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图像显示装置和图像显示装置的驱动方法

基本信息

  • 申请号 CN00810437.9 
  • 公开号 CN1178190C 
  • 申请日 2000/09/04 
  • 公开日 2004/12/01 
  • 申请人 株式会社日立制作所  
  • 优先权日期  
  • 发明人 铃木睦三 楠敏明 冈井诚 佐川雅一 石坂彰利  
  • 主分类号  
  • 申请人地址 日本东京 
  • 分类号  
  • 专利代理机构 中国国际贸易促进委员会专利商标事务所 
  • 当前专利状态 发明专利权部分无效宣告的公告 
  • 代理人 杜日新 
  • 有效性 有效专利 
  • 法律状态
  •  

权利要求书


1.一种图像显示装置,其特征在于,包括: 显示元件,包括: 第1基板,具有: 多个电子源元件,具有顺序层积下部电极、绝缘层、上部电极 的结构,在对所述上部电极施加正极性的电压时,从所述上部电极发射 电子; 多个第1电极,对所述多个电子源元件中的行(或列)方向的 电子源元件的下部电极施加驱动电压; 对所述多个电子源元件中的列(或行)方向的电子源元件的上 部电极施加驱动电压的多个第2电极; 框构件;以及 具有荧光体的第2基板,使所述第1基板、所述框构件和所述第2 基板所围成的空间形成真空环境; 第1驱动装置,对所述各第1电极供给驱动电压;以及 第2驱动装置,对所述各第2电极供给驱动电压; 所述第1驱动装置和所述第2驱动装置中的一方,将作为所述驱动 电压的扫描脉冲提供给所述各第1电极和所述各第2电极中的一方各电 极,而提供所述扫描脉冲的驱动装置,将所述各电极中的非选择状态的 所述电极设定为与选择状态的所述电极相比为高阻抗的状态。

2.一种图像显示装置,其特征在于,包括: 显示元件,包括: 第1基板,具有: 多个电子源元件,具有顺序层积下部电极、绝缘层、上部电极 的结构,在对所述上部电极施加正极性的电压时,从所述上部电极发射 电子; 多个第1电极,对所述多个电子源元件中的行(或列)方向的 电子源元件的下部电极施加驱动电压; 对所述多个电子源元件中的列(或行)方向的电子源元件的上 部电极施加驱动电压的多个第2电极; 框构件; 具有荧光体的第2基板,使所述第1基板、所述框构件和所述第2 基板所围成的空间形成真空环境; 第1驱动装置,对所述各第1电极供给驱动电压;以及 第2驱动装置,对所述各第2电极供给驱动电压; 所述第1驱动装置将非选择状态的所述第1电极设定为与选择状态 的所述第1电极相比为高阻抗的状态; 所述第2驱动装置将非选择状态的所述第2电极设定为与选择状态 的所述第2电极相比为高阻抗的状态。

3.如权利要求1或2所述的图像显示装置,其特征在于,所述高阻抗 为1MΩ以上的阻抗。

4.如权利要求1或2所述的图像显示装置,其特征在于,所述第1 驱动装置使非选择状态的第1电极为浮置状态。

5.如权利要求2所述的图像显示装置,其特征在于,所述第2驱动装 置使非选择状态的第2电极为浮置状态。

6.如权利要求1或2所述的图像显示装置,其特征在于,所述各电子 源元件具有与所述上部电极电连接,兼用于所述第2电极的上部电极总 线。

7.如权利要求1或2所述的图像显示装置,其特征在于,所述第1 电极兼用于所述各电子源元件的下部电极。

8.如权利要求1或2所述的图像显示装置,其特征在于,所述下部电 极由金属构成。

9.如权利要求1或2所述的图像显示装置,其特征在于,所述下部电 极由半导体构成。

10.如权利要求1或2所述的图像显示装置,其特征在于,所述绝缘 层由半导体和绝缘体的层积膜构成。

11.一种图像显示装置的驱动方法,用于驱动图像显示装置,该图像 显示装置包括: 第1基板,具有: 多个电子源元件,具有顺序层积下部电极、绝缘层、上部电极 的结构,在对所述上部电极施加正极性的电压时,从所述上部电极发射 电子; 多个第1电极,对所述多个电子源元件中的行(或列)方向的 电子源元件的下部电极施加驱动电压; 多个第2电极,对所述多个电子源元件中的列(或行)方向的 电子源元件的上部电极施加驱动电压; 框构件;以及 具有荧光体的第2基板,使所述第1基板、所述框构件和所述第2 基板所围成的空间形成真空环境; 其特征在于, 所述多个第1电极和所述多个第2电极中一方的多个电极,施加作 为所述驱动电压的扫描脉冲,将所述多个电极中所述非选择状态的所述 电极设定为与选择状态的所述电极相比为高阻抗的状态。

12.一种图像显示装置的驱动方法,用于驱动图像显示装置,该图像 显示装置包括: 第1基板,具有: 多个电子源元件,具有顺序层积下部电极、绝缘层、上部电极 的结构,在对所述上部电极施加正极性的电压时,从所述上部电极发射 电子; 多个第1电极,对所述多个电子源元件中的行(或列)方向的 电子源元件的下部电极施加驱动电压; 多个第2电极对所述多个电子源元件中的列(或行)方向的电 子源元件的上部电极施加驱动电压; 框构件;以及 具有荧光体的第2基板,使所述第1基板、所述框构件和所述第2 基板所围成的空间形成真空环境; 其特征在于, 将非选择状态的所述第1电极设定为与选择状态的所述第1电极相 比为高阻抗的状态,并且将所述非选择状态的第2电极设定为与所述选 择状态的第2电极相比为高阻抗的状态。

13.如权利要求11或12所述的图像显示装置的驱动方法,其特征在 于,所述高阻抗是1MΩ以上的阻抗。

14.如权利要求11或12所述的图像显示装置的驱动方法,其特征在 于,使所述非选择状态的第1电极为浮置状态。

15.如权利要求12所述的图像显示装置的驱动方法,其特征在于,使 所述非选择状态的第2电极为浮置状态。

16.如权利要求1所述的图像显示装置的驱动方法,其特征在于,提 供所述扫描脉冲的驱动装置是所述第1驱动装置。

17.如权利要求11所述的图像显示装置的驱动装置,其特征在于,施 加所述扫描脉冲的多个电极是所述第1电极。
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说明书

技术领域 本发明涉及图像显示装置和图像显示装置的驱动方法,特别涉及具 有电极-绝缘体-电极结构,应用于采用在真空中发射电子的薄膜型电子源 的图像显示装置的有效技术。
背景技术 薄膜型电子源是利用对绝缘体施加高电压产生的热电子的电子发射 元件。
作为代表例,下面说明以上部电极-绝缘层-下部电极的三层薄膜结构 构成的MIM(Metal-Insulator-Metal)型电子源。
图13是说明作为薄膜型电子源代表例的MIM电子源的工作原理的 图。
在上部电极11和下部电极13之间施加驱动电压,使隧道绝缘层12 内的电场为1~10MV/cm以上时,下部电极13中的费米能级附近的电子 通过隧道现象穿过阻挡层,被注入到隧道绝缘层12的导带,而且成为注 入到上部电极11的热电子。
这些热电子的一部分在隧道绝缘层12中和上部电极11中因与固体 的相互作用受到散射而失去能量。
其结果,在到达上部电极11-真空10界面的时刻,是具有各种能量 的热电子。
在这些热电子中,具有上部电极11的功函数φ以上能量的热电子被 发射到真空中,而除此以外的热电子流入上部电极11。
将从下部电极13流入到上部电极11的电子产生的电流称为二极管 电流(Id),将被发射到真空中10中的电子产生的电流称为发射电流(Ie), 电子发射效率(Ie/Id)为1/103~1/105左右。
MIM型薄膜电子源例如披露于特开平9-320456号公报中。
这里,由于设置多个上部电极11和下部电极13,使这些多个上部电 极11和下部电极13垂直,使薄膜型电子源形成为矩阵状和可以从任意 的地方产生电子线,所以可以用作图像显示装置的电子源。
即,对每个像素配置薄膜型电子源元件,在真空中加速来自该元件 的发射电子后,照射到荧光体上,通过使照射部分的荧光体发光,可以 构成显示期望的图像的图像显示装置。
薄膜型电子源因发射电子束的直线传播性良好而可实现高清晰的显 示装置,由于不易受到表面污染的影响而具有使用方便等作为图像显示 装置用电子发射元件的优良特征。
在薄膜型电子源中,除了上述的MIM型电子源以外,还已知有在下 部电极中使用半导体的MIS(Metal-Insulator-Semiconductor)型(例 如,披露于Journal of Vacuum Science and Technologies B、Vol.11、 pp.429~432)、在隧道绝缘层中使用半导体-绝缘体层积膜的薄膜电子源 (例如,记载于(Japanese Journal of Applied Physics)、Vol.36、Part2、 No.7B、pp.L939~L941(1997))、在隧道绝缘层中使用多孔硅的薄膜 电子源(例如,记载于((Japanese Journal of Applied Physics)、Vol.34、 Part2、No.6A、pp.L705~L707(1995))等。
在使用薄膜型电子源矩阵的图像显示装置中,由于不象阴极射线管 (Cathode-ray tube;CRT)那样使用荫罩或电子束偏转电路,所以其消 耗功率略小于CRT或为同等程度。
下面根据使用薄膜电子源矩阵的图像显示装置的现有的驱动方法来 估算薄膜电子源矩阵中的消耗功率。
图14是表示现有的薄膜电子源矩阵的示意结构的图。
在行电极(下部电极)310和列电极(上部电极)311的各交点上形 成薄膜型电子源元件301。
在图14中示出3行×3列的情况,但实际上在构成显示装置的像素或 彩色显示装置的情况下,配置子像素(sub-pixel)个数的薄膜型电子源 元件301。
即,行数N和列数M在典型的例中分别是N=几百~几千行,M=几 百~几千列。
在显示彩色图像的情况下,以红、蓝、绿的各子像素(sub-pixel) 的组合来形成1像素(pixel),但在本说明书中,将显示彩色图像情况 下的子像素(sub-pixel)也称为‘像素’。
而且,在本说明书中,将像 素或子像素也称为‘点’。
图15是说明现有的图像显示装置的驱动方法的定时图。
对行电极310中的1个(选择的行电极)由行电极驱动电路41施加 振幅(Vrow)的负极性的脉冲(扫描脉冲),同时由列电极驱动电路42 对列电极的几个电极(选择的列电极)施加振幅(Vcol)的正极性脉冲(数 据脉冲)。
由于对重叠了两个脉冲的薄膜型电子源元件301施加用于发射电子 的充分的电压,所以使其发射电子。
该电子激励荧光体来发光。
在未施加振幅(Vcol)的正极性脉冲的薄膜型电子源元件301中,未 施加充分的电压,所以不产生电子发射。
对选择的行电极310、即施加扫描脉冲的行电极310进行依次选择, 对应于该行在列电极311上施加的数据脉冲也被改变。
在1场期间中对所有的行这样扫描,可以显示与任意的图像对应的 图像。
在1场内的某个期间中,将反极性的脉冲(反向脉冲)施加到所有 的行电极。
由此,可以使薄膜型电子源元件301稳定地工作。
下面,在各薄膜型电子源元件301的平均一个的静电容为Ce、列电 极311的个数为M,行电极310的个数为N时,求现有的驱动方法下的 驱动电路的无效消耗功率。
无效消耗功率是对驱动的元件的静电容进行电荷充电、放电所消耗 的功率,无助于发光。
首先求随着施加扫描脉冲增加的无效消耗功率。
在对行电极310施加了一次振幅(Vrow)的脉冲情况下的无效功率用 下式(1)表示。
M·Ce·(Vrow)2                          ……(1) 在1秒期间改写画面的次数(场频率)为f时,N个行电极整体的无 效功率(Prow)用下式(2)表示。
Prow=f·N·M·Ce·(Vrow)2            ……(2) 同样,随着施加反向脉冲增加的电容充放电功率(Pr)用下式(3) 表示。
Pr=f·N·M·Ce·(Vr)2                 ……(3) 由于在1个列电极311上连接着N个薄膜型电子源元件301,所以 M个列电极整体的无效功率(Pcol)在对所有M个列电极311施加脉冲 电压情况下用下式(4)表示。
Pcol=f·M·N·(N·Ce·(Vcol)2)        ……(4) 由于在改写一次画面期间(1场期间)对列电极施加N次脉冲,所 以与Prow相比,Pcol多乘了N。
在M个列电极311中,在对m个列电极施加脉冲电压的情况下,变 成将上述式(4)的M置换为m的形式。
作为一例,使用代表性的值f=60Hz、N=480、M=1920、Ce=0.1nF、 Vrow=Vr=Vcol=4V时,有Prow=Pr=0.09[W]、Pcol=42[W]。
这种情况下,薄膜型电子源元件本身的消耗功率为1.6[W]左右,所 以总消耗功率为44[W]左右。
这是实用上没有问题的消耗功率。
但是,在要实现消耗功率更低的情况下,显然削减随着施加数据脉 冲增加的无效功率Pcol是有效的。
于是,在与CRT对应的用作图像显示装置的情况下,即使现有的技 术,从消耗功率方面来看也没有问题。
但是,使用薄膜型电子源的图像显示装置的特征在于可实现薄型的 图像显示装置。
在这种薄型显示装置中,有作为手提式图像显示装置的用途,这种 情况下,期望消耗功率进一步降低。
发明内容 本发明是用于解决上述现有技术问题的发明,本发明的目的在于, 在图像显示装置中提供能够降低薄膜电子源矩阵的消耗功率的技术。
本发明的另一目的在于,在图像显示装置的驱动方法中,提供能够 降低薄膜电子源矩阵的消耗功率的技术。
本发明的上述和其他目的和新的特征通过本说明书的描述和附图变 得明确。
本发明的特征在于,如图1的定时图所示,例如将非选择状态的行 电极310或将非选择状态的行电极310和列电极311设定为高阻抗状态。
在将行电极310或列电极311设定为高阻抗中,例如有在行电极驱 动电路41或列电极驱动电路42的内部,使行电极310或列电极311上 连接的输出信号线为浮置状态等方法。
下面,根据本发明的图像显示装置的驱动方法来估算薄膜电子源矩 阵的消耗功率。
首先,考虑使对非选择状态的行电极310供给驱动电压的行电极驱 动电路41的输出为高阻抗状态的情况。
图2是表示选择一个行电极(图2的选择扫描线)310,使其余的(N-1) 个行电极(图2的非选择扫描线)310为高阻抗状态,同时选择m个列 电极(图2的选择数据线),使(M-m)个非选择列电极(图2的非选 择数据线)311固定为地电位情况下的等效电路的图。
如图2所示,除了选择行电极310和选择列电极311的交点的m个 薄膜型电子源元件301以外,还必须考虑经由非选择行电极310和非选 择列电极311的电路网络。
在图2所示的等效电路中,1个选择行电极310和m个选择列电极311 之间的静电容量C1(m)用下式(5)表示。
C 1 ( m ) = { m + m ( M - m ) ( N - 1 ) M } C e · · · · · · ( 5 ) ]]>图3是表示C1(m)随着m如何变化的曲线图。
在图3中,纵轴以将所有列电极311的输出电容被平均1像素的静 电容量Ce相除所得的单位来表示。
在图3中,N=500、M=3000,图中,○标记表示现有的驱动方法的 情况,而●标记表示本发明的驱动方法的情况。
C1(m)在m=M/2时最大,尽管如此,现有的驱动方法情况下的最 大值仍为1/4。
因此,根据本发明的驱动法,随着施加数据脉冲,可以将无效功率 (Pcol)降低到1/4。
接着,考虑使非选择状态的列电极311也为高阻抗状态的情况。
图4是表示选择1个行电极(图4的选择扫描线)310,使其余的(N-1) 个行电极(图4的非选择扫描线)310为高阻抗状态,同时选择m个列 电极(图4的选择数据线)311,使(M-m)个非选择列电极(图4的非 选择数据线)311为高阻抗状态情况的等效电路的图。
在该图4所示的等效电路中,1个选择行电极310和m个选择列电 极311之间的静电容量C2(m)用下式(6)表示。
C 2 ( m ) = { m + m ( M - m ) ( N - 1 ) M + m ( N - 1 ) } C e · · · · · · ( 6 ) ]]>图5是表示C2(m)随着m如何变化的曲线图。
在图5中,纵轴以将所有列电极311的输出电容被平均1像素的静 电容量Ce相除所得的单位来表示。
在图5中,N=500、M=3000,图中,○标记是C2(m),而●标记 是用于比较的仅使非选择扫描电极为高阻抗状态的情况(C1(m))。
例如,在m=M/2时,C2(m)与C1(m)相比进一步降低至1/100。
因此,根据本发明的驱动方法,与以往相比,可以使随着施加数据 脉冲的无效功率(Pcol)降低至1/100以下。
一般来说,在液晶显示装置等矩阵型显示器的驱动方法中,要避免 使某个电极为高阻抗状态。
这是因为如果有高阻抗状态的电极,那么容易产生串音现象而发生 画质劣化,根据情况而产生不能显示期望的图像的故障。
本发明人着眼于高阻抗状态的导入产生的串音的原因在于,高阻抗 状态的电极其电压值不稳定,随着其周边点的点亮个数(即,显示图像) 或相邻电极的电压变化等而改变。
完成本发明设想的另一点着眼于薄膜型电子源如果不从外部电路供 给充分的电流则不发射电子,即,具有作为电流驱动元件的一面。
如上所述,来自薄膜电子源的电子发射机构是利用隧道绝缘层内的 电场产生隧道电流作为热电子,在这点上是电压驱动型。
但是,由于发射电流(Ie)为隧道电流的10-3左右,为了获得期望的 发射电流,需要从外部电路供给其103倍左右的电流。
因此,具有作为电 流驱动元件的一面。
因此,在薄膜型电子源中,电极的电位即使为期望的值以外,但只 要其阻抗充分大,就不造成电子发射。
因此,在薄膜型电子源中,使用本发明的驱动方法也不发生串音。
本发明是基于上述见解完成的发明,在本申请中展示的发明中,如 果简单地说明具有代表性的概要的话,则如下所述。
一种图像显示装置,其特征在于,包括:显示元件,包括: 第1基板,具有:多个电子源元件,具有顺序层积下部电极、绝缘 层、上部电极的结构,在对所述上部电极施加正极性的电压时,从所述 上部电极发射电子;多个第1电极,对所述多个电子源元件中的行(或 列)方向的电子源元件的下部电极施加驱动电压;多个第2电极,对所 述多个电子源元件中的列(或行)方向的电子源元件的上部电极施加驱 动电压; 框构件;以及 具有荧光体的第2基板,使所述第1基板、所述框构件和所述第2 基板所围成的空间形成真空环境; 第1驱动装置,对所述各第1电极供给驱动电压;以及第2驱动装 置,对所述各第2电极供给驱动电压;所述第1驱动装置将非选择状态 的所述第1电极设定为阻抗比选择状态的所述第1电极大的状态;所述 第2驱动装置将非选择状态的所述第2电极设定为阻抗比选择状态的所 述第2电极大的状态。
根据本发明的结果,从使非选择状态的电极为高阻抗这样的观点来 看,先行进行技术调查。
其结果,在使用作为本发明对象的薄膜型电子源的图像显示装置中, 发现了对应的技术。
附图说明 图1是说明本发明的图像显示装置的驱动方法的图; 图2是表示本发明的图像显示装置的驱动方法中的计算电极间电容 的等效电路的图; 图3表示由图2的等效电路求出的电极间电容的变化曲线图; 图4表示在本发明的图像显示装置的驱动方法中的用于计算电极间 电容的等效电路图; 图5表示由图4的等效电路求出的电极间电容变化的曲线图; 图6表示本发明实施例1的电子源板的薄膜电子源矩阵的一部分结 构的平面图; 图7表示本发明实施例1的电子源板和荧光显示板之间位置关系的 平面图; 图8表示本发明实施例1的图像显示装置的结构的主要部分剖面图; 图9用于说明本发明实施例1的电子源板的制造方法的图; 图10表示在本发明实施例1的显示屏板上连接驱动电路状态的连线 图; 图11表示从图10所示的各驱动电路输出的驱动电压波形示例的定 时图; 图12表示在本发明实施例2的图像显示装置中从行电极驱动电路和 列电极驱动电路输出的驱动电压的波形示例的定时图; 图13用于说明薄膜电子源的工作原理的图; 图14表示现有的薄膜电子源矩阵的示意结构的图;而 图15是用于说明现有的图像显示装置的驱动方法的图。
具体实施方式 以下,参照附图详细地说明本发明的实施例。
在用于说明实施例的所有附图中,对具有相同功能的结构附以相同 的标号,并省略其重复的说明。
[实施例1] 本发明实施例1的图像显示装置通过将作为电子发射源的薄膜电子 源矩阵和荧光体的组合,使用形成了各点的亮度调制元件的显示屏板(本 发明的显示元件),将驱动电路连接到对应显示屏板的行电极及列电极 来构成。
这里,显示屏板由形成了薄膜电子源矩阵的电子源和形成了荧光体 图形的荧光显示板构成。
图6是表示本发明形态的电子源板的薄膜电子源矩阵的一部分结构 的平面图,图7是表示本实施例的电子源板和荧光显示板之间位置关系 的平面图。
图8是表示本实施例的图像显示装置的结构的主要部分剖面图,该 图(a)是沿图6和图7所示的A-B剖断线剖切的剖面图,该图(b)是 沿图6和图7所示的C-D剖断线剖切的剖面图。
其中,在图6和图7中,省略了基板14的图示。
而且,在图8中,高度方向的缩尺是任意的。
即,下部电极13或上 部电极总线32等有几μm以下的厚度,而基板14和基板110的距离为 1~3mm左右。
在以下的说明中,说明使用3行×3列的电子源矩阵,但不用说,实 际的显示屏板的行、列数目为几百行~几千行以及几千列。
在图6中,虚线围成的区域35表示电子发射部(本发明的电子源元 件)。
该电子发射部35在由隧道绝缘层12规定的场所中从该区域内将电 子发射到真空中。
电子发射部35由于被上部电极11覆盖而在平面图中看不到,所以 用虚线来图示。
图9是用于说明本实施例的电子源板的制造方法的图。
以下,用图9来说明本实施例的电子源板的薄膜电子源矩阵的制造 方法。
在图9中,仅取出在一个行电极310和一个列电极311的交点上形 成的一个薄膜型电子源301来示出,而实际上,如图6和图7所示,多 个薄膜型电子源301被配置成矩阵状。
而且,图9的右边的列是平面图,而左边的列是沿右边的图中的A- B线剖切的剖面图。
在玻璃等绝缘性基板14上,将下部电极13用的导电膜例如以300nm 的膜厚来形成。
作为下部电极13使用的材料,例如可以使用铝(Al;以下称为Al) 合金。
这里,使用Al-钕(Nd;以下称为Nd)合金。
在该Al合金膜的形成中,例如使用溅射法或电阻加热镀敷法等。
接着,通过光刻来形成抗蚀剂,接着通过腐蚀将该Al合金膜加工成 带状,如图9(a)所示,形成下部电极13。
这里,下部电极13还兼有行电极310的作用。
这里使用的抗蚀剂是适合腐蚀的抗蚀剂,但腐蚀可以是湿式腐蚀、 干式腐蚀的其中之一。
接着,涂敷抗蚀剂并用紫外线进行曝光来构图,如图9(b)所示, 形成抗蚀剂图形501。
接着,带着抗蚀剂图形501来进行阳极氧化,如图9(c)所示,形 成保护绝缘层15。
在本实施例中,在该阳极氧化中转化电压为100V左右,使保护绝缘 层15的膜厚为140nm左右。
在用丙酮等有机溶剂剥离抗蚀剂图形501后,对被抗蚀剂覆盖的下 部电极13表面再次进行阳极氧化,如图9(d)所示,形成隧道绝缘层12。
在本实施例中,在这种再次阳极氧化中将转化电压设定为6V,使隧 道绝缘层膜厚为8nm。
接着,形成上部电极总线32用的导电膜,对抗蚀剂进行构图并进行 腐蚀,如图9(e)所示,形成上部电极总线32。
在本实施例中,上部电极总线32使用Al合金,膜厚为300nm左右。
作为该上部电极总线32的材料,也可以使用金(Au)。
对上部电极总线32进行腐蚀,使得图形的端部为锥状,这样形成的 上部电极11不会因图形端部上的台阶而造成断线。
这里,上部电极总线32还兼有列电极311的作用。
接着,按以下顺序通过溅射来形成膜厚1nm的铟(Ir)、膜厚2nm 的铂(Pt)、膜厚3nm的金(Au)。
通过抗蚀剂和腐蚀来进行构图,对Ir-Pt-Au的层积膜构图,如图9 (f)所示,形成上部电极11。
在图9(f)中,虚线围成的区域35表示电子发射部。
电子发射部35在由隧道绝缘层12规定的场所从该区域内将电子发 射到真空中。
通过以上处理,在基板14上完成薄膜电子源矩阵。
如上所述,在该薄膜电子源矩阵中,从隧道绝缘层12规定的区域(电 子发射部35)、即从抗蚀剂图形501规定的区域中发射电子。
而且,在电子发射部35的周边部,由于形成厚的绝缘膜的保护绝缘 层15,所以上部电极-下部电极间施加的电场集中在下部电极13的边部 或角部,经过长时间可得到稳定的电子发射特性。
本实施例的荧光显示板由钠钙玻璃等的基板110上形成的黑底(黑 矩阵)120、在该黑底120的沟内形成的红(R)、绿(G)、蓝(B)荧 光体(114A~114C)、以及在它们之上形成的金属衬垫膜122构成。
以下说明本实施例的荧光显示板的制作方法。
首先,以提高显示装置的对比度为目的,在基板110上形成黑底120 (参见图8(b))。
接着,形成红色荧光体114A、绿色荧光体114B、蓝色荧光体114C。
这些荧光体的构图与在通常的阴极射线管的荧光面上使用的构图同 样,使用光刻法来进行。
作为荧光体,例如,红色使用Y2O2S:Eu(P22-R),绿色使用ZnS:Cu, Al(P22-G),蓝色使用ZnS:Ag(P22-B)。
接着,在用硝化纤维等膜进行镀膜后,在整个基板110上镀敷膜厚 50~300nm左右的Al而形成金属衬垫膜122。
然后,将基板110加热到400℃,对镀膜和PVA等有机物进行加热 分解。
于是,完成荧光显示板。
将这样制作的电子源板和荧光显示板夹置隔板60,用熔结玻璃进行 密封。
荧光显示板上形成的荧光体(114A~114C)和电子源板的薄膜电子 源矩阵的位置关系如图7所示。
在图7中,为了表示荧光体(114A~114C)和黑底120、基板上构成 物之间的位置关系,将基板110上的构成物仅用斜线来表示。
电子发射部35、即形成了隧道绝缘层12的部分和荧光体114的宽度 之间的关系十分重要。
在本实施例中,考虑到从薄膜型电子源301发射的电子束多少在空 间上被扩宽,将电子发射部35的宽度设计得比荧光体(114A~114C)的 宽度窄。
基板110和基板14之间的距离为1~3mm左右。
在使显示屏板内部为真空时,插入隔板60,以便防止因来自外部的 大气压的力造成的显示屏板的破损。
因此,基板14、基板110使用厚度3mm的玻璃,在制作宽度4cm× 长度9cm以下的显示面积的显示装置情况下,由于以基板110和基板14 本身的机械强度可抗大气压,所以不一定插入隔板60。
隔板60的形状例如如图7所示,为长方体形状。
这里,每3行设置隔板60的支柱,但在机械强度容许的范围内,当 然可减少支柱的数目(配置密度)。
作为隔板60,由玻璃制成或陶瓷制成,排列配置板状或柱状的支柱。
在图8(a)中,看不出隔板60连接到基板14侧,但实际上连接到 基板14上的列电极311。
在图8(a)中,仅露出列电极311的膜厚的间隙。
将密封完的显示屏板排气至1×10-7Torr左右的真空,进行封口。
为了将显示屏板内的真空度维持在高真空,在封口之前或之后,在 显示屏板内的规定位置(未图示)形成吸气剂膜或进行吸气剂材料的激 活。
例如,在以钡(Ba)为主要成分的吸气剂材料的情况下,可通过高 频感应加热来形成吸气剂膜。
于是,完成使用薄膜电子源矩阵的显示屏板。
在本实施例中,由于基板110和基板14之间的距离为1~3mm左右 大小,所以可使金属衬垫122上施加的加速电压达到3~6KV的高电压, 因此,如上所述,在荧光体(114A~114C)方面可以使用阴极射线管(CRT) 使用的荧光体。
图10是表示将驱动电路连接在本实施例的显示屏板上的状态的连线 图。
行电极310(下部电极13)被连接到行电极驱动电路41,列电极311 (上部电极总线32)被连接到列电极驱动电路42。
这里,各驱动电路(41、42)和电子源板的连接,例如通过用各向 异性导电膜压接载带封装,或将构成各驱动电路(41、42)的半导体芯 片直接封装在电子源板的基板14上的玻璃上芯片等来进行。
从加速电压源对金属衬垫膜122常时施加3~6KV左右的加速电压。
图11是表示从图10所示的各驱动电路输出的驱动电压波形示例的 定时图。
在该图中,虚线表示高阻抗输出。
实际上,输出阻抗为1~10MΩ左右就可以,在本实施例中为5MΩ。
这里,第n个行电极310用Rn表示,第m个列电极311用Cm表 示,第n个行电极310和第m个列电极311的交点的点用(n,m)表示。
在时刻t0时,由于无论哪个电极都为零电压,所以不发射电子,因 此,荧光体(114A~114C)不发光。
在时刻t1时,对R1的行电极310从行电极驱动电路41施加(VR1) 的驱动电压,对(C1,C2)的列电极311从列电极驱动电路42施加(VC1) 的驱动电压。
由于在点(1,1)、(1,2)的上部电极11和下部电极13之间施 加(Vc1-VR1),所以只要将(VC1-VR1)的电压设定在电子发射开始电压 以上,那么从这两个点的薄膜型电子源将电子发射到真空中。
在本实施例中,VR1=-5V、VC1=4.5V。
发射的电子由金属衬垫膜122上施加的电压加速后,轰击荧光体 (114A~114C),使荧光体(114A~114C)发光。
在该期间,由于其他的(R2、R3)的行电极310为高阻抗状态,所 以不管列电极311的电压值如何都不发射电子,对应的荧光体 (114A~114C)也不发光。
在时刻t2时,对R2的行电极310从行电极驱动电路41施加(VR1) 的驱动电压,从C1的列电极311、列电极驱动电路42施加(VC1)电压 后,同样地,使点(2,1)点亮。
这里,将图11所示的电压波形的驱动电压施加在行电极310和列电 极311上时,仅点亮图10的斜线的点。
于是,通过改变列电极311上施加的信号,可以显示期望的图像或 信息。
通过按照图像信号来适当改变列电极311上施加的驱动电压(VC1) 的大小,可以显示有色调的图像。
为了释放隧道绝缘层12中存储的电荷,在图11的时刻t4时,对所 有的行电极310从行电极驱动电路41施加(VR2)的驱动电压,同时对 所有的列电极从列电极驱动电路42施加0V的驱动电压。
这里,由于VR2=5V,所以对薄膜型电子源301施加-VR2=-5V的电压。
于是,通过施加与电子发射时相反极性的电压(反向脉冲),可以 提高薄膜电子源的寿命特性。
作为施加反向脉冲的期间(图11的t4~t5、t8~t9),如果使用图像 信号的垂直回扫期间,则与图像信号匹配性好。
如以上说明,在本实施例中,由于将非选择状态的行电极310设定 为高阻抗状态,所以如上所述,可以降低消耗功率。
[实施例2] 本发明实施例2的图像显示装置中使用的显示屏板、以及显示屏板 和驱动电路的连线方法与上述实施例1相同。
图12是表示在本发明实施例2的图像显示装置中,从行电极驱动电 路41和列电极驱动电路42输出的驱动电压波形示例的定时图。
在本实施例中,对金属衬垫膜122从加速电压源也常时施加3~6KV 左右的加速电压。
在图12中,虚线表示高阻抗输出。
实际上,输出阻抗为1~10MΩ左右就可以,在本实施例中为5MΩ。
这里,与上述实施例1同样,第n个行电极310用Rn表示,第m 个列电极311用Cm表示,第n个行电极310和第m个列电极311的交 点的点用(n,m)表示。
在时刻t0时,由于无论哪个电极都为零电压,所以不发射电子,因 此,荧光体(114A~114C)不发光。
在时刻t1时,对R1的行电极310从行电极驱动电路41施加(VR1) 的驱动电压,对(C1,C2)的列电极311从列电极驱动电路42施加(VC1) 的驱动电压。
由于在点(1,1)、(1,2)的上部电极11和下部电极13之间施 加(VC1-VR1),所以只要将(VC1-VR1)的电压设定在电子发射开始电压 以上,那么从这两个点的薄膜型电子源将电子发射到真空中。
在本实施例中,VR1=-5V、VC1=4.5V。
发射的电子由金属衬垫膜122上施加的电压加速后,轰击荧光体 (114A~114C),使荧光体(114A~114C)发光。
在该期间,由于其他的(R2、R3)的行电极310为高阻抗状态,所 以不管列电极311的电压值如何都不发射电子,对应的荧光体 (114A~114C)也不发光。
在该期间,由于C3的列电极311为高阻抗状态,所以从点(1,3) 不发射电子,对应的荧光体(114A~114C)也不发光。
在时刻t2时,对R2的行电极310从行电极驱动电路41施加(VR1) 的驱动电压,从C1的列电极311、列电极驱动电路42施加(VC1)电压 后,同样地,使点(2,1)点亮。
这里,将图12所示的电压波形的驱动电压施加在行电极310和列电 极311上时,仅点亮图10的斜线的点。
于是,通过改变列电极311上施加的信号,可以显示期望的图像或 信息。
通过按照图像信号来适当改变列电极311上施加的驱动电压(VC1) 的脉冲宽度,可以显示有色调的图像。
为了释放隧道绝缘层12中存储的电荷,在图12的时刻t4时,对所 有的行电极310从行电极驱动电路41施加(VR2)的驱动电压,同时对 所有的列电极从列电极驱动电路42施加0V的驱动电压。
这里,由于VR2=5V,所以对薄膜型电子源301施加-VR2=-5V的电压。
于是,通过施加与电子发射时相反极性的电压(反向脉冲),可以 提高薄膜电子源的寿命特性。
作为施加反向脉冲的期间(图12的t4~t5、t8~t9),如果使用图像 信号的垂直回扫期间,则与图像信号匹配性好。
如以上说明,在本实施例中,由于不仅将非选择状态的行电极310 设定为高阻抗状态,还将非选择状态的行电极310设定为高阻抗状态, 所以与上述实施例1相比,可进一步降低消耗功率。
以上,根据上述实施例具体地说明了本发明人的发明,但本发明不 限于上述实施例,不用说,在不脱离其主要精神的范围内可进行各种变 更。
本发明的图像显示装置及其驱动方法,特别是在使用真空中发射电 子的薄膜型电子源的图像显示装置中,可降低随着薄膜电子源阵列的驱 动增加的无效功率,是可实现能够降低消耗功率的技术,产业上的利用 可能性大。
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