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JPH08160883A - 電子ビーム発生装置,画像表示装置並びにそれら装置の駆動方法 - Google Patents

電子ビーム発生装置,画像表示装置並びにそれら装置の駆動方法

Info

Publication number
JPH08160883A
JPH08160883A JP30478294A JP30478294A JPH08160883A JP H08160883 A JPH08160883 A JP H08160883A JP 30478294 A JP30478294 A JP 30478294A JP 30478294 A JP30478294 A JP 30478294A JP H08160883 A JPH08160883 A JP H08160883A
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JP
Japan
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correction value
surface conduction
electron
emitting device
current
Prior art date
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Application number
JP30478294A
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English (en)
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JP3280176B2 (ja
Inventor
Hidetoshi Suzuki
英俊 鱸
Yasuyuki Todokoro
泰之 外處
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
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Priority to US08/358,728 priority patent/US5659328A/en
Priority to AT94309560T priority patent/ATE177560T1/de
Priority to DE69416988T priority patent/DE69416988T2/de
Priority to EP94309560A priority patent/EP0661726B1/en
Priority to AU81624/94A priority patent/AU681724C/en
Priority to CN94119231A priority patent/CN1066571C/zh
Priority to KR1019940036700A priority patent/KR0172195B1/ko
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  • Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)
  • Cold Cathode And The Manufacture (AREA)
  • Control Of Indicators Other Than Cathode Ray Tubes (AREA)

Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】電子放出素子のばらつき及び経時変化を補正す
る。 【構成】装置の使用を始める前に、、まずテストパター
ン発生器13から所定のパターンを発生させてそれに対
する素子電流をメモリ11に記憶しておく。また、放出
電流のばらつきがなくなるように補正値を設定し、メモ
リ8に記憶しておく。これ以降は、、外部信号源からの
信号は演算器7によって補正され、補正信号によってマ
ルチ電子ビーム源は駆動される。素子の経時変換を補正
するためには、テストパターンを発生して、その際の素
子電流を回路3で測定し、メモリ11に記憶されている
値と比較する。有意な差があれば経時変化があるものと
して、メモリ8に記憶している補正値を更新する。この
ようにして、素子のばらつきを補正すると共に、経時変
化の補正をも容易に行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電子放出素子を備える
電子ビーム発生装置と該電子ビーム発生装置を用いた画
像表示装置、並びにそれら装置の駆動方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来から、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
極素子では、たとえば電界放出型素子(以下FE型と記
す)や、金属/絶縁層/金属型放出素子(以下MIM型
と記す)や、表面伝導型放出素子などが知られている。
【0003】FE型の例としては、たとえば、W.P.Dyke
&W.W.Dolan,“Field emission",Advance in Electron P
hysics,8,89(1956)や、あるいは、C.A.Spindt,“Physical
properties of thin-film field emissioncathodes wit
h molybdenium cones",J.Appl.Phys.,47,52488(1976)な
どが知られている。
【0004】また、MIM型の例としては、例えば、C.
A.Mead,“Operation tunnel-emission Devices,J.Appl.
Phys.,32,646(1961)などが知られている。
【0005】また、表面伝導型放出素子としては、たと
えば、M.I.Elinson,Radio Eng.Electron Phys.,10,1290
(1965)や、後述する他の例が知られている。
【0006】表面伝導型放出素子は、基板上に形成され
た小面積の薄膜に、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、前記エリンソン等によるSn
O2薄膜を用いたものの他に、Au薄膜によるもの[G.Di
ttmer:“Thin Solid Films",9,317(1972)]や、In2O3
/SnO2薄膜によるもの[M.Hartwell and C.G.Fonsta
d:“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。
【0007】これら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23に前述のM.Hartwell等による
素子の平面図を示す。同図において、3001は基板
で、3004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。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。該導電性薄膜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],Wは0.1[m
m]で設定されている。尚、図示の便宜から電子放出部
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。
【0008】M.Hartwell等による素子を始めとして上述
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。すなわち、通電フォーミングとは、
前記導電性薄膜3004の両端に一定の直流電圧、もし
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3
004を局所的に破壊もしくは変形もしくは変質せし
め、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、局所的に破壊もしくは変形もしく
は変質した導電性薄膜3004の一部には、亀裂が発生
する。前記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、前記亀裂付近において
電子放出が行われる。
【0009】上述の表面伝導型放出素子は、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、例えば本願出願人
による特開昭64−31332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。
【0010】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。
【0011】特に、画像表示装置への応用としては、例
えば本願出願人によるUSP5,066,883や特開
平2−257551において開示されているように、表
示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。
【0012】発明者らは、上記従来例に記載したものを
はじめとして、さまざまな材料、製法、構造の表面伝導
型放出素子を試みてきた。さらに、多数の表面伝導型放
出素子を配列したマルチ電子ビーム源、並びにこのマル
チ電子ビーム源を応用した画像表示装置についての研究
を行ってきた。
【0013】発明者らは、例えば図22に示す電気的な
配線方法によりマルチ電子ビーム源を試みてきた。即
ち、表面伝導型放出素子を2次元的に多数個配列し、こ
れらの素子を図示のようにマトリクス状に配線したマル
チ電子ビーム源である。
【0014】図中、4001は表面伝導型放出素子を模
式的に示したもの、4002は行方向配線、4003は
列方向配線である。行方向配線4002及び列方向配線
4003は、実際に有限の電気抵抗を有するものである
が、図においては配線抵抗4004及び4005として
示されている。上述の様な配線方法を、単純マトリクス
配線と呼ぶ。
【0015】なお、図示の便宜上、6×6のマトリクス
で示しているが、マトリクスの規模はむろんこれに限っ
たわけではなく、例えば画像表示装置用のマルチ電子ビ
ーム源の場合には、所望の画像表示を行なうのに足りる
だけの素子を配列し配線するものである。
【0016】表面伝導型放出素子を単純マトリクス配線
したマルチ電子ビーム源においては、所望の電子ビーム
を出力させるため、行方向配線4002及び列方向配線
4003に適宜の電気信号を印加する。例えば、マトリ
クスの中の任意の1行の表面伝導型放出素子を駆動する
には、選択する行の行方向配線4002には選択電圧V
sを印加し、同時に非選択の行の行方向配線4002に
は非選択電圧Vnsを印加する。これと同期して列方向
配線4003に電子ビームを出力するための駆動電圧V
eを印加する。この方法によれば、配線抵抗4004及
び4005による電圧降下を無視すれば、選択する行の
表面伝導型放出素子には、Ve−Vsの電圧が印加さ
れ、また非選択行の表面伝導型放出素子にはVe−Vn
sの電圧が印加される。Ve,Vs,Vnsを適宜の大
きさの電圧にすれば選択する行の表面伝導型放出素子だ
けから所望の強度の電子ビームが出力されるはずであ
り、また列方向配線の各々に異なる駆動電圧Veを印加
すれば、選択する行の素子の各々から異なる強度の電子
ビームが出力されるはずである。また、表面伝導型放出
素子の応答速度は高速であるため、駆動電圧Veを印加
する時間の長さを変えれば、電子ビームが出力される時
間の長さも変えることができるはずである。
【0017】したがって、表面伝導型放出素子を単純マ
トリクス配線したマルチ電子ビーム源はいろいろな応用
可能性があり、たとえば画像情報に応じた電気信号を適
宜印加すれば、画像表時装置用の電子源として好適に用
いることができる。
【0018】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、表面伝
導型放出素子を配線したマルチ電子ビーム源を画像表示
装置に用いるには、実際には以下に述べるような問題が
発生していた。
【0019】たとえば、テレビジョンやコンピュータ端
末に応用する場合をはじめとして、画像表示装置には、
高精細、大画面、大画素数、長寿命などの特性が望まれ
る。これを実現するためには、マルチ電子ビーム源に
は、行、列の数がそれぞれ数百〜数千にも及ぶ非常に大
規模な単純マトリクスを構成する必要があり、かつ各表
面伝導型放出素子の電子放出特性が均一であり、しかも
長期にわたり均一性が維持されることが望まれる。
【0020】しかしながら、上述のような大規模なマル
チ電子ビーム源においては、各表面伝導型放出素子の電
子放出特性に製造上のばらつきが発生する問題があっ
た。
【0021】製造上のばらつきは、たとえば、各表面伝
導型放出素子の電極や導電膜を形成するための成膜工程
やパターニング工程において、寸法・形状・材料組成な
どに関して何らかの原因で誤差が生じた場合に発生して
いた。
【0022】また単純マトリクス配線したマルチ電子ビ
ーム源を長期にわたり使用した際には、表面伝導型放出
素子の電子放出特性に変化が生じるが、変化の度合が各
表面伝導型放出素子ごとに異なるという問題も生じた。
画像表示装置に応用した場合には、表示する画像に応じ
て各表面伝導型放出素子を駆動するため、各画素ごとに
総駆動時間が異なる。このため、経時変化の度合いが各
表面伝導型放出素子ごとに異なるのだと考えられる。
【0023】このように、表面伝導型放出素子の特性に
製造上のばらつきや、非一様な経時変化があると、マル
チ電子ビーム源から放出される電子ビーム強度にばらつ
きが生じ、表示画像に輝度むらや色バランスの乱れが発
生することとなり、表示画像の品位が低下してしまって
いた。
【0024】本発明は、上述の問題点に鑑みてなされた
もので、製造上の特性ばらつきや非一様な経時変化にと
もなって発生したマルチ電子ビーム源の出力のばらつき
を補正し、表示画像の品位低下を防止することを目的と
している。
【0025】
【課題を解決するための手段】及び
【作用】本発明の基本的な思想によれば、各表面伝導型
放出素子の特性の初期のばらつきをあらかじめ測定して
記憶しておき、記憶内容に基づい各表面伝導型放出素子
ごとに駆動条件を補正するのである。さらに、表面伝導
型放出素子に固有の特性を利用して、各素子ごとの経時
変化を検知し、経時変化に応じて各素子の駆動条件の補
正量を修正するものである。ここで言う表面伝導型素子
に固有の特性とは、素子に流れる電流(以下、素子電流
と記す)と、素子から出力される電子ビーム強度との間
に強い相関性があるため、電子ビーム出力特性の経時変
化は素子電流の経時変化を測定することにより検知でき
ることを指す。
【0026】第1の発明は、基板上に形成された表面伝
導型放出素子を備える電子ビーム源において、表面伝導
型放出素子に流れる素子電流を測定する測定手段と、前
記測定手段により測定されたデータを記憶するための素
子電流記憶手段と、前記測定手段により測定された最新
のデータと前記素子電流記憶手段に記憶されたデータと
を比較するための比較手段と、表面伝導型放出素子に印
加する駆動信号を補正するための補正値を記憶する補正
値記憶手段と、前記補正値記憶手段に記憶されている補
正値を修正する修正手段とを備えたことを特徴とする電
子ビーム発生装置である。
【0027】第2の発明は、第1の発明の電子ビーム発
生装置において、前記測定手段は表面伝導型放出素子の
電子放出閾値電圧よりも小さな電圧を印加して素子電流
を測定する手段であることを特徴とする電子ビーム発生
装置である。
【0028】第3の発明は、第1の発明の電子ビーム発
生装置において、表面伝導型放出素子は行方向配線と列
方向配線によりマトリクス配線されており、表面伝導型
放出素子に印加する駆動信号とは、行方向配線より印加
される走査信号と列方向配線より印加される変調信号で
あり、このうち変調信号が前記補正値記憶手段いより記
憶された補正値により補正されることを特徴とする電子
ビーム発生装置である。
【0029】第4の発明は、基板上に形成された表面伝
導型放出素子と電子ビームの照射により可視光を発する
蛍光体を備える画像表示装置において、表面伝導型放出
素子に流れる素子電流を測定する測定手段と、前記測定
手段により測定されたデータを記憶するための素子電流
記憶手段と、前記測定手段により測定された最新のデー
タと前記素子電流記憶手段に記憶されたデータとを比較
するための比較手段と、表面伝導型放出素子に印加する
駆動信号を補正するための補正値を記憶する補正値記憶
手段と、前記補正値記憶手段に記憶されている補正値を
修正する修正手段と、を備えたことを特徴とする画像表
示装置である。
【0030】第5の発明は、第4の発明の画像表示装置
において、前記測定手段は表面伝導型放出素子の電子放
出閾値電圧よりも小さな電圧を印加して素子電流を測定
する手段であることを特徴とする画像表示装置である。
【0031】第6の発明は、第4の発明の画像表示装置
において、表面伝導型放出素子は行方向配線と列方向配
線より印加される走査信号と列方向配線より印加される
変調信号であり、このうち変調信号が前記補正値記憶手
段により記憶された補正値により補正されることを特徴
とする画像表示装置である。
【0032】第7の発明は、基板上に形成された表面伝
導型放出素子と電子ビームの照射により可視光を発する
蛍光体と、表面伝導型放出素子に流れる素子電流を測定
する測定手段と、前記測定手段により測定されたデータ
を記憶するための素子電流記憶手段と前記測定手段によ
り測定された最新のデータと前記素子電流記憶手段に記
憶されたデータとを比較するための比較手段と、表面伝
導型放出素子に印加する駆動信号を補正するための補正
値を記憶する補正値記憶手段と、前記補正値記憶手段に
記憶された補正値を修正する修正手段を備えた画像表示
装置の駆動方法であって、前記素子電流記憶手段に表面
伝導型放出素子を形成後の初期の素子電流測定値測定値
をあらかじめ記憶させる工程と、前記補正値記憶手段に
各表面伝導型放出素子の初期の素子電流測定値に基づい
て決めた補正値を初期値として記憶する工程と、任意の
時間画像を表示した後における素子電流を前記素子電流
測定手段で測定する工程と、任意の時間駆動した後に素
子電流測定手段で測定された最新のデータと前記素子電
流記憶手段にあらかじめ記憶されたデータとを前記比較
手段で比較する工程と、比較結果が所定の範囲を越えた
場合に補正値記憶手段に記憶された補正値を前記修正手
段で修正する工程とを有することを特徴とする駆動方法
である。
【0033】第8の発明は、基板上に形成された表面伝
導型放出素子と電子ビームの照射により可視光を発する
蛍光体と、表面伝導型放出素子に流れる素子電流を測定
する測定手段と、前記測定手段により測定されたデータ
を記憶するための素子電流記憶手段と、前記測定手段に
より測定された最新のデータと前記素子電流記憶手段に
記憶されたデータを比較するための比較手段と、表面伝
導型放出素子に印加する駆動信号を補正するための補正
値を記憶する補正値記憶手段と、前記補正値記憶手段に
記憶された補正値を修正する修正手段を備えた画像表示
装置における駆動方法であって、前記素子電流記憶手段
に表面伝導型放出素子を形成後の初期の素子電流測定値
をあらかじめ記憶させる工程と、前記補正値記憶手段に
各表面伝導型放出素子の初期の電子ビーム(放出電流)
測定値に基づいて決めた補正値を初期値として記憶する
工程と、任意の時間画像を表示した後における素子電流
を前記素子電流測定手段で測定する工程と、任意の時間
駆動した後に素子電流測定手段で測定された最新のデー
タと前記素子電流記憶手段にあらかじめ記憶されたデー
タとを前記比較手段で比較する工程と、比較結果が所定
の範囲を越えた場合に補正値記憶手段に記憶された補正
値を前記修正手段で修正する工程とを有することを特徴
とする駆動方法である。
【0034】第9の発明は、基板上に形成された表面伝
導型放出素子と電子ビームの照射により可視光を発する
蛍光体と、表面伝導型放出素子に流れる素子電流を測定
する測定手段と、前記測定手段により測定されたデータ
を記憶するための素子電流記憶手段と、前記測定手段に
より測定された最新のデータと前記素子電流記憶手段に
記憶されたデータとを比較するための比較手段と、表面
伝導型放出素子に印加する駆動信号を補正するための補
正値を記憶する補正値記憶手段と、前記補正値記憶手段
に記憶された補正値を修正する修正手段を備えた画像表
示装置における駆動方法であって、前記素子電流記憶手
段に表面伝導型放出素子を形成後の初期の素子電流測定
値をあらかじめ記憶させる工程と、前記補正値記憶手段
に各表面伝導型放出素子から蛍光体に電子ビームを照射
した際の発光輝度測定値に基づいて決めた補正値を初期
値として記憶する工程と、任意の時間画像を表示した後
における素子電流を前記素子電流測定手段で測定する工
程と、任意の時間駆動した後に素子電流測定手段で測定
された際のデータと前記素子電流記憶手段にあらかじめ
記憶されたデータとを前記比較手段で比較する工程と、
比較結果が所定の範囲を越えた場合に補正値記憶手段に
記憶された補正値を前記修正手段で修正する工程とを有
することを特徴とする駆動方法である。
【0035】
【実施例】以下に、本発明による電子ビーム発生装置な
らびに画像表示装置ならびに駆動方法の好ましい実施例
を示す。なお、好ましい表面伝導型放出素子の構造、製
法、特性および画像表示装置の表示パネルの構造、製法
などについては、便宜上、実施例1〜実施例2について
説明した後で詳しく述べる。
【0036】(実施例1)本発明による電子ビーム発生
装置の実施例について、図1〜図3を参照して説明す
る。
【0037】図1は、電子ビーム発生装置の構成を示し
た回路ブロック図で、図中、1はマルチ電子ビーム源、
2は走査信号発生器、3は素子電流測定回路、4はタイ
ミング制御回路、5は変調信号発生器、6はシリアル/
パラレル変換器、7は演算器、8は補正値を記憶したメ
モリ、9はメモリ制御用CPU、10は比較器、11は
素子電流の初期値を記憶したメモリ、12は切り替え回
路、13はテストパターン発生器、14は動作モード制
御用CPUである。
【0038】マルチ電子ビーム源1は、基板上に多数の
表面伝導型放出素子を形成し、各素子を行方向配線およ
び列方向配線でマトリクス状に配線したものである。そ
の構造については、後に図19、図20を参照して具体
的に説明する。
【0039】走査信号発生器2および変調信号発生器5
は、マルチ電子ビーム源1を駆動するための回路であ
り、走査信号発生器2の出力はマルチ電子ビーム源1の
行方向配線に印加され、変調信号発生器5の出力はマル
チ電子ビーム源1の列方向配線に印加される。走査信号
発生器2は、マトリクス状に形成された多数の表面伝導
型放出素子のうちの駆動する行を順次選択してゆくため
の回路である。また、変調信号発生器2は各表面伝導型
放出素子から放出される電子ビームを変調するための回
路で、変調方式としてはたとえばパルス幅変調方式かま
たは電圧振幅変調方式が用いられる。
【0040】素子電流測定回路3は、マルチ電子ビーム
源1の各表面伝導型放出素子に流れる電流(素子電流)
を測定するための回路である。
【0041】タイミング制御回路4は、各部の動作タイ
ミングを整合させるためのタイミング制御信号を発生さ
せる回路である。
【0042】シリアル/パラレル変換器6は、直列で入
力される補正後の駆動データを1行分ずつ並列に変換す
るための回路である。
【0043】演算器7は、外部から入力される駆動デー
タをメモリ8が記憶している補正値に基づいて補正する
ための演算器である。
【0044】メモリ8は、マルチ電子ビーム源1の各表
面伝導型放出素子の特性のばらつきに応じて決められた
各素子に対する駆動条件の補正値を記憶したメモリであ
る。メモリ11は、マルチ電子ビーム源1の各表面伝導
型放出素子の製造後初期の素子電流(初期値)を記憶し
たメモリである。
【0045】メモリ制御用CPU9は、前記メモリ8へ
の補正値の書き込みや読み出しの制御、ならびに前記メ
モリ11への素子電流(初期値)の書き込みや読み出し
の制御を行うためのCPUである。
【0046】比較器10は、素子電流測定回路3で測定
された最新の素子電流の値と、メモリ11に記憶された
素子電流の値(初期値)とを比較するための回路であ
る。
【0047】テストパターン発生器13は、マルチ電子
ビーム源1の各表面伝導型放出素子の特性を検査するた
めの検査用駆動信号を発生する信号発生器である。
【0048】切り替え回路12は、外部信号源より提供
される駆動信号かテストパターン発生器13の発生する
検査用駆動信号かいずれかを選択するための回路であ
る。
【0049】動作モード制御用CPU14は、装置の動
作モードを制御するためのCPUで、具体的には初期特
性検査モード、通常駆動モード、経時変化検査モードの
3種類の中から適宜の動作モードを選んで装置を動作さ
せる。
【0050】次に、図1の装置の動作について説明す
る。装置の動作には、初期特性検査モード、通常駆動モ
ード、経時変化検査モードの3種類の動作モードがある
が、順次説明してゆく。 <初期特性検査モード>初期特性検査モードは、マルチ
電子ビーム源の各表面伝導型放出素子の製造後の初期特
性を検査して記憶するとともに、各素子の特性のばらつ
きに応じた駆動補正値を決定して記憶するための動作モ
ードである。具体的には、各表面伝導型放出素子の素子
電流(初期値)を素子電流測定回路3で測定してメモリ
11に記憶させるとともに、測定結果に基づいて各素子
ごとの駆動補正値を決定してメモリ8に記憶させるもの
である。
【0051】図2のフローチャートを参照しながら動作
手順を説明する。
【0052】(S21):まず最初に、切り替え回路1
2の内部スイッチをテストパターン発生器13側に接続
する。この段階は、具体的には動作モード制御用CPU
14から切り替え回路12に対して制御信号Se1が出
力されて行われる。
【0053】(S22):次に、テストパターン発生器
13から、検査用の駆動信号を発生する。この段階は、
具体的には動作モード制御用CPU14からテストパタ
ーン発生器13に対して制御信号Testが出力されて
開始される。
【0054】(S23):次に、素子電流が測定されて
メモリ11に記憶される。この段階では、動作モード制
御用CPU14からメモリ制御用CPU9に対して、メ
モリ11に書き込みを行う旨の命令Mcが出力される。
そして、メモリ制御用CPU9の制御のもとにメモリ1
1への書き込みが行われる。
【0055】より詳しくは、この段階では、タイミング
制御回路4はテストパターン発生器13から出力された
同期信号に基づいて各種のタイミング制御信号を発生さ
せて、S/P変換器6、変調信号発生器5、走査信号発
生器2、メモリ制御用CPU9の動作タイミングを調整
する。また、テストパターン発生器13から出力された
検査用の駆動データは演算器7に入力するが、この段階
ではメモリ8に補正値がまだセットされていないため、
駆動データはそのままS/P変換器6に入力される。S
/P変換器6によりパラレル変換された検査用の駆動デ
ータにもとづき変調信号発生器5からは変調信号が出力
され、同時に素子電流測定回路3により各表面伝導型放
出素子に流れる素子電流が測定される。測定結果は素子
電流(初期値)としてメモリ11に記憶される。
【0056】(S24):次に、メモリ制御用CPU9
はメモリ11から素子電流(初期値)を読み出し、これ
に基づいて駆動条件の補正値を算出する。この段階は、
動作モード制御用CPU14からメモリ制御用CPU9
に駆動条件の補正値を算出する旨の命令Mcが出力され
て行われる。
【0057】駆動条件の補正値を算出するにはさまざま
な計算方法があり得るが、たとえば、所定の設計値をメ
モリ11から読み出した測定値で除算するのは好適な方
法である。すなわち、たとえば素子電流の設計値が3.
3[mA]である表面伝導型放出素子の測定値が3.0
[mA]であった場合には、算出される補正値は1.1
となる。
【0058】(S25):次に、(S24)で算出した
駆動条件の補正値がメモリ8に記憶される。この段階
は、動作モード制御用CPU14からメモリ制御用CP
U9に補正値をメモリ8に格納する旨の命令Mcが出力
されて行われる。
【0059】以上説明した動作手順で初期特性検査モー
ドは実行される。 <通常駆動モード>次に、通常駆動モードについて説明
する。このモードは、外部の信号源から供給される駆動
データに基づいてマルチ電子ビーム源1を駆動して電子
ビームを出力させるモードである。以下に、動作手順を
説明してゆく。
【0060】まず、このモードにおいては、切り替え回
路12の内部スイッチは、外部信号源と接続される。外
部信号線からは、駆動データと同期信号があらかじめ分
離されて供給されるのが一般的だが、もしこれらが復号
されたコンポジット信号であった場合にはあらかじめデ
コーダ(不図示)で分離しておけばよい。
【0061】タイミング制御回路4は外部信号源から供
給された同期信号に基づいて各種のタイミング制御信号
を発生させて、S/P変換器6、変調信号発生器5、主
走査信号発生器2、メモリ制御用CPU9の動作タイミ
ングを調整する。具体的には、S/P変換器6に対して
は1ライン分の駆動データをパラレルに変換するための
クロック信号Tsftを、変調信号発生器5に対しては
変調信号発生タイミングを制御する制御信号Tmod
を、操作信号発生器2に対してはライン順次走査を行う
ための制御信号Tscanを、メモリ制御用CPU9に
対してはメモリ8からの補正値の読み出しタイミングを
調整するための制御信号Tmryを出力する。
【0062】一方、外部信号源から供給された駆動デー
タは演算器7に入力されるが、演算器7はメモリ8から
読み出した補正値を用いてこれを補正する。この際、メ
モリ制御用CPU9の作用により、駆動データと対応し
た位置の表面伝導型放出素子に関する補正値が順次読み
出される。補正の方法にはさまざまな演算方法があり得
るが、たとえば駆動データと補正値を乗算するのは好適
な方法である。補正された駆動データは、S/P変換器
6に入力される。S/P変換器6によりパラレル変換さ
れた駆動データにもとづき変調信号発生器5からは1ラ
イン分の変調信号が同時に出力される。これと同期し
て、走査信号発生器2から駆動するラインを選択するた
めの主走査信号が出力される。
【0063】この一連の動作により、マルチ電子ビーム
源1からは駆動データにしたがって電子ビームが出力さ
れる。その際、表面伝導型放出素子に印加される駆動信
号は各素子の特性の違いに基づいてあらかじめ補正され
るため、外部信号源から供給された駆動データに忠実に
電子ビームを出力することが可能である。
【0064】以上説明した手順で通常駆動モードは実行
される。なお、このモードにおいては、メモリ11、比
較器10、テストパターン発生器13は動作させる必要
はない。 <経時変化検査モード>次に、経時変化検査モードにつ
いて説明する。このモードは、表面伝導型放出素子の電
子放出特性の経時変化を検査し、その結果にもとづいて
必要があればメモリ8に記憶している駆動条件の補正値
を修正するためのものである。具体的には、素子電流測
定回路3で測定した最新の結果とメモリ11に記憶され
た素子電流(初期値)とを比較することにより、各画素
ごとに経時変化が発生しているか否かを検査するもので
ある。
【0065】図3のフローチャートを参照しながら動作
手順を説明する。
【0066】(S31):まず最初に、切り替え回路1
2の内部スイッチをテストパターン発生器13側に接続
する。この段階は、具体的には動作モード制御用CPU
14から切り替え回路12に対して制御信号Selが出
力されて行われる。
【0067】(S32):次に、テストパターン発生器
13から、検査用の駆動信号を発生する。この段階は、
具体的には動作モード制御用CPU14からテストパタ
ーン発生器13に対して制御信号Testが出力されて
開始される。
【0068】(S33):次に、測定値と初期値の比較
が行われる。
【0069】まず、素子電流が素子電流測定回路3によ
り測定されて比較器10に対して出力される。より詳し
くは、この段階では、タイミング制御回路4はテストパ
ターン発生器13から出力された同期信号に基づいて各
種のタイミング制御信号を発生させて、S/P変換器
6、変調信号発生器5、走査信号発生器2、メモリ制御
用CPU9の動作タイミングを調整する。また、テスト
パターン発生器13から出力された検査用の駆動データ
は演算器7に入力されるが、この段階ではメモリ8から
は補正値が出力されないようメモリ制御用CPU9が制
御するため、駆動データはそのままS/P変換器6に入
力される。S/P変換器6によりパラレル変換された検
査用の駆動データにもとづき、変調信号発生器5からは
変調信号が出力され、同時に素子電流測定回路3により
各表面伝導型放出素子に流れる素子電流が測定される。
【0070】同時に、メモリ11から素子電流(初期
値)が読み出されて比較器10に対して出力される。こ
の段階では、動作モード制御用CPU14からメモリ制
御用CPU9に対して、メモリ11から読み出しを行う
旨の命令Mcが出力される。そして、メモリ制御用CP
U9の制御のもとにメモリ11からの読み出しが行われ
る。
【0071】そして、比較器10で測定値と初期値を比
較した結果、経時変化が発生していないと判定された場
合には経時変化検査モードは終了する。一方、経時変化
が発生していると判定された場合には、ステップ(S3
4)に進む。経時変化の発生の有無を判定するにはいろ
いろな方法があり得るが、たとえば測定値と初期値の差
が一定の範囲を越えた場合に経時変化ありと判定する方
法や、測定値と初期値の比がある範囲を越えた場合には
経時変化ありとする方法が好適である。本実施例では、
前者の方法を用い、測定値と初期値の差が0.1[m
A]を越えた場合には経時変化ありと判定した。
【0072】(S34):メモリ制御用CPU9は、経
時変化が発生していると判定された表面伝導型放出素子
に関して、経時変化後の駆動条件の補正値を算出する。
駆動条件の補正値を算出するにはさまざまな計算方法が
あり得るが、たとえば、所定の設計値を経時変化後の測
定値で除算するのは好適な方法である。すなわち、たと
えば素子電流の設計値が3.3[mA]である表面伝導
型放出素子の経時変化後の測定値が2.7[mA]であ
った場合には、算出される補正値は約1.2となる。
【0073】(S35):次に、経時変化が発生した素
子に関して駆動条件の補正値が修正される。すなわち、
(S34)で算出した経時変化発生後の駆動条件の補正
値にメモリ8の内容が書き換えられる。
【0074】以上説明した手順で経時変化検査モードは
実行される。
【0075】図1の電子ビーム発生装置の3種類の動作
モードについて内容を説明したが、これらの動作モード
を実行する時期について述べる。
【0076】まず電子ビーム発生装置が製造されたら、
最初に初期特性検査モードを実行する。その後は、通常
駆動モードで動作させるが動作モード制御用CPU14
の指示により適宜の間隔で経時変化検査モードを実行す
る。経時変化検査モードを実行する望ましい態様の1つ
としては、通常駆動モードでの動作時間を積算し、所定
時間(たとえば100時間)ごとに経時変化検査モード
を実行する方法が挙げられる。また、電子ビーム発生装
置の電源オン時か、あるいはオフ時に必ず実行するよう
な方法も場合によっては可能である。
【0077】以上、本発明の実施例である電子ビーム発
生装置について説明した。
【0078】なお、初期特性検査モードと経時変化検査
モードにおいて素子電流を測定する際の望ましい検査電
圧については、後で表面伝導型放出素子の特性を述べる
際に説明する。
【0079】また、上記実施例においては、メモリ11
は初期特性検査モードを実行して素子電流の初期値を書
き込んだ後は読み出し専用として用いていたが、場合に
よっては経時変化検査モードを実行した後に最新の素子
電流測定値を新たに書き込んでもよい。このようにした
場合には、経時変化検査モードを前回実行してから、今
回実行するまでの間にあらたに経時変化が発生したかど
うかを検査することが可能となる。要は、本発明の基本
思想によれば表面伝導型放出素子の素子電流の変化を検
知することにより電子放出特性の変化を検知し、適宜の
駆動条件の補正を行えればよいわけである。
【0080】(実施例2)本発明による画像表示装置の
実施例について、図4〜図8を参照して説明する。
【0081】図4は、画像表示装置の構成を示した回路
ブロック図で、図中、41は表示パネル、42は走査信
号発生器、43は素子電流測定回路、44はタイミング
制御回路、45は変調信号発生器、46はシリアル/パ
ラレル変換器、47は演算器、48は補正値を記憶した
メモリ、49はメモリ制御用CPU、50は比較器、5
1は素子電流の初期値を記憶したメモリ、52は切り替
え回路、53はテストパターン発生器、54は動作モー
ド制御用CPU、55はデコーダ、56は電圧源であ
る。
【0082】表示パネル41は、基板上に多数の表面伝
導型放出素子を形成し、各素子を行方向配線および列方
向配線でマトリクス状に配線したマルチ電子ビーム源
と、電子ビームの照射により可視光を発生する蛍光体と
を備えるものである。その構造については、後に図10
を参照して具体的に説明する。
【0083】走査信号発生器42および変調信号発生器
45は表示パネル41が内蔵するマルチ電子ビーム源を
駆動するための回路であり、走査信号発生器42の出力
はマルチ電子ビーム源の行方向配線に印加され、変調信
号発生器45の出力はマルチ電子ビーム源の列方向配線
に印加される。走査信号発生器42は、マトリクス状に
形成された多数の表面伝導型放出素子のうちの駆動する
行を順次選択してゆくための回路である。また、変調信
号発生器42は各表面伝導型放出素子から放出される電
子ビームを変調するための回路で、変調方式としてはた
とえばパルス幅変調方式かまたは電圧振幅変調方式が用
いられる。
【0084】素子電流測定回路43は、マルチ電子ビー
ム源の各表面伝導型放出素子に流れる電流(素子電流)
を測定するための回路である。
【0085】タイミング制御回路44は、各部の動作タ
イミングを整合させるためのタイミング制御信号を発生
させる回路である。
【0086】シリアル/パラレル変換器46は直列して
入力される画像データ(補正後)を1行分ずつ並列に変
換するための回路である。
【0087】演算器47は、外部から入力される画像デ
ータをメモリ48が記憶している補正値に基づいて補正
するための演算器である。
【0088】メモリ48は、表示パネル41の内蔵する
マルチ電子ビーム源の各表面伝導型放出素子の特性のば
らつきに応じて決められた各素子に対する駆動条件の補
正値を記憶したメモリである。
【0089】メモリ51は、表示パネル41の内蔵する
マルチ電子ビーム源の各表面伝導型放出素子の製造後初
期の素子電流(初期値)を記憶したメモリである。
【0090】メモリ制御用CPU9は、前記メモリ48
への補正値の書き込みや読み出しの制御、ならびに前記
メモリ51への素子電流(初期値)の書き込みや読み出
しの制御を行うためのCPUである。
【0091】比較器50は、素子電流測定回路43で測
定された最新の素子電流とメモリ51に記憶された素子
電流(初期値)とを比較するための回路である。
【0092】テストパターン発生器53は、表示パネル
41の内蔵するマルチ電子ビーム源の各表面伝導型放出
素子の特性を検査するための検査用駆動信号を発生する
信号発生器である。
【0093】切り替え回路52は、外部信号源より提供
される駆動信号かテストパターン発生器53の発生する
検査用駆動信号かいずれかを選択するための回路であ
る。
【0094】動作モード制御用CPU54は、装置の動
作モードを制御するためのCPUで、具体的には初期特
性検査モード、通常駆動モード、経時変化検査モード、
の3種類の中から適宜の動作モードを選んで装置を動作
させる。
【0095】デコーダ55は外部より供給される画像信
号をデコードして同期信号と画像データに分離するため
の回路である。
【0096】電圧源56は、端子Hvを介して表示パネ
ル41に内蔵された蛍光体と電気的に接続されており、
蛍光体が十分な輝度で発光するように、たとえば5[k
V]の直流電圧を出力するものである。
【0097】次に、図4装置の動作について説明する。
装置の動作には、初期特性検査モード、通常駆動モー
ド、経時変化検査モードの3種類の動作モードがある
が、順次説明してゆく。 <初期特性検査モード>初期特性検査モードは、表示パ
ネル41に内蔵されたマルチ電子ビーム源の各表面伝導
型放出素子の製造後の初期特性を検査して記憶するとと
もに、各素子の特性のばらつきに応じた駆動補正値を決
定して記憶するための動作モードである。具体的には、
各表面伝導型放出素子の素子電流(初期値)を素子電流
測定回路43で測定してメモリ51に記憶させるととも
に、測定結果に基づいて各素子ごとの駆動補正値を決定
してメモリ8に記憶させるものである。
【0098】図5のフローチャートを参照しながら動作
手順を説明する。
【0099】(S51):まず最初に、切り替え回路5
2の内部スイッチをテストパターン発生器53側に接続
する。この段階は、具体的には動作モード制御用CPU
54から切り替え回路52に対して制御信号Se1が出
力されて行われる。
【0100】(S52):次に、テストパターン発生器
53から、検査用の駆動信号を発生する。この段階は、
具体的には動作モード制御用CPU54からテストパタ
ーン発生器53に対して制御信号Testが出力されて
開始される。
【0101】(S53):次に、素子電流が測定されて
メモリ51に記憶される。この段階では、動作モード制
御用CPU54からメモリ制御用CPU49に対して、
メモリ51に書き込みを行う旨の命令Mcが出力され
る。そして、メモリ制御用CPU49の制御のもとにメ
モリ51への書き込みが行われる。
【0102】より詳しくは、この段階では、タイミング
制御回路44はテストパターン発生器53から出力され
た同期信号に基づいて各種のタイミング制御信号を発生
させて、S/P変換器46、変調信号発生器45、走査
信号発生器42、メモリ制御用CPU49の動作タイミ
ングを調整する。また、テストパターン発生器53から
出力された検査用の駆動データは演算器47に入力する
が、この段階ではメモリ48に補正値がまだセットされ
ていないため、駆動データはそのままS/P変換器46
に入力される。S/P変換器46によりパラレル変換さ
れた検査用の駆動データにもとづき変調信号発生器45
からは変調信号が出力され、同時に素子電流測定回路4
3により各表面伝導型放出素子に流れる素子電流が測定
される。測定結果は素子電流(初期値)としてメモリ5
1に記憶される。
【0103】(S54):次に、メモリ制御用CPU4
9はメモリ51から素子電流(初期値)を読み出し、こ
れに基づいて駆動条件の補正値を算出する。この段階
は、動作モード制御用CPU54からメモリ制御用CP
U49に駆動条件の補正値を算出する旨の命令Mcが出
力されて行われる。
【0104】駆動条件の補正値を算出するにはさまざま
な計算方法があり得るが、たとえば、所定の設計値をメ
モリ51から読み出した測定値で除算するのは好適な方
法である。すなわち、たとえば素子電流の設計値が3.
3[mA]である表面伝導型放出素子の測定値が3.0
[mA]であった場合には、算出される補正値は1.1
となる。
【0105】(S55):次に、(S54)で算出した
駆動条件の補正値がメモリ48に記憶される。この段階
は、動作モード制御用CPU54からメモリ制御用CP
U49に補正値をメモリ48に格納する旨の命令Mcが
出力されて行われる。
【0106】以上説明した動作手順で初期特性検査モー
ドは実行される。
【0107】なお、上記の例の(S54)においては各
表面伝導型放出素子に対する駆動条件の補正値は素子電
流(初期値)の測定値に基づいて算出したが、これ以外
の方法も可能である。
【0108】たとえば、図6に示すように、電圧源56
と直列に電子ビーム測定器60を設けてメモリ制御用C
PU49と接続しておけば、各表面伝導型放出素子の放
出電流(初期値)の測定値に基づいて駆動条件の補正値
を算出することが可能である。
【0109】また、図7に示すように、表示パネルの各
画素の輝度を測定するための輝度測定器70を設けてメ
モリ制御用CPU49と接続しておけば、蛍光体の発光
輝度(初期値)の測定値に基づいて駆動条件の補正値を
算出することが可能である。
【0110】要は、各表面伝導型放出素子の初期の電子
放出特性を直接的かあるいは間接的に測定し、測定結果
に基づいて駆動条件の補正値が算出できればよい。 <通常駆動モード>次に、通常駆動モードについて説明
する。このモードは、外部の信号源から供給されるテレ
ビ信号などの画像信号に基づいて表示パネル41を駆動
して画像表示を行うモードである。以下に、動作手順を
説明してゆく。
【0111】まず、このモードにおいては、切り替え回
路52の内部スイッチは、デコーダ55側に接続され
る。たとえばテレビ信号のようなコンポジット信号は、
デコーダ55でデコードされて同期信号と画像データに
分離される。
【0112】タイミング制御回路44は、デコーダ55
から供給された同期信号に基づいて各種のタイミング制
御信号を発生させて、S/P変換器46、変調信号発生
器45、主走査信号発生器42、メモリ制御用CPU4
9の動作タイミングを調整する。具体的には、S/P変
換器46に対しては1ライン分の駆動データをパラレル
に変換するためのクロック信号Tsftを、変調信号発
生器45に対しては変調信号発生タイミングを制御する
制御信号Tmodを、走査信号発生器42に対してはラ
イン順次走査を行うための制御信号Tscanを、メモ
リ制御用CPU49に対してはメモリ48からの補正値
の読み出しタイミングを調整するための制御信号Tmr
yを出力する。
【0113】一方、デコーダ55から供給された駆動デ
ータは演算器47に入力されるが、演算器47はメモリ
48から読み出した補正値を用いてこれを補正する。こ
の際、メモリ制御用CPU49の作用により、画像デー
タと対応した位置の表面伝導型放出素子に関する補正値
が順次読み出される。補正の方法にはさまざまな演算方
法があり得るが、たとえば駆動データと補正値を乗算す
るのは好適な方法である。補正された駆動データは、S
/P変換器46に入力される。S/P変換器46により
パラレル変換された画像データにもとづき変調信号発生
器45からは1ライン分の変調信号が同時に出力され
る。これと同期して、走査信号発生器42から駆動する
ラインを選択するための主走査信号が出力される。
【0114】この一連の動作により、表示パネル41に
内蔵されたマルチ電子ビーム源からは画像データにした
がって電子ビームが出力される。その際、表面伝導型放
出素子に印加される駆動信号は各素子の特性の違いに基
づいてあらかじめ補正されるため、外部信号源から供給
された画像データに忠実に電子ビームを出力することが
可能である。すなわち、画像信号に忠実な輝度で画像表
示を行うことが可能である。
【0115】以上説明した手順で通常駆動モードは実行
される。なお、このモードにおいては、メモリ51、比
較器50、テストパターン発生器53は動作させる必要
はない。 <経時変化検査モード>次に、経時変化検査モードにつ
いて説明する。このモードは、表面伝導型放出素子の電
子放出特性の経時変化を検査し、その結果にもとづいて
必要があればメモリ48に記憶している駆動条件の補正
値を修正するためのものである。具体的には、素子電流
測定回路43で測定した最新の結果とメモリ51に記憶
された素子電流(初期値)とを比較することにより、各
画素ごとに経時変化が発生しているか否かを検査するも
のである。
【0116】図8のフローチャートを参照しながら動作
手順を説明する。
【0117】(S81):まず最初に、切り替え回路5
2の内部スイッチをテストパターン発生器53側に接続
する。この段階は、具体的には動作モード制御用CPU
54から切り替え回路52に対して制御信号Selが出
力されて行われる。
【0118】(S82):次に、テストパターン発生器
53から、検査用の駆動信号を発生する。この段階は、
具体的には動作モード制御用CPU54からテストパタ
ーン発生器53に対して制御信号Testが出力されて
開始される。
【0119】(S83):次に、測定値と初期値の比較
が行われる。
【0120】まず、素子電流が素子電流測定回路43に
より測定されて比較器50に対して出力される。より詳
しくは、この段階では、タイミング制御回路44はテス
トパターン発生器53から出力された同期信号に基づい
て各種のタイミング制御信号を発生させて、S/P変換
器46、変調信号発生器45、走査信号発生器42、メ
モリ制御用CPU49の動作タイミングを調整する。ま
た、テストパターン発生器53から出力された検査用の
駆動データは演算器47に入力するが、この段階ではメ
モリ48からは補正値が出力されないようメモリ制御用
CPU49が制御するため、駆動データはそのままS/
P変換器46に入力される。S/P変換器46によりパ
ラレル変換された検査用の駆動データにもとづき変調信
号発生器45からは変調信号が出力され、同時に素子電
流測定回路43により各表面伝導型放出素子に流れる素
子電流が測定される。
【0121】同時に、メモリ51から素子電流(初期
値)が読み出されて比較器50に対して出力される。こ
の段階では、動作モード制御用CPU54からメモリ制
御用CPU49に対して、メモリ51から読み出しを行
う旨の命令Mcが出力される。そして、メモリ制御用C
PU49の制御のもとにメモリ51からの読み出しが行
われる。
【0122】そして、比較器50で測定値と初期値を比
較した結果、経時変化が発生していないと判定された場
合には経時変化検査モードは終了する。一方、経時変化
が発生していると判定された場合には、(S84)に進
む。経時変化の発生の有無を判定するにはいろいろな方
法があり得るが、たとえば測定値と初期値の差が一定の
範囲を越えた場合に経時変化ありと判定する方法や、測
定値と初期値の比がある範囲を越えた場合には経時変化
ありとする方法が好適である。本実施例では、前者の方
法を用い、測定値と初期値の差が0.1[mA]を越え
た場合には経時変化ありと判定した。
【0123】(S84):メモリ制御用CPU49は、
経時変化が発生していると判定された表面伝導型放出素
子に関して、経時変化後の駆動条件の補正値を算出す
る。駆動条件の補正値を算出するにはさまざまな計算方
法があり得るが、たとえば、所定の設計値を経時変化後
の測定値で除算するのは好適な方法である。すなわち、
たとえば素子電流の設計値が3.3[mA]である表面
伝導型放出素子の経時変化後の測定値が2.7[mA]
であった場合には、算出される補正値は約1.2とな
る。
【0124】(S85):次に、経時変化が発生した素
子に関して駆動条件の補正値が修正される。すなわち、
(S84)で算出した経時変化発生後の駆動条件の補正
値にメモリ48の内容が書き換えられる。
【0125】以上説明した手順で経時変化検査モードは
実行される。
【0126】図4の画像表示装置の3種類の動作モード
について内容を説明したが、これらの動作モードを実行
する時期について述べる。
【0127】まず画像表示装置が製造されたら、最初に
初期特性検査モードを実行する。その後は、通常駆動モ
ードで動作させるが、動作モード制御用CPU54の指
示により適宜の間隔で経時変化検査モードを実行する。
経時変化検査モードを実行する望ましい態様の1つとし
ては、通常駆動モードでの動作時間を積算し、所定時間
(たとえば100時間)ごとに経時変化検査モードを実
行する方法が挙げられる。また、電子ビーム発生装置の
電源オン時か、あるいはオフ時に必ず実行するような方
法も場合によっては可能である。
【0128】以上、本発明の実施例である画像表示装置
について説明した。
【0129】なお、初期特性検査モードと経時変化検査
モードにおいて素子電流を測定する際の望ましい検査電
圧については、後で表面伝導型放出素子の特性を述べる
際に説明する。
【0130】また、上記実施例においては、メモリ51
は初期特性検査モードを実行して素子電流の初期値を書
き込んだ後は読み出し専用として用いていたが、場合に
よっては経時変化検査モードを実行した後に最新の素子
電流測定値を新たに書き込んでもよい。このようにした
場合には、経時変化検査モードを前回実行してから、今
回実行するまでの間にあらたに経時変化が発生したかど
うかを検査することが可能となる。要は、本発明の基本
思想によれば表面伝導型放出素子の素子電流の変化を検
知することにより電子放出特性の変化を検知し、適宜の
駆動条件の補正を行えればよいわけである。 <マルチ電子ビーム源の製造方法>次に、前記実施例1
の電子ビーム発生装置および実施例2の画像表示装置に
用いたマルチ電子ビーム源の製造方法について説明す
る。本発明の画像表示装置に用いる電子ビーム源は、表
面伝導型放出素子を単純マトリクス配線した電子源であ
れば、表面伝導型放出素子の材料や形状あるいは製法に
制限はない。しかしながら、発明者らは、表面伝導型放
出素子の中では、電子放出部もしくはその周辺部を微粒
子膜から形成したものが電子放出特性に優れ、しかも製
造が容易に行える事を見いだしている。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、上記実施
例においては、電子放出部も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。そこで、
まず好適な表面伝導型放出素子について基本的な構成と
製法および特性を説明しその後で多数の素子を単純マト
リクス配線したマルチ電子ビーム源の構造について述べ
る。
【0131】<表面伝導型放出素子の好適な素子構成と
製法>電子放出部もしくはその周辺部を微粒子膜から形
成する表面伝導型放出素子の代表的な構成には、平面型
と垂直型の2種類があげられる。
【0132】<平面型の表面伝導型放出素子>まず最初
に、平面型の表面伝導型放出素子の素子構成と製法につ
いて説明する。
【0133】図12に示すのは、平面型の表面伝導型放
出素子の構成を説明するための平面図(a)および断面
図(b)である。図中、1101は基板、1102と1
103は素子電極、1104は導電性薄膜、1105は
通電フォーミング処理により形成した電子放出部、11
13は通電活性化処理により形成した薄膜である。
【0134】基板1101としては、たとえば、石英ガ
ラスや青板ガラスをはじめとする各種ガラス基板や、ア
ルミナをはじめとする各種セラミクス基板、あるいは上
述の各種基板上にたとえばSiO2 を材料とする絶縁層
を積層した基板、などを用いることができる。
【0135】また、基板1101上に基板面と平行に対
向して設けられた素子電極1102と1103は、導電
性を有する材料によって形成されている。たとえば、N
i,Cr,Au,Mo,W,Pt,Ti,Cu,Pd,
Ag等をはじめとする金属、あるいはこれらの金属の合
金、あるいはIn2O3−SnO2をはじめとする金属酸
化物、ポリシリコンなどの半導体などの中から適宜材料
を選択して用いればよい。電極を形成するには、たとえ
ば真空蒸着などの製膜技術とフォトリソグラフィー、エ
ッチングなどのパターンニング技術を組み合わせて用い
れば容易に形成できるが、それ以外の方法(たとえば印
刷技術)を用いて形成してもさしつかえない。
【0136】素子電極1102と1103の形状は、当
該電子放出素子の応用目的に合わせて適宜設計される。
一般的には、電極間隔Lは通常は数百オングストローム
から数百マイクロメータの範囲から適当な数値を選んで
設計されるが、なかでも表示装置に応用するために好ま
しいのは数マイクロメータより数十マイクロメータの範
囲である。また、素子電極の厚さdについては通常は数
百オングストローム数マイクロメータの範囲から適当な
数値が選ばれる。
【0137】また、導電性薄膜1104の部分には、微
粒子膜を用いる。ここで述べた微粒子膜とは、構成要素
として多数の微粒子を含んだ膜(島状の集合体も含む)
のことをさす。微粒子膜を微視的に調べれば、通常は、
個々の微粒子が離間して配置された構造か、あるいは微
粒子が互いに隣接した構造か、あるいは微粒子が互いに
重なりあった構造が観測される。
【0138】微粒子膜に用いた微粒子の粒径は、数オン
グストロームから数千オングストロームの範囲に含まれ
るものであるが、なかでも好ましいのは10オングスト
ロームから200オングストロームの範囲のものであ
る。また、微粒子膜の膜厚は、以下に述べるような諸条
件を考慮して適宜設定される。すなわち、素子電極11
02あるいは1103と電気的に良好に接続するのに必
要な条件、後述する通電フォーミングを良好に行うのに
必要な条件、微粒子膜自身の電気抵抗を後述する適宜の
値にするために必要な条件などである。具体的には、数
オングストロームから数千オングストロームの範囲のな
かで設定するが、なかでも好ましいのは10オングスト
ロームから500オングストロームの間である。
【0139】また、微粒子膜を形成するのに用いられう
る材料としては、たとえば、Pd,Pt,Ru,Ag,
Au,Ti,In,Cu,Cr,Fe,Zn,Sn,T
a,W,Pbなどをはじめとする金属や、PdO,Sn
O2,In2O3,PbO,Sb2O3などをはじめとする
酸化物や、HfB2,ZrB2,LaB6,CeB6,YB
4,GdB4などをはじめとする硼化物や、TiN,Zr
N,HfNなどをはじめとする窒化物や、Si,Geな
どをはじめとする半導体や、カーボンなどがあげられ、
これらの中から適宜選択される。
【0140】以上述べたように、導電性薄膜1104を
微粒子膜で形成したが、そのシート抵抗値については、
10の3乗から10の7乗[オーム/□]の範囲に含ま
れるよう設定した。
【0141】なお、導電性薄膜1104と素子電極11
02および1103とは、電気的に良好に接続されるの
が望ましいため、互いの一部が重なりあうような構造を
とっている。その重なり方は、図12の例においては、
下から、基板、素子電極、導電性薄膜の順序で積層した
が、場合によっては下から基板、導電性薄膜、素子電極
の順で積層してもさしつかえない。
【0142】また、電子放出部1105は、導電性薄膜
1104の一部に形成された亀裂状の部分であり、電気
的には周囲の導電性薄膜よりも高抵抗な性質を有してい
る。亀裂は、導電性薄膜1104に対して、通電フォー
ミングの処理を行うことにより形成する。亀裂内には、
数オングストロームから数百オングストロームの粒径の
微粒子を配置する場合がある。なお、実際の電子放出部
の位置や形状を精密かつ正確に図示するのは困難なた
め、図12においては模式的に示した。
【0143】また、薄膜1113は、炭素もしくは炭素
化合物によりなる薄膜で、電子放出部1105およびそ
の近傍を被覆している。薄膜1113は、通電フォーミ
ング処理後に、後述する通電活性化の処理を行うことに
より形成する。
【0144】薄膜1113は、単結晶グラファイト、多
結晶グラファイト、非晶質カーボンのいずれかかもしく
はその混合物であり、膜厚は500[オングストロー
ム]以下とするが、300[オングストローム]以下と
するのがさらに好ましい。
【0145】なお、実際の薄膜1113の位置や形状を
精密に図示するのは困難なため、図102においては模
式的に示した。また、平面図(a)においては、薄膜1
113の一部を除去した素子を図示した。
【0146】以上、好ましい素子の基本構造を述べた
が、実施例においては以下のような素子を用いた。
【0147】すなわち、基盤1101には青板ガラスを
用い、素子電極1102と1103にはNi薄膜を用い
た。素子電極の厚さdは1000[オングストロー
ム]、電極間隔Lは2[マイクロメータ]とした。
【0148】微粒子膜の主要材料としてPdもしくはP
dOを用い、微粒子膜の厚さは約100[オングストロ
ーム]、幅Wは100[マイクロメータ]とした。
【0149】次に、好適な平面型の表面伝導型放出素子
の製造方法について説明する。図13の(a)〜(d)
は、表面伝導型放出素子の製造工程を説明するための断
面図で、各部材の表記は前記図12と同一である。
【0150】1)まず、図13(a)に示すように、基
盤1101上に素子電極1102および1103を形成
する。
【0151】形成するにあたっては、あらかじめ基盤1
101を洗剤、純水、有機溶剤を用いて十分に洗浄後、
素子電極の材料を堆積させる(堆積する方法としては、
たとえば、蒸着法やスパッタ法などの真空成膜技術を用
いればよい)。その後、堆積した電極材料を、フォトリ
ソグラフィー・エッチング技術を用いてパターニング
し、(a)に示した一対の素子電極(1102と110
3)を形成する。
【0152】2)次に、同図(b)に示すように、導電
性薄膜1104を形成する。
【0153】形成するにあたっては、まず前記(a)の
基盤に有機金属溶液を塗布して乾燥し、加熱焼成処理し
て微粒子膜を成膜した後、フォトリソグラフィー・エッ
チングにより所定の形状にパターニングする。ここで、
有機金属溶剤とは、導電性薄膜に用いる微粒子の材料を
主要元素とする有機金属化合物の溶液である(具体的に
は、本実施例では主要元素としてPdを用いた。また、
実施例では塗布方法として、ディッピング法を用いた
が、それ以外のたとえばスピンナー法やスプレー法を用
いてもよい)。
【0154】また、微粒子膜で作られる導電性薄膜の成
膜方法としては、本実施例で用いた有機金属溶液の塗布
による方法以外の、たとえば真空蒸着法やスパッタ法、
あるいは化学的気相堆積法などを用いる場合もある。
【0155】3)次に、同図(c)に示すように、先に
述べたフォーミング用電源2から素子電極1102と1
103の間に適宜の電圧を印加し、通電フォーミング処
理を行って、電子放出部1105を形成する。
【0156】通電フォーミング処理とは、微粒子膜で作
られた導電性薄膜1104に通電を行って、その一部を
適宜に破壊、変形、もしくは変質せしめ、電子放出を行
うのに好適な構造に変化させる処理のことである。微粒
子膜で作られた導電性薄膜のうち電子放出を行うのに好
適な構造に変化した部分(すなわち電子放出部110
5)においては、薄膜に適当な亀裂が形成されている。
なお、電子放出部1105が形成される前と比較する
と、形成された後は素子電極1102と1103の間で
計測される電気抵抗は大幅に増加する。
【0157】通電方法をより詳しく説明するために、図
14に、フォーミング用電源1110から印加する適宜
の電圧波形の一例を示す。微粒子膜で作られた導電性薄
膜をフォーミングする場合には、パルス状の電圧が好ま
しく、本実施例の場合には同図に示したようにパルス幅
T1の三角波パルスをパルス間隔T2で連続的に印加し
た。その際には三角波パルスの波高値Vpfを、順次昇
圧した。また、電子放出部1105の形成状況をモニタ
ーするためのモニターパルスPmを適宜の間隔で三角波
パルスの間に挿入し、その際に流れる電流を電流計11
11で計測した。
【0158】実施例においては、たとえば、10のマイ
ナス5乗[torr]程度の真空雰囲気下において、た
とえばパルス幅T1を1[ミリ秒]、パルス間隔T2を
10[ミリ秒]とし、波高値Vpfを1パルスごとに
0.1[V]ずつ昇圧した。そして、三角波を5パルス
印加するたびに1回の割りで、モニターパルスPmを挿
入した。フォーミング処理に悪影響を及ぼすことがない
ように、モニターパルスの電圧Vpmは0.1[V]に
設定した。そして、素子電極1102と1103の間の
電気抵抗が1×10の6乗[オーム]になった段階、す
なわちモニターパルス印加時に電流計1111で計測さ
れる電流が1×10のマイナス7乗[A]以下になった
段階で、フォーミング処理にかかわる通電を終了した。
【0159】なお、上記の方法は、本実施例の表面伝導
型放出素子に関する好ましい方法であり、たとえば微粒
子膜の材料や膜厚、あるいは素子電極間隔Lなど表面伝
導型放出素子の設計を変更した場合には、それに応じて
通電の条件を適宜変更するのが望ましい。
【0160】4)次に、図13の(d)に示すように、
活性化用電源1112から素子電極1102と1103
の間に適宜の電圧を印加し、通電活性化処理を行って、
電子放出特性の改善を行う。
【0161】通電活性化処理とは、前記通電フォーミン
グ処理により形成された電子放出部1105に適宜の条
件で通電を行って、その近傍に炭素もしくは炭素化合物
を堆積せしめる処理のことである(図においては、炭素
もしくは炭素化合物によりなる堆積物を部材1113と
して模式的に示した)。なお、通電活性化処理を行うこ
とにより、行う前と比較して、同じ印加電圧における放
出電流を典型的には100倍以上に増加させることがで
きる。
【0162】具体的には、10のマイナス4乗ないし1
0のマイナス5乗[torr]の範囲内の真空雰囲気中
で、電圧パルスを定期的に印加することにより、真空雰
囲気中に存在する有機化合物を起源とする炭素もしくは
炭素化合物を堆積させる。堆積物1113は、単結晶グ
ラファイト、多結晶グラファイト、非晶質カーボン、の
いずれかか、もしくはその混合物でり、膜厚は500
[オングストローム]いか、より好ましくは300[オ
ングストローム]以下である。
【0163】通電方法をより詳しく説明するために、図
15の(a)に、活性化用電源1112から印加する適
宜の電圧波形の一例を示す。本実施例においては、一定
電圧の矩形波を定期的に印加して通電活性化処理を行っ
たが、具体的には、矩形波の電圧Vacは14[V]、
パルス幅T3は1[ミリ秒]、パルス間隔T4は10
[ミリ秒]とした。なお、上述の通電条件は、本実施例
の表面伝導型放出素子に関する好ましい条件であり、表
面伝導型放出素子の設計を変更した場合には、それに応
じて条件を適宜変更するのが望ましい。
【0164】図13の(d)に示す1114は該表面伝
導型放出素子から放出される放出電流Ieを捕捉するた
めのアノード電極で、直流高電圧電源1115および電
流計1116が接続されている。なお、基板1101を
表示パネルの中に組み込んでから活性化処理を行う場合
には、表示パネルの蛍光面をアノード電極1114とし
て用いる。
【0165】活性化用電源1112から電圧を印加する
間、電流計1116で放出電流Ieを計測して通電活性
化処理の進行状況をモニタし、活性化用電源1112の
動作を制御する。電流計1116で計測された放出電流
Ieの一例を図15(b)に示すが、活性化電源111
2からパルス電圧を印加しはじめると、時間の経過とと
もに放出電流Ieは増加するが、やがて飽和してほとん
ど増加しなくなる。このように、放出電流Ieがほぼ飽
和した時点で活性化用電源1112からの電圧印加を停
止し、通電活性化処理を終了する。
【0166】なお、上述の通電条件は、本実施例の表面
伝導型放出素子に関する好ましい条件であり、表面伝導
型放出素子の設計を変更した場合には、それに応じて条
件を適宜変更するのが望ましい。
【0167】以上のようにして、図13(e)に示す平
面型の表面伝導型放出素子を製造した。
【0168】<垂直型の表面伝導型素子>次に、電子放
出部もしくはその周辺を微粒子膜から形成した表面伝導
型放出素子のもうひとつの代表的な構成、すなわち垂直
型の表面伝導型放出素子の構成について説明する。
【0169】図16は、垂直型の基本構成を説明するた
めの模式的な断面図であり、図中の1201は基板、1
202と1203は素子電極、1206は段差形成部
材、1204は微粒子膜を用いた導電性薄膜、1205
は通電フォーミング処理により形成した電子放出部、1
213は通電活性化処理により形成した薄膜である。
【0170】垂直型が先に説明した平面型と異なる点
は、素子電極のうちの片方(1202)が段差形成部材
1206上に設けられており、導電性薄膜1204が段
差形成部材1206の側面を被覆している点にある。し
たがって、前記図102の平面型における素子電極間L
は、垂直型においては段差形成部材1206の段差高L
sとして設定される。なお、基板1201、素子電極1
202および1203、微粒子膜を用いた導電性薄膜1
204については、前記平面型の説明中に列挙した材料
を同様に用いることが可能である。また、段差形成部材
1206には、たとえばSiO2 のような電気的に絶縁
性の材料を用いる。
【0171】次に、垂直型の表面伝導型放出素子の製法
について説明する。図17の(a)〜(f)は、製造工
程を説明するための断面図で、各部材の表記は前記図1
6と同一である。
【0172】1)まず、図17(a)に示すように、基
板1201上に素子電極1203を形成する。
【0173】2)次に、同図(b)に示すように、段差
形成部材を形成するための絶縁層1206を積層する。
絶縁層は、たとえばSiO2をスパッタ法で積層すれば
よいが、たとえば真空蒸着法や印刷法などの他の成膜方
法を用いてもよい。
【0174】3)次に、同図(c)に示すように、絶縁
層の上に素子電極1202を形成する。
【0175】4)次に、同図(d)に示すように、絶縁
層の一部を、たとえばエッチング法を用いて除去し、素
子電極1203を露出させる。
【0176】5)次に、同図(e)に示すように、微粒
子膜を用いた導電性薄膜1204を形成する。形成する
には、前記平面型の場合と同じく、たとえば塗布法など
の成膜技術を用いればよい。
【0177】6)次に、前記平面型の場合と同じく、通
電フォーミング処理を行い、電子放出部を形成する。図
13(c)を用いて説明した平面型の通電フォーミング
処理と同様の処理を行えばよい。
【0178】7)次に、前記平面型の場合と同じく、通
電活性化処理を行い、電子放出部近傍に炭素もしくは炭
素化合物を堆積させる。図13(d)を用いて説明した
平面型の通電活性化処理と同様の処理を行えばよい。
【0179】以上のようにして、図17(f)に示す垂
直型の表面伝導型放出素子を製造した。
【0180】<実施例に用いた表面伝導型放出素子の特
性>次に本実施例に用いた素子の特性について述べる。
この素子特性は、第2の実施例と第3の実施例について
も同様である。
【0181】図18に、実施例に用いた素子の、(放出
電流Ie)対(素子印加電圧Vf)特性、および(素子
電流If)対(素子印加電圧Vf)特性の典型的な例を
示す。なお、放出電流Ieは素子電流Ifに比べて著し
く小さく、同一尺度で図示するのが困難であるうえ、こ
れらの特性は、素子の大きさや形状等の設計パラメータ
を変更することにより変化するものであるため、2本の
グラフは各々任意単位で図示した。
【0182】表示装置に用いた素子は、放出電流Ieに
関して以下に述べる3つの特性を有している。
【0183】第一に、ある電圧(これを閾値電圧Vth
と呼ぶ)以上の大きさの電圧を素子に印加すると急激に
放出電流Ieが増加するが、一方、閾値電圧Vth未満
の電圧では放出電流Ieはほとんど検出されない。
【0184】すなわち、放出電流Ieに関して、明確な
閾値電圧Vthを持った非線形素子である。
【0185】第二に、放出電流Ieは素子に印加する電
圧Vfに依存して変化するため、電圧Vfで放出電流I
eの大きさを制御できる。
【0186】第三に、素子に印加する電圧Vfに対して
素子から放出される電流Ieの応答速度が速いため、電
圧Vfを印加する時間の長さによって素子から放出され
る電子の電荷量を制御できる。
【0187】以上のような特性を有するため、表面伝導
型放出素子を表示装置に好適に用いることができた。た
とえば多数の素子を表示画面の画素に対応して設けた表
示装置において、第一の特性を利用すれば、表示が面を
順次走査して表示を行うことが可能である。すなわち、
駆動中の素子には所望の発光輝度に応じて閾値電圧Vt
h以上の電圧を適宜印加し、非選択状態の素子には閾値
電圧Vth未満の電圧を印加する。駆動する素子を順次
切り替えてゆくことにより、表示画面を順次走査して表
示を行うことが可能である。
【0188】また、第二の特性かまたは第三の特性を利
用することにより、発光輝度を制御することができるた
め、階調表示を行うことが可能である。
【0189】次に、図9を参照して複数の表面伝導型放
出素子の間に見られる特性ばらつきについて説明する。
【0190】図9に示すのは、複数の表面伝導型放出素
子の間に見られる特性のばらつきの典型的な例である。
製造直後にすでに発生していた初期ばらつき、または任
意の時間駆動した後の経時変化によるばらつきを示すも
のである。
【0191】図のグラフは、A,B,Cの3つの素子に
関する(印加電圧Vf−素子電流Ie)特性と(印加電
圧Vf−放出電流Ie)特性を表している。この図から
わかるように、素子電流Ifと放出電流Ieの間には強
い相関があり、一般に素子電流Ifが大きい素子は放出
電流Ieも大きい。電子放出閾値電圧Vth以上のある
電圧V1における各素子の放出電流Ieの比をIeA:
IeB:IeCとした時、これはその電圧における素子
電流Ifの比IfA:IfB:IfCとおおむね等し
い。また、この比は、電子放出閾値電圧Vth未満にお
ける素子電流の比IfA’:IfB’:IfC’とほぼ
等しい。
【0192】このような性質は、表面伝導型放出素子に
固有のものといってよく、たとえばFE型素子やMIM
型素子などの他の冷陰極素子や熱陰極素子では見られな
いものである。本発明は表面伝導型放出素子に見られる
このような性質を積極的に利用したもので、前記実施例
1の電子ビーム発生装置や前記実施例2の画像表示装置
では、すでに述べたように素子電流Ifを測定すること
により初期ばらつきや経時変化を検知している。
【0193】なお、上記のように電子放出閾値電圧Vt
hよりも小さな電圧においても、素子電流を測定するこ
とにより素子特性の初期ばらつきや経時変化を検知でき
る。このような電圧で素子電流を測定すれば、電子ビー
ム発生装置の場合には不要な電子ビームの発生を防止で
き、画像表示装置の場合には不要な発光を防止すること
ができる。また、検査にともなって消費される電力も小
さくてすむ。そこで、前記実施例1および前記実施例2
においては、電子放出閾値電圧Vthよしも小さな電圧
Vtestを印加して素子電流Ifを測定した。なお、
あまり測定電圧Vtestを小さくしすぎると素子電流
Ifの絶対値が小さくなり測定精度が低下する場合もあ
るため、たとえばVth/2<Vtest<Vthの範
囲にVtestを設定するのが好ましい。
【0194】<多数素子を単純マトリクス配線したマル
チ電子ビーム源の構造>次に、上述の表面伝導型放出素
子を基板上に配列して単純マトリクス配線したマルチ電
子ビーム源の構造について述べる。
【0195】図19に示すのは、前記図10の表示パネ
ルに用いたマルチ電子ビーム源の平面図である。基板上
には、前記図12で示したものと同様な表面伝導型放出
素子が配列され、これらの素子は行方向配線電極100
3と列方向配線電極1004により単純マトリクス状に
配線されている。行方向配線電極1003と列方向配線
電極1004の交差する部分には、電極間に絶縁層(不
図示)が形成されており、電気的な絶縁が保たれてい
る。
【0196】図19のA−A’に沿った断面を、図20
に示す。なお、このような構造のマルチ電子源は、あら
かじめ基板上に行方向配線電極1003、列方向配線電
極1004、電極間絶縁層(不図示)、および表面伝導
型放出素子の素子電極と導電性薄膜を形成した後、図1
で説明したように行方向配線電極1003および列方向
配線電極1004を介して各素子に給電して通電フォー
ミング処理と通電活性化処理を行うことにより製造し
た。
【0197】<表示パネルの構成と製造法>次に、実施
例2で用いた表示パネル41の構成と製造法について、
具体的な例を示して説明する。
【0198】図10は、実施例2に用いた表示パネル4
1の斜視図であり、内部構造を示すためにパネルの一部
を切り欠いて示している。
【0199】図中、1005はリアプレート、1006
は側壁、1007はフェースプレートであり、1005
〜1007により表示パネルの内部を真空に維持するた
めの気密容器を形成している。気密容器を組み立てるに
あたっては、各部材の接合部に十分な強度と気密性を保
持させるため封着する必要があるが、たとえばフリット
ガラスを接合部に塗布し、大気中あるいは窒素雰囲気中
で、摂氏400〜500度で10分以上焼成することに
より封着を達成した。気密容器内部を真空に排気する方
法については後述する。
【0200】リアプレート1005には、基板1001
が固定されているが、該基板上には表面伝導型放出素子
1002がN×M個形成されている。N,Mは2以上の
正の整数であり、目的とする表示画素数に応じて適宜設
定される。たとえば、高品位テレビジョンの表示を目的
とした表示装置においては、N=3000,M=100
0以上の数を設定することが望ましい。本実施例におい
てはN=3072,M=1024とした。前記N×M個
の表面伝導型放出素子は、M本の行方向配線1003と
N本の列方向配線1004により単純マトリクス配線さ
れている。前記、1001〜1004によって構成され
る部分をマルチ電子ビーム源と呼ぶ。なお、マルチ電子
ビーム源の製造方法や構造については、先に詳しく述べ
たので省略する。
【0201】本表示パネルにおいては、気密容器のリア
プレート1005にマルチ電子ビーム源の基板1001
を固定する構成としたが、マルチ電子ビーム源の基板1
001が十分な強度を有するものである場合には、気密
容器のリアプレートとしてマルチ電子ビーム源の基板1
001自体を用いてもよい。
【0202】また、フェースプレート1007の下面に
は、蛍光膜1008が形成されている。本実施例はカラ
ー表示装置であるため、蛍光膜1008の部分にはCR
Tの分野で用いられる赤、緑、青の3原色の蛍光体が塗
り分けられている。各色の蛍光体は、たとえば図11
(A)に示すようにストライプ状に塗り分けられ、蛍光
体のストライプの間には黒色の伝導体1010が設けて
ある。黒色の伝導体1010を設ける目的は、電子ビー
ムの照射位置に多少のずれがあっても表示色にずれが生
じないようにする事や、外光の反射を防止して表示コン
トラストの低下を防ぐ事、電子ビームによる蛍光膜のチ
ャージアップを防止する事などである。黒色の導電体1
010には、黒鉛を主成分として用いたが、上記の目的
に適するものであればこれ以外の材料を用いても良い。
【0203】また、3原色の蛍光体の塗り分け方は前記
図11(A)に示したストライプ状の配列に限られるも
のではなく、たとえば図11(B)に示すようなデルタ
状配列や、それ以外の配列であってもよい。
【0204】なお、モノクロームの表示パネルを作成す
る場合には、単色の蛍光体材料を蛍光膜1008として
用いればよく、また黒色導電材料は必ずしも用いなくと
もよい。
【0205】また、蛍光膜1008のリアプレート側の
面には、CRTの分野では公知のメタルバック1009
を設けてある。メタルバック1009を設けた目的は、
蛍光膜1008が発する光の一部を鏡面反射して光利用
率を向上させる事や、負イオンの衝突から蛍光膜100
8を保護する事や、電子ビーム加速電圧を印加するため
の電極として作用させることや、蛍光膜1008を励起
した電子の導電路として作用させる事などである。メタ
ルバック1009は、蛍光膜1008をフェースプレー
ト基板1007上に形成した後、蛍光膜表面を平滑化処
理し、その上にAlを真空蒸着する方法により形成し
た。なお、蛍光膜1008に低電圧用の蛍光体材料を用
いた場合には、メタルパック1009は用いない。
【0206】また、本実施例では用いなかったが、加速
電圧の印加用や蛍光膜の導電性向上を目的として、フェ
ースプレート基板1007と蛍光膜1008との間に、
たとえばITOを材料とする透明電極を設けてもよい。
【0207】また、Dx1〜DxmおよびDy1〜Dynお
よびHvは、当該表示パネルと不図示の電気回路とを電
気的に接続するために設けた気密構造の電気接続用端子
である。Dx1〜Dxmはマルチ電子ビーム源の行方向配
線1003と、Dy1〜Dynはマルチ電子ビーム源の列
方向配線1004と、Hvはフェースプレートのメタル
バック1009と電気的に接続している。
【0208】また、気密容器内部を真空に排気するに
は、気密容器を組み立てた後、不図示の排気管と真空ポ
ンプと接続し、気密容器内を10のマイナス7乗[To
rr]程度の真空度まで排気する。その後、排気管を封
止するが、気密容器内の真空度を維持するために、封止
の直前あるいは封止後に気密容器内の所定の位置にゲッ
ター膜(不図示)を形成する。ゲッター膜とは、たとえ
ばBaを主成分とするゲッター材料をヒーターもしくは
高周波加熱により加熱し蒸着して形成した膜であり、該
ゲッター膜の吸着作用により気密容器内は1×10マイ
ナス5乗ないしは1×10マイナス7乗[Torr]の
真空度に維持される。
【0209】以上、本発明実施例2の表示パネル41の
基本構成と製法を説明した。 (実施例3)図21は、前記実施例2の画像表示装置
に、たとえばテレビジョン放送をはじめとする種々の画
像情報源より提供される画像情報を表示できるように構
成した多機能表示装置の一例を示すための図である。
【0210】図中2100は実施例2の画像表示装置、
2101はディスプレイパネルの駆動回路、2102は
ディスプレイコントローラ、2103はマルチプレク
サ、2104はデコーダ、2105は入出力インターフ
エース回路、2106はCPU、2107は画像生成回
路、2108および2109および2110は画像メモ
リインターフエース回路、2111は画像入力インター
フエース回路、2112および2113はTV信号受信
回路、2114は入力部である。なお、本表示装置は、
たとえばテレビジョン信号のように映像情報と音声情報
の両方を含む信号を受信する場合には、当然映像の表示
と同時に音声を再生するものであるが、本発明の特徴と
直接関係しない音声情報の受信、分離、再生、処理、記
憶などに関する回路やスピーカなどについては説明を省
略する。
【0211】以下、画像信号の流れに沿って各部の機能
を説明してゆく。
【0212】まず、TV信号受信回路2113は、たと
えば電波や空間光通信などのような無線伝送系を用いて
伝送されるTV画像信号を受信する為の回路である。受
信するTV信号の方式は特に限られるものではなく、た
とえば、NTSC方式、PAL方式、SECAM方式な
どの諸方式でもよい。また、これらおりさらに多数の走
査線よりなるTV信号(たとえばMUSE方式をはじめ
とするいわゆる高品位TV)は、大面積化や大画素化に
適した前記ディスプレイパネルの利点を生かすのに好適
な信号源である。TV信号受信回路2113で受信され
たTV信号は、デコーダ2104に出力される。
【0213】また、TV信号受信回路2112は、たと
えば同軸ケーブルや光ファイバなどのような有線伝送系
を用いて伝送されるTV画像信号を受信するための回路
である。前記TV信号受信回路2113と同様に、図進
するTV信号の方式は特に限られるものではなく、また
本回路で受信されたTV信号もデコーダ2104に出力
される。
【0214】また、画像入力インターフエース回路21
11は、たとえばTVカメラや画像読み取りスキャナな
どの画像入力装置から供給される画像信号を取り込むた
めの回路で、取り込まれた画像信号はデコーダ2104
に出力される。
【0215】また、画像メモリインターフエース回路2
110は、ビデオテープレコーダ(以下VTRと略す)
に記憶されている画像信号を取り込むための回路で、取
り込まれた画像信号はデコーダ2104に出力される。
【0216】また、画像メモリインターフエース回路2
109は、ビデオディスクに記憶されている画像信号を
取り込むための回路で、取り込まれた画像信号はデコー
ダ2104に出力される。
【0217】また、画像メモリインターフエース回路2
108は、いわゆる静止画ディスクのように、静止画像
データを記憶している装置から画像信号を取り込むため
の回路で、取り込まれた静止画像データはデコーダ21
04に出力される。
【0218】また、入出力インターフエース回路210
5は、本表示装置と、外部のコンピュータもしくはコン
ピュータネットワークもしくはプリンタなどの出力装置
とを接続するための回路である。画像データや文字・図
形情報の入出力を行うのはもちろんのこと、場合によっ
ては本表示装置の備えるCPU2106と外部との間で
制御信号や数値データの入出力などを行うことも可能で
ある。
【0219】また、画像生成回路2107は、前記入出
力インターフエース回路2105を介して外部から入力
される画像データや文字・図形情報や、あるいはCPU
2106より出力される画像データや文字・図形情報に
基づき表示用画像データを生成するための回路である。
本回路の内部には、たとえば画像データや文字・図形情
報を蓄積するための書き換え可能メモリや、文字コード
に対応する画像パターンが記憶されている読み出し専用
メモリや、画像処理を行うためのプロセッサなどをはじ
めとして画像の生成に必要な回路が組み込まれている。
【0220】本回路により生成された表示用画像データ
は、デコーダ2104に出力されるが、場合によっては
前記入出力インターフエース回路2105を介して外部
のコンピュータネットワークやプリンタに出力すること
も可能である。
【0221】また、CPU2106は、主として本表示
装置の動作制御や、表示画像の生成や選択や編集に関わ
る作業を行う。
【0222】たとえば、マルチプレクサ2103に制御
信号を出力し、ディスプレイパネルに表示する画像信号
を適宜選択したり組み合わせたりする。また、その際に
は表示する画像信号に応じてディスプレイパネルコント
ローラ2102に対して制御信号を発生し、画面表示周
波数や走査方法(たとえばインターレースかノンインタ
レースか)や一画面の走査線の数など表示装置の動作を
適宜制御する。
【0223】また、前記画像生成回路2107に対して
画像データや文字・図形情報を直接出力したり、あるい
は、前記入出力インターフエース回路2105を介して
外部のコンピュータやメモリをアクセスして画像データ
や文字・図形情報を入力する。
【0224】なお、CPU2106は、むろんこれ以外
の目的の作業にも関わるものであって良い。たとえば、
パーソナルコンピュータやワードプロセッサなどのよう
に、情報を生成したり処理する機能に直接関わっても良
い。
【0225】あるいは、前述したように入出力インター
フエース回路2105を介して外部のコンピュータネッ
トワークと接続し、たとえば数値計算などの作業を外部
機器と協同して行っても良い。
【0226】また、入力部2114は、前記CPU21
06に使用者が命令プログラム、あるいはデータなどを
入力するためのものであり、たとえばキーボードやマウ
スのほか、ジョイスティック、バーコードリーダ、音声
認識装置など多様な入力機器を用いる事が可能である。
【0227】また、デコーダ2104は、前記2107
ないし2113より入力される種々の画像信号を3原色
信号、または輝度信号とI信号、Q信号に逆変換するた
めの回路である。なお、同図中に点線で示すように、デ
コーダ2104は内部に画像メモリを備えるのが望まし
い。これは、たとえばMUSE方式をはじめとして、逆
変換するに際して画像メモリを必要とするようなテレビ
信号を扱うためである。また、画像メモリを備えること
により、静止画の表示が容易になる。あるいは前記画像
生成回路2107およびCPU2106と協同して画像
の間引き、補間、拡大、縮小、合成をはじめとする画像
処理や編集が容易に行えるようになるという利点が生ま
れるからである。
【0228】また、マルチプレクサ2103は、前記C
PU2106より入力される制御信号に基づき表示画像
を適宜選択するものである。すなわち、マルチプレクサ
2103はデコーダ2104から入力される逆変換され
た画像信号のうちから所望の画像信号を選択して駆動回
路2101に出力する。その場合には、一画面表示時間
内で画像信号を切り替えて選択することにより、いわゆ
る多画面テレビのように、一画面を複数の領域に分けて
領域によって異なる画像を表示することも可能である。
【0229】また、ディスプレイパネルコントローラ2
102は、前記CPU2106より入力される制御信号
に基づき駆動回路2101の動作を制御するための回路
である。
【0230】まず、ディスプレイパネルの基本的な動作
に関わるものとして、たとえばディスプレイパネルの駆
動用電源(図示せず)の動作シーケンスを制御するため
の信号を駆動回路2101に対して出力する。
【0231】また、ディスプレイパネルの駆動方法に関
わるものとして、たとえば画面表示周波数や走査方法
(たとえばインターレースかノンインターレースか)を
制御するための信号を駆動回路2101に対して出力す
る。
【0232】また、場合によっては表示画像の輝度やコ
ントラストや色調やシャープネスといった画質の調整に
関わる制御信号を駆動回路2101に対して出力する場
合もある。
【0233】また、駆動回路2101は、ディスプレイ
パネル2100に印加する駆動信号を発生するための回
路であり、前記マルチプレクサ2103から入力される
画像信号と、前記ディスプレイパネルコントローラ21
02より入力される制御信号に基づいて動作するもので
ある。
【0234】以上、各部の機能を説明したが、図21に
例示した構成により、本多機能表示装置においては多様
な画像情報源より入力される画像情報をディスプレイパ
ネル2100に表示する事が可能である。
【0235】すなわち、テレビジョン放送をはじめとす
る各種の画像信号はデコーダ2104において逆変換さ
れた後、マルチプレクサ2103において適宜選択さ
れ、駆動回路2101に入力される。一方、ディスプレ
イコントローラ2102は、表示する画像信号に応じて
駆動回路2101の動作を制御するための制御信号を発
生する。駆動回路2101は、上記画像信号と制御信号
に基づいてディスプレイパネル2100に駆動信号を印
加する。
【0236】これにより、ディスプレイパネル2100
において画像が表示される。これらの一連の動作は、C
PU2106により統括的に制御される。
【0237】また、本多機能表示装置においては、前記
デコーダ2104に内蔵する画像メモリや、画像生成回
路2107およびCPU2106が関与することによ
り、単に複数の画像情報の中から選択したものを表示す
るだけでなく、表示する画像情報に対して、たとえば拡
大、縮小、回転、移動、エッジ強調、間引き、補間、色
変換、画像の縦横比変換などをはじめとする画像処理
や、合成、消去、接続、入れ換え、はめ込みなどをはじ
めとする画像編集を行う事も可能である。また、本実施
例の説明では特に触れなかったが、上記画像処理や画像
編集と同様に、音声情報に関しても処理や編集を行うた
めの専用回路を設けても良い。
【0238】したがって、本多機能表示装置は、テレビ
ジョン放送の表示機器、テレビ会議の端末機器、静止画
像および動画像を扱う画像編集機器、コンピュータの端
末機器、ワードプロセッサーをはじめとする事務用端末
機器、ゲーム機などの機能を一台で兼ね備えることが可
能で、産業用あるいは民生用として極めて応用範囲が広
い。
【0239】なお、図21は、多機能表示装置の構成の
一例を示したにすぎず、これのみに限定されるものでな
い事は言うまでもない。たとえば、図21の構成要素の
うち使用目的上必要のない機能に関わる回路は省いても
差し支えない。またこれとは逆に、使用目的によっては
さらに構成要素を追加しても良い。たとえば、本表示装
置をテレビ電話機として応用する場合には、テレビカメ
ラ、音声マイク、照明機、モデムを含む送受信回路など
を構成要素に追加するのが好適である。
【0240】本多機能表示装置においては、とりわけ表
面伝導型放出素子を電子ビーム源とするディスプレイパ
ネルが容易に薄型化できるため、表示装置全体の奥行き
を小さくすることが可能である。それに加えて、表面伝
導型放出素子を電子ビーム源とするディスプレイパネル
は大画面化が容易で輝度が高く視野角特性にも優れるた
め、本表示装置は臨場感にあふれ迫力に富んだ画像を視
認性良く表示する事が可能である。
【0241】尚、本発明は、複数の機器から構成される
システムに適用しても1つの機器から成る装置に適用し
ても良い。また、本発明は、システム或は装置にプログ
ラムを供給することによって達成される場合にも適用で
きることはいうまでもない。
【0242】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば多
数の表面伝導型放出素子を備えた電子ビーム発生装置及
び画像表示装置において、製造後初期の段階における各
表面伝導型放出素子の電子放出特性のばらつきを補正す
ることが可能である。
【0243】さらに、本発明によれば、表面伝導型放出
素子に固有の特性、すなわち素子電流と放出電流の間の
強い相関性に着目した結果、極めて簡単な回路構成で各
表面伝導型放出素子の経時変化を検知することが可能と
なった。すなわち、本発明では各表面伝導型放出素子の
素子電流を測定するため、放出電流は表示画面の輝度を
測定する場合とは異なり高電圧に耐える電流計や輝度計
を必要としない。このため、容易に各素子の特性変化を
検知できるのである。
【0244】本発明によれば経時変化を検知した場合に
は、駆動条件の補正値を修正するため、どの表面伝導型
放出素子からも長期にわたり適正な電子ビームを出力さ
せることが可能となった。これにより、電子ビーム発生
装置や画像表示装置の性能を長期にわたり安定させるこ
とができるようになった。
【0245】
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1の電子ビーム発生装置の回路ブロック
図である。
【図2】実施例1の初期特性検査モードの動作手順を示
すフローチャートである。
【図3】実施例1の経時変化検査モードの動作手順を示
すフローチャートである。
【図4】実施例2の画像表示装置の回路ブロック図であ
る。
【図5】実施例2の初期特性検査モードの動作手順を示
すフローチャートである。
【図6】駆動条件の補正値(初期値)を放出電流を測定
して決定する場合の回路ブロック図である。
【図7】駆動条件の補正値(初期値)を発光輝度を測定
して決定する場合の回路ブロック図である。
【図8】実施例2の経時変化検査モードの動作手順を示
すフローチャートである。
【図9】表面伝導型放出素子の特性のばらつきを示すグ
ラフである。
【図10】本発明の実施例2の画像表示装置の、表示パ
ネルの一部を切り欠いて示した斜視図である。
【図11】表示パネルのフェースプレートの蛍光体配列
を例示した平面図である。
【図12】実施例で用いた平面型の表面伝導型放出素子
の平面図(a),断面図(b)である。
【図13】平面型の表面伝導型放出素子の製造工程を示
す断面図である。
【図14】通電フォーミング処理の際の印加電圧波形で
ある。
【図15】通電活性化処理の際の印加電圧波形(a),
放出電流Ieの変化(b)である。
【図16】実施例で用いた垂直型の表面伝導型放出素子
の断面図である。
【図17】垂直型の表面伝導型放出素子の製造工程を示
す断面図である。
【図18】実施例で用いた表面伝導型放出素子の典型的
な特性を示すグラフである。
【図19】実施例で用いたマルチ電子ビーム源の基板の
平面図である。
【図20】実施例で用いたマルチ電子ビーム源の基板の
一部断面図である。
【図21】本発明の実施例3の多機能画像表示装置のブ
ロック図である。
【図22】発明者らが試みた電子放出素子の配線方向を
説明する図である。
【図23】従来知られた表面伝導放出素子の一例であ
る。

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板上に形成された表面伝導型放出素子
    を備える電子ビーム発生装置において、 表面伝導型放出素子に流れる素子電流を測定する測定手
    段と、 前記測定手段により測定されたデータを記憶するための
    素子電流記憶手段と、 前記測定手段により測定された最新のデータと前記素子
    電流記憶手段に記憶されたデータとを比較するための比
    較手段と、 表面伝導型放出素子に印加する駆動信号を補正するため
    の補正値を記憶する補正値記憶手段と前記補正値記憶手
    段に記憶されている補正値を修正する修正手段と、を備
    えたことを特徴とする電子ビーム発生装置。
  2. 【請求項2】 前記測定手段は、表面伝導型放出素子の
    電子放出閾値電圧よりも小さな電圧を印加して素子電流
    を測定する手段であることを特徴とする請求項1に記載
    の電子ビーム発生装置。
  3. 【請求項3】 前記表面伝導型放出素子は行方向配線と
    列方向配線によりマトリクス配線されており、表面伝導
    型放出素子に印加する駆動信号とは、行方向配線より印
    加される走査信号と列方向配線より印加される変調信号
    であり、このうち変調信号が前記補正値記憶手段により
    記憶された補正値により補正されることを特徴とする請
    求項1に記載の電子ビーム発生装置。
  4. 【請求項4】 基板上に形成された表面伝導型放出素子
    と電子ビームの照射により可視光を発する蛍光体を備え
    る画像表示装置において、 表面伝導型放出素子に流れる素子電流を測定する測定手
    段と、 前記測定手段により測定されたデータを記憶するための
    素子電流記憶手段と、 前記測定手段により測定された最新のデータと前記素子
    電流記憶手段に記憶されたデータとを比較するための比
    較手段と、 表面伝導型放出素子に印加する駆動信号を補正するため
    の補正値を記憶する補正値記憶手段と、 前記補正値記憶手段に記憶されている補正値を修正する
    修正手段と、を備えたことを特徴とする画像表示装置。
  5. 【請求項5】 前記測定手段は表面伝導型放出素子の電
    子放出閾値電圧よりも小さな電圧を印加して素子電流を
    測定する手段であることを特徴とする請求項4に記載の
    画像表示装置。
  6. 【請求項6】 表面伝導型放出素子は行方向配線と列方
    向配線によりマトリクス配線されており、表面伝導型放
    出素子に印加する駆動信号とは、行方向配線より印加さ
    れる走査信号と列方向配線より印加される変調信号であ
    り、このうち変調信号が前記補正値記憶手段により記憶
    された補正値により補正されることを特徴とする請求項
    4に記載の画像表示装置。
  7. 【請求項7】 基板上に形成された表面伝導型放出素子
    と電子ビームの照射により可視光を発する蛍光体と、表
    面伝導型放出素子に流れる素子電流を測定する測定手段
    と、前記測定手段により測定されたデータを記憶するた
    めの素子電流記憶手段と、前記測定手段により測定され
    た最新のデータと前記素子電流記憶手段に記憶されたデ
    ータとを比較するための比較手段と、表面伝導型放出素
    子に印加する駆動信号を補正するための補正値を記憶す
    る補正値記憶手段と、前記補正値記憶手段に記憶された
    補正値を修正する修正手段を備えた画像表示装置の駆動
    方法であって、 前記素子電流記憶手段に表面伝導型放出素子を形成後の
    初期の素子電流測定値をあらかじめ記憶させる工程と、 前記補正値記憶手段に各表面伝導型放出素子の初期の素
    子電流測定値に基づいて決めた補正値を初期値として記
    憶する工程と、 任意の時間画像を表示した後における素子電流を前記素
    子電流測定手段で測定する工程と、 任意の時間駆動した後に素子電流測定手段で測定された
    最新のデータと前記素子電流記憶手段にあらかじめ記憶
    されたデータとを前記比較手段で比較する工程と、 比較結果が所定の範囲を越えた場合に補正値記憶手段に
    記憶された補正値を前記修正手段で修正する工程と、を
    有することを特徴とする画像表示装置の駆動方法。
  8. 【請求項8】 基板上に形成された表面伝導型放出素子
    と電子ビームの照射により可視光を発する蛍光体と、表
    面伝導型放出素子に流れる素子電流を測定する測定手段
    と、前記測定手段により測定されたデータを記憶するた
    めの素子電流記憶手段と、前記測定手段により測定され
    た最新のデータと前記素子電流記憶手段に記憶されたデ
    ータとを比較するための比較手段と、表面伝導型放出素
    子に印加する駆動信号を補正するための補正値を記憶す
    る補正値記憶手段と、前記補正値記憶手段に記憶された
    補正値を修正する修正手段を備えた画像表示装置におけ
    る駆動方法であって、 前記素子電流記憶手段に表面伝導型放出素子を形成後の
    初期の素子電流測定値をあらかじめ記憶させる工程と、 前記補正値記憶手段に各表面伝導型放出素子の初期の放
    出電流測定値に基づいて決めた補正値を初期値として記
    憶する工程と、 任意の時間画像を表示した後における素子電流を前記素
    子電流測定手段で測定する工程と、 任意の時間駆動した後に素子電流測定手段で測定された
    最新のデータと前記素子電流記憶手段にあらかじめ記憶
    されたデータとを前記比較手段で比較する工程と、 比較結果が所定の範囲を越えた場合に補正値記憶手段に
    記憶された補正値を前記修正手段で修正する工程と、を
    有することを特徴とする画像表示装置の駆動方法。
  9. 【請求項9】 基板上に形成された表面伝導型放出素子
    と電子ビームの照射により可視光を発する蛍光体と、表
    面伝導型放出素子に流れ理素子電流を測定する測定手段
    と前記測定手段により測定されたデータを記憶するため
    の素子電流記憶手段と、前記測定手段により測定された
    最新のデータと前記素子電流記憶手段に記憶されたデー
    タとを比較するための比較手段と、表面伝導型放出素子
    に印加する駆動信号を補正するための補正値を記憶する
    補正値記憶手段と、前記補正値記憶手段に記憶された補
    正値を修正する修正手段を備えた画像表示装置における
    駆動方法であって、 前記素子電流記憶手段に表面伝導型放出素子を形成後の
    初期の素子電流測定値をあらかじめ記憶させる工程と、 前記補正値記憶手段に各表面伝導型放出素子から蛍光体
    に電子ビームを照射した際の発光輝度測定値に基づいて
    決めた補正値を初期値として記憶する工程と、 任意の時間画像を表示した後における素子電流を前記素
    子電流測定手段で測定する工程と、 任意の時間駆動した後に素子電流測定手段で測定された
    最新のデータと前記素子電流記憶手段にあらかじめ記憶
    されたデータとを前記比較手段で比較する工程と、 前記比較工程による比較結果が所定の範囲を越えた場合
    に補正値記憶手段に記憶された補正値を前記修正手段で
    修正する工程と、を有することを特徴とする画像表示装
    置の駆動方法。
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