JPH1196947A - 平面型表示装置 - Google Patents

平面型表示装置

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JPH1196947A
JPH1196947A JP25898897A JP25898897A JPH1196947A JP H1196947 A JPH1196947 A JP H1196947A JP 25898897 A JP25898897 A JP 25898897A JP 25898897 A JP25898897 A JP 25898897A JP H1196947 A JPH1196947 A JP H1196947A
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voltage
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flat display
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JP25898897A
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Tomoichirou Oota
智市郎 太田
Toshiyuki Sekiya
利幸 関谷
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Original Assignee
Canon Inc
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  • Vessels, Lead-In Wires, Accessory Apparatuses For Cathode-Ray Tubes (AREA)
  • Cathode-Ray Tubes And Fluorescent Screens For Display (AREA)
  • Control Of Indicators Other Than Cathode Ray Tubes (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ベース基板上に高電圧発生手段を配置し、小
型軽量化を図った平面型表示装置を提供する。 【解決手段】 ベース基板上に配置された表面伝導型放
出素子102により蛍光体を発光させて表示を行う平面
型表示装置において、ベース基板上に、表面伝導型放出
素子102に高電圧を印加するための圧電トランス10
0と、その高電圧を整流する整流回路101とが配置さ
れている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ベース基板上に配
置された表面伝導型放出素子により蛍光体を発光させて
表示を行う平面型表示装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、情報機器や家庭用テレビジョン受
像機用の表示装置として、ブラウン管ディスプレイが広
く使用されている。
【0003】この種のブラウン管ディスプレイを使用し
た表示装置においては、カソードにて発生させた熱電子
を各グリッドにてフォーカッシングし、電磁コイルにて
偏向を行い陽極となるアノードに10〜30KV程度の
アノード電圧を印可することにより、カソードから放出
した熱電子を加速して蛍光体にぶつけ、蛍光体を発光さ
せて可視画像を表示させている。
【0004】この電子を加速して蛍光体にぶつけて発光
させる高電圧発生手段として、通常フライバックトラン
スによる高圧電源が用いられ、ブラウン管のアノードに
供給されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ブラウン管を使用した表示装置においては、その構造上
表示画面に対する奥行きが長くディスプレイ装置の小型
化を阻害しており、薄型の自発光ディスプレイ装置用に
各種の考案がなされている。
【0006】これら平面型発光ディスプレイ用の電子放
出素子として、熱陰極素子と冷陰極素子の2種類が知ら
れている。このうち冷陰極素子としては、例えば表面伝
導型放出素子(SCE素子)や電界放出型素子(以下F
E型と記す)、或いは金属/絶縁層/金属型放出素子
(以下MIM型と記す)、などが知られている。
【0007】この表面伝導型放出素子として、例えばM.
I.Elinson, Radio E-ng. ElectronPhys.,10,1290,(196
5)や、後述する他の例が知られている。
【0008】表面伝導型放出素子は、基板上に形成され
た小面積の薄膜面に、平行に電流を流すことにより電子
放出が生ずる現象を利用するものである。この表面伝導
型放出素子としては、エリンソン等によるSnO2薄膜
を用いたものの他に、Au薄膜によるもの[G.Dittmer:
“Thin Solid Films”,9,317(1972)]や、In2O3/S
nO2薄膜によるもの[M.Hartwell and C.G.Fonstad:
“IEEE Trans.ED Conf.”,519(1975)]や、カーボン薄
膜によるもの[荒木久 他:真空、第26巻、第1号、22
(1983)]等が報告されている。
【0009】上述の表面伝導型放出素子の素子構成の典
型的な例として、図8にM.Hartwellらによる素子の平面
図を示す。同図において、3001は基板であり、30
04はスパッタで形成された金属酸化物よりなる導電性
薄膜である。この導電性薄膜3004は図示のようにH
字形の平面形状に形成されている。また、導電性薄膜3
004に後述の通電フォーミングと呼ばれる通電処理を
施すことにより、電子放出部3005が形成される。図
中の間隔Lは、0.5〜1[mm]に設定されており,
Wは、0.1[mm]に設定されている。
【0010】尚、図示の便宣から、電子放出部3005
は導電性薄膜3004の中央に矩形の形状で示したが、
これは模式的なものであり、実際の電子放出部の位置や
形状を忠実に表現しているわけではない。
【0011】M.Hartwellらによる素子をはじめとして上
述の表面伝導型放出素子においては、電子放出を行う前
に導電性薄膜3004に通電フォーミングと呼ばれる通
電処理を施すことにより電子放出部3005を形成する
のが一般的であった。即ち、通電フォーミングとは、導
電性薄膜3004の両端に一定の直流電圧、若しくは、
例えば1V/分程度の非常にゆっくりとしたレートで昇
圧する直流電圧を印加して通電し、導電性薄膜3004
を局所的に破壊或いは変形若しくは変質させ、電気的に
高抵抗な状態の電子放出部3005を形成することであ
る。尚、局所的に破壊或いは変形若しくは変質させた導
電性薄膜3004の一部には亀裂が発生する。通電フォ
ーミング後に導電性薄膜3004に適宜の電圧を印加し
た場合には、亀裂付近において電子放出が行われる。
【0012】また、FE型の例は、例えばW.P.Dyke&W.
W.Dolan,“Field emission”,Advancein Electron Phys
ics, 8.89(1956)や、或いはC.A.Spindt,“Physical pro
perties of thin-film field emission cathodes with
molybdenum cones”,J.Appl.Phys.,47,5248(1976)など
が知られている。
【0013】上述のFE型の素子構成の典型的な例とし
て、図9にC.A.Spindtらによる素子の断面図を示す。同
図において、3010は基板、3011は導電材料より
なるエミッタ配線、3012はエミッタコーン、301
3は絶縁層、3014はゲート電極である。本素子は、
エミッタコーン3012とゲート電極3014の問に適
宜の電圧を印加することにより、エミッタコーン301
2の先端部より電界放出を起こさせるものである。
【0014】また、FE型の他の素子構成として、図9
のような積層構造ではなく、基板上に基板平面とほぼ平
行にエミッタとゲート電極を配置しても良い。
【0015】更に、MIM型の例としては、例えばC.A.
Mead,“operation of tunnel-emission Devices”,J.Ap
pl.Phys.,32,646(1961)などが知られている。このMI
M型の素子構成の典型的な例を図10に示す。同図は断
面図であり、3020は基板、3021は金属よりなる
下電極、3022は厚さ100オングストローム程度の
薄い絶縁層、3023は厚さ80〜300オングストロ
ーム程度の金属よりなる上電極である。また、MIM型
においては、上電極3023と下電極3021の間に適
宜の電圧を印加することにより、上電極3023の表面
より電子放出を起こさせるものである。
【0016】このように、上述した冷陰極素子は、熱陰
極素子と比較して低温で電子放出を得ることができるた
め、加熱用ヒーターを必要としない。したがって、熱陰
極素子よりも構造が単純であり、微細な素子を作成可能
である。また、基板上に多数の素子を高い密度で配置し
ても基板の熱溶融などの問題が発生しにくい。更に、熱
陰極素子がヒーターの加熱により動作するため応答速度
が遅いのとは異なり、冷陰極素子の場合には応答速度が
速いという利点もある。
【0017】このため、冷陰極素子を応用するための研
究が盛んに行われてきている。
【0018】例えば、表面伝導型放出素子は、冷陰極素
子のなかでも特に構造が単純で製造も容易であることか
ら、大面積にわたり多数の素子を形成できる利点があ
る。そこで、例えば本出願人による特開昭64−313
32号において開示されるように、多数の素子を配列し
て駆動するための方法が研究されている。
【0019】また、表面伝導型放出素子の応用について
は、例えば画像表示装置、画像記録装置などの画像形成
装置や、荷電ビーム源、等が研究されている。
【0020】特に、画像表示装置への応用としては、例
えば本出願人によるUSP5,066,883、特開平
2−257551号、特開平4−28137号に開示さ
れているように、表面伝導型放出素子と電子ビームの照
射により発光する蛍光体とを組み合わせて用いた画像表
示装置が研究されている。表面伝導型放出素子と蛍光体
とを組み合わせて用いた画像表示装置は、従来の他の方
式の画像表示装置よりも優れた特性が期待されている。
例えば、近年普及してきた液晶表示装置と比較しても、
自発光型であるためバックライトを必要としない点や、
視野角が広い点が優れていると言える。
【0021】また、FE型を多数個並べて駆動する方法
は、例えば本出願人によるUSP4,904,895に
開示されている。また、FE型を画像表示装置に応用し
た例として、例えばR.Meyerらにより報告された平板型
表示装置が知られている。[R.Meyer:“Recent Develop
ment on Microtips Display at LET1”,Tech.Digest of
4th int. Vacuum Microele-ctronics Conf.,Nagahama,
pp.6-9(1991)]また、MIM型を多数個並べて画像表示
装置に応用した例は、特開平3−55738号に開示さ
れている。
【0022】この画像表示装置に用いられるマルチ電子
ビーム源は、冷陰極素子を単純マトリックス配線した電
子源であれば、冷陰極素子の材料や形状或いは製法に制
限はない。したがって、例えば表面伝導型放出素子やF
E型、或いはMIM型などの冷陰極素子を用いることが
できる。
【0023】但し、表示画面が大きく、しかも安価な表
示装置が求められる状況の下では、これらの冷陰極素子
の中でも、表面伝導型放出素子が特に好ましい。即ち、
FE型では、エミッタコーンとゲート電極の相対位置や
形状が電子放出特性を大きく左右するため、極めて高精
度の製造技術を必要とし、これは大面積化や製造コスト
の低減を達成するには不利な要因となる。また、MIM
型では、絶縁層と上電極の膜厚を薄く、しかも均一にす
る必要があり、これも大面積化や製造コストの低減を達
成するには不利な要因となる。
【0024】その点、表面伝導型放出素子は比較的製造
方法が単純なため、大面積化や製造コストの低減が容易
である。また、発明者らは、表面伝導型放出素子の中で
も、電子放出部若しくはその周辺部を微粒子膜から形成
したものがとりわけ電子放出特性に優れ、しかも、製造
が容易に行えることを見い出している。したがって、高
輝度で大画面の画像表示装置のマルチ電子ビーム源に用
いるには、最も好適であると言える。そこで、表示パネ
ルにおいては、電子放出部若しくはその周辺部を微粒子
膜から形成した表面伝導型放出素子を用いた画像表示装
置なども考案されている。
【0025】このように、各種考案されている表面発光
型の平面ディスプレイ装置においても、従来のブラウン
管を使用したディスプレイ装置と同様に電子を加速して
蛍光体にぶつけて発光させる高電圧発生手段が必要であ
るが、ブラウン管を使用したディスプレイ装置ではブラ
ウン管の物理的寸法が大きくもあるため、通常のフライ
バックトランスを使用した高圧電源でも制約事項は少な
かったが、近年開発された平面型表示装置用の平面表示
パネルにおいてはフライバックトランスの寸法の小型
化、薄型形状化が難しいため、ディスプレイ装置全体の
寸法を持ち上げていた。
【0026】また、例えば、フライバックトランスのみ
小型薄型化が実現できたとしても、当然の事ながら高電
圧を印加するための特別に安全性を確保された絶縁層が
厚くできてる太い接続ケーブルを使用し、且つ、それら
の高電圧を印加されても放電現象等を発生させないだけ
の沿面距離や絶縁材料の厚さが要求される特殊な高圧コ
ネクタ等を使用して平面表示パネルに接続する必要があ
るため、表示パネルの小型化が実現できても周辺部材や
電子回路による制約で小型薄型化が制限されていた。
【0027】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたもので、ベース基板上に高電圧発生手段を配置し、
小型軽量化を図った平面型表示装置を提供することを目
的とする。
【0028】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、ベース基板上に配置された表面伝導型放
出素子により蛍光体を発光させて表示を行う平面型表示
装置において、前記ベース基板上に、前記表面伝導型放
出素子に高電圧を印加するための高電圧発生手段と、前
記高電圧発生手段により発生する高電圧を制御する制御
手段とを備えることを特徴とする。
【0029】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
に係る実施の形態を詳細に説明する。
【0030】図1は、第1の実施形態における平面型表
示装置の構造を示す正面図である。また、図2は、図1
に示す平面型表示装置を下面から見たときの断面図であ
る。図1及び図2において、1は第1の実施形態におけ
るSCE表示パネルである。100は圧電トランスであ
り、後述するアノード電極に印加される高電圧を発生す
る。尚、この圧電トランス100については更に詳述す
る。101は整流回路であり、圧電トランス100の高
圧出力を整流する。102は表面伝導型放出素子(SC
E素子)であり、電子を放出するカソードである。10
3はベース基板であり、SCE素子102が印刷されて
いる。104は表面封止ガラスであり、SCEパネルを
封止している表面ガラス板である。この表面封止ガラス
104とベース基板103との間の空間は、SCE素子
102から放出された電子が通過し易いように高度に真
空化されている。そして、105は発光する蛍光体が塗
布された透明電極(アノード電極)であり、SCE素子
102から放出された電子のターゲットである。
【0031】図3は、図1及び図2に示す圧電トランス
100の構造を示す模式図である。図示するように、圧
電トランス100は、201の圧電性セラミックなどに
代表される圧電歪み材料が素材として用いられ、その圧
電素子の一方の端面の両側に202の駆動用電極が配置
され、その反対側の端部に高圧出力を取り出すための2
03の出力電極が配置されている。この圧電トランス1
00の素体は、204の支持部材が圧電素子の共振点の
節の部位に接合されることで、103のベース基板に固
定されている。
【0032】また、205の駆動用リード線と206の
高圧出力用のリード線が駆動用電極202と出力用電極
203にそれぞれ接合されており、そこからベース基板
上の電子回路に接続されている。
【0033】図4は、第1の実施形態における圧電トラ
ンスの駆動回路を示すブロック図である。図4におい
て、302の駆動回路は圧電トランス100に交流の駆
動電圧を印加するものであり、駆動トランジスタをプッ
シュブル動作させるべく上側にPNP素子、下側にNP
N素子が配置され、上下の各トランジスタを交互にON
−OFFさせることにより方形波の波形を生成する。ま
た、圧電トランス100の各電極に印加される電圧波形
を反転させるため、304の制御回路から各トランジス
タに駆動信号が出力され、各電極毎の駆動素子が交互に
ON−OFFするように襷掛けの状態にトランジスタが
スイッチングされ、圧電トランス100に効果的な交流
の駆動電圧波形が印加される。
【0034】次に、第1の実施形態による動作について
説明する。まず、低圧入力部301に電源が投入される
と圧電トランス制御回路304が動作し、駆動信号出力
から各トランジスタに駆動パルスが出力される。これに
より、圧電トランス100の駆動用電極203に交流電
圧が印加され、振動することで出力端子202に交流の
高電圧が発生する。
【0035】この交流電圧を電圧整流回路101にて整
流し平滑化することでSCEパネル1のアノード電極に
要求されている直流6KV前後の高電圧を発生させてい
る。ここで、アノード電極に印加される直流高電圧が低
下すると、パネルの発光効率が低下し、また印加電圧が
高いとSCE素子とアノード電極との間で放電現象が発
生したりする。これを防止するために、直流高電圧はパ
ネルの発光状態などによらず一定に保たれている必要が
ある。
【0036】そこで、本実施形態では、整流後の高圧出
力部303の直流高電圧を抵抗にて分圧し圧電トランス
制御回路304に入力するように構成されている。この
圧電トランス制御回路304においては、整流後の高圧
分圧電圧を検出し、その値が目標値からずれたときは各
トランジスタに印可する駆動パルス幅を調節するか、又
はその駆動発振周波数を調節することにより出力電圧を
調整する機能を有しており、最終的な高圧出力電圧を一
定に保つことを実現している。
【0037】このような構成とすることで、高電圧発生
部分をSCEパネル1内に実装することが可能となり、
高電圧回路部分を表示パネルの外部に持つ必要がなくな
り、SCEパネルを用いた薄型表示装置としての小型軽
量化が実現できる。
【0038】[第2の実施形態]次に、図面を参照しな
がら本発明に係る第2の実施形態を詳細に説明する。
【0039】前述した第1の実施形態では、平面型表示
パネル内に高電圧発生用トランスと整流回路を実装する
ことにより、SCEパネルを用いた薄型表示装置の小型
化を実現しているが、圧電トランスを駆動するための配
線が各トランス毎に2本ずつ必要であり、複数の圧電ト
ランスが必要な場合にはその給電配線及び平面型表示パ
ネルと接続するためのコネクタが大型化してしまい、平
面パネルの周囲が煩雑になってしまう。
【0040】第2の実施形態は、この問題を解決するた
めになされたもので、圧電トランス駆動電力給電方法を
改良したものである。図5は、第2の実施形態における
平面型表示装置の構造を示す正面図である。尚、第1の
実施形態と同じものには同一の符号を付し、その説明は
省略する。
【0041】図5に示すように、第2の実施形態では、
圧電トランス100の電力駆動回路401を平面型表示
パネル内の圧電トランス近傍に配置し、この回路401
から直接圧電トランス駆動電極に結線することで、圧電
トランス100の駆動電力を表示パネル内から直接給電
でき、配線などによる電力損失がほば無くなり、電力効
率が向上する。
【0042】このような構成とすることで、表示パネル
ヘの結線として、駆動回路への電源と駆動トランジスタ
のスイッチング信号のみを供給する配線で済み、配線部
分やコネクタ等を簡略化でき、製品としての信頼性等も
向上させることができる。
【0043】また、特に電源系は複数の回路への配線が
共通で済むため、コネクタの小型化も可能になる。
【0044】[第3の実施形態]次に、図面を参照しな
がら本発明に係る第3の実施形態を詳細に説明する。
【0045】本平面型表示パネルなどでは、特に小型化
が要求されるが、そのような中でも高電圧整流後の平滑
コンデンサは、特に高電圧が印加された状態でも沿面放
電等を発生させないために十分な沿面、及び空間絶縁距
離を保つ必要があり、小型化しにくく、平面型表示パネ
ルの小型化を阻害する要因の一つになっていた。
【0046】そのため、第3の実施形態では、整流後の
脈流を平滑させる容量成分として、図6に示す表示パネ
ルの発光面である表側封止ガラスの表面に対向電極を付
加し、この電極を接地することで、パネル内面のアノー
ド電極とパネル表側接地電極との間の封止ガラスを誘電
体とした平面コンデンサを形成するものである。
【0047】この表面封止ガラスの対向容量を圧電トラ
ンスの交流高電圧出力高圧整流後の平滑コンデンサとし
て利用することにより、図7に示すように、高電圧整流
回路108以後の平滑コンデンサを不要として、高電圧
整流平滑回路の小型簡易化を実現するものである。
【0048】また、表示パネル表面にアース電極305
を設けることにより、パネル内部のアノード電極に5K
V〜10KV以上の高電圧をアノード電極に印加しても
表示パネル表面に静電気が発生しなくなるため、パネル
表面の静電力により空気中の挨が吸い寄せられてパネル
表面が汚れ表示が見難くなることも防止できる。
【0049】尚、本発明は複数の機器(例えば、ホスト
コンピュータ,インタフェイス機器,リーダ,プリンタ
など)から構成されるシステムに適用しても、一つの機
器からなる装置(例えば、複写機,ファクシミリ装置な
ど)に適用してもよい。
【0050】また、本発明の目的は前述した実施形態の
機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録
した記憶媒体を、システム或いは装置に供給し、そのシ
ステム或いは装置のコンピュータ(CPU若しくはMP
U)が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読出し
実行することによっても、達成されることは言うまでも
ない。
【0051】この場合、記憶媒体から読出されたプログ
ラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現するこ
とになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は
本発明を構成することになる。
【0052】プログラムコードを供給するための記憶媒
体としては、例えばフロッピーディスク,ハードディス
ク,光ディスク,光磁気ディスク,CD−ROM,CD
−R,磁気テープ,不揮発性のメモリカード,ROMな
どを用いることができる。
【0053】また、コンピュータが読出したプログラム
コードを実行することにより、前述した実施形態の機能
が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示
に基づき、コンピュータ上で稼働しているOS(オペレ
ーティングシステム)などが実際の処理の一部又は全部
を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実
現される場合も含まれることは言うまでもない。
【0054】更に、記憶媒体から読出されたプログラム
コードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードや
コンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメ
モリに書込まれた後、そのプログラムコードの指示に基
づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わる
CPUなどが実際の処理の一部又は全部を行い、その処
理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も
含まれることは言うまでもない。
【0055】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
SCE素子を用いた平面型表示装置の高電圧発生回路及
び昇圧に用いる圧電トランスを表示装置内に設けること
により、表示パネルの小型化、軽量化が可能となる。
【0056】また、高電圧回路部分が表示パネル内に全
て封止されるため、平面型表示装置に高電圧を給電する
ための特殊な高圧コネクタなども不要となり、小型、軽
量化も実現できる。
【0057】更に、高電圧回路部を平面型表示装置内に
封止することにより、危険な高電圧回路を空気中に露出
させることなく、表示装置としての信頼性及び製品とし
ての安全性も確保できる。
【0058】
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施形態における平面型表示装置の構造
を示す正面図である。
【図2】図1に示す平面型表示装置を下面から見たとき
の断面図である。
【図3】図1及び図2に示す圧電トランス100の構造
を示す模式図である。
【図4】第1の実施形態における圧電トランスの駆動回
路を示すブロック図である。
【図5】第2の実施形態における平面型表示装置の構造
を示す正面図である。
【図6】第3の実施形態における平面型表示装置を下面
から見たときの断面図である。
【図7】第3の実施形態における圧電トランスの駆動回
路を示すブロック図である。
【図8】表面伝導型放出素子の構成を示す平面図であ
る。
【図9】FE型の電荷放出電極を説明するための図であ
る。
【図10】MIM型の電荷放出素子を説明するための図
である。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ベース基板上に配置された表面伝導型放
    出素子により蛍光体を発光させて表示を行う平面型表示
    装置において、 前記ベース基板上に、 前記表面伝導型放出素子に高電圧を印加するための高電
    圧発生手段と、 前記高電圧発生手段により発生する高電圧を制御する制
    御手段とを備えることを特徴とする平面型表示装置。
  2. 【請求項2】 前記高電圧発生手段は、高電圧を発生す
    る圧電素子と、前記圧電素子が発生した高圧を整流する
    整流回路とを含むことを特徴とする請求項1記載の平面
    型表示装置。
  3. 【請求項3】 前記高電圧発生手段は、更に前記圧電素
    子を駆動するための駆動回路を含むことを特徴とする請
    求項2記載の平面型表示装置。
  4. 【請求項4】 前記蛍光体の発光を外部に取り出す表面
    封止ガラスの目視面に設けられた透明電極を接地するこ
    とにより、前記整流回路の出力を平滑化することを特徴
    とする請求項2記載の平面型表示装置。
  5. 【請求項5】 前記制御手段は、前記高電圧発生手段に
    より発生する高電圧が所定の出力電圧になるように前記
    高電圧発生手段を制御することを特徴とする請求項1記
    載の平面型表示装置。
  6. 【請求項6】 前記制御手段は、前記高電圧発生手段に
    含まれる駆動回路の駆動パルス幅を調節することを特徴
    とする請求項5記載の平面型表示装置。
  7. 【請求項7】 前記制御手段は、前記高電圧発生手段に
    含まれる駆動回路の駆動発振周波数を調節することを特
    徴とする請求項5記載の平面型表示装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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FR2845820A1 (fr) * 2002-10-10 2004-04-16 Inanov Elements d'affichage a transformateur integre
WO2004034419A1 (fr) * 2002-10-10 2004-04-22 Inanov Eléments d'affichage à transformateur intégré

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