＝Ｈ１／（Ｈ１＋Ｈ２＋２Ｈ０）と表され、時間幅Ｈ０を各パルス幅Ｈ１，Ｈ２よりも長い時間に設定することが好ましいので、例えば、Ｈ１およびＨ２が１０ｍｓの場合、Ｈ０を４０ｍｓとすれば、デューティ比ｄは０．１となる。なお、順バイアス電圧のパルス幅Ｈ１と逆バイアス電圧のパルス幅Ｈ２とは１００μｓ〜１０ｍｓの範囲で同じ値に設定してあるが、逆バイアス電圧のパルス幅Ｈ２は例えば順バイアス電圧のパルス幅Ｈ１の０．５〜２倍程度の値で設定すればよく、順バイアス電圧のパルス幅Ｈ１を１０ｍｓとする場合には逆バイアス電圧のパルス幅Ｈ２を５ｍｓ〜２０ｍｓの範囲で設定すればよい。ただし、調整電圧における順バイアス電圧および逆バイアス電圧の各電圧値（絶対値）は、調整工程において電子源素子１０ａが絶縁破壊しないように、電子源素子１０ａの絶縁耐圧よりも小さな電圧値に設定する必要があり、調整電圧の電圧値の上限値を電子源素子１０ａの絶縁耐圧の９０％の電圧値に設定しておけば、調整電圧の電圧値が電源電圧の変動などに起因してやや大きくなっても電子源素子１０ａが絶縁破壊するのを防止することができる。また、逆バイアス電圧の印加時に発生するジュール熱により電子源素子１０ａがダメージを受けるのを抑制するために、逆バイアス電圧の絶対値を順バイアス電圧の絶対値の５０〜１００％の範囲で設定することが望ましい。
【００４３】
ところで、調整工程では、各調整対象電子源素子１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄそれぞれに上記調整電圧を所定時間（例えば、１分）だけ印加してから各調整対象電子源素子１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄそれぞれの駆動電圧−エミッション電流特性を測定し、上記基準駆動電圧値におけるエミッション電流の電流値が上記規定範囲内に入っているか否かの判定を行い、上記規定範囲内に入っていればその電子源素子１０ａについては調整を終了し、上記規定範囲内に入っていなければ、上記調整電圧を所定時間だけ印加するステップ、駆動電圧−エミッション電流特性を測定するステップ、上記基準駆動電圧値におけるエミッション電流の電流値が上記規定範囲内に入っているか否かの判定を行うステップを繰り返す。
【００４４】
しかして、上述の調整方法によれば、各電子源素子１０ａへ調整電圧を印加することにより各電子源素子１０ａそれぞれの電子放出面（表面電極７の表面）に付着していた不純物や吸着ガスなどが電子放出面から脱離して電子放出面が清浄化されるので、各電子源素子１０ａの電子放出特性（駆動電圧−エミッション電流特性）を略揃えることができ、表示パネルの電子源として用いる場合に表示パネルの各画素の輝度のばらつきを低減できる。ここに、同一の駆動電圧（例えば、上記基準駆動電圧値）における各電子源素子１０ａのエミッション電流の電流値が上記許容範囲に応じて設定した規定範囲内に入るまで、各電子源素子１０ａへ調整電圧を印加するようにしているので、各電子源素子１０ａそれぞれの駆動用電極間に調整電圧を印加してエミッション電流の電流値を調整すればよいから、調整が容易であり、且つ調整のための特別な装置を必要としない。
【００４５】
ところで、上述の調整方法により調整した電界放射型電子源１０を電子源として用いた表示パネルを上記駆動回路３０により駆動する場合には、各電子源素子１０ａの駆動用電極間に印加する駆動電圧の電圧値Ｖ１（図８参照）を上記基準電圧値（例えば、１５Ｖ）とし、ＶＧＡディスプレイの駆動条件で駆動する。すなわち、駆動電圧のパルス幅を６４μｓｅｃ、逆バイアス電圧のパルス幅を６４μｓｅｃ、駆動電圧の繰り返し時間を１６．６ｍｓｅｃとして、デューティ比を１／２５６としている。ここにおいて、逆バイアス電圧の絶対値は上記基準電圧値の６０％の値（例えば、１２Ｖ）に設定してある。なお、逆バイアス電圧の絶対値は、図９を参考にして決定した。すなわち、調整後の駆動時に逆バイアス電圧の絶対値を上記基準駆動電圧値の０％、６０％、１００％として、それぞれ連続駆動した場合のエミッション電流の経時変化を調べた結果、６０％の場合（図９中のロ）が０％の場合（図９中のイ）および１００％の場合（図９中のハ）に比べてエミッション電流の経時変化が少ないという結果が得られたので、本実施形態では、逆バイアス電圧の絶対値を上記基準駆動電圧値の６０％の値に設定している。
【００４６】
（実施形態２）
本実施形態の調整方法では、実施形態１と同様に、まず、電界放射型電子源１０の各電子源素子１０ａのエミッション電流−駆動電圧特性を測定する調整準備工程を行い、調整準備工程での測定結果に基づいて調整工程を行う。
【００４７】
本実施形態における調整工程では、各電子源素子１０ａの上記基準駆動電圧値（例えば、１５Ｖ）でのエミッション電流の電流値が基準電流値（例えば、１．５ｍＡ／ｃｍ^２）±５％の範囲（規定範囲）内に入るまで、各電子源素子１０ａに順バイアス電圧の電圧値が上記基準駆動電圧値のパルス電圧を印加する。ここに、本実施形態では、調整電圧の順バイアス電圧のパルス幅を、調整準備工程での上記基準駆動電圧値におけるエミッション電流の電流値の測定結果を参照して輝度の０〜４００階調に対応する範囲で設定している。具体例としては、基準電流値を１．５ｍＡ／ｃｍ^２として、
エミッション電流値（ｍＡ／ｃｍ^２）×階調値＝３００
の関係式を満たす階調値に対応したパルス幅を調整電圧のパルス幅としている。例えば、調整準備工程での電子源素子１０ａの上記基準駆動電圧値におけるエミッション電流の電流値が１．０ｍＡ／ｃｍ^２であれば、その電子源素子１０ａには、上記基準駆動電圧値での電流値が１．５（ｍＡ／ｃｍ^２）±５％の規定範囲内に入るまで、３００階調のパルス幅の調整電圧を印加し、調整準備工程での電子源素子１０ａの上記基準電圧値におけるエミッション電流の電流値が０．８ｍＡ／ｃｍ^２であれば、その電子源素子１０ａには、上記基準駆動電圧値での電流値が１．５（ｍＡ／ｃｍ^２）±５％の規定範囲内に入るまで、３７５階調のパルス幅の調整電圧を印加する。
【００４８】
しかして、本実施形態では、調整電圧のパルス幅を輝度の０〜４００階調に対応する範囲で設定するので、より精密な調整が可能になるとともに、調整電圧の印加時に電子源素子１０ａが絶縁破壊するのを防止することができる。
【００４９】
（実施形態３）
ところで、実施形態１の調整方法では電界放射型電子源１０の各電子源素子１０ａの駆動電圧−エミッション電流特性を測定して各電子源素子１０ａそれぞれのエミッション電流の電流値が上記規定範囲内に入るように調整電圧を印加しているので、調整を容易に行うことができるという利点があるが、フェースプレート４０（図４参照）側の蛍光物質の発光特性のばらつきにより表示パネルの輝度のばらつきが大きくなってしまう恐れがある。
【００５０】
そこで、本実施形態の調整方法では、調整準備工程において、表示パネルの各画素について電子源素子１０ａの駆動電圧−画素の輝度特性（以下、駆動電圧−輝度特性と称す）を測定し、調整工程において、各画素の輝度が輝度の許容範囲内に入るように、各電子源素子１０ａそれぞれの駆動用電極間に実施形態１と同様の調整電圧を印加している。
【００５１】
ここにおいて、調整準備工程では、各画素ごとに対応する電子源素子１０ａを使用時の駆動条件（例えば、上記基準駆動電圧値）で駆動して、各画素毎の輝度をフォトディテクタにより測定している。
【００５２】
調整工程では、事前に行った調整準備工程において、例えば、図１０に示すようにそれぞれ異なる駆動電圧−輝度特性Ａ’，Ｂ’，Ｃ’，Ｄ’が得られたとすると、図１０中で同一の駆動電圧（例えば、上記基準駆動電圧値）での輝度が最も大きな駆動電圧−輝度特性Ａ’が得られた電子源素子１０ａ（ここでは、図２の左上の電子源素子１０ａとする）を代表電子源源素子１０Ａとし、図１０のＢ’の駆動電圧−輝度電流特性が得られた電子源素子１０ａ（ここでは、図２の右上の電子源素子１０ａとする）を調整対象電子源素子１０Ｂ、図１０のＣ’の駆動電圧−輝度特性が得られた電子源素子１０ａ（ここでは、図２の左下の電子源素子１０ａとする）を調整対象電子源素子１０Ｃ、図１０のＤ’の駆動電圧−輝度特性が得られた電子源素子１０ａ（ここでは、図２の右下の電子源素子１０ａとする）を調整対象電子源素子１０Ｄとして、調整対象電子源素子１０ａの駆動電圧−輝度特性Ｂ’，Ｃ’，Ｄ’を代表電子源素子１０Ａの駆動電圧−輝度特性Ａ’に近づけるように、調整対象電子源素子１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄの駆動電圧−輝度特性Ｂ’，Ｃ’，Ｄ’を変化させる。
【００５３】
具体的には、駆動電圧−輝度特性Ａ’において上記基準駆動電圧値（例えば、１５Ｖ）のときの輝度を基準輝度値として、調整対象電子源素子１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄそれぞれを上記基準駆動電圧値で駆動したときの輝度が許容範囲（基準輝度値±５％の範囲）内に入るまで、調整対象電子源素子１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄの駆動電圧−輝度特性Ｂ’，Ｃ’，Ｄ’を変化させる。
【００５４】
調整工程において調整対象電子源素子１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄの駆動電圧−輝度特性を変化させるにあたっては、上記基準駆動電圧値における各画素の輝度が上記許容範囲内に入るまで、調整対象電子源素子１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄそれぞれの表面電極７と下部電極１２ａとの間に、下部電極１２ａを基準電位側として実施形態１で説明した図３に示すような電圧波形の調整電圧を印加する。
【００５５】
ところで、調整工程では、各調整対象電子源素子１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄそれぞれに上記調整電圧を所定時間（例えば、１分）だけ印加してから各調整対象電子源素子１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄそれぞれの駆動電圧−輝度特性を測定し、上記基準駆動電圧値における輝度が上記許容範囲内に入っているか否かの判定を行い、上記許容範囲内に入っていればその画素については調整を終了し、上記許容範囲内に入っていなければ、上記調整電圧を所定時間だけ印加するステップ、駆動電圧−輝度特性を測定するステップ、上記基準駆動電圧値における輝度が上記許容範囲内に入っているか否かの判定を行うステップを繰り返す。
【００５６】
しかして、上述の調整方法によれば、各電子源素子１０ａへ調整電圧を印加することにより各電子源素子１０ａそれぞれの電子放出面に付着していた不純物や吸着ガスなどが電子放出面から脱離して電子放出面が清浄化されるので、各電子源素子１０ａの電子放出特性（駆動電圧−エミッション電流特性）を略揃えることができ、表示パネルの電子源として用いる場合に表示パネルの各画素の輝度のばらつきを低減できる。ここに、上記基準駆動電圧値における各画素の輝度が許容範囲内に入るまで、各電子源素子１０ａに調整電圧を印加するようにしているので、画素ごとに蛍光物質の発光特性にばらつきがあっても各画素の輝度のばらつきが小さくなるように調整することができる。ここに、調整工程では、調整のための特別な装置を必要としない。
【００５７】
（実施形態４）
本実施形態の調整方法では、実施形態３と同様に、まず、表示パネルの画素ごとに輝度−駆動電圧特性を測定する調整準備工程を行い、調整準備工程での測定結果に基づいて調整工程を行う。
【００５８】
本実施形態における調整工程では、各電子源素子１０ａの上記基準駆動電圧値（例えば、１５Ｖ）での画素の輝度が基準輝度（例えば、３００ｃｄ／ｃｍ^２）±５％の範囲（許容範囲）内に入るまで、各電子源素子１０ａに順バイアス電圧の電圧値が上記基準駆動電圧値のパルス電圧を印加する。ここに、本実施形態では、調整電圧の順バイアス電圧のパルス幅を、調整準備工程での上記基準駆動電圧値における輝度の測定結果を参照して輝度の０〜４００階調に対応する範囲で設定している。具体例としては、基準輝度値を３００ｃｄ／ｃｍ^２として、
輝度値（ｃｄ／ｃｍ^２）×階調値＝６００００
の関係式を満たす階調値に対応したパルス幅を調整電圧のパルス幅としている。例えば、調整準備工程において電子源素子１０ａを上記基準駆動電圧値で駆動したときの対応する画素の輝度が２００ｃｄ／ｃｍ^２であれば、その電子源素子１０ａには、対応する画素の輝度が３００（ｃｄ／ｃｍ^２）±５％の許容範囲内に入るまで、３００階調のパルス幅の調整電圧を印加し、調整準備工程において電子源素子１０ａを上記基準駆動電圧値で駆動したときの対応する画素の輝度が１５０ｃｄ／ｃｍ^２であれば、その電子源素子１０ａには、対応する画素の輝度が３００（ｃｄ／ｃｍ^２）±５％の許容範囲内に入るまで、４００階調のパルス幅の調整電圧を印加する。
【００５９】
しかして、本実施形態では、調整電圧のパルス幅を輝度の０〜４００階調に対応する範囲で設定するので、より精密な調整が可能になるとともに、調整電圧の印加時に電子源素子１０ａが絶縁破壊するのを防止することができる。
【００６０】
ところで、上述の調整方法により調整した電界放射型電子源１０を電子源として用いた表示パネルを上記駆動回路３０により駆動する場合には、各電子源素子１０ａの駆動用電極間に印加する駆動電圧の電圧値Ｖ１（図８参照）を上記基準駆動電圧値（例えば、１５Ｖ）とし、ＶＧＡディスプレイの駆動条件で駆動する。すなわち、駆動電圧のパルス幅を６４μｓｅｃ、逆バイアス電圧のパルス幅を６４μｓｅｃ、駆動電圧の繰り返し時間を１６．６ｍｓｅｃとして、デューティ比を１／２５６としている。ここにおいて、逆バイアス電圧の絶対値は上記基準電圧値の６０％の値（例えば、１２Ｖ）に設定してある。なお、逆バイアス電圧の絶対値は、図９を参考にして決定した。すなわち、調整後の駆動時に逆バイアス電圧の絶対値を上記基準電圧値の０％、６０％、１００％として、それぞれ連続駆動した場合のエミッション電流の経時変化を調べた結果、６０％の場合がエミッション電流の経時変化が少ないという結果が得られたので、本実施形態では、逆バイアス電圧の絶対値を上記基準電圧値の６０％の値に設定している。
【００６１】
なお、上記各実施形態では、電子源素子１０ａが、表面電極７と下部電極１２ａとの間に表面電極７を高電位側として電圧を印加したときに作用する電界により電子が通過する電子通過層を構成しているが、電子通過層として例えばＡｌ_２Ｏ_３，ＳｉＯ_２などからなる絶縁体層を採用してＭＩＭ（Metal−Insulator−Metal）型の電子源素子としてもよい。
【００６２】
【発明の効果】
請求項１の発明は、電界放射により電子線を放射させる多数の電子源素子と電子源素子から放射された電子線により発光する蛍光物質とを備えた表示パネルの電子源として用いられる電界放射型電子源の調整方法であって、調整後において表示パネルにおける各画素それぞれの輝度が各電子源素子の駆動用電極間に印加する駆動電圧を同一としても許容範囲内に入るように、各電子源素子の駆動用電極間へ初期エージング用の調整電圧を印加する調整工程を行う電界放射型電子源の調整方法によって調整された電界放射型電子源の前記各電子源素子から電子線を放射させる際には前記電子源素子ごとに前記駆動用電極間へ前記駆動電圧を印加するようにし、前記各電子源素子の前記駆動用電極間へ前記駆動電圧を印加した後には、前記駆動用電極間に前記駆動電圧とは逆極性の逆バイアス電圧を印加することを特徴とし、調整方法において、調整後において表示パネルにおける各画素それぞれの輝度が各電子源素子の駆動用電極間に印加する駆動電圧を同一としても許容範囲内に入るように、各電子源素子の駆動用電極間へ初期エージング用の調整電圧を印加する調整工程を行うから、各電子源素子へ調整電圧を印加することにより各電子源素子それぞれの電子放出面に付着していた不純物や吸着ガスなどが電子放出面から脱離して電子放出面が清浄化されるので、各電子源素子の電子放出特性を略揃えることができ、表示パネルの電子源として用いる場合に表示パネルの各画素の輝度のばらつきを低減でき、前記調整方法によって調整された電界放射型電子源の前記各電子源素子から電子線を放射させる際には前記電子源素子ごとに前記駆動用電極間へ前記駆動電圧を印加するので、前記表示パネルの輝度のばらつきを小さくすることができるという効果があり、前記各電子源素子の前記駆動用電極間へ前記駆動電圧を印加した後には、前記駆動用電極間に前記駆動電圧とは逆極性の逆バイアス電圧を印加するので、前記各電子源素子の長寿命化を図ることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態１における調整方法の説明図である。
【図２】同上における調整方法の説明図である。
【図３】同上における調整方法の説明図である。
【図４】同上における電界放射型電子源を用いた表示パネルの概略構成図である。
【図５】同上における電界放射型電子源の動作説明図である。
【図６】同上における電界放射型電子源の動作説明図である。
【図７】同上における電界放射型電子源の駆動回路の概略構成図である。
【図８】同上における駆動方法の説明図である。
【図９】同上における駆動方法の説明図である。
【図１０】実施形態２における調整方法の説明図である。
【図１１】従来例を示す電界放射型電子源の動作説明図である。
【図１２】他の従来例を示す電界放射型電子源の動作説明図である。
【図１３】別の従来例を示す電界放射型電子源の概略斜視図である。
【符号の説明】
６強電界ドリフト層
６ａドリフト部
７表面電極
１０電界放射型電子源
１０ａ電子源素子
１１絶縁性基板
１２ａ下部電極
４０フェースプレート[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention relates to a field emission electron source including an electron source element that emits an electron beam by field emission.DrivingIt is about the method.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a field emission electron source, a lower electrode, a surface electrode (upper electrode) made of a metal thin film facing the lower electrode, and the lower electrode and the surface electrode are interposed between the lower electrode and the surface electrode. And an electron passage layer through which electrons pass in the direction from the lower electrode to the surface electrode due to an electric field applied when a voltage is applied with the surface electrode as a high potential side, and electrons that have passed through the electron passage layer are emitted through the surface electrode. What is done is known. As this type of field emission electron source, a structure employing a strong electric field drift layer made of an oxidized or nitrided porous polycrystalline silicon layer as an electron passage layer (see, for example, Patent Document 1), an electron Known is a MIM (Metal-Insulator-Metal) type field emission electron source having a structure employing an oxidized or nitrided single crystal silicon layer as a passage layer or a structure employing an insulator layer as an electron passage layer. ing.
[0003]
The field emission electron source having the above-described strong electric field drift layer is configured, for example, as shown in FIG. A field emission electron source 10 having a configuration shown in FIG. 11 is formed of a porous polycrystalline silicon layer (porous polycrystalline silicon layer) oxidized on the main surface side of an n-type silicon substrate 1 as a conductive substrate. A strong electric field drift layer 6 is formed, and a surface electrode 7 made of a metal thin film (for example, a gold thin film) is formed on the strong electric field drift layer 6. An ohmic electrode 2 is formed on the back surface of the n-type silicon substrate 1, and the n-type silicon substrate 1 and the ohmic electrode 2 constitute a lower electrode 12. In the example shown in FIG. 11, the non-doped polycrystalline silicon layer 3 is interposed between the n-type silicon substrate 1 and the strong electric field drift layer 6, but the n-type without the polycrystalline silicon layer 3 being interposed. A configuration in which a strong electric field drift layer 6 is formed on the main surface of the silicon substrate 1 has also been proposed.
[0004]
In order to emit electrons from the field emission electron source 10 having the configuration shown in FIG. 11, a collector electrode 21 disposed opposite to the surface electrode 7 is provided, and a vacuum is applied between the surface electrode 7 and the collector electrode 21. A DC voltage Vps is applied between the surface electrode 7 and the lower electrode 12 so that the surface electrode 7 is on the high potential side with respect to the lower electrode 12, and the collector electrode 21 is on the high potential side with respect to the surface electrode 7. A DC voltage Vc is applied between the collector electrode 21 and the surface electrode 7 so that If each DC voltage Vps, Vc is appropriately set, electrons injected from the lower electrode 12 drift through the strong electric field drift layer 6 and are emitted through the surface electrode 7 (the one-dot chain line in FIG. E⁻Shows the flow). The thickness of the surface electrode 7 is set to about 10 to 15 nm.
[0005]
In the field emission electron source 10 shown in FIG. 11 described above, the n-type silicon substrate 1 and the ohmic electrode 2 constitute the lower electrode 12, but as shown in FIG. 12, for example, a glass substrate is used. A field emission electron source 10 in which a lower electrode 12 made of a metal material is formed on one surface of an insulating substrate 11 has also been proposed. Here, the same components as those in the field emission electron source 10 shown in FIG.
[0006]
In order to radiate electrons from the field emission electron source 10 having the configuration shown in FIG. 12, a collector electrode 21 disposed opposite to the surface electrode 7 is provided, and a vacuum is applied between the surface electrode 7 and the collector electrode 21. A DC voltage Vps is applied between the surface electrode 7 and the lower electrode 12 so that the surface electrode 7 is on the high potential side with respect to the lower electrode 12, and the collector electrode 21 is on the high potential side with respect to the surface electrode 7. A DC voltage Vc is applied between the collector electrode 21 and the surface electrode 7 so that If the DC voltages Vps and Vc are set appropriately, electrons injected from the lower electrode 12 drift through the strong electric field drift layer 6 and are emitted through the surface electrode 7 (the one-dot chain line in FIG. E⁻Shows the flow).
[0007]
In each field emission electron source 10 described above, the current flowing between the surface electrode 7 and the lower electrode 12 is called a diode current Ips, and the current flowing between the collector electrode 21 and the surface electrode 7 is an emission current (emitted electron). If referred to as (current) Ie (see FIGS. 11 and 12), the electron emission efficiency increases as the ratio of the emission current Ie to the diode current Ips (= Ie / Ips) increases. In each of the field emission electron sources 10 described above, electrons can be radiated even when the DC voltage Vps applied between the surface electrode 7 and the lower electrode 12 is set to a low voltage of about 10 to 20 V, and the DC voltage Vps. The larger the is, the larger the emission current Ie becomes.
[0008]
Further, when the field emission electron source 10 shown in FIG. 12 is applied as an electron source of a display device such as a multi-color image display device, for example, the configuration shown in FIG. 13 may be employed.
[0009]
A field emission electron source 10 shown in FIG. 13 includes an insulating substrate 11 made of a glass substrate and a plurality of conductive layers (for example, n-type polycrystalline silicon) arranged on one surface of the insulating substrate 11. A lower electrode 12a, an insulating portion 12b made of non-doped polycrystalline silicon filling the space between the lower electrodes 12a, and a porous polycrystalline silicon layer as a plurality of oxidized porous semiconductor layers formed to overlap the lower electrode 12a Formed in a direction intersecting the lower electrode 12a on the strong electric field drift layer 6 and a strong electric field drift layer 6 having a drift portion 6a and a separating portion 6b made of a polycrystalline silicon layer filling between the drift portions 6a. And a plurality of surface electrodes 7. The lower electrode 12a is formed in a strip shape, and pads 27 are formed on both ends in the longitudinal direction. Further, the surface electrode 7 is formed in a strip shape, and is connected to the pad 28 at both ends in the longitudinal direction.
[0010]
In this field emission electron source 10, a strong electric field is formed between a plurality of lower electrodes 12 a arranged on one surface of the insulating substrate 11 and a plurality of surface electrodes 7 formed on the strong electric field drift layer 6. Since the drift portion 6a of the drift layer 6 is sandwiched, the selected surface electrode 7 and lower electrode can be selected by appropriately selecting a set of the surface electrode 7 and the lower electrode 12a and applying a voltage between the selected sets. A strong electric field acts only on the drift portion 6a corresponding to the intersection with 12a to emit electrons. That is, it corresponds to arranging one electron source element 10a composed of the surface electrode 7, the lower electrode 12a and the drift portion 6a at each lattice point of a matrix (lattice) composed of the surface electrode 7 and the lower electrode 12a. By selecting a set of the surface electrode 7 and the lower electrode 12a to which a voltage is applied, electrons can be emitted from a desired electron source element 10a. By the way, a glass face plate (not shown) is disposed opposite to the field emission electron source 10, and a transparent conductive film (for example, ITO) is provided on the face plate facing the field emission electron source 10. An anode electrode made of a film) is formed, and a fluorescent material formed for each pixel and a black stripe made of a black material formed between the fluorescent materials are formed on the surface of the anode electrode facing the field emission electron source 10. (The fluorescent material and the black stripe are provided in the display area of the face plate). The fluorescent material is applied to the surface of the anode electrode facing the field emission electron source 10 and emits visible light by the electron beam emitted from the electron source element 10a. Note that high-energy electrons that are radiated from the electron source element 10a and accelerated by the voltage applied to the anode electrode collide with the fluorescent material. As the fluorescent material, materials having emission colors of R (red), G (green), and B (blue) are used.
[0011]
In addition, as a field emission electron source having a large number of electron source elements, an MIM type electron source element composed of an upper electrode, a lower electrode, and an insulator layer as an electron passage layer is arranged in a matrix. It has been.
[0012]
In addition, in an electron source in which a large number of electron source elements are arranged in a matrix, it has been proposed to achieve uniform pixel luminance by reducing variations in wiring resistance (for example, Patent Document 2).
[0013]
[Patent Document 1]
Japanese Patent No. 2987140 (pages 4-7, FIGS. 1 and 3)
[Patent Document 2]
JP 2002-203475 A (pages 4 to 6)
[0014]
[Problems to be solved by the invention]
When the field emission electron source 10 in which a large number of electron source elements 10a are arranged in a matrix as in the conventional configuration shown in FIG. 13 is used as the electron source of the display panel, the surface electrode of each electron source element 10a. 7 and the surface state of the surface electrode 7 is different for each electron source element 10a, the electron emission characteristics (drive voltage-emission current characteristics) of each electron source element 10a are different. There has been a problem that the luminance of the pixels becomes non-uniform as a result.
[0015]
Even if the technique disclosed in Patent Document 2 is used, the variation in the wiring resistance is only reduced, and the variation in the electron emission characteristics due to the surface state of each electron source element 10a is reduced. I can't do it.
[0016]
  The present invention has been made in view of the above reasons, and an object thereof is a field emission electron source capable of reducing variations in luminance of each pixel of a display panel when used as an electron source of a display panel.DrivingIt is to provide a method.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
  In order to achieve the above object, a first aspect of the present invention provides a display panel including a large number of electron source elements that emit electron beams by field emission and a fluorescent material that emits light by electron beams emitted from the electron source elements. A method for adjusting a field emission electron source used as an electron source, wherein the brightness of each pixel in the display panel after adjustment is within an allowable range even if the drive voltage applied between the drive electrodes of each electron source element is the same. An adjustment step of applying an adjustment voltage for initial aging between the drive electrodes of each electron source element so as to enterElectric field to performAdjusting the emission electron sourceWhen the electron beam is emitted from each electron source element of the field emission electron source adjusted by the method, the driving voltage is applied between the driving electrodes for each electron source element, After applying the drive voltage between the drive electrodes of the element, applying a reverse bias voltage having a reverse polarity to the drive voltage between the drive electrodes.As a featureIn the adjustment method, for adjustment of each electron source element, the luminance of each pixel in the display panel after adjustment is within an allowable range even if the drive voltage applied between the drive electrodes of each electron source element is the same. Since the adjustment process of applying the adjustment voltage for initial aging between the electrodes is performed, eachBy applying an adjustment voltage to the electron source element, impurities and adsorbed gas adhering to the electron emission surface of each electron source element are desorbed from the electron emission surface and the electron emission surface is cleaned. The electron emission characteristics of the source element can be substantially uniform, and when used as an electron source for a display panel, the variation in luminance of each pixel of the display panel can be reduced.When the electron beam is emitted from each electron source element of the field emission electron source adjusted by the adjustment method, the driving voltage is applied between the driving electrodes for each electron source element. The variation in luminance of the display panel can be reduced, and after applying the drive voltage between the drive electrodes of each electron source element, a reverse bias having a polarity opposite to that of the drive voltage is applied between the drive electrodes. Since a voltage is applied, the lifetime of each electron source element can be extended.
[0029]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(Embodiment 1)
In the present embodiment, first, the field emission electron source 10 having the configuration shown in FIG. 4 will be described, and then an adjustment method and a driving method of the field emission electron source 10 will be described.
[0030]
A field emission electron source 10 shown in FIG. 4 includes an insulating substrate 11 made of a glass substrate and a plurality of conductive layers (for example, n-type polycrystalline silicon) arranged on one surface of the insulating substrate 11. A lower electrode 12a, an insulating portion 12b made of non-doped polycrystalline silicon filling the space between the lower electrodes 12a, and a plurality of composite nanocrystal layers (second composite nanocrystals described later) formed to overlap the lower electrode 12a A strong electric field drift layer 6 having a drift portion 6a made of a layer) and a separating portion 6b made of a non-doped polycrystalline silicon layer filling the space between the drift portions 6a and the lower electrode 12a on the strong electric field drift layer 6 And a plurality of surface electrodes 7 formed in the direction. The lower electrode 12a is formed in a strip shape, and pads 27 are formed on both ends in the longitudinal direction. Further, the surface electrode 7 is formed in a strip shape, and is connected to the pad 28 at both ends in the longitudinal direction.
[0031]
By the way, the drift portion 6 a is a non-doped multi-layer which is a semiconductor layer that is a source of the strong electric field drift layer 6 on the one surface side of the insulating substrate 11 after the lower electrode 12 a is formed on the one surface side of the insulating substrate 11. It is formed by depositing a crystalline silicon layer and performing a nanocrystallization process and an oxidation process described later on a part of the polycrystalline silicon layer, and at least the surface of the lower electrode 12a as shown in FIG. Columnar polycrystalline silicon grains (semiconductor crystals) 51 arranged on the side, a thin silicon oxide film 52 formed on the surface of the grains 51, and a number of nanometer-order silicon microcrystals interposed between the grains 51 ( Semiconductor microcrystal) 63 and silicon that is an insulating film formed on the surface of silicon microcrystal 63 and having a film thickness smaller than the crystal grain size of silicon microcrystal 63. It believed to consist of oxide film 64.. Here, each grain 51 extends in the thickness direction of the lower electrode 12a (that is, extends in the thickness direction of the insulating substrate 11).
[0032]
In the above-described nanocrystallization process, for example, an electrolytic solution made of a mixed solution in which a 55 wt% aqueous hydrogen fluoride solution and ethanol are mixed at approximately 1: 1 is used, and the lower electrode 12a is used as an anode, A cathode made of a platinum electrode is placed opposite to the polycrystalline silicon layer, and the main surface of the polycrystalline silicon layer is irradiated with light by a light source consisting of a 500 W tungsten lamp. Current (for example, current density is 12 mA / cm²Of the first composite nanocrystal layer including the polycrystalline silicon grains 51 and the silicon microcrystals 63 is formed in the region where the drift portion 6a is to be formed. In the above-described oxidation process, an electrolytic solution made of a solution obtained by dissolving 0.04 mol / l potassium nitrate in an organic solvent made of ethylene glycol is used, the lower electrode 12a is used as an anode, and the first in the electrolytic solution is used. A cathode made of a platinum electrode is placed opposite to the composite nanocrystal layer, the lower electrode 12a is used as an anode, and a constant current (for example, a current density of 0.1 mA / cm between the anode and the cathode from the power source) is used.²And the first composite nanocrystal layer is electrochemically oxidized until the voltage between the anode and the cathode is increased by 20 V, whereby the above-described grain 51, silicon microcrystal 63, and each silicon oxide film are oxidized. The drift portion 6a made of the second composite nanocrystal layer including 52 and 64 is formed. Here, the portion that fills the space between the adjacent drift portions 6a in the non-doped polycrystalline silicon layer is the above-described separation portion 6b. In the present embodiment, in the first composite nanocrystal layer formed by performing the above-described nanocrystallization process, the regions other than the grains 51 and the silicon microcrystals 63 are amorphous regions made of amorphous silicon. In the drift portion 6a, regions other than the grains 51, the silicon microcrystals 63, and the silicon oxide films 52 and 64 are amorphous regions 65 made of amorphous silicon or partially oxidized amorphous silicon. Depending on the case, the amorphous region 65 becomes a hole, and the second composite nanocrystal layer in such a case can be regarded as having the same structure as the oxidized porous polycrystalline silicon layer similar to the conventional example.
[0033]
In the field emission electron source 10 according to the present embodiment, between the plurality of lower electrodes 12 a arranged on one surface of the insulating substrate 11 and the plurality of surface electrodes 7 formed on the strong electric field drift layer 6. Since the drift portion 6a of the strong electric field drift layer 6 is sandwiched between the surface electrode 7 and the lower electrode 12a, the selected surface electrode 7 is selected by appropriately selecting a set of the surface electrode 7 and the lower electrode 12a. A strong electric field acts only on the drift portion 6a at a portion corresponding to the intersection of the lower electrode 12a and electrons are emitted. In other words, this corresponds to arranging one electron source element 10a composed of the surface electrode 7, the lower electrode 12a, and the drift portion 6a one by one at a lattice point of a matrix (lattice) composed of the surface electrode 7 and the lower electrode 12a ( This is equivalent to arranging the electron source elements 10a in a matrix), and it is possible to emit electrons from the desired electron source element 10a by selecting a set of the surface electrode 7 and the lower electrode 12a to which a voltage is applied. Become.
[0034]
Here, in the electron source element 10a in the present embodiment, it is considered that electron emission occurs in the following model. That is, for example, as shown in FIG. 6, a collector electrode 21 disposed opposite to the surface electrode 7 is provided, and the surface electrode 7 is formed on the lower electrode 12 a in a state where a vacuum is applied between the surface electrode 7 and the collector electrode 21. On the other hand, a drive voltage is applied from the drive power supply Va between the surface electrode 7 and the lower electrode 12a so as to be on the high potential side, and the collector electrode 21 is on the high potential side with respect to the surface electrode 7. A DC voltage Vc is applied between 21 and the surface electrode 7. If the drive voltage and the DC voltage Vc are appropriately set, electrons injected from the lower electrode 12a drift through the drift portion 6a and are emitted through the surface electrode 7 (the one-dot chain line in FIG. 6 is emitted through the surface electrode 7). E⁻Shows the flow). Here, the thickness of the surface electrode 7 is set to about 10 to 15 nm. In this embodiment, the drift portion 6a is formed on the lower electrode 12a. However, a non-doped polycrystalline silicon layer may be interposed between the drift portion 6a and the lower electrode 12a. In this embodiment, the surface of the surface electrode 7 constitutes an electron emission surface from which an electron beam is emitted, and the surface electrode 7 and the lower electrode 12a constitute a drive electrode of the electron source element 10a.
[0035]
The field emission electron source 10 of this embodiment is used as an electron source in a display panel of a multi-color image display device, and is driven by, for example, a drive circuit 30 having the configuration shown in FIG. The drive circuit 30 includes an X control unit 33 that controls the potential of each surface electrode 7 of the X electrode group including the plurality of surface electrodes 7, and the potential of each lower electrode 12a of the Y electrode group that includes the plurality of lower electrodes 12a. A Y control unit 34 for controlling the signal, a signal processing unit 31 for converting the input video signal into a signal for driving the matrix electron source 10, an X control unit 33 based on the signal converted by the signal processing unit 31, and And a drive signal control unit 32 that gives an instruction to the Y control unit 34. In the display panel, a glass face plate 40 (see FIG. 4) is disposed opposite to the field emission electron source 10, and the face plate 40 is made of a transparent electrode corresponding to the collector electrode 21 in FIG. An anode electrode (not shown) is provided. Here, an anode electrode made of a transparent conductive film (for example, ITO film) is formed on a face of the face plate 40 facing the field emission electron source 10, and the face of the anode electrode facing the field emission electron source 10 is formed. Are provided with a fluorescent material formed for each pixel and a black stripe made of a black material formed between the fluorescent materials (the fluorescent material and the black stripe are provided in the display region of the face plate). The fluorescent material is applied to the surface of the anode electrode facing the field emission electron source 10 and emits visible light by the electron beam emitted from the electron source element 10a. Note that high-energy electrons that are radiated from the electron source element 10a and accelerated by the voltage applied to the anode electrode collide with the fluorescent material. As the fluorescent material, materials having emission colors of R (red), G (green), and B (blue) are used.
[0036]
Hereinafter, a method for adjusting the field emission electron source 10 before shipment (before normal use) will be described. Here, for simplicity of explanation, the field emission electron source 10 including four electron source elements 10a as shown in FIG. 2 will be described, but the number of electron source elements 10a is not particularly limited. Absent.
[0037]
First, an adjustment preparation step for measuring the drive voltage-emission current characteristics of each of the four electron source elements 10a is performed, and the adjustment step is performed based on the measurement result in the adjustment preparation step.
[0038]
In the adjustment process, if different drive voltage-emission current characteristics A, B, C, and D are obtained in the adjustment preparation process performed in advance as shown in FIG. 1, for example, the same drive voltage in FIG. The electron source element 10a (in this case, the electron source element 10a at the upper left in FIG. 2) from which the drive voltage-emission current characteristic A with the largest emission current is obtained is designated as the representative electron source element 10A, and B in FIG. The electron source element 10a (in this case, the electron source element 10a at the upper right in FIG. 2) from which the drive voltage-emission current characteristic is obtained is the adjustment target electron source element 10B, and the drive voltage-emission current characteristic of C in FIG. The electron source element 10a obtained (hereinafter referred to as the electron source element 10a at the lower left in FIG. 2) is the adjustment target electron source element 10C, and the drive voltage-emission current characteristics of D in FIG. The obtained electron source element 10a (here, the lower right electron source element 10a in FIG. 2) is set as the adjustment target electron source element 10D, and the drive voltage-emission current characteristics B, C, D of the adjustment target electron source element 10a The drive voltage-emission current characteristics B, C, and D of the adjustment target electron source elements 10B, 10C, and 10D are changed so as to approximate the drive voltage-emission current characteristic A of the representative electron source element 10A.
[0039]
Specifically, in the drive voltage-emission current characteristic A, the emission target current value at a reference drive voltage value (for example, 15 V) is used as a reference current value, and each of the adjustment target electron source elements 10B, 10C, and 10D is referred to as the reference drive. The drive voltage-emission current characteristics B, C of the electron source elements 10B, 10C, 10D to be adjusted until the current value of the emission current when driven at the voltage value falls within a specified range (reference current value ± 5% range). , D are changed. The prescribed range is within the allowable range even when the luminance of each pixel in the display panel is the same as the drive voltage applied between the drive electrodes of each electron source element 10a (for example, the reference drive voltage value). Set to enter.
[0040]
In changing the drive voltage-emission current characteristics of the adjustment target electron source elements 10B, 10C, and 10D in the adjustment step, the current value of the emission current of each electron source element 10B, 10C, and 10D at the reference drive voltage value is the allowable value. As shown in FIG. 3, the lower electrode 12a is set as the reference potential side between the surface electrode 7 and the lower electrode 12a of each of the adjustment target electron source elements 10B, 10C, and 10D until it falls within a specified range set according to the range. Apply an appropriate voltage waveform adjustment voltage.
[0041]
In the adjustment voltage shown in FIG. 3, the voltage value of the forward bias voltage at which the surface electrode 7 is on the high potential side is V1, the voltage value of the reverse bias voltage at which the lower electrode 12a is on the high potential side is V2, and the pulse width of the forward bias voltage H1 is the pulse width of the reverse bias voltage H2, and the time width between the period of applying the forward bias voltage and the period of applying the reverse bias voltage is H0, the adjustment electron source element 10C, A forward bias voltage and a reverse bias voltage are alternately applied to 10B and 10D at regular time intervals (the time width H0).
[0042]
The forward bias voltage in the adjustment voltage is a voltage applied to clean the surface of the surface electrode 7 (desorb impurities or adsorbed gas adhering to the surface of the surface electrode 7). The voltage value V1 is set to a voltage value (for example, 20 V) larger than the reference drive voltage value. In addition, the reverse bias voltage in the adjustment voltage releases electrons trapped in traps (for example, defects, impurities, dangling bonds, etc.) in the drift portion 6a of the electron source element 10a when the forward bias voltage is applied to the outside of the drift portion 6a. Therefore, the voltage applied to suppress the relaxation of the electric field caused by the electrons trapped in the trap in the drift portion 6a and to extend the life of the electron source element 10a. Here, if the ratio of the forward bias voltage application time to the repetition period in which the forward bias voltage is applied is the duty ratio d, it is expressed as d = H1 / (H1 + H2 + 2H0), and the time width H0 is represented by the pulse widths H1, H2. For example, when H1 and H2 are 10 ms, the duty ratio d is 0.1 if H0 is 40 ms. The pulse width H1 of the forward bias voltage and the pulse width H2 of the reverse bias voltage are set to the same value in the range of 100 μs to 10 ms, but the pulse width H2 of the reverse bias voltage is, for example, the pulse width H1 of the forward bias voltage. The forward bias voltage pulse width H1 may be set to 10 ms, and the reverse bias voltage pulse width H2 may be set in the range of 5 ms to 20 ms. However, each voltage value (absolute value) of the forward bias voltage and the reverse bias voltage in the adjustment voltage is set to a voltage value smaller than the withstand voltage of the electron source element 10a so that the electron source element 10a does not break down in the adjustment step. If the upper limit value of the voltage value of the adjustment voltage is set to a voltage value of 90% of the withstand voltage of the electron source element 10a, the voltage value of the adjustment voltage is slightly larger due to fluctuations in the power supply voltage. Even if it becomes, it can prevent that the electron source element 10a breaks down. In order to prevent the electron source element 10a from being damaged by Joule heat generated when a reverse bias voltage is applied, the absolute value of the reverse bias voltage is set in a range of 50 to 100% of the absolute value of the forward bias voltage. It is desirable to do.
[0043]
By the way, in the adjustment step, the adjustment voltage is applied to each of the adjustment target electron source elements 10B, 10C, and 10D for a predetermined time (for example, 1 minute), and then each of the adjustment target electron source elements 10B, 10C, and 10D is driven. Voltage-emission current characteristics are measured, and it is determined whether or not the current value of the emission current at the reference drive voltage value is within the specified range. If it is within the specified range, the electron source element 10a Is adjusted, and if not within the specified range, the step of applying the adjustment voltage for a predetermined time, the step of measuring the drive voltage-emission current characteristic, the current value of the emission current at the reference drive voltage value The step of determining whether or not is within the specified range is repeated.
[0044]
Thus, according to the adjustment method described above, impurities or adsorbed gas adhering to the electron emission surface (surface of the surface electrode 7) of each electron source element 10a by applying an adjustment voltage to each electron source element 10a. Are detached from the electron emission surface and the electron emission surface is cleaned, so that the electron emission characteristics (driving voltage-emission current characteristics) of the respective electron source elements 10a can be substantially uniform and used as the electron source of the display panel. In this case, variation in luminance of each pixel of the display panel can be reduced. Here, until the current value of the emission current of each electron source element 10a at the same drive voltage (for example, the above reference drive voltage value) falls within the specified range set according to the allowable range, to each electron source element 10a. Since the adjustment voltage is applied, the adjustment voltage is applied between the drive electrodes of the respective electron source elements 10a to adjust the emission current value. No special equipment is needed for.
[0045]
By the way, when the display circuit using the field emission electron source 10 adjusted by the above-described adjustment method as an electron source is driven by the drive circuit 30, a drive voltage applied between the drive electrodes of each electron source element 10a. The voltage value V1 (see FIG. 8) is set to the reference voltage value (for example, 15V), and driving is performed under the driving conditions of the VGA display. That is, the pulse width of the drive voltage is 64 μsec, the pulse width of the reverse bias voltage is 64 μsec, the repetition time of the drive voltage is 16.6 msec, and the duty ratio is 1/256. Here, the absolute value of the reverse bias voltage is set to 60% of the reference voltage value (for example, 12V). The absolute value of the reverse bias voltage was determined with reference to FIG. That is, when the absolute value of the reverse bias voltage is adjusted to 0%, 60%, and 100% of the reference drive voltage value during the adjusted drive, the time-dependent change in the emission current in the case of continuous drive is examined. Compared with the case where (b) in FIG. 9 is 0% (a in FIG. 9) and 100% (c in FIG. 9), the results show that the change in the emission current with time is small. In the embodiment, the absolute value of the reverse bias voltage is set to 60% of the reference drive voltage value.
[0046]
(Embodiment 2)
In the adjustment method of the present embodiment, as in the first embodiment, first, an adjustment preparation process for measuring the emission current-drive voltage characteristics of each electron source element 10a of the field emission electron source 10 is performed. An adjustment process is performed based on the measurement result.
[0047]
In the adjustment process in the present embodiment, the current value of the emission current at the reference drive voltage value (for example, 15 V) of each electron source element 10a is the reference current value (for example, 1.5 mA / cm).²) A pulse voltage having a forward bias voltage value of the reference drive voltage value is applied to each electron source element 10a until it falls within a range (specified range) of ± 5%. Here, in this embodiment, the pulse width of the forward bias voltage of the adjustment voltage is set to 0 to 400 gradations of luminance with reference to the measurement result of the current value of the emission current at the reference drive voltage value in the adjustment preparation step. Set within the corresponding range. As a specific example, the reference current value is 1.5 mA / cm.²As
Emission current value (mA / cm²) × gradation value = 300
The pulse width corresponding to the gradation value satisfying this relational expression is used as the pulse width of the adjustment voltage. For example, the current value of the emission current at the reference drive voltage value of the electron source element 10a in the adjustment preparation step is 1.0 mA / cm.²If so, the electron source element 10a has a current value of 1.5 (mA / cm at the reference drive voltage value).²) An adjustment voltage with a pulse width of 300 gradations is applied until it falls within the specified range of ± 5%, and the current value of the emission current at the reference voltage value of the electron source element 10a in the adjustment preparation step is 0.8 mA / cm²If so, the electron source element 10a has a current value of 1.5 (mA / cm at the reference drive voltage value).²) An adjustment voltage with a pulse width of 375 gradations is applied until it falls within the specified range of ± 5%.
[0048]
Thus, in this embodiment, the pulse width of the adjustment voltage is set in a range corresponding to 0 to 400 gradations of luminance, so that more precise adjustment is possible and the electron source element 10a can be adjusted when the adjustment voltage is applied. It is possible to prevent dielectric breakdown.
[0049]
(Embodiment 3)
By the way, in the adjustment method of Embodiment 1, the drive voltage-emission current characteristic of each electron source element 10a of the field emission type electron source 10 is measured, and the current value of the emission current of each electron source element 10a is within the specified range. Since the adjustment voltage is applied so as to enter, there is an advantage that the adjustment can be easily performed, but there is a variation in luminance of the display panel due to a variation in the light emission characteristics of the fluorescent material on the face plate 40 (see FIG. 4) side. May become large.
[0050]
Therefore, in the adjustment method of the present embodiment, in the adjustment preparation step, the drive voltage-pixel luminance characteristic (hereinafter referred to as drive voltage-luminance characteristic) of the electron source element 10a is measured for each pixel of the display panel, and the adjustment step. In FIG. 5, the same adjustment voltage as that in the first embodiment is applied between the driving electrodes of the respective electron source elements 10a so that the luminance of each pixel falls within the allowable luminance range.
[0051]
Here, in the adjustment preparation step, the electron source element 10a corresponding to each pixel is driven under driving conditions (for example, the reference driving voltage value) when used, and the luminance for each pixel is measured by a photodetector. .
[0052]
In the adjustment process, if different drive voltage-luminance characteristics A ′, B ′, C ′, and D ′ are obtained in the adjustment preparation process performed in advance as shown in FIG. The electron source element 10a (in this case, the electron source element 10a at the upper left in FIG. 2) in which the drive voltage-luminance characteristic A ′ having the highest brightness at the drive voltage (for example, the reference drive voltage value) is obtained. The representative electron source element 10A is the electron source element 10a (here, the upper right electron source element 10a in FIG. 2) from which the driving voltage-luminance current characteristic B 'in FIG. The electron source element 10a (here, the lower left electron source element 10a in FIG. 2) from which the drive voltage-luminance characteristics of C ′ in FIG. 10 are obtained is the adjustment target electron source element 10C, and the D ′ in FIG. Electron with drive voltage-luminance characteristics The element 10a (here, the electron source element 10a at the lower right in FIG. 2) is the adjustment target electron source element 10D, and the drive voltage-luminance characteristics B ′, C ′, and D ′ of the adjustment target electron source element 10a are representative. The drive voltage-luminance characteristics B ′, C ′, D ′ of the adjustment target electron source elements 10B, 10C, 10D are changed so as to approach the drive voltage-luminance characteristics A ′ of the electron source element 10A.
[0053]
Specifically, in the drive voltage-luminance characteristic A ′, the brightness at the reference drive voltage value (for example, 15 V) is set as the reference brightness value, and each of the adjustment target electron source elements 10B, 10C, 10D is set to the reference drive voltage value. The drive voltage-brightness characteristics B ′, C ′, and D ′ of the adjustment target electron source elements 10B, 10C, and 10D are changed until the brightness when driven by is within the allowable range (reference brightness value ± 5% range). Let
[0054]
In changing the drive voltage-luminance characteristics of the adjustment target electron source elements 10B, 10C, and 10D in the adjustment step, the adjustment target electron source element 10B until the luminance of each pixel at the reference drive voltage value falls within the allowable range. , 10C, 10D, the adjustment voltage having the voltage waveform shown in FIG. 3 described in the first embodiment is applied between the surface electrode 7 and the lower electrode 12a with the lower electrode 12a serving as the reference potential side.
[0055]
By the way, in the adjustment step, the adjustment voltage is applied to each of the adjustment target electron source elements 10B, 10C, and 10D for a predetermined time (for example, 1 minute), and then each of the adjustment target electron source elements 10B, 10C, and 10D is driven. Voltage-luminance characteristics are measured, and it is determined whether or not the luminance at the reference drive voltage value is within the allowable range. If the luminance is within the allowable range, the adjustment is finished for the pixel. If not within the allowable range, the step of applying the adjustment voltage for a predetermined time, the step of measuring drive voltage-luminance characteristics, and the determination of whether the luminance at the reference drive voltage value is within the allowable range Repeat the steps to do.
[0056]
Thus, according to the adjustment method described above, by applying an adjustment voltage to each electron source element 10a, impurities, adsorbed gas, etc. adhering to each electron emission surface of each electron source element 10a are removed from the electron emission surface. Since the electron emission surface is cleaned away, the electron emission characteristics (drive voltage-emission current characteristics) of each electron source element 10a can be substantially uniform, and each pixel of the display panel can be used as an electron source of the display panel. Variation in luminance can be reduced. Here, since the adjustment voltage is applied to each electron source element 10a until the luminance of each pixel at the reference driving voltage value falls within the allowable range, the emission characteristics of the fluorescent material vary from pixel to pixel. However, it can be adjusted so that the variation in luminance of each pixel is reduced. Here, the adjustment process does not require a special device for adjustment.
[0057]
(Embodiment 4)
In the adjustment method of the present embodiment, as in the third embodiment, first, an adjustment preparation process for measuring the luminance-driving voltage characteristic is performed for each pixel of the display panel, and the adjustment process is performed based on the measurement result in the adjustment preparation process. Do.
[0058]
In the adjustment process according to the present embodiment, the luminance of the pixel at the reference driving voltage value (for example, 15 V) of each electron source element 10a is set to the reference luminance (for example, 300 cd / cm).²) A pulse voltage having a forward bias voltage value of the reference drive voltage value is applied to each electron source element 10a until it falls within a range (allowable range) of ± 5%. Here, in this embodiment, the pulse width of the forward bias voltage of the adjustment voltage is set in a range corresponding to 0 to 400 gradations of luminance with reference to the measurement result of luminance at the reference drive voltage value in the adjustment preparation step. It is set. As a specific example, the reference luminance value is 300 cd / cm.²As
Luminance value (cd / cm²) X gradation value = 60000
The pulse width corresponding to the gradation value satisfying this relational expression is used as the pulse width of the adjustment voltage. For example, the luminance of the corresponding pixel when the electron source element 10a is driven at the reference drive voltage value in the adjustment preparation step is 200 cd / cm.²If so, the luminance of the corresponding pixel is 300 (cd / cm) in the electron source element 10a.²) An adjustment voltage having a pulse width of 300 gradations is applied until it falls within an allowable range of ± 5%, and the luminance of the corresponding pixel when the electron source element 10a is driven at the reference drive voltage value in the adjustment preparation step 150 cd / cm²If so, the luminance of the corresponding pixel is 300 (cd / cm) in the electron source element 10a.²) An adjustment voltage having a pulse width of 400 gradations is applied until it falls within an allowable range of ± 5%.
[0059]
Thus, in this embodiment, the pulse width of the adjustment voltage is set in a range corresponding to 0 to 400 gradations of luminance, so that more precise adjustment is possible and the electron source element 10a can be adjusted when the adjustment voltage is applied. It is possible to prevent dielectric breakdown.
[0060]
By the way, in the case where a display panel using the field emission electron source 10 adjusted by the above adjustment method as an electron source is driven by the driving circuit 30, a driving voltage applied between the driving electrodes of each electron source element 10a. The voltage value V1 (see FIG. 8) is set to the reference driving voltage value (for example, 15V), and the driving is performed under the driving condition of the VGA display. That is, the pulse width of the drive voltage is 64 μsec, the pulse width of the reverse bias voltage is 64 μsec, the repetition time of the drive voltage is 16.6 msec, and the duty ratio is 1/256. Here, the absolute value of the reverse bias voltage is set to 60% of the reference voltage value (for example, 12V). The absolute value of the reverse bias voltage was determined with reference to FIG. That is, when the absolute value of the reverse bias voltage is 0%, 60%, and 100% of the reference voltage value at the time of driving after adjustment, the time-dependent change of the emission current in the case of continuous driving is examined. Since the result that the temporal change of the emission current was small was obtained, in this embodiment, the absolute value of the reverse bias voltage is set to 60% of the reference voltage value.
[0061]
In each of the above embodiments, the electron source element 10a is an electron passage layer through which electrons pass due to an electric field that acts when a voltage is applied between the surface electrode 7 and the lower electrode 12a with the surface electrode 7 as a high potential side. For example, Al is used as the electron passage layer.₂O₃, SiO₂It is also possible to adopt an MIM (Metal-Insulator-Metal) type electron source element by adopting an insulator layer made of, for example.
[0062]
【The invention's effect】
  The invention of claim 1 is a field emission type used as an electron source of a display panel comprising a large number of electron source elements that emit an electron beam by field emission and a fluorescent material that emits light by the electron beam emitted from the electron source element. A method of adjusting an electron source, wherein each electron source is adjusted so that the luminance of each pixel in the display panel after adjustment is within an allowable range even if the drive voltage applied between the drive electrodes of each electron source element is the same. An adjustment process for applying an adjustment voltage for initial aging between the drive electrodes of the elementElectric field to performAdjusting the emission electron sourceWhen the electron beam is emitted from each electron source element of the field emission electron source adjusted by the method, the driving voltage is applied between the driving electrodes for each electron source element, After applying the drive voltage between the drive electrodes of the element, applying a reverse bias voltage having a reverse polarity to the drive voltage between the drive electrodes.As a featureIn the adjustment method, for adjustment of each electron source element, the luminance of each pixel in the display panel after adjustment is within an allowable range even if the drive voltage applied between the drive electrodes of each electron source element is the same. Since the adjustment process of applying the adjustment voltage for initial aging between the electrodes is performed, eachBy applying an adjustment voltage to the electron source element, impurities and adsorbed gas adhering to the electron emission surface of each electron source element are desorbed from the electron emission surface and the electron emission surface is cleaned. The electron emission characteristics of the source element can be substantially uniform, and when used as an electron source for a display panel, the variation in luminance of each pixel of the display panel can be reduced.When the electron beam is emitted from each electron source element of the field emission electron source adjusted by the adjustment method, the driving voltage is applied between the driving electrodes for each electron source element. There is an effect that the variation in luminance of the display panel can be reduced, and after the drive voltage is applied between the drive electrodes of each electron source element, the drive voltage is opposite between the drive electrodes. Since the polarity reverse bias voltage is applied, there is an effect that the lifetime of each of the electron source elements can be extended.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram of an adjustment method according to a first embodiment.
FIG. 2 is an explanatory diagram of the adjustment method in the above.
FIG. 3 is an explanatory diagram of the adjustment method in the above.
FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a display panel using the field emission electron source in the same as above.
FIG. 5 is a diagram for explaining the operation of the field emission electron source of the above.
FIG. 6 is a diagram for explaining the operation of the field emission electron source of the above.
FIG. 7 is a schematic configuration diagram of a drive circuit of the field emission electron source in the same as above.
FIG. 8 is an explanatory diagram of the driving method in the above.
FIG. 9 is an explanatory diagram of the driving method in the above.
FIG. 10 is an explanatory diagram of an adjustment method according to the second embodiment.
FIG. 11 is an operation explanatory diagram of a field emission electron source showing a conventional example.
FIG. 12 is an operation explanatory diagram of a field emission electron source showing another conventional example.
FIG. 13 is a schematic perspective view of a field emission electron source showing another conventional example.
[Explanation of symbols]
6 Strong electric field drift layer
6a Drift part
7 Surface electrode
10 Field emission electron source
10a Electron source element
11 Insulating substrate
12a Lower electrode
40 Face plate

Claims

A method for adjusting a field emission type electron source used as an electron source of a display panel comprising a large number of electron source elements that emit electron beams by field emission and a fluorescent material that emits light by electron beams emitted from the electron source elements. Thus, after adjustment, the brightness of each pixel in the display panel is between the drive electrodes of each electron source element so that the drive voltage applied between the drive electrodes of each electron source element is within the allowable range even if the drive voltage is the same. When an electron beam is emitted from each of the electron source elements of the field emission electron source adjusted by the adjustment method of the field emission electron source for performing the adjustment step of applying the adjustment voltage for initial aging, for each electron source element The drive voltage is applied between the drive electrodes, and after the drive voltage is applied between the drive electrodes of each electron source element, the drive voltage is applied between the drive electrodes. The driving method of the field emission electron source and applying a reverse bias voltage of the opposite polarity to that.