JP4848779B2

JP4848779B2 - 画像表示装置

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Publication number: JP4848779B2
Application number: JP2006018364A
Authority: JP
Inventors: 睦三鈴木
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2006-01-27
Filing date: 2006-01-27
Publication date: 2011-12-28
Anticipated expiration: 2026-01-27
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Description

本発明は、マトリクス状に配置した電子放出素子と蛍光体とを用いて画像を表示する画像表示装置に関する。

マトリクス電子源ディスプレイとは，互いに直交する電極群の交点を画素とし、各画素に電子放出素子を設け，各電子放出素子への印加電圧またはパルス幅を調整することによって放出電子量を調整し，その放出電子を真空中で加速した後，蛍光体に照射し、照射した部分の蛍光体を発光させるものである。電子放出素子として，電界放射型陰極を用いるもの，MIM(Metal-Insulator-Metal)型電子源を用いるもの，カーボンナノチューブ陰極を用いるもの，ダイヤモンド陰極を用いるもの，表面伝導電子放出素子を用いるもの，弾道型面電子源を用いるものなどがある。このように，マトリクス電子源ディスプレイとは，電子放出素子と蛍光体とを組み合わせた電子線励起型平面ディスプレイを指す。

図２に示すように，マトリクス電子源ディスプレイでは電子放出素子を配置した陰極板601と蛍光体を形成した蛍光板602とを，対向配置した構成である。電子放出素子301から放出した電子が蛍光板に到達し蛍光体を励起・発光させるために，陰極板と蛍光板との間の空間を真空に保つ。外部からの大気圧に耐えるために陰極板と蛍光板との間にスペーサ（支柱）60を挿入する。

蛍光板602は加速電極122を有し，加速電極122には３KV〜１０KV程度の高電圧を印加する。電子放出素子301から放出された電子はこの高電圧で加速されたのち蛍光体に照射し，蛍光体を励起発光させる。

また，本明細書において，薄膜電子源とは，上部電極，電子加速層，下部電極を積層した構造を有するもので，MIM(Metal-Insulator-Metal)型電子源，MOS(Metal-oxide Semiconductor)型電子源，弾道型面電子源などが含まれる。MOS型電子源は，電子加速層に半導体−絶縁体積層膜を用いたもので，例えばJapanese Journal of Applied Physics、Vol.36、Part 2、No.7B、pp．L939〜L941（1997）に記載されている。弾道型面電子源は，電子加速層にポーラスシリコンなどを用いたもので，例えば、Japanese Journal of Applied Physics、Vol.34、Part 2、No.6A、pp．L705〜L707（1995）に記載されている。薄膜電子源は，電子加速層中で加速した電子を真空中に放出させる。

Japanese Journal of Applied Physics、Vol.36、Part 2、No.7B、pp．L939〜L941（1997）

Japanese Journal of Applied Physics、Vol.34、Part 2、No.6A、pp．L705〜L707（1995）

マトリクス電子源ディスプレイでは，蛍光板602に印加する蛍光面電圧により，蛍光板602と陰極板601との間で放電が発生することがあるという課題があった。本発明は，この放電を低減した画像表示装置を提供する。

薄膜電子源を用いたマトリクス電子源ディスプレイでは，低輝度の表示画像から高輝度の表示画像に切り替えた後，短時間のうちに輝度が少しずつ変化する，という現象があった。これは視覚的には残像としてとらえられる。ここで「短時間」とは数秒〜数１０分間の範囲を指す。

本発明は，この残像を低減する画像表示装置を提供する。

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記の通りである。

複数本の互いに平行な第１の電極群と前記第１の電極群に直交する互いに平行な第２の電極群と複数個の電子放出素子を有する第１の基板と，蛍光体と加速電極とを有する第２の基板とを有する表示パネルと，前記加速電極へ蛍光面電圧を供給する電圧供給手段を有する画像表示装置であって，前記画像表示装置を画像表示動作を開始する際に，第１の工程と第２の工程を有し，前記第１の工程では前記蛍光面電圧を前記第２の工程での蛍光面電圧より小さく設定し，前記複数個の電子放出素子から電子を放出させ，前記第２の工程では前記蛍光面電圧を３ＫＶ以上に設定し，表示する画像信号に応じた電子を前記電子放出素子から放出させ，前記第１の工程は前記第２の工程よりも時間的に先立って行うことを特徴とする画像表示装置。

複数本の互いに平行な第１の電極群と前記第１の電極群に直交する互いに平行な第２の電極群と複数個の電子放出素子を有する第１の基板と，蛍光体と加速電極とを有する第２の基板とを有する表示パネルと，前記加速電極へ蛍光面電圧を供給する電圧供給手段を有する画像表示装置であって，前記画像表示装置を画像表示動作を開始する際に，第１の工程と第２の工程を有し，前記第１の工程では前記蛍光面電圧を前記第２の工程での蛍光面電圧より小さく設定し，前記複数個の電子放出素子から電子を放出させ，前記第２の工程では前記蛍光面電圧を３ＫＶ以上に設定し，表示する画像信号に応じた電子を前記電子放出素子から放出させ，前記第１の工程は前記第２の工程よりも時間的に先立って行ない，さらに前記第１の工程と前記第２の工程との間に第３の工程を有し，前記第３の工程では前記複数個の電子放出素子からの電子放出を停止させることを特徴とする画像表示装置。

下部電極、電子加速層、上部電極を有し、前記下部電極と前記上部電極の間に、前記下部電極に対して前記上部電極が正電圧になる極性の電圧を印加した際に、前記上部電極の表面から電子を放出する薄膜型電子源を複数個有し，複数本の互いに平行な第１の電極群と前記第１の電極群に直交する互いに平行な第２の電極群を有する第１の基板と，蛍光体と加速電極とを有する第２の基板とを有する表示パネルと，前記加速電極へ蛍光面電圧を供給する電圧供給手段を有する画像表示装置であって，前記画像表示装置を画像表示動作を開始する際に，第１の工程と第２の工程を有し，前記第１の工程では前記蛍光面電圧を前記第２の工程での蛍光面電圧より小さく設定し，前記複数個の薄膜電子源から電子を放出させ，前記第２の工程では前記蛍光面電圧を３ＫＶ以上に設定し，表示する画像信号に応じた電子を前記薄膜電子源から放出させ，前記第１の工程は前記第２の工程よりも時間的に先立って行うことを特徴とする画像表示装置。

複数本の互いに平行な第１の電極群と前記第１の電極群に直交する互いに平行な第２の電極群と，複数個の電子放出素子を有する第１の基板と，蛍光体と加速電極とを有する第２の基板とを有する表示パネルと，前記加速電極へ蛍光面電圧を供給する電圧供給手段を有する画像表示装置であって，前記画像表示装置を画像表示動作を開始する際に，前記加速電極へ蛍光面電圧を供給した後，有限の遅れ時間の後，前記複数個の電子放出素子から電子を放出させることを特徴とした画像表示装置。

マトリクス電子源ディスプレイにおける，蛍光板−陰極板間の放電の低減方法については，実施例に即して記載する。ここでは，薄膜電子源を用いたマトリクス電子源ディスプレイにおける残像を低減する方法を説明する。

図３は薄膜電子源の動作原理を示すエネルギーバンド図である。下部電極１３，電子加速層１２，上部電極１１が積層されており，上部電極１１に正の電圧を印加した時の状態を図示した。MIM型電子源の場合，電子加速層１２として絶縁体を用いる。上部電極−下部電極間に印加された電圧によって電子加速層１２内に電界が生じる。この電界によって下部電極１３中から電子がトンネル現象によって電子加速層１２中に流れ込む。この電子は電子加速層１２中の電界によって加速されホットエレクトロンとなる。このホットエレクトロンが上部電極１１中を通過する際，一部の電子は非弾性散乱などによりエネルギーを失う。上部電極１１−真空界面（すなわち上部電極の表面）に達した時点で，表面の仕事関数Φよりも大きな運動エネルギーを有する電子は真空中に放出される。本明細書においては，このホットエレクトロンにより，下部電極１３−上部電極１１間に流れる電流をダイオード電流Id，真空中に放出される電流を放出電流Ieと呼ぶ。そして，ダイオード電流Idと放出電流Ieの比（Ie／Id）を電子放出比αと呼ぶ。

発明者は薄膜電子源の電子放出特性を詳細に測定・検討した結果，残像現象は以下のメカニズムで発生することを見出した。

図４は高輝度状態でしばらく動作させた後の薄膜電子源のエネルギーバンド図である。ダイオード電流を構成するホットエレクトロンが電子加速層を通過する際，一部の電子は電子加速層内にトラップされる。このトラップされた電子７１１が電子加速層内部に内部電界を形成する。図４に図示したように，この内部電界により下部電極１３−電子加速層１２界面の電界強度は弱くなる。このために下部電極から電子加速層内に流入する電子の量，すなわちダイオード電流Idが低減する。これに応じて放出電流Ie＝α×Idが減少し，輝度が若干低下する。これが残像現象となる。

また，発明者は，長期間電子放出動作を停止させていた薄膜電子源では，特に残像現象が大きいことを見出した。これは，長期間電子放出動作を停止させていると，電子加速層１２中にトラップされていた電荷が放電・散逸して，少なくなるためである。

本発明によれば，アーク放電やスパーク放電などの真空放電の発生を低減することが出来る。また，本発明によれば，薄膜電子源を電子放出素子に用いた画像表示装置において，残像を低減することが出来る。

以下、本発明に係る画像表示装置を図面に示した幾つかの実施例による発明の実施の形態を参照して更に詳細に説明する。

本発明を用いた第１の実施例を述べる。

この実施例では電子放出素子301として薄膜電子源を用いる。さらに具体的にはMIM(Metal-Insulator-Metal, 金属−絶縁体−金属)電子源を用いる。

図５は，本実施例で用いる表示パネルの平面図である。図６は図５のＡ−Ｂ間の断面図である。

陰極板601，蛍光板602，枠部材603とで囲まれた内部が真空になっている。真空領域には大気圧に抗するためにスペーサ60が配置されている。スペーサ60の形状，個数，配置は任意である。陰極板601上には走査電極310が水平方向に配置され，データ電極311がそれと直交して配置されている。走査電極310とデータ電極311との交点が画素に対応する。ここで画素とは，カラー画像表示装置の場合にはサブ画素に対応するものである。

図５では走査電極310の本数が12本しか記載していないが，実際のディスプレイでは数100本から数千本ある。データ電極311についても同様である。走査電極310とデータ電極311との交点には電子放出素子301が配置されている。

図７は，図５の中の陰極板601の一部を示した平面図である。真空中に電子を放出する電子放出領域35と上部電極11以外の場所は，ほぼ全て共通電極420で覆われている。スペーサ60の底面は共通電極420に接している。走査電極310と上部電極バスライン32（本実施例ではデータ電極311と兼ねている）は共通電極に覆われて平面図には現れないので，点線で示してある。

本実施例では電子放出素子301として薄膜電子源を用いている。走査電極310と上部電極バスライン32とが交差する領域に電子放出領域35（点線で囲んだ領域）があり，この領域から電子が放出される。

図８は，本実施例で用いる表示パネルの断面図である。図８（ａ）は図７のＡ−Ｂ線に沿った断面図，図８（ｂ）は図７のＣ−Ｄ線に沿った断面図である。

陰極板601の構成は以下の通りである。ガラスなどの絶縁性の基板14上に，下部電極13，絶縁層12，上部電極11とで構成される薄膜電子源301（本実施例における電子放出素子301）が構成される。上部電極バスライン32は，上部電極バスライン下地膜33を介して上部電極11に電気的に接続されており，上部電極11への給電線として働く。また，本実施例では上部電極バスライン32はデータ電極311として働く。

陰極板601上，電子放出素子301がマトリクス状に配置されている領域（陰極配置領域610と呼ぶ）は，層間絶縁膜410で覆われており，その上に共通電極420が形成されている。共通電極420は，共通電極膜Ａ421と共通電極膜Ｂ422の積層膜で構成される。

共通電極はアース電位に接続されている。スペーサ60は共通電極420に接しており，蛍光板602の加速電極122からスペーサ60を介して流れる電流を流す働きと，スペーサ60に帯電した電荷を流す働きをする。

なお，図８では高さ方向の縮尺は任意である。すなわち，下部電極１３や上部電極バスライン３２などは数μm以下の厚さであるが，基板１４と面板１１０との距離は１〜３ｍｍ程度の長さである。

陰極板601の作成方法を図９を用いて説明する。図９は基板１４上に薄膜電子源を作製するプロセスを示したものである。図９には、図７、図８において走査電極310の一つとデータ電極311の一つとの交点に形成する一つの電子源エレメントのみを取り出して描いている。図９の右の列は平面図であり，図中のＡ−Ｂ線に沿う断面図を図９の左の列に示している。

ガラスなどの絶縁性基板１４上に，下部電極１３用の材料として，Al合金を例えば３００ｎｍの膜厚に形成する。ここではAl-Nd合金を用いた。このAl合金膜の形成には，例えば，スパッタリング法や抵抗加熱蒸着法などを用いる。次に，このAl合金膜を，フォトリソグラフィによるレジスト形成と，それに続くエッチングとによりストライプ状に加工し下部電極１３を形成する。ここで用いるレジストはエッチングに適したものであればよく，また，エッチングもウエットエッチング，ドライエッチングのいずれも可能である。これが，図９（a）の状態である。

次に，レジストを塗布して紫外線で露光してパターニングし，図９（b）のレジストパターン５０１を形成する。レジストには、例えばキノンジアザイド系のポジ型レジストを用いる。次にレジストパターン５０１を付けたまま，陽極酸化を行い，保護層１５を形成する。この陽極酸化は，本実施例では化成電圧１００Ｖ程度とし，保護層１５の膜厚を140nm程度とした。これが，図９（c）の状態である。

レジストパターン５０１を剥離した後，レジストで被覆されていた下部電極１３表面を陽極酸化して絶縁層１２を形成する。本実施例では化成電圧を６Ｖに設定し，絶縁層膜厚を８nmとした。これが，図９（d）の状態である。絶縁層１２が形成された領域が電子放出領域３５になる。すなわち，保護層１５に囲まれた領域が電子放出領域３５である。

次に，上部電極バスライン下地膜33と上部電極バスライン32を成膜した後，パターン化して上部電極バスライン32を形成する。上部電極バスライン32はデータ電極311の働きもする。これが図９（e）の状態である。本実施例では，上部電極バスライン下地膜33は膜厚10nm程度のタングステン膜，上部電極バスライン３２は膜厚300nm程度のAl合金とした。バスライン３２の材料にはAuなどを用いても良い。

次に，層間絶縁膜410と共通電極膜Ａ421とを成膜する（図９（ｆ））。層間絶縁膜410と共通電極膜Ａ421の材料は，同時にエッチングできる材料の組合せを用いると良い。例えば，層間絶縁膜410としてSi3N4を用い，共通電極膜Ａ421としてタングステンやモリブデン，チタンなどを用いる。

次に電子放出領域35およびその周辺の層間絶縁膜をエッチングにより開口する。次いで，エッチングにより上部電極バスライン32も開口する（図９（ｇ））。エッチング条件を適切に設定することにより，層間絶縁膜410の開口よりも上部電極バスライン32の開口の方が大きくなるようにする。このように開口部を「ひさし状」に加工することにより，後の工程で上部電極の電子放出素子間分離が確実になる。

図９（ｈ）のパターンで上部電極バスライン下地膜33をエッチングし，絶縁層12を露出させる。最後に，上部電極11をスパッタなどで成膜する。上部電極材料のうち絶縁層12の上に成膜されたものは上部電極12として働く。一方，共通電極膜Ａ421の上に成膜された上部電極材料は共通電極膜Ｂ422となる。これは共通電極420として働く。

上部電極11には，膜厚１０ｎｍ程度の導電性膜を用いる。本実施例では，イリジウム（Ｉｒ）と白金（Ｐｔ）と金（Ａｕ）の積層膜を，合計膜厚6ｎｍで成膜した。

前述の通り，層間絶縁膜410が「ひさし状」に形成されているため，各電子放出素子の上部電極11は共通電極420とは電気的に切り離される。したがって，上部電極11をエッチングなどによりパターン化する必要がない。このため，エッチング工程での薬剤による表面汚染が無く，電子放出素子301の電子放出特性の劣化が起こらない。

上部電極11と上部電極バスライン32との電気的接続は，上部電極バスライン下地膜33を介して接続している。上部電極バスライン下地膜33は膜厚１０ｎｍ程度と薄いため，薄い上部電極11でも確実に電気的接続が得られる。

以上の工程で，図８の構成の陰極板601が得られる。

蛍光板602の構成は以下の通りである。ガラスなど透光性の面板110にはブラックマトリクス120が形成され，さらに赤色蛍光体114A，緑色蛍光体114B，青色蛍光体114Cとが形成されている。さらに，加速電極122が形成されている。加速電極122は膜厚70nm〜100nm程度のアルミ膜で形成されており，薄膜電子源301から放出された電子は，加速電極122に印加された加速電圧で加速された後，加速電極122に入射すると，加速電極を透過して蛍光体114に衝突し，蛍光体を発光させる。蛍光板602の作成方法の詳細は，例えば特開2001-83907に記載されている。

陰極板601と蛍光板602との間には，スペーサ60が適当な個数配置されている。図５に示したとおり，陰極板601と蛍光板602とは枠部材603をはさんで封着される。さらに，陰極板601と蛍光板602と枠部材603とで囲まれた空間60は真空に排気される。

図１０は、このようにして製作した表示パネル100の駆動回路への結線図である。走査電極310は走査電極駆動回路41へ結線し、データ電極311はデータ電極駆動回路42に結線する。加速電極122は抵抗１３０を経由して加速電極駆動回路43へ結線する。n番目の走査電極310Rnとm番目のデータ電極311Cmの交点のドットを（n, m）で表すことにする。

抵抗１３０の抵抗値は以下のように設定した。例えば，対角寸法５１ｃｍ（２０インチ）の表示装置では表示面積は１２４０ｃｍ2である。加速電極122と陰極との間の距離を２ｍｍに設定した場合，加速電極122と陰極との間の静電容量Ｃgは約５５０ｐＦとなる。真空放電の発生時間（２０ナノ秒程度）よりも充分長い時定数，例えば500ナノ秒とするために，抵抗１３０は900Ω以上に設定すればよい。本実施例では18KΩに設定した（時定数１０μｓ）。

図１１は、各駆動回路の発生電圧の波形を示す。図１１には記されていないが、加速電極122には３〜１０ＫＶ程度の電圧（蛍光面電圧Ｖa）を印加する。

時刻ｔ0ではいずれの電極も電圧ゼロであるので電子は放出されず、したがって、蛍光体114は発光しない。

時刻ｔ1において、走査電極310R1にはＶR1なる電圧の走査パルス750を、データ電極311C1、C2には＋ＶC1なる電圧のデータパルス751を印加する。ドット（1, 1）、（1, 2）の下部電極13と上部電極との間には（ＶC1−ＶR1）なる電圧が印加されるので、（ＶC1−ＶR1）を電子放出開始電圧以上に設定しておけば、この２つのドットの薄膜電子源からは電子が真空10中に放出される。本実施例ではＶR1＝−5V，ＶC1＝4.5Vとした。放出された電子は加速電極122に印加された電圧により加速された後、蛍光体114に衝突し、蛍光体114を発光させる。

時刻ｔ2において、走査電極310R2にＶR1なる電圧を印加し、データ電極311C1にＶC1なる電圧を印加すると、同様にドット（2, 1）が点灯する。また、時刻ｔ3において、走査電極310R3にＶR1なる電圧を印加し、データ電極311C3にＶC1なる電圧を印加すると、同様にドット（3, 3）が点灯する。このようにして、図１１の電圧波形を印加すると、図１０の斜線を施したドットのみが点灯する。

このようにして、データ電極311に印加する信号を変えることにより所望の画像または情報を表示することができる。また、データ電極311への印加電圧ＶC1の大きさを画像信号に合わせて適宜変えることにより、階調のある画像を表示することができる。

図１１に示したように，時刻ｔ4において全ての走査電極310にＶR2なる電圧を印加する。本実施例ではＶR2＝5Vとした。このとき全てのデータ電極311への印加電圧は0Ｖなので，薄膜電子源301には−ＶR2＝−５Ｖの電圧が印加される。このように電子放出時とは逆極性の電圧（反転パルス754）を印加することにより薄膜電子源の寿命特性を向上できる。また，反転パルスを印加する期間（図１１のｔ4〜ｔ5，ｔ8〜t9）としては，映像信号の垂直帰線期間を用いると，映像信号との整合性が良い。

図１０，図１１での説明では，簡単のため3×3ドットの例を用いて説明したが，実際の画像表示装置では走査電極数が数１００〜数千本，データ電極数も数１００〜数千本ある。

以上の説明では，画像表示装置に画像または情報を表示している，定常的な動作期間の動作方法を記載した。次に，動作を停止させていた画像表示装置を表示動作を開始する際の初期動作シーケンスを図１を用いて説明する。

この「画像表示装置を表示動作を開始する際」とは，具体的には，例えば画像表示装置をテレビ受像器として用いる場合，ユーザーが家庭あるいは事務所などのユーザー使用場所において，テレビ表示画像を見るために電源スイッチを投入する，あるいは表示動作開始スイッチを投入する時点（より正確には，スイッチを投入してから定常的な画像表示動作が動作するまでの期間）を意味する。

時刻t=0で画像表示装置のスイッチを入れると，まず蛍光面電圧VaをVa(A)に設定する。設定電圧Va(A)は，蛍光面が発光しない電圧に設定する。通常Va(A)=500V〜3KV程度に設定する。次に時刻t1から蛍光面電圧をVa(A)に設定している期間（すなわち，時刻t2まで）の期間，電子放出素子を動作させる。このt=t1〜t2の期間の間の平均放出電流をIe(A)とする。

時刻t=t2〜t3の期間（期間B）において，蛍光面電圧VaをVa(A)からVa(C)に上昇させる。電圧Va(C)は定常的な表示動作を行う際の蛍光面電圧であり，通常Va(C)=３〜１０ＫＶ程度に設定する。期間Bでは，電子放出素子の動作をいったん停止させる。このように蛍光面電圧が一定電圧に整定するまでは電子放出を停止させることにより，歪んだ画像などが表示されないようになるので，より好ましい形態となる。

時刻t3で蛍光面電圧がVa(C)に設定した後，電子放出素子を画像信号に応じて動作させ，画像表示を行う。図１において，電子放出素子の動作開始を時刻t3よりも少し遅らせているのは，蛍光面電圧がVa(C)に整定してから画像表示を行うためである。本実施例ではこの遅れ時間を１秒に設定した。

マトリクス電子源ディスプレイにおいて蛍光板６０２と陰極板６０１との間で放電が発生する問題があるが，従来の点灯シーケンスでは，この放電発生は画像表示装置をスイッチ投入して画像表示動作開始直後に発生することが多かった。これは，電子放出が開始することで表示パネル内の吸着物がガスとしてパネル内に放出され，これが電子と衝突することでイオン化して放電に至るためである。図１のシーケンスを用いることで，スイッチ投入した直後（期間A）は，蛍光面電圧を低く設定されるため，パネル内にガスが発生しても放電に至らないようになった。

また，期間Aでは蛍光面電圧Va(A)を蛍光体が発光しない電圧に設定しているため，映像としては表示されないので，不要な映像が表示される弊害が発生しない。蛍光面電圧Va(A)印加時の蛍光面の発光効率が，Va(C)印加時の発光効率の１／５以下になるようにVa(A)を設定すると不要な映像は気にならないレベルになるため好ましい。蛍光面電圧Va(A)印加時の蛍光面の発光効率が，Va(C)印加時の発光効率の１／１０以下になるようにVa(A)を設定すると期間Aでの表示画像さらに見えなくなるため，さらに好ましい。

電子放出素子の動作開始に先だって蛍光面電圧を印加することが，以下の理由から好ましい。すなわち，加速電極122に蛍光面電圧を印加した後，ある遅れ時間t1（t1＞０）を経てから電子放出素子を動作させるわけである。

蛍光面電圧がゼロ[V]の状態で電子放出素子を動作させると，放出した電子は表示パネル100の真空中に放出されるが，加速電極122には捕集されない。放出された電子はパネル内の絶縁体や誘電体部分や汚染物粒子などに付着して帯電する。この状態で加速電極122に高電圧が印加されると真空放電が発生しやすくなる。

また，電子放出素子の表面汚染物を帯電させることにより，電子放出素子の電子放出特性が阻害される場合もある。t1＞０，すなわち，電子放出素子の動作に先立って蛍光面電圧を印加するというシーケンスをとることで，これらの問題を解決できる。本実施例では，t1＝0.5秒に設定した。

これらの理由から明らかなように，電子放出素子の動作に先立って，蛍光面電圧を印加を印加することの効果は，蛍光面電圧を期間A，B，Cと段階的に印加する場合に限らず，有効である。

蛍光面電圧を期間A，B，Cと段階的に印加する場合にも，期間Aにおいて，蛍光面電圧Va(A)を印加した後，遅れ時間t1を経てから電子放出素子を動作させる（すなわちt1＞０）と，真空放電の防止効果が一層高まり，好ましい。本実施例では，t1＝0.5秒に設定した。

期間A, Bの長さは任意に設定することができるが，通常t2=2〜4秒，(t3−t2)=1〜3秒程度に設定する。

以上の実施例では，電子放出素子301として薄膜電子源を用いた場合を記したが，本発明が電子放出素子としてその他の電子源を用いた場合も有効であることは言うまでもない。

期間Aは吸着ガスを放出させることで，その後の放電発生を低減することが目的であるから，t=t1〜t2の期間では全ての電子放出素子を動作させると一層効果がある。

本実施例では，薄膜電子源を用いた画像表示装置において，従来課題であった残像を低減した実施例を述べる。

本実施例に用いた表示パネルの構造，製作方法，駆動回路への結線方法は実施例１と同様である。画像信号に応じた画像を表示動作させる際の印加電圧も，図１１に図示した通りであり，実施例１と同じである。

次に，動作を停止させていた画像表示装置を表示動作を開始する際の初期動作シーケンスを図１を用いて説明する。

時刻t=0で画像表示装置のスイッチを入れると，まず蛍光面電圧VaをVa(A)に設定する。設定電圧Va(A)は，蛍光面が発光しない電圧に設定する。通常Va(A)=500V〜3KV程度に設定する。次に時刻t1から蛍光面電圧をVa(A)に設定している期間（すなわち，時刻t2まで）の期間，電子放出素子を動作させる。このt=t1〜t2の期間の平均放出電流をIe(A)とする。

図１の動作シーケンスにしたがって動作させると，画像表示を開始するのに先立って期間Aにおいて電子放出素子が動作しているので，時刻t3において画像表示動作が開始した直後，残像が低減した画像を表示出来る。また，期間Aにおいては，電子放出素子から電子が放出されるものの，蛍光面電圧Va(A)を蛍光面が発光しない電圧に設定しているため，映像としては表示されない。

蛍光面電圧Va(A)印加時の蛍光面の発光効率が，Va(C)印加時の発光効率の１／５以下になるように，Va(A)を設定すると不要な映像は気にならないレベルになるため好ましい。蛍光面電圧Va(A)印加時の蛍光面の発光効率が，Va(C)印加時の発光効率の１／１０以下になるようにVa(A)を設定すると期間Aでの表示画像さらに見えなくなるため，さらに好ましい。

期間Aはあらかじめ陰極動作をすることで，映像信号を表示する期間（期間C）での残像を低減することが目的であるから，期間Aでは全ての電子放出素子を動作させると一層効果がある。

また，本実施例の効果は，あらかじめ薄膜電子源の電子加速層１２中のトラップに電荷を蓄積させることでその後の残像が低減するわけであるから，期間Aにおいて薄膜電子源を駆動する信号強度はある程度大きくするとより効果がある。実際には，画像表示時に薄膜電子源から取り出す最大放出電流値Ie(max)の５０％以上の放出電流を流すように期間Aでの（薄膜電子源への）印加電圧を設定すると，より効果が得られる。，
期間A, Bの長さは任意に設定することができるが，通常t2=2〜4秒，(t3−t2)=1〜3秒程度に設定する。

本発明に係る画像表示装置の画像表示動作開始時の動作シーケンスを示す図。マトリクス電子源ディスプレイの断面を示す模式図。薄膜電子源の電子放出機構を説明するための図。薄膜電子源の残像現象を説明するための図。本発明に係る画像表示装置の第１の実施例の表示パネルの構造を説明するための平面図。本発明に係る画像表示装置の第１の実施例の表示パネルの構造を説明するための断面図。本発明に係る画像表示装置の第１の実施例の陰極板の一部を示す平面図。本発明に係る画像表示装置の第１の実施例の陰極板の一部を示す断面図。本発明に係る画像表示装置の第１の実施例の陰極板の作成プロセスを説明するための図。本発明に係る画像表示装置の第１の実施例の表示パネルと駆動回路との結線を示す図。本発明に係る画像表示装置の第１の実施例の駆動方法を示す図。

符号の説明

１１…上部電極，１２…絶縁層、１３…下部電極、１４…基板、３２…上部電極バスライン，４１…走査駆動回路、４２…データ駆動回路、４３…加速電極駆動回路、６０…スペーサ，１００…表示パネル，110…面板、114…蛍光体、120…ブラックマトリクス、122…加速電極、１３０…抵抗，301…電子放出素子，３１０…走査電極，３１１…データ電極，６０１…陰極板，６０２…蛍光板，６０３…枠部材，７５０…走査パルス，７５１…データパルス，７５４…反転パルス。

Claims

複数個の電子放出素子を有する第１の基板と，蛍光体と加速電極とを有する第２の基板とを有する表示パネルと，前記加速電極へ蛍光面電圧を供給する電圧供給手段を有する画像表示装置であって，
前記画像表示装置を画像表示動作を開始する際に，第１の工程と第２の工程を有し，
前記第１の工程では前記蛍光面電圧を前記第２の工程での蛍光面電圧より小さく設定し，前記複数個の電子放出素子から電子を放出させ，
前記第２の工程では前記蛍光面電圧を３ＫＶ以上に設定し，表示する画像信号に応じた電子を前記電子放出素子から放出させ，
前記第１の工程は前記第２の工程よりも時間的に先立って行い,
前記第１の工程と前記第２の工程との間に第３の工程を有し，
前記第３の工程では前記複数個の電子放出素子からの電子放出を停止させることを特徴とする画像表示装置。
請求項１に記載の画像表示装置であって，
前記第１の工程における蛍光面の発光効率が，前記第２の工程における蛍光面の発光効率の５分の１以下になるように前記第１の工程の蛍光面電圧を設定することを特徴とする画像表示装置。
請求項１に記載の画像表示装置であって，
前記第１の工程における蛍光面の発光効率が，前記第２の工程における蛍光面の発光効率の１０分の１以下になるように前記第１の工程の蛍光面電圧を設定することを特徴とする画像表示装置。
請求項１乃至３のいずれかに記載の画像表示装置であって，
前記第１の工程において全ての前記電子放出素子を動作させることを特徴とする画像表示装置。
複数個の電子放出素子を有する第１の基板と，蛍光体と加速電極とを有する第２の基板とを有する表示パネルと，前記加速電極へ蛍光面電圧を供給する電圧供給手段を有する画像表示装置であって，
前記画像表示装置を画像表示動作を開始する際に，第１の工程と第２の工程を有し，
前記第１の工程では前記蛍光面電圧を前記第２の工程での蛍光面電圧より小さく設定し，前記複数個の電子放出素子から電子を放出させ，
前記第２の工程では前記蛍光面電圧を３ＫＶ以上に設定し，表示する画像信号に応じた電子を前記電子放出素子から放出させ，
前記第１の工程は前記第２の工程よりも時間的に先立って行い,
前記第１の工程において，蛍光面電圧を印加した後，有限の遅れ時間の後，前記複数個の電子放出素子から電子を放出させる動作を開始することを特徴とする画像表示装置。
前記遅れ時間は０．５秒以上であることを特徴とする請求項５に記載の画像表示装置。
請求項１乃至６のいずれかに記載の画像表示装置であって，
前記電子放出素子は，下部電極，電子加速層，上部電極を有する薄膜電子源であることを特徴とする画像表示装置。
請求項７に記載の画像表示装置であって，
前記第１の工程において前記電子放出素子から放出させる放出電流は，画像表示の最高輝度時に前記電子放出素子から放出される電流の半分以上であることを特徴とする画像表示装置。
複数本の互いに平行な第１の電極群と前記第１の電極群に直交する互いに平行な第２の電極群と
複数個の電子放出素子を有する第１の基板と，蛍光体と加速電極とを有する第２の基板とを有する表示パネルと，前記加速電極へ蛍光面電圧を供給する電圧供給手段を有する画像表示装置であって，
前記画像表示装置を画像表示動作を開始する際に，前記加速電極へ蛍光面電圧を供給した後，有限の遅れ時間の後，前記複数個の電子放出素子から電子を放出させることを特徴とした画像表示装置。
前記遅れ時間は０．５秒以上としたことを特徴とする請求項９に記載の画像表示装置。
請求項９または１０に記載の画像表示装置であって，
前記電子放出素子は，下部電極，電子加速層，上部電極を有する薄膜電子源であることを特徴とする画像表示装置。