DE69636746T2

DE69636746T2 - Treiberschaltung für eine Anzeige mit mehreren Elektronenquellen

Info

Publication number: DE69636746T2
Application number: DE69636746T
Authority: DE
Inventors: Takahiro Ohta-ku Oguchi; Hidetoshi Ohta-ku Suzuki; Kunihiro Ohta-ku Sakai; Takamasa Ohta-ku Sakuragi; Yasuyuki Ohta-ku Todokoro
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1995-08-23
Filing date: 1996-08-22
Publication date: 2007-10-11
Anticipated expiration: 2016-08-23
Also published as: US6169528B1; AU2135599A; CA2183824A1; CA2183824C; EP0762371B1; JP3311246B2; CN1066553C; EP0762371A2; AU6420696A; KR970012901A; JPH09251277A; KR100347840B1; EP0762371A3; AU715713B2; CN1144393A; DE69636746D1

Description

ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Elektronenerzeugungseinrichtung mit einer Mehrfachelektronenquelle mit einer Vielzahl von Elektronenemittern, die in Form einer Matrix verdrahtet sind, und auf eine Ansteuerschaltung für die Mehrfachelektronenquelle, ein Bildanzeigegerät, eine Ansteuerschaltung und ein Treiberverfahren.
Herkömmlicherweise sind zwei Einrichtungsarten als Elektronenemitter bekannt, nämlich thermionische und die Kaltkathodeneinrichtung. Beispiele von Kaltkathodeneinrichtungen sind Elektronenemitter des Feldemissionstyps (werden nachstehend als Feldemitter bezeichnet), Metall/Isolator/Metall-Elektronenemitter (werden nachstehend als Elektronenemitter des MIM-Typs bezeichnet) und oberflächenleitende Elektronenemitter.
Bekannte Beispiele der Feldemitter sind beschrieben in W. P. Dyke und W. W. Dolan, "Field Emission", Advance in Electron Physics, 8, 89 (1956) und C. A. Spindt, "Physical Properties of thin-film field emission cathodes with molybdenum cones", J. Appl. Phys., 47, 5248 (1976). 31 ist eine Querschnittsansicht einer Einrichtung gemäß C. A. Spindt et al. Unter Bezug auf 31 bedeutet Bezugszeichen 3010 ein Substrat, Bezugszeichen 3011 bedeutet eine Emitterverdrahtungsebene aus einem leitfähigen Material; Bezugszeichen 3012 bedeutet einen Emitterkegel; Bezugszeichen 3013 bedeutet eine Isolationsschicht; und Bezugszeichen 3014 bedeutet eine Gateelektrode. In dieser Einrichtung wird eine passende Spannung an den Emitterkegel 3012 und an die Gateelektrode 3014 angelegt, um Elektronen aus dem fernen Endabschnitt des Emitterkegels 3012 zu emittieren.
Ein bekanntes Beispiel der Elektronenemitter vom MIM-Typ ist in C. A. Mead, "Operation of Tunnel-Emission Devices", J. Appl. Phys., 32.646 (1961), beschrieben. 32 ist eine Querschnittsansicht eines Elektronenemitters vom MIM-Typ. Unter Bezug auf 32 bedeutet Bezugszeichen 3020 ein Substrat; Bezugszeichen 3021 bedeutet eine untere Elektrode aus Metall; Bezugszeichen 3022 bedeutet eine dünne Isolationsschicht mit einer Stärke von etwa 100 Å; und Bezugszeichen 3022 bedeutet eine obere Elektrode aus Metall mit einer Stärke von etwa 80 bis 300 Å. Beim MIM-Typ wird eine Spannung an die obere Elektrode 3023 und an die untere Elektrode 3021 angelegt, um Elektronen aus der Oberfläche der oberen Elektrode 3023 zu emittieren.
Ein bekanntes Beispiel der oberflächenleitenden Elektronenemitter ist beispielsweise in M. I. Elinson, "Radio Eng. Electron Phys.", 10, 1290 (1965) und in anderen später zu nennenden Beispielen beschrieben.
Der Elektronenemitter mit Oberflächenleitfähigkeit wendet das Phänomen an, das Elektronenemission in einem kleinen Bereich des Dünnfilms stattfindet, der auf einem Substrat gebildet ist, nachdem ein Strom parallel zur Filmoberfläche fließt. Der Elektronenemitter mit Oberflächenleitfähigkeit enthält Elektronenemitter, die einen Au-Dünnfilm verwenden (G. Dittmer, "Thin Solid Films", 9, 317 (1972)), ein Dünnfilm aus In₂O₃/SnO₂ (M. Hartwell und C. G. Fonstadt, "IEEE Trans. ED Conf.", 519, (1975), ein Kohlenstoffdünnfilm (Hisashi Araki et. al., "Vacuum", Band 26, Nummer 1, Seite 22 (1983) und dergleichen zusätzlich zu dem zuvor erwähnten Dünnfilm aus SnO₂ gemäß Elinson.
30 ist eine Aufsicht auf einen Elektronenemitter mit Oberflächenleitfähigkeit nach M. Hartwell et al. als ein typisches Beispiel der Strukturen dieser Elektronenemitter mit Oberflächenleitfähigkeit. Unter Bezug auf 30 bedeutet Bezugszeichen 3001 ein Substrat; und Bezugszeichen 3004 bedeutet einen Leitdünnfilm aus einem Metalloxid, das durch Schleudern entstanden ist. Der leitfähige Dünnfilm 3004 hat ein H-förmiges Muster, wie in 30 gezeigt. Ein Elektronenemissionsabschnitt 3005 ist gebildet durch Ausführen eines Erregerprozesses (wird nachstehend als Erregerformierungsprozess bezeichnet, der später zu erläutern ist) in Hinsicht auf den leitfähigen Dünnfilm 3004. Unter Bezug auf 30 wird ein Zwischenraum L auf 0,5 bis 1 mm gebracht, und eine Breite W wird auf 0,1 mm gebracht. Zum Zwecke besserer Darstellbarkeit ist der Elektronenemissionsabschnitt 3005 in einer Rechteckgestalt in der Mitte des leitfähigen Dünnfilms 3004 gezeigt. Jedoch ist dies nicht die exakte aktuelle Position und Gestalt des Elektronenemissionsabschnitts.
Bei den obigen Elektronenemittern mit Oberflächenleitfähigkeit nach M. Hartwell et al. wird typischerweise der Elektronenemissionsabschnitt 3005 erzeugt durch Ausführen eines Erregerprozesses, der Erregerformierungsprozess für den leitfähigen Dünnfilm 3004 genannt wird, bevor die Elektronenemission erfolgt. Gemäß dem Erregerformierungsprozess wird eine Erregung ausgeführt durch Anlegen einer konstanten Gleichspannung, die sich mit einer sehr geringen Rate von beispielsweise 1 V/min. erhöht, und zwar an die beiden Enden des leitfähigen Films 3004, um so teilweise den leitfähigen Film 3004 zu zerstören oder zu deformieren, wodurch der Elektronenemissionsabschnitt 3005 mit einem elektrisch hohen Widerstand gebildet wird. Angemerkt sei, dass der zerstörte oder deformierte Teil des leitfähigen Dünnfilms 3004 einen Riss aufweist. Nach Anlegen einer passenden Spannung an den leitfähigen Dünnfilm 3004 nach dem Erregerformierungsprozess wird eine Elektronenemission nahe dem Riss ausgeführt.
Die oben beschriebenen Elektronenemitter mit Oberflächenleitfähigkeit sind vorteilhaft, weil sie einen einfachen Aufbau haben und leicht herzustellen sind. Aus diesem Grund können viele Einrichtungen auf einer großen Fläche gebildet werden. Wie in der japanischen offengelegten Patentanmeldung mit der Nummer 64-31332 offenbart, angemeldet vom hiesigen Anmelder, ist ein Verfahren des Anordnens und Ansteuerns einer Vielzahl von Einrichtungen untersucht worden.
Hinsichtlich Anwendungen der Elektronenemitter mit Oberflächenleitfähigkeit beispielsweise bei Bilderzeugungsgeräten, wie bei einem Bildanzeigegerät und einem Bildaufzeichnungsgerät, sind Ladungsstrahlquellen und dergleichen untersucht worden.
Als Anwendung bei Bildanzeigegeräten sind insbesondere das U.S.-Patent Nummer 5 066 883 und das offengelegte japanische Patent Nummer 2-257551, angemeldet vom hiesigen Anmelder, als Bildanzeigegerät unter Verwendung der Kombination des Elektronenemitters mit Oberflächenleitfähigkeit und eines Leuchtstoffs, der Licht nach Bestrahlung emittiert, untersucht worden. Von dieser Art der Bildanzeigegeräte wird erwartet, dass sie hervorragendere Eigenschaften als andere herkömmliche Bildanzeigegeräte haben. Im Vergleich mit weit verbreiteten Flüssigkristallanzeigegeräten ist das obige Anzeigegerät hervorragend darin, dass es kein rückwärtiges Licht erfordert, da es eine Eigenemission besitzt, und zwar mit einem weiten Sehwinkel.
Ein weiteres Beispiel eines Bilderzeugungsgeräts ist im Dokument EP 0660367 offenbart. Dieses offenbarte Elektronenstrahlerzeugungsgerät mit einer Multielektronenquelle verfügt über eine Vielzahl von Elektronenemittern. Drei Konstantspannungsquellen sind vorgesehen als Teil des Geräts. Eine Spannungsquelle wird verwendet zum Liefern einer nicht Auswahlspannung für nicht ausgewählte Abtastzeilen. Eine zweite Quelle wird verwendet zum Bereitstellen einer Niederspannung für ein Modulationssignal aus einem impulsbreiten Modulator. Die dritte Quelle stellt eine Konstantspannung für den Leuchtfilm des Bilderzeugungsgeräts.
Das Dokument US-A-5210472 offenbart Ansteueranordnungen für Elektronenemitter, in denen das Steuern durch eine Serienschaltung von FET bewerkstelligt wird. Offenbarte Merkmale der Ansteuerschaltung umfassen Multiemitter, zu denen jeweils ein Pixel gehört, eine leicht schmelzbare Kette ist mit jeder Gruppe von Mehrfachemittern angeordnet, und ein FET ist mit einem spannungsabhängigen Wiederstand verbunden, zum Zwecke des Begrenzens vom Transientenentladungsstrom, wenn ein Elektronenemitter abgeschaltet wird.
Das Dokument US-A-5410218 beschreibt ein Elektronenstrahlerzeugungsgerät, bei dem Datenleitungen von Stromquellen angesteuert werden.
Die hiesigen Erfinder haben bezüglich der Elektronenemitter mit Oberflächenleitfähigkeit mit verschiedenen Materialien Versuche unternommen, Herstellen nach verschiedenen Verfahren und haben verschiedene Strukturen gefunden, wie sie im Dokument US-5066883 und im Dokument JP-2-25-7551 beschrieben sind.
Die vorliegenden Erfinder haben auch die Mehrfachelektronenquellen untersucht, die jeweils durch Anordnen vieler Elektronenemitter mit Oberflächenleitfähigkeit entstehen, und Bildanzeigegeräte, die die Mehrfachelektronenquellen nutzen.
Die vorliegenden Erfinder haben auch experimentell eine Mehrfachelektronenquelle hergestellt, die nach einem elektrischen Verdrahtungsverfahren hergestellt wurde, wie es in 33 dargestellt ist. In dieser Mehrfachelektronenquelle sind eine große Anzahl von Elektronenemittern mit Oberflächenleitfähigkeit zweidimensional angeordnet und in der Form einer Matrix verdrahtet, wie in 33 gezeigt.
Unter Bezug auf 33 bedeutet Bezugszeichen 4001 einen Elektronenemitter mit Oberflächenleitfähigkeit, der schematisch dargestellt ist; Bezugszeichen 4002 bedeutet eine Zeilenverdrahtungsebene; und Bezugszeichen 4003 bedeutet eine Spaltenverdrahtungsebene. In Realität haben die Zeilen- und Spaltenverdrahtungsebenen 4004 und 4005 endliche elektrische Widerstände. 33 zeigt jedoch diese Widerstände als Verdrahtungswiderstände 4004 und 4005. Das obige Verdrahtungsverfahren wird als Einfachmatrixverdrahtung bezeichnet.
Zur besseren Übersichtlichkeit zeigt 33 eine 6×6-Matrix. Die Größe der Matrix ist jedoch nicht hierauf beschränkt. In eine Mehrfachelektronenquelle für ein Bildanzeigegerät wird beispielsweise eine hinreichende Anzahl von Emittern für die gewünschte Bildanzeigeoperation angeordnet und verdrahtet.
In der Mehrfachelektronenquelle mit Elektronenemittern mit Oberflächenleitfähigkeit, die in Form einer einfachen Matrix verdrahtet sind, werden passende elektrische Signale an die Zeilen- und Spaltenverdrahtungsebenen 4002 und 4003 angelegt, um gewünschte Elektronenstrahlen zu erzeugen. Um die Elektronenemitter mit Oberflächenleitfähigkeit auf einer beliebigen Zeile in der Matrix anzusteuern, wird eine Auswahlspannung Vs an die Zeilenverdrahtungsebene 4002 an eine ausgewählte Zeile angelegt, und gleichzeitig wird eine nicht Auswahlspannung Vns an jede Zeilenverdrahtungsebene 4002 an die nicht ausgewählten Zeilen angelegt. Eine Ansteuerspannung Ve beaufschlagt eine jede Spaltenverdrahtungsebene 4003 synchron mit der Nichtauswahlspannung Vs. Das Ignorieren von Spannungseinbrüchen aufgrund von Verdrahtungswiderständen 4004 und 4005 nach diesem Verfahren wird eine Spannung Ve–Vs an jeden Elektronenemitter mit Oberflächenleitfähigkeit auf einer ausgewählten Zeile angelegt, wohingegen eine Spannung Ve–Vns an jeden Elektronenemitter mit Oberflächenleitfähigkeit an die nicht ausgewählten Zeilen angelegt. Wenn die Spannungen Ve, Vs und Vns auf geeignete Spannungen gebracht sind, sollte ein Elektronenstrahl mit einer gewünschten Stärke von jedem Elektronenemitter mit Oberflächenleitfähigkeit auf nur einer ausgewählten Zeile abgegeben werden. Wenn darüber hinaus unterschiedliche Ansteuerspannungen Ve die jeweiligen Spaltenverdrahtungsebenen beaufschlagen, sollten Elektronenstrahlen mit unterschiedlichen Stärken aus den jeweiligen Emittern auf einer ausgewählten Zeile abgegeben werden. Da die Ansprechgeschwindigkeit eines jeden Elektronenemitters mit Oberflächenleitfähigkeit hoch ist, wird die zeitliche Länge, die ein Elektronenstrahl hat, beibehalten und sollte geändert werden, wenn die zeitliche Länge, die die Ansteuerspannung Ve anliegend gehalten wird, verändert wird.
Verschiedene Anwendungen derartiger Mehrfachelektronenquellen mit Elektronenemittern mit Oberflächenleitfähigkeit, die in Form einer einfach Matrix verdrahtet sind, sind folglich untersucht worden. Von dieser Elektronenquelle wird erwartet, dass sie beispielsweise in einem Bilderzeugungsgerät Verwendung findet, welches Spannungssignale entsprechend der Bildinformation anlegt.
Wenn jedoch in der Praxis die Mehrfachelektronenquelle, an die eine Spannungsquelle angeschlossen ist, angesteuert wird nach dem oben beschriebenen Spannungsanlegeverfahren, dann treten Spannungsabfälle durch die Verdrahtungswiderstände auf, was zu Variationen in Spannungen führt, die in effektiver Weise an den jeweiligen Elektronenemittern mit Oberflächenleitfähigkeit anliegen. Der erste Grund für Variationen der Spannung, die an den Emittern anliegt, besteht darin, dass die jeweiligen Elektronenemitter eine einfache Matrixverdrahtungsstruktur mit unterschiedlicher Verdrahtungslänge haben (das heißt, unterschiedliche Verdrahtungswiderstände).
Der zweite Grund ist der, dass die von den Verdrahtungswiderständen 4004 verursachten Spannungsabfälle in den jeweiligen Zeilenverdrahtungsebenen variieren. Dies liegt daran, dass Stromverzweigungen von der Zeilenverdrahtungsebene auf der ausgewählten Zeile zu den jeweiligen Elektronenemittern mit Oberflächenleitfähigkeit dort angeschlossen sind, um so ungleichförmige Ströme zum Fluss in den jeweiligen Verdrahtungswiderständen 4004 verursachen.
Der dritte Grund ist der, dass die Höhe des Spannungsabfalls, der verursacht wird durch den Verdrahtungswiderstand, sich abhängig vom Ansteuermuster ändert (das anzuzeigende Bildmuster im Falle des Bildanzeigegeräts). Dies liegt daran, dass der Stromfluss sich in einem Verdrahtungswiderstand abhängig vom Ansteuermuster ändert.
Wenn die an die jeweiligen Elektronenemitter mit Oberflächenleitfähigkeit angelegten Spannungen aufgrund der obigen Vorgänge variieren, dann weicht die Stärke eines Elektronenstrahls aus einem jeden Elektronenemitter mit Oberflächenleitfähigkeit vom gewünschten Wert ab, womit sich das Problem praktischer Verwendbarkeit stellt. Wenn beispielsweise eine Elektronenquelle an ein Bildanzeigegerät angewandt ist, wird die Leuchtdichte des dargestellten Bilds ungleichförmig, oder Variationen der Leuchtdichte treten abhängig vom angezeigten Bildmuster auf. Variationen der Spannung neigen darüber hinaus zum Anstieg mit wachsender Größe der einfachen Matrix. Diese Tendenz ist ein Faktor, der die Pixelzahl in einem Bildanzeigegerät einschränkt.
Im Prozess des Untersuchens derartiger Techniken unter Berücksichtigung der obigen Probleme haben die hiesigen Erfinder bereits an unterschiedlichen Ansteuerverfahren gegenüber dem obigen Spannungsanlegeverfahren gearbeitet. Wenn bei diesem Verfahren eine Mehrfachelektronenquelle mit Elektronenemittern mit Oberflächenleitfähigkeit, die in Form einer einfachen Matrix verdrahtet sind, anzusteuern sind, wird eine Stromquelle zur Stromlieferung erforderlich für die Ausgabe gewünschter Elektronenstrahlen und verbunden mit den Spaltenverdrahtungsebenen anstelle des Verbindens der Spannungsquelle zum Anlegen der Ansteuerspannung Ve an jede einzelne Spaltenverdrahtungsebene, um so die Mehrfachelektronenquelle anzusteuern. Dieses Verfahren wurde vorgeschlagen unter Berücksichtigung der starken Korrelation zwischen dem Strom (wird als Emitterstrom If nachstehend genannt), der in jeden Elektronenemitter mit Oberflächenleitfähigkeit fließt, und dem aus jedem Emitter emittierten Elektronenstrahl (wird nachstehend als Emissionsstrom Ie bezeichnet). Beim Verfahren wird die Stärke des Emissionsstroms Ie durch Begrenzen der Stärke des Emitterstroms If gesteuert.
Die Stärke des Emitterstroms If für das Anlegen an jeden Elektronenemitter mit Oberflächenleitfähigkeit wird bestimmt anhand eines Bezugs auf den Emitterstrom If zum Emissionsstrom Ie der Kennlinien eines jeden Elektronenemitters mit Oberflächenleitfähigkeit, und der Emitterstrom If wird von der Stromquelle geliefert, die mit jeder Spaltenverdrahtungsebene verbunden ist. Genauer gesagt, eine Ansteuerschaltung kann aufgebaut sein aus einer Kombination elektrischer Schaltungen, wie einem Speicher, der die Kennlinien (Emitterstrom If) zu (Emissionsstrom Ie) speichert, einer Recheneinheit zum Bestimmen des Emitterstroms If, der anzulegen ist, und einer gesteuerten Stromquelle. Als gesteuerte Stromquelle kann eine Schaltungsform zum zeitweiligen Umsetzen der Stärke des Emitterstroms If verwendet werden, um in ein Spannungssignal geliefert zu werden und Umsetzen des Signals in einen Strom unter Verwendung einer Spannungs-/Stromumsetzschaltung. Dieses Verfahren ist weniger empfindlich gegenüber Spannungseinbrüchen, die durch Verdrahtungswiderstände aufkommen, als das obige Verfahren des Ansteuerns der Mehrfachelektronenquelle unter Verwendung der Spannungsquelle, die mit jeder Spaltenverdrahtungsebene verbunden ist. Man hat herausgefunden, dass dieses Verfahren die Variationen der Stärke des auszugebenden Elektronenstrahls verringert.
Das folgende Problem stellt sich beim Verfahren des Ansteuerns der Elektronenquelle unter Verwendung der dort angeschlossenen Stromquelle. Dieses Problem ist nachstehend anhand 34 beschrieben. 34 zeigt einen Fall, bei dem die Mehrfachelektronenquelle in 33 von Stromquellen angesteuert wird. Ein Auswahlpotential Vs = –7 V wird an eine Spaltenverdrahtungsebene D_x1 der Zeilenverdrahtungsebenen 4002 angelegt, und ein Nichtauswahlpotential Vns = 0 V wird an die restlichen Zeilenverdrahtungsschichten 4002 angelegt, das heißt, an die Zeilenverdrahtungsebenen D_x2 bis D_x6 Spaltenverdrahtungsebenen 4003, das heißt, Spaltenverdrahtungsebenen D_y1 bis D_y6 sind an Konstantstromquellen 4006 angeschlossen. Mit dieser Anordnung werden die Emitter auf der Zeilenverdrahtungsebene mit dem Auswahlpotential, das angelegt worden ist, von Konstantströmen angesteuert. Der eingestellte Wert bei jedem Konstantstrom wird in diesem Falle auf eine Stärke gebracht, bei dem der Emitter Elektronen emittiert. Wenn mit dieser Einstellung ein Strom aus jeder Stromquelle abgegeben wird, dann ist ein eingestellter Emitterstrom If in jedem Emitter auf der Zeile am fließen, an die das Auswahlpotential angelegt worden ist. Im Ergebnis emittiert jeder Emitter Elektronen.
Zu dieser Zeit muss die Steuerung Sperren einiger Emitter gegenüber Elektronenemission (Sperroperation) abhängig vom aktuellen Videosignal ausführen. Berücksichtigt wird beispielsweise ein Fall, bei dem keine Elektronen aus dem Emitter an der Kreuzung der Zeilenverdrahtungsebene D_x1 und der Spaltenverdrahtungsebene D_y2 der Emitter bezüglich der Zeilenverdrahtungsebene D_x1 emittiert werden müssen, an die das Auswahlpotential Vs angelegt worden ist, wie in 34 gezeigt. In diesem Falle wird die Konstantstromquelle, die mit der Spaltenverdrahtungsebene D_y2 verbunden ist, in einen Zustand versetzt, bei dem kein Strom abgegeben wird. Dieser Zustand, in dem der Ausgangsstrom aus der Konstantstromquelle auf 0 gebracht ist, ist dem Zustand äquivalent, bei dem die Ausgangsimpedanz der Konstantstromquelle unendlich wird. Im Ergebnis wird die Spaltenverdrahtungsebene D_y2 in einen Hochimpedanzzustand versetzt. Wenn eine Zeilen- oder Spaltenverdrahtungsebene einer einfachen Matrix in den Hochimpedanzzustand versetzt ist, stellen sich folgende Probleme ein.

(1) Eine Verdrahtungsebene im Hochimpedanzzustand, der nicht durch ein Stromquellenausgangssignal bestimmt ist, hat ein Potential, das von Einflüssen anderer angesteuerter Emitter eines Ansteuermusters bestimmt wird. Selbst wenn aus diesem Grund eine mit einer Spalte verbundene Stromquelle gesteuert wird zum Sperren des Emitters an der Elektronenemission, kann ein Potential, das an diesen Emitter in der Spalte anzulegen ist, nicht bestimmt werden. Das heißt, ein Emitter auf eine Verdrahtungsebene im Hochimpedanzzustand kann Elektronen emittieren, ungeachtet eines Videosignals (anomale Leitendschaltung) abhängig von den Einflüssen der anderen Emitter, eines Ansteuermusters und dem Zustand einer Auswahl-/Nichtauswahlspannung.
(2) In einem Anzeigegerät, das eine Kombination eines Elektronenemitters mit Oberflächenleitfähigkeit verwendet und einem Leuchtstoff, der Licht emittiert nach Bestrahlen mit einem Elektronenstrahl, wird die Bahn eines Elektronenstrahls beeinflusst durch eine Hochspannung, die an der Leuchtstoffseite anliegt, und den Potentialen benachbarter Zeilen- und Spaltenverdrahtungsebenen. Wenn es folglich ein Verdrahtungsebenenpotential hoher Impedanz gibt, werden die Elektronenbahnen von Emissionselektronen aus benachbarten Zeilen beeinflusst. Beispielsweise kann ein Farbanzeigegerät eine Elektronenstrahlverschiebung und eine Farbfehlregistrierung verursachen.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Ansteuerschaltung zu schaffen, die ausgelegt ist zum Ausführen einer Stromansteueroperation, die vorteilhaft ist im Überwinden des Problems vom Spannungsabfall ohne irgendeine anomale Leitendschaltoperation und Elektronenbahnverschiebung hervorzurufen, eine Elektronenerzeugungseinrichtung unter Verwendung derselben, ein Bildanzeigegerät und ein Ansteuerverfahren für dieses.
Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung vorgesehen ist ein Elektronenstrahlerzeugungsgerät, wie es im Patentanspruch 1 angegeben ist.
Nach einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung vorgesehen ist ein Verfahren zum Ansteuern eines Elektronenstrahlerzeugungsgeräts, wie es im Patentanspruch 13 angegeben ist.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Patentansprüchen 2 bis 12 und in den Patentansprüchen 14 bis 17 angegeben.
Gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung ist in einem Anzeigegerät, das über eine Vielzahl von Elektronenemittern verfügt, eine Verdrahtung in Form einer Matrix vorgesehen, und Stromquellen zur Lieferung von Strömen, die erforderlich sind, gewünschte Elektronenstrahlen abzugeben, verbunden mit den Emittern zum Ansteuern derselben, wobei folgende Wirkungen erzielt werden können:

(1) Selbst wenn Ausgangsstrom aus einer Konstantstromquelle zu 0 wird, kann eine anomale Leitendschaltoperation eines jeden Emitters auf der Hochimpedanzverdrahtungsebene vermieden werden.
(2) Selbst wenn Ausgangsstrom aus einer Konstantstromquelle zu 0 wird, kann die nachteilige Wirkung des Hochimpedanzzustands bezüglich der Flugbahnen von Elektronen aus den benachbarten Zeilen beseitigt werden.

Mit diesen Wirkungen kann ein Bild, das hinsichtlich eines Originalvideosignals sehr stabil ist, über den Anzeigebildschirm dargestellt werden.
Andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachstehenden Beschreibung in Verbindung mit der beiliegenden Zeichnung deutlich, in der gleiche Bezugszeichen dieselben oder ähnliche Teile in allen Figuren bedeuten.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
1 ist ein Blockdiagramm, das eine Ansteuerschaltung nach der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 ist ein Blockdiagramm, das den Ablauf eines Videosignals im Beispiel 1 nach der vorliegenden Erfindung zeigt;
3 ist ein Schaltbild, das Schalter und Konstantstromschaltungen im Beispiel 1 zeigt;
4A bis 4G sind Zeitdiagramme, die zu der Spaltenverdrahtungsebene 1 im Beispiel 1 gehören;
5 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Anzeigefeld darstellt;
6A und 6B sind Ansichten, die jeweils die Anordnung von Leuchtstoffen auf einer Frontplatte zeigen;
7A und 7B sind eine Aufsicht beziehungsweise eine Querschnittsansicht, die einen flach gebauten Elektronenemitter mit Oberflächenleitfähigkeit zeigen;
8A bis 8E sind Querschnittsansichten, die einen Herstellprozess eines flach gebauten Elektronenemitters mit Oberflächenleitfähigkeit zeigen;
9 ist ein Zeitdiagramm, das Erregerformierungsspannungen zeigt;
10A und 10B sind Zeitdiagramme, die Aktivierungsspannungen und Emissionsströme zeigen;
11 ist eine Querschnittsansicht, die einen stufenförmigen Elektronenemitter mit Oberflächenleitfähigkeit zeigt;
12A bis 12F sind Querschnittsansichten, die einen Herstellprozess eines stufenförmigen Elektronenemitters mit Oberflächenleitfähigkeit zeigen;
13 ist ein Graph, der Spannungs-/Strom-Kennlinien eines Elektronenemitters mit Oberflächenleitfähigkeit zeigt;
14 ist eine Aufsicht, die ein Multielektronensubstrat zeigt;
15 ist eine Teilquerschnittsansicht, die ein Multielektronensubstrat zeigt;
16 ist ein Schaltbild, das Schalter und Konstantstromschaltungen im Beispiel 2 nach der vorliegenden Erfindung zeigt;
17A bis 17G sind Zeitdiagramme, die zur Spaltenverdrahtungsebene 1 im Beispiel 2 gehören;
18 ist ein Blockdiagramm, das den Ablauf eines Videosignals im Beispiel 3 nach der vorliegenden Erfindung zeigt;
19 ist ein Schaltbild, das Schalter und Konstantstromschaltungen im Beispiel 3 zeigt;
20A bis 20G sind Zeitdiagramme, die zur Spaltenverdrahtungsebene 1 im Beispiel 3 gehören;
21 ist eine Ansicht, die eine Mehrfachelektronenquelle und eine Ansteuerschaltung nach Beispiel 4 der vorliegenden Erfindung zeigt;
22 ist ein Blockdiagramm, das die Treiberschaltung gemäß Beispiel 4 zeigt;
23 ist ein Schaltbild, das eine Gegentaktstruktur im Schaltbild zeigt;
24 ist ein Zeitdiagramm für die Schaltung gemäß 23;
25 ist ein Blockdiagramm, das eine V/I-Umsetzschaltung zeigt;
26 ist ein Schaltbild, das eine V/I-Umsetzschaltung im Beispiel 4 zeigt;
27A bis 27C sind Zeitdiagramme vom Beispiel 4;
28A bis 28C sind perspektivische Ansichten, die Querfeldemitter zeigen;
29 ist eine Ansicht, die eine Mehrfachelektronenquelle unter Verwendung von Querfeldemittern zeigt;
30 ist eine Aufsicht, die den Elektronenemitter mit Oberflächenleitfähigkeit zeigt, der von M. Hartwell offenbart ist;
31 ist eine Querschnittsansicht, die einen herkömmlichen Feldemitter nach Spindt zeigt;
32 ist eine Querschnittsansicht, die einen herkömmlichen MIM-Elektronenemitter zeigt;
33 ist eine Ansicht, die eine einfache Matrixverdrahtungsstruktur zeigt; und
34 ist eine Ansicht, die eine einfache Matrixverdrahtungsstruktur zeigt, die mit Strom anzusteuern ist.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
1 zeigt das Konzept der vorliegenden Erfindung. Unter Bezug auf 1 bedeutet Bezugszeichen 10 eine Konstantstromausgabeeinheit; Bezugszeichen 20 bedeutet eine Konstantspannungsausgabeeinheit; Bezugszeichen 30 bedeutet einen Schalter; und Bezugszeichen 50 bedeutet eine Mehrfachelektronenquelle. Bezugszeichen D_y1, D_y2, ..., D_yn und Bezugszeichen D_x1, D_x2, ..., D_xm die Anschlüsse von den Daten- beziehungsweise von den Abtastverdrahtungsebenen der Mehrfachelektronenquelle 50. Die Mehrfachelektronenquelle 50 ist ein Elektronenemissionsabschnitt für mehrere Richtungen. Wenn Leuchtstoffe, die zur Lichtemission nach Bestrahlung mit Elektronen angeregt sind über der Mehrfachelektronenquelle 50 angeordnet sind, wird ein Anzeigefeld erzielt. Eine Abtastschaltung 2 ist eine solche zum sequentiellen Abgeben von Auswahlsignalen zur Abtastung von Verdrahtungsebenen zur zeilensequentiellen Ansteuerung der Mehrfachelektronenquelle 50. Die Konstantstromabgabeeinheit 10 ist ein Abschnitt zur Konstantstromabgabe an den Schalter 30. Die Konstantspannungsabgabeeinheit 20 ist ein Abschnitt zur Abgabe einer Konstantspannung an den Schalter 30. Der Schalter 30 schaltet Signale aus der Konstantstromausgabeeinheit 10 um und gibt sie zwischen die Konstantspannungsabgabeeinheit 20 für die Anschlüsse D_y1 bis D_yn der Datenverdrahtungsebenen der Mehrfachelektronenquelle 50 gemäß einem Videosignal ab.
Die in 1 gezeigte Anordnung basiert auf der Prämisse, das Spalten- und Zeilenverdrahtungsebenen als Daten beziehungsweise Abtastverdrahtungsebenen verwendet werden, und das zeilensequentielle Ansteuern erfolgt zur zeilenweise Auswahl der Zeilen. Spalten- und Zeilenverdrahtungsebenen können als Abtastbeziehungsweise Datenverdrahtungsebenen verwendet werden, um zeilensequentielles Ansteuern auszuführen, damit die Spalten spaltenweise ausgewählt werden.
Als Schaltung enthält die Konstantstromabgabeeinheit 10 nur einen V/I-Umsetzer zur seriellen Abgabe eines Konstantstroms an den Schalter 30. Alternativ kann die Konstantstromabgabeeinheit 10 Verdrahtungsebenen nutzen, die gleich der Anzahl (n) der Verdrahtungsebenen sind, die mit der Mehrfachelektronenquelle 50 zur parallelen Abgabe konstanter Ströme an den Schalter 30 verbunden sind. Die Parallelkonstantströme können unterschiedliche Konstantströme unter Berücksichtigung reaktiver Ströme der jeweiligen Datenverdrahtungsebenen sein. Als V/I-Umsetzer steht eine Stromspiegelschaltung, eine Darlington-Verbindungsschaltung, eine Konstantstromdiode oder dergleichen zur Verfügung. Der Wert eines jeden Konstantstroms lässt sich ändern durch Spannungsänderung (V), die den V/I-Umsetzer beaufschlagt, oder durch den Widerstandswert des Widerstands vom V/I-Umsetzer.
Als die Elektronenquellen, die die Mehrfachelektronenquelle 50 bilden, werden Kaltkatodeneinrichtungen vorzugsweise verwendet. Von den Kaltkathodeneinrichtungen sind die Elektronenemitter mit Oberflächenleitfähigkeit vorzuziehen. Ein Punktmatrixbildanzeigegerät kann hergestellt werden durch Montieren einer Leuchtstoffplatte, die Licht nach Bestrahlen mit Elektronen emittiert, und zwar über der Mehrfachelektronenquelle 50. Eine Elektronenerzeugungseinrichtung und ein Bildanzeigegerät, die die Ansteuerschaltung nach der vorliegenden Erfindung nutzen, fallen in den Umfang der vorliegenden Erfindung. Das Bildanzeigegerät kann ein Farb- oder Monochrombildanzeigegerät sein. Im Falle des Farbbildanzeigegeräts enthält die Leuchtstoffplatte Pixel in Rot (R), Blau (B) und Grün (G), und die Mehrfachelektronenquelle 50 enthält auch Elektronenquellen für Rotpixel, Elektronenquellen für Blaupixel und Elektronenquellen für Grünpixel. Die Mehrfachelektronenquelle kann einen Widerstand auf einem Halbleitersubstrat darstellen oder kann als Erregerquelle zur Bilderzeugung in einem optischen Drucker dienen.
[Beispiel 1]
[Ansteuerverfahren und Korrekturverfahren]
Die Ansteuer- und Korrekturverfahren für das Bildanzeigegerät, die Hauptmerkmale der vorliegenden Erfindung sind, werden nachstehend beschrieben. Die Anordnung des Bildanzeigegeräts mit den Elektronenemittern mit Oberflächenleitfähigkeit ist nachstehend anhand 2 beschrieben. Unter Bezug auf 2 bedeutet Bezugszeichen 1 ein Anzeigefeld, unter dem sich eine Mehrfachelektronenquelle befindet. Die Mehrfachelektronenquelle ist aufgebaut aus Elektronenquellen, die in Form einer einfachen Matrix angeordnet sind. Eine Frontplatte, die mit einer Hochspannungsquelle Va verbunden ist, liefert Va und ist auf die Mehrfachelektronenquelle montiert, um Elektronen zu beschleunigen, die die Mehrfachelektronenquelle emittiert. Bezugszeichen D_x1 bis D_xm bedeuten die Anschlüsse von m Zeilenverdrahtungsebenen; und Bezugszeichen D_y1 bis D_yn bedeuten die Anschlüsse von n Spaltenverdrahtungsebenen. Diese Anschlüsse sind mit einer externen elektrischen Schaltung verbunden.
Nachstehend beschrieben ist eine Abtastschaltung 2. Diese Schaltung enthält m Schaltelemente. Die jeweiligen Schaltelemente sind mit den Anschlüssen D_x1 bis D_xm verbunden. Die m Schaltelemente schalten die Potentiale der Anschlüsse D_x1 bis D_xm um von einer Nichtauswahlspannung Vns auf eine Auswahlspannung Vs auf der Grundlage eines Steuersignals Tscan aus einer Zeitsignalerzeugungsschaltung 4, die später zu beschreiben ist. Im Beispiel 1 wird die Auswahlspannung Vs auf die Spannung Vx einer Gleichstromquelle gebracht, und die Nichtauswahlspannung Vns wird auf 0 V (Masse) gebracht.
Nachstehend beschrieben ist der Ablauf eines Videosignals. Das eingegebene Videosignalgemisch wird von einem Decodierer 3 getrennt in Leuchtdichtesignale dreier Primärfarben (R, G und B) und in Horizontal- und Vertikalsynchronsignale HSYNC und VSYNC. Die Zeiterzeugungsschaltung 4 erzeugt verschiedene Zeitsignale, die mit den Horizontal- und Vertikalsynchronsignalen HSYNC und VSYNC synchronisiert sind. Die Leuchtdichtesignale für R, G und B werden von einer S/H-Schaltung 5 zu passenden Zeitvorgaben abgetastet. Eine Serien-/Parallelumsetzschaltung (S/P-Umsetzschaltung) 6 setzt die gehaltenen Signale um in Parallelvideosignale für eine Zeile in Übereinstimmung mit der Pixelanordnung. Die parallelen Videosignale werden dann von einer impulsbreiten Modulationsschaltung 7 umgesetzt in Spannungsansteuerimpulse (PW1, PW2, ...), die jeweils eine Breite entsprechend der Videosignalstärke aufweisen.
Das Bildanzeigegerät enthält auch eine Konstantstromschaltung 17 zum Ansteuern eines jeden Emitters des Anzeigefelds 1 mit Konstantstrom. Die Konstantstromschaltung 17, die später zu beschreiben ist, ist aufgebaut mit einer Anordnung aus n unabhängigen Konstantstromquellen. Die Ausgangssignale der Konstantstromschaltung 17 liegen an den Anschlüssen D_y1 bis D_yn an, die mit den Spaltenleitungsebenen des Anzeigefelds 1 verbunden sind. In diesem Falle werden Konstantstromschaltungsausgangssignale (I1, I2, ...., I3, ...) mit einer Konstantspannungsquelle über einen Schalter 30 verbunden. Jeder Konstantstromausgang wird umgeschaltet zwischen einem Konstantstrommodus und einem Konstantspannungsmodus unter Steuerung des Schalters 30. Diese Operation ist nachstehend beschrieben.
Der Schalter 30 schaltet den Konstantstrommodus und den Konstantspannungsmodus entsprechend den Spannungsansteuerimpulsen (PW1, PW2, ...) aus der impulsbreiten Modulationsschaltung 7 um, die oben beschrieben worden ist. Genauer gesagt, während ein Impuls entsprechend der eingegebenen Videosignalstärke weiter erzeugt wird, ist der Schalter 30 im Sperrzustand, und jeder Emitter des Anzeigefelds wird angesteuert von einem Ausgangssignal als Konstantstrom aus der Konstantstromschaltung. Während im Gegensatz dazu kein Eingangsvideosignal empfangen wird, wird der Schalter 30 in leitendem Zustand und die Anschlüsse D_y1 bis D_yn werden auf ein konstantes Potential geklammert. Wenn dieses Klammerpotential auf ein Potential gebracht ist, bei dem keine Elektronen aus dem Emitter des Anzeigefelds 1 emittiert werden, sind die Potentiale der Anschlüsse D_y1 bis D_yn auf das obige Potential festgelegt, und von daher findet keine Elektronenemission statt.
Wenn ein Stromausgangsimpuls an das Anzeigefeld geliefert wird, emittiert nur der Elektronenemitter mit Oberflächenleitfähigkeit, der mit einer Zeile verbunden ist, die von der Abtastschaltung 2 ausgewählt ist, für eine Zeitdauer entsprechend der Breite des angelieferten Impulses Elektronen, und das zugehörige Leuchtmittel emittiert Licht. Wenn die Abtastschaltung 2 sequentiell ausgewählte Zeilen abtastet, wird ein zweidimensionales Bild erzeugt.
Die Konstantstromschaltung 17 und der Schalter 30 als charakteristische Merkmale der vorliegenden Erfindung sind nachstehend detailliert anhand 3 beschrieben. Die Konstantstromschaltung 17 enthält n unabhängige Konstantstromquellen, deren Anzahl gleich der Spaltenverdrahtungsebenen ist. Jede Konstantstromquelle ist mit einem Operationsverstärker, einem Transistor und einem Widerstand aufgebaut. Ein Stromausgangssignal aus jeder Konstantstromquelle wird bestimmt mit I = (Vcc – Vs)/R, (1)wobei Vcc die Stromversorgungsspannung, Vs die Eingangsspannung für jeden Operationsverstärker und R der Widerstandswert für jeden Widerstand in 3 ist. Der Stromausgangswert wird bestimmt durch genaue Auswahl von Parametern entsprechend der Gleichung (1). Von diesem Parameter kann der Wert von Vs leicht verändert werden. Aus diesem Grund kann die Stromstärke leicht bestimmt werden durch Steuern der Spannung Vs.
Der Schalter 30 ist aus den Transistoren 31 und den Widerständen 39 aufgebaut. Das Basispotential eines jeden Transistors 31 wird leitend/sperrend geschaltet, um eine Umschaltoperation auszuführen. Genauer gesagt, der Emitter vom Transistor 31 wird mit einem Konstantstromausgang verbunden, und der Kollektor wird mit Masse (GND) verbunden. Die Basen der Transistoren 31 sind mit Spannungsansteuerimpulsen (PW1, PW2, ...) beaufschlagt, die die Impulsbreitenmodulationsschaltung abgibt.
Nachstehend beschrieben ist eine Umschaltoperation. Wie oben beschrieben, ist jeder Spannungsansteuerimpuls ein Spannungsimpuls mit konstanter Amplitude entsprechend der Eingangsvideosignalstärke. Es wird angenommen, dass der Spannungsimpuls ein solcher ist, der sich zwischen 0 V und Vcc ändert.
Betrachtet wird ein Fall, bei dem der Spannungsimpuls auf "H" ist (Impulshöhe = Vcc). Da die Potentiale der Konstantstromschaltungsausgänge (I1, I2, I3, ...) Vcc nicht überschreiten, wird jede Transistor 31 in seinen Sperrzustand versetzt. Jeder der Anschlüsse D_y1 bis D_yn wird folglich mit Konstantstrom angesteuert.
Wenn im Gegensatz dazu der Spannungsimpuls auf "L" ist (Impulshöhe = Massepotential), dann wird jeder Transistor leitend und jeder Ausgangsstrom der Konstantstromschaltung fließt in den Kollektor eines jeden Transistors 31. Zu dieser Zeit wird jeder Anschluss auf konstantem Potential von etwa 0 V gehalten (genaue Vbe: Vorwärtsspannungsabfallbetrag).
Zusammengefasst bedeutet dies:
Das heißt, wenn Elektronen aus den Emittern zu emittieren sind, um das Feld einzuschalten, dann wird die Ansteueroperation mit Konstantströmen ausgeführt. Wenn das Feld nicht einzuschalten ist, wird jeder Anschluss mit einer Konstantspannung geklammert.
Ein Verfahren zum Bestimmen eines Einstellstromwerts in einer Ansteueroperation ist nachstehend beschrieben. Es wird angenommen, dass ein Emitter auf dem Feld mit einer einfachen Matrixstruktur anzusteuern ist. Im allgemeinen wird eine Zeile, beispielsweise Zeile Nummer M, aus den m Zeilen ausgewählt (diese Operation wird nachstehend als Zeilenhalbauswahl bezeichnet), und zur selben Zeit wird eine Zeile, beispielsweise Nummer N, aus den n Spalten ausgewählt (diese Operation wird nachstehend als Spaltenhalbauswahl bezeichnet). Zu dieser Zeit sind die Emitter auf der Matrix in drei Gruppen klassifiziert, das heißt in A: ein ausgewählter Emitter (Position M:N), an dem eine Auswahlspannung anliegt, in B: die (m + n – 1) Emitter im Halbauswahlzustand, und in C: die (m × n – m – n) Emitter im Nichtauswahlzustand. Da die Eigenschaften eines jeden Emitters mit der einfachen Matrix sich nicht linear in Hinsicht auf das Ansteuersignal ändern, werden die Emitter im Halbauswahlzustand B und im Nichtauswahlzustand C nicht ausgewählt, sondern es wird nur ein Emitter (im Auswahlzustand A) in selektiver Weise angesteuert. In der Praxis jedoch können die Einflüsse der Emitter im Halbauswahlzustand B auf derselben Zeile oder Spalte, auf der sich das ausgewählte Element befindet, nicht vernachlässigt werden.
Um beispielsweise den Emitter an der Stelle (M, N) mit einer Spannung +Vf anzusteuern, werden ein Zeilenhalbauswahlpotential von –1/2 Vf und ein Spaltenhalbauswahlpotential von +1/2 Vf angelegt. Der Stromfluss zu dieser Zeit in der Spaltenauswahlzeile gleicht der Gesamtsumme der Summe aus den Emitterströmen im Halbauswahlzustand, die in die (m – 1) Elektronenemitter mit Oberflächenleitfähigkeit auf der Spalte N fließen, wenn die Spannung +1/2 Vf dort anliegt, und dem Emitterstrom, der in dem ausgewählten Emitter an der Stelle (M, N) fließt, wenn dort die Spannung +Vf anliegt. Das heißt, die eingestellte Emitterstromstärke in einer Konstantstromansteueroperation wird angegeben mit
Der Wert von If wird bestimmt durch das Verhältnis der Kennlinien (Emissionsstrom Ie) zu (angelegte Emitterspannung Vf) und durch das Verhältnis der Kennlinien (Emitterstrom If) zu (angelegte Emitterspannung Vf) eines in der Praxis verwendeten Einzelemitters.
Wird angenommen, dass +Vf = 14 V anliegt, dann ist der Emitterstrom If [+Vf = 14, (M, N)] = 0,7 mA und der Emissionsstrom Ie = 1 μA. In diesem Falle werden die Ströme, die in der Spaltenauswahlleitung fließen, die Emitterströme (insgesamt 0,3 mA) im Halbauswahlzustand, die in den (m – 1) Elektronenemittern mit Oberflächenleitfähigkeit auf der Spalte N fließen, wenn die Spannung +1/2 Vf (–7 V) dort anliegt und der Strom (0,7 mA) in den ausgewählten Emitter fließt. 1 mA wird gewonnen durch Addieren von 0,3 mA mit 0,7 mA und wird eingesetzt in die Einstellstromstärke in der Konstantstromschaltung in einer Ansteueroperation.
Die Ausgangssignale aus der Abtastschaltung 2 wurden auf die Auswahlspannung Vs = –7 V und auf die Nichtauswahlschaltung = 0 V gebracht, und eine Spaltenauswahlleitung wurde von einem Stromimpuls mit einem Spitzenwert von 1 mA und einer Breite entsprechend der Eingangsvideosignalstärke angesteuert, während die ausgewählten Zeilen sequentiell abgetastet wurden. Jeder ausgewählte Emitter wurde mit dieser Operation von einem Konstantstrom von 0,7 mA angesteuert, um Elektronen von 1 μA zu emittieren.
Um das Konstantstromschaltungsausgangssignal auf 1 mA zu bringen, wurde jeder Parameter der Konstantstromschaltung entsprechend der Gleichung (1) folgendermaßen angesteuert:
Vcc = 10 V, R = 5 kΩ, Vs = 5 V
Wie zuvor beschrieben, kann der Ausgangsstrom aus der Konstantstromschaltung leicht geändert werden durch Ändern der Spannung Vs. Um die Leuchtdichte einzustellen, wurde folglich die Spannung Vs zum Steuern der Ausgangsstromstärke geändert, um so die Durchschnittsleuchtdichte des Anzeigefelds 1 zu ändern.
4A bis 4G zeigen die Wellenformen aktueller Ausgangssignale aus den jeweiligen Schaltungen. Es wird angenommen, dass die Leuchtdichtevideosignale, wie jene in den 4A bis 4C gezeigten, zeitlich einer Gegenstandsansteuerleitung eingegeben werden, die an den Anschluss D_y1 einer Spaltenverdrahtungsebene des Anzeigefelds angeschlossen ist. 4D zeigt die Wellenform eines Spannungsansteuerimpulses (PW1, PW2, ...) als Ausgangssignal aus der Impulsbreitenmodulationsschaltung für diesen Fall. 4E zeigt ein Konstantstromschaltungsausgangssignal. 4F zeigt eine aktuelle Spannungsänderung am Anschluss D_y1. 4G zeigt den Zustand des Emissionsstroms Ie.
Wenn das Konstantstromausgangssignal in 4E umgeschaltet wurde auf den Spannungsimpuls in 4D und wenn die Spannung vom Anschluss D_y1 überwacht wurde, dann wurde herausgefunden, dass die Spannung auf der Konstantspannung bis zu Vbe gebracht wurde, während der Schalter 30 AUS war, wohingegen Konstantstromansteuerung ausgeführt wurde, und ein Strom floss in dem ausgewählten Emitter, um eine Spannung (bis zu 7 V) zu erzeugen, während der Schalter 30 EIN war. Wenn der Emissionsstrom Ie in 4G zu dieser Zeit betrachtet wurde, so fand man heraus, dass die Stromemission mit einer Amplitude von 1 μA stattfand. Die Dauer einer Konstantstromansteueroperation, geändert entsprechend der Videosignalstärke, wurde darüber hinaus in einer Gradationssteuerung ausgeführt.
Die Konstantstromschaltung in Beispiel 1 hat die in 3 gezeigte Anordnung. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese Schaltungsanordnung beschränkt, und eine beliebige Schaltung lässt sich verwenden, sofern die Modulation des Stroms möglich ist, der an jeden Elektronenemitter mit Oberflächenleitfähigkeit entsprechend dem Eingangssignal zu liefern ist. Wenn beispielsweise ein starker Ausgangsstrom erforderlich ist, können die Transistorabschnitte in Form eines Darlington-Verstärkers geschaltet werden, oder Ausgangssignale können eine Stromspiegelanordnung aufweisen. Konstantstromdioden können darüber hinaus anstelle dieser Konstantstromschaltungen des Spannungs-/Strom-Umsetztyps verwendet werden.
In Beispiel 1 wird als Schalter ein Emitterfolgeschalter mit hoher Umschaltgeschwindigkeit aus pnp-Bipolartransistoren aufgebaut. Ein Emitterschalter kann jedoch auch durch npn-Bipolartransistoren aufgebaut werden. Wenn starke Ströme zu schalten sind, können alternativ Transistoren in Form eines Darlington-Verstärkers geschaltet werden.
(Anordnung des Anzeigefelds und dessen Herstellungsverfahren)
Die Anordnung von Anzeigefeld eines Bildanzeigegeräts, bei dem die vorliegende Erfindung Anwendung findet, und ein Herstellungsverfahren dafür sind nachstehend detailliert beschrieben.
5 ist eine perspektivische Teilquerschnittsansicht des Anzeigefelds, das in Beispiel 1 verwendet wird, das die interne Struktur des Felds zeigt.
Unter Bezug auf 5 bedeutet Bezugszeichen 1005 eine Hinterplatte; Bezugszeichen 1006 bedeutet eine Seitenwand; und Bezugszeichen 1007 bedeutet eine Vorderplatte. Diese Teile bilden ein luftdichtes Gefäß zum Aufrechterhalten eines Vakuums im Anzeigefeld. Um das luftdichte Gefäß aufzubauen, ist es erforderlich, die jeweiligen Teile zu versiegeln, um deren Verbindungsabschnitte in hinreichender Festigkeit und in einem luftdichten Zustand zu halten. Bei den Verbindungsabschnitten wird beispielsweise Fritteglas eingesetzt und bei 400 bis 500°C in Luft oder in einer Stickstoffatmosphäre für 10 Minuten oder länger gesintert, womit diese Teile versiegelt werden. Ein Verfahren des Evakuierens des luftdichten Gefäßes wird später beschrieben.
Die Hinterplatte 1005 hat ein Substrat 1001, das mit dieser befestigt ist, auf dem N × M Elektronenemitter 1002 mit Oberflächenleitfähigkeit gebildet sind (M, N = positive Ganzzahlen von 2 oder höher, ungefähr entsprechend der objektiven Anzahl von Anzeigepixeln eingestellt. Zum Beispiel in einem Anzeigegerät für eine hochauflösende Fernsehanzeige ist vorzugsweise N = 3000 oder mehr und M = 1000 oder mehr.). Im Beispiel 1 ist N = 3072 und M = 1024. Die N × M Elektronenemitter mit Oberflächenleitfähigkeit sind in Form einer einfachen Matrix mit M Zeilenleitungsebenen 1003 und N Spaltenleitungsebenen 1004 verdrahtet. Der Abschnitt, den diese Teile 1001 bis 1004 bilden, wird als Mehrfachelektronenquelle bezeichnet. Angemerkt sei, dass das Herstellungsverfahren und die Struktur der Mehrfachelektronenquelle später detailliert zu beschreiben ist.
Das Substrat 1001 der Mehrfachelektronenquelle in Beispiel 1 ist an der Hinterplatte 1005 des luftdichten Gefäßes befestigt. Wenn jedoch das Substrat 1001 eine hinreichende Festigkeit aufweist, dann kann das Substrat 1001 der Mehrfachelektronenquelle selbst als Hinterplatte des luftdichten Gefäßes verwendet werden.
Des weiteren ist ein Leuchtstoffilm 1008 auf der unteren Oberfläche der Vorderplatte 1007 gebildet. Da Beispiel 1 ein Farbanzeigegerät ist, ist der Leuchtstoffilm 1008 beschichtet mit Leuchtstoffen in den Farben Rot, Grün und Blau, das heißt mit drei Primärfarbleuchtstoffen, die in einem Kathodenstrahlröhrenfeld Verwendung finden. Wie in 6A gezeigt, sind die Leuchtstoffe für R, G und B in Streifenform angeordnet. Schwarze Leiter 1010 sind zwischen den Streifen der Leuchtstoffe vorgesehen. Indem diese schwarzen Leiter 1010 vorgesehen sind, werden Anzeigefarbfehlregistrierungen vermieden, selbst wenn die Elektronenstrahlbestrahlungsstelle um ein gewisses Ausmaß verschoben ist, um eine Verschlechterung des Bildanzeigekontrasts zu verhindern, indem die Reflexion von Außenlicht abgeschottet wird, um das Aufladen des Leuchtstoffilms durch Elektronenstrahlen und dergleichen zu vermeiden. Der schwarze Leiter 1010 besteht hauptsächlich aus Graphit, jedoch können auch andere Materialien verwendet werden, sofern der oben beabsichtigte Zweck erreicht wird.
Die Anordnung der drei Primärfarbleuchtstoffe ist nicht auf die Streifenanordnung beschränkt, die in 6A gezeigt ist. Beispielsweise können auch eine Deltaanordnung, wie die in 6B gezeigte, oder andere Anordnungen verwendet werden.
Ist ein Monochromanzeigefeld aufzubauen, dann kann ein Monochromleuchtstoffmaterial für den Leuchtstoffilm 1008 verwendet werden, und ein schwarzes leitendes Material muss nicht immer eingesetzt werden.
Des weiteren befindet sich ein Metallrücken 1009, der allgemein im Gebiet der Kathodenstrahlröhren bekannt ist, auf der hinterplattenseitigen Oberfläche des Leuchtstoffilms 1008. Der Zweck des Bereitstellens des Metallrückens 1009 ist das Verbessern vom Lichtausbeuteverhältnis durch ein Spiegelreflexionsteil des aus dem Leuchtstoffilm 1008 emittierten Lichts, um den Leuchtstoffilm 1008 vor dem Aufschlagen negativer Ionen zu schützen, um den Metallrücken 1009 als Elektrode zu verwenden, um eine Elektronenstrahlbeschleunigungsspannung anzulegen, um den Metallrücken 1009 als leitfähigen Weg für Elektronen zu verwenden, die den Leuchtstoffilm 1008 erregten, und dergleichen. Der Metallrücken 1009 wird aufgebaut durch Bilden des Leuchtstoffilms 1008 auf der Vorderplatte 1007, durch Glätten der Vorderoberfläche vom Leuchtstoffilm und durch Auftragen von Al durch Vakuumauftragung. Angemerkt sei, dass, wenn ein Leuchtstoffmaterial für eine niedrige Spannung für den Leuchtstoffilm 1008 verwendet wird, der Metallrücken 1009 nicht erforderlich ist.
Zum Anlegen der Beschleunigungsspannung oder zur Verbesserung der Leitfähigkeit des Leuchtstoffilms, können transparente Elektroden beispielsweise aus ITO zwischen der Vorderplatte 1007 und dem Leuchtstoffilm 1008 angebracht werden.
Bezugszeichen D_x1 bis D_xM, D_y1 bis D_yN und H_v bedeuten elektrische Verbindungsanschlüsse für den luftdichten Aufbau, der zum elektrischen Verbinden des Anzeigefelds mit der elektrischen Schaltung (nicht dargestellt) vorgesehen ist. Die Anschlüsse D_x1 bis D_xM elektrisch mit den Zeilenverdrahtungsebenen 1003 der Mehrfachelektronenquelle verbunden; die Anschlüsse D_y1 bis D_yN sind mit den Spaltenleitungsebenen 1004 verbunden; und der Anschluss H_v ist mit dem Metallrücken 1009 der Vorderplatte 1007 verbunden.
Um das luftdichte Gefäß zu evakuieren, werden nach dessen Bildung ein Absaugstutzen und eine Vakuumpumpe (beides nicht dargestellt) angeschlossen, und das luftdichte Gefäß wird auf ein Vakuum von 10^–7 Torr evakuiert. Danach wird der Absaugstutzen versiegelt. Um das Vakuum im luftdichten Gefäß aufrecht zu erhalten, wird ein Getterfilm (nicht dargestellt) auf einem vorbestimmten Abschnitt des luftdichten Gefäßes unmittelbar vor/nach Versiegelung aufgebracht. Der Getterfilm ist ein solcher, der durch Erwärmen und Verdampfung eines Gettermaterials hauptsächlich aus beispielsweise Ba durch Heizen oder Hochfrequenzheizung gebildet wird. Die Adsorptionswirkung des Getterfilms hält ein Vakuum von 1 × 10^–5 oder 1 × 10^–7 Torr im Gefäß aufrecht.
Die Basisanordnung des Anzeigefels vom Beispiel 1 und dessen Herstellungsverfahren sind oben beschrieben worden.
Ein Herstellungsverfahren der Mehrfachelektronenquelle, die im Anzeigefeld gemäß Beispiel 1 verwendet wird, ist als nächstes beschrieben. Zur Herstellung der im Bildanzeigegerät von Beispiel 1 verwendeten Mehrfachelektronenquelle können ein beliebiges Material, eine beliebige Gestalt und ein beliebiges Herstellungsverfahren für einen Elektronenemitter mit Oberflächenleitfähigkeit eingesetzt werden, so fern es sich um die Herstellung einer Elektronenquelle mit Elektronenemittern mit Oberflächenleitfähigkeit handelt, die sich in Form einer einfachen Matrix verdrahten lassen. Jedoch haben die Erfinder herausgefunden, dass unter den Elektronenemittern mit Oberflächenleitfähigkeit ein solcher mit einem Elektronenemissionsabschnitt oder ein solcher, dessen Peripherabschnitt aus einem Feinpartikelfilm besteht, hervorragend für die Elektronenemissionseigenschaften ist und sich leicht herstellen lässt. Solch ein Emitter ist der bestgeeignete Emitter, der für die Mehrfachelektronenquelle eines Geräts mit großer Bildschirmanzeige und hoher Leuchtdichte verwendet werden kann. Im Anzeigefeld von Beispiel 1 werden Elektronenemitter mit Oberflächenleitfähigkeit verwendet, die jeweils einen Elektronenemissionsabschnitt besitzen oder deren Peripherabschnitt aus einem Feinpartikelfilm besteht. Zuerst beschrieben werden die Basisstruktur, das Herstellungsverfahren und die Eigenschaft der bevorzugten Elektronenemitter mit Oberflächenleitfähigkeit, und die Struktur der Mehrfachelektronenquelle mit vielen Emittern, die zu einer einfachen Matrix verdrahtet sind, wird später beschrieben.
(Geeignete Struktur für Elektronenemitter mit Oberflächenleitfähigkeit und deren Herstellungsverfahren)
Die typische Struktur des Elektronenemitters mit Oberflächenleitfähigkeit mit einem Elektronenemissionsabschnitt oder dessen Peripherabschnitt aus einem Feinpartikelfilm umfasst eine Flachstruktur und eine Stufenstruktur.
(Flachgebauter Elektronenemitter mit Oberflächenleitfähigkeit)
Die Struktur eines flachgebauten Elektronenemitters mit Oberflächenleitfähigkeit und dessen Herstellungsverfahren sind nachstehend als erstes beschrieben.
7A ist eine Aufsicht zur Erläuterung der Struktur des flachgebauten Elektronenemitters mit Oberflächenleitfähigkeit, und 7 ist eine Querschnittsansicht vom Emitter. Unter Bezug auf die 7A und 7B bedeutet Bezugszeichen 1101 ein Substrat; Bezugszeichen 1102 und 1103 bedeuten Emitterelektroden; Bezugszeichen 1104 bedeutet einen leitfähigen Dünnfilm; Bezugszeichen 1105 bedeutet einen Elektronenemissionsabschnitt, der in einem Erregerformierungsprozess erzeugt wird; und Bezugszeichen 1113 bedeutet einen Dünnfilm, der mit einem Aktivierungsprozess hergestellt wird.
Als Substrat 1101 können verschiedene Glassubstrate, beispielsweise Quarzglas oder Silikatglas, verschiedene Keramiksubstrate aus beispielsweise Aluminium oder beliebige jener Substrate mit einer Isolationsschicht, die beispielsweise aus SiO₂ besteht und darauf gebildet werden kann, verwendet werden.
Die Emitterelektroden 1102 und 1103, die auf dem Substrat 1101 gebildet wurden und parallel zu dessen Oberfläche verlaufen und einander gegenüberstehen, sind aus einem leitfähigem Material hergestellt. Beispielsweise lassen sich folgende Materialien auswählen und verwenden: Metalle wie Ni, Cr, Au, Mo, W, Pt, Ti, Cu, Pd und Ag, Legierungen dieser Materialien, Metalloxide wie In₂O₃-SnO₂ und Halbleiter wie Polysilizium. Diese Elektroden lassen sich leicht herstellen durch Kombinieren einer Filmerzeugungstechnik, wie Vakuumauftragen, und einer Musterungstechnik, wie Photolithographie oder Ätzen, jedoch können auch andere Verfahren angewandt werden, beispielsweise Drucktechniken.
Die Gestalt der Elektroden 1102 und 1103 ist in passender Weise entsprechend dem Verwendungszweck des Elektronenemitters ausgelegt. Im allgemeinen wird die Gestalt festgelegt durch Einstellen eines Zwischenraums L zwischen Elektroden, die einen passenden Wert im Bereich von mehreren hundert Å bis mehreren hundert μm haben sollen. Der bevorzugteste Bereich für ein Anzeigegerät liegt bei mehreren μm bis mehreren zehn μm. Hinsichtlich der Elektrodendicke d wird ein passender Wert im allgemeinen in einem Bereich von mehreren hundert Å bis mehreren μm ausgewählt.
Der leitfähige Dünnfilm 1104 besteht aus einem Feinpartikelfilm. Die Bezeichnung "Feinpartikelfilm" bedeutet einen solchen, der viele Feinpartikel enthält (einschließlich inselförmige Ansammlungen als Bestandteile). Mikroskopische Betrachtung des Feinpartikelfilms offenbart, dass die individuellen Partikel im Film voneinander beabstandet sind, einander benachbart sind oder sich überlappen Ein Partikel hat einen Durchmesser innerhalb des Bereichs von mehreren Å bis mehreren tausend Å. Vorzugsweise fällt der Durchmesser in den Bereich von 10 Å bis 200 Å. Die Dicke des Films wird unter Berücksichtigung folgender Bedingungen passend eingerichtet: ein für die elektrische Verbindung mit der Emitterelektrode 1102 oder 1103 erforderlicher Zustand; ein Zustand für den Erregerformierungsprozess, der später zu beschreiben ist, ein Zustand zum Einstellen des elektrischen Widerstands vom Feinpartikelfilm selbst auf einen passenden Wert, der auch später zu beschreiben ist, und dergleichen. Genauer gesagt, die Dicke vom Film wird im Bereich von mehreren Å bis mehreren tausend Å eingestellt, vorzugsweise aber zwischen 10 Å bis 500 Å.
Für den Feinpartikelfilm verwendete Materialien sind beispielsweise Metalle wie Pd, Pt, Ru, Ag, Au, Ti, In, Cu, Cr, Fe, Zn, Sn, Ta, W und Pb, Oxide wie PdO, SnO₂, In₂O₃, PbO und Sb₂O₃, Boride wie HfB₂, ZrB₂, LaB₆, CeB₆, YB₄ und GdB₄, Karbide wie TiC, ZrC, HfC, TaC, SiC und WC, Nitride wie TiN, ZrN und HfN, Halbleiter wie Si und Ge, und Kohlenstoff. Aus diesen Materialien wird ein passendes ausgesucht.
Wie zuvor beschrieben, wird der leitfähige Dünnfilm 1104 unter Verwendung eines Feinpartikelfilms hergestellt, und der Flächenwiderstand vom Film wird eingestellt in einen Bereich innerhalb 10³ bis 10⁷ Ω/Quadrat.
Vorzuziehen ist es, dass der leitfähige Dünnfilm 1104 mit den Emitterelektroden 1102 und 1103 in elektrisch gutem Zustand verbunden ist und dass diese so angeordnet sind, dass sich teilweise gegenseitig überlappen. Unter Bezug auf die 7A und 7B sind die jeweiligen Teile in folgender Reihenfolge von unter her gestapelt: das Substrat, die Emitterelektroden und der leitfähige Dünnfilm. Diese Überlappungsreihenfolge kann sein:
das Substrat, der leitfähige Dünnfilm und die Emitterelektroden, von unten her gesehen.
Der Elektronenemissionsabschnitt 1105 ist ein Rissabschnitt, der an einem Teil des leitfähigen Dünnfilms 1104 gebildet ist. Der Elektronenemissionsabschnitt 1105 hat einen Widerstand, der höher als derjenige des peripheren leitfähigen Dünnfilms ist. Der Rissabschnitt wird gebildet durch den Erregerformierungsprozess, der später anhand des leitfähigen Dünnfilms 1104 zu beschreiben ist. In einigen Fällen werden Partikel mit einem Durchmesser von mehreren Å bis mehreren hundert Å innerhalb eines Rissabschnitts untergebracht. Da es schwierig ist, die aktuelle Lage und die Gestalt des Elektronenemitterabschnitts darzustellen, zeigen die 7A und 7B den Rissabschnitt nur in schematischer Weise.
Der Dünnfilm 1113, der aus Kohlenstoff oder einem Kohlenstoffverbundmaterial besteht, bedeckt den Elektronenemissionsabschnitt 1105 und dessen Peripherabschnitt. Der Dünnfilm 1113 ist hergestellt durch einen Aktivierungsprozess, der später nach dem Erregerformierungsprozess zu beschreiben ist.
Der Dünnfilm 1113 besteht vorzugsweise aus monokristallinem Graphit, polykristallinem Graphit, amorphem Kohlenstoff oder aus einer Mischung dieser, und dessen Dicke beträgt 500 Å oder weniger, und vorzugsweise 300 Å oder weniger.
Da es schwierig ist, die aktuelle Lage oder Gestalt vom Dünnfilm 1113 genau darzustellen, zeigen die 7A und 7B den Film in schematischer Weise. 7A ist eine Aufsicht, die den Emitter zeigt, bei dem ein Teil des Dünnfilms 1113 beseitigt ist.
Die bevorzugte grundsätzliche Emitterstruktur wurde oben beschrieben. Im Beispiel 1 wird der folgende Emitter verwendet.
Das heißt, das Substrat 1101 besteht aus Silikatglas, und die Emitterelektroden 1102 und 1103 bestehen aus einem Ni- Dünnfilm. Die Dicke d der Emitterelektroden beträgt 1.000 Å, und der Elektrodenabstand L beträgt 2 μm.
Als Hauptmaterial des Feinpartikelfilms wird Pd oder PdO verwendet. Die Dicke und die Breite W vom Feinpartikelfilm werden auf etwa 100 Å beziehungsweise auf 100 μm eingestellt.
Ein Herstellungsverfahren eines bevorzugten flachgebauten Elektronenemitters mit Oberflächenleitfähigkeit wird als nächstes beschrieben.
8A bis 8E sind Querschnittsansichten zur Erläuterung des Herstellungsprozesses eines Elektronenemitters mit Oberflächenleitfähigkeit. Angemerkt sei, dass dieselben Bezugszeichen dieselben Teile wie in 7A bedeuten.

1) Wie als erstes in 8A gezeigt, sind Emitterelektroden 1102 und 1103 auf einem Substrat 1101 gebildet.

Bei der Bildung dieser Elektroden wird das Substrat 1101 mit einem Reinigungsmittel, reinem Wasser und einem organischen Lösungsmittel vollständig gereinigt, und ein Material für die Emitterelektroden wird auf das Substrat 1101 aufgetragen. (Als Auftragungsverfahren kann eine Vakuumfilmerzeugungstechnik wie Auftragen oder Schleudern verwendet werden.) Danach wird das aufgetragene Elektrodenmaterial gemustert mit einer photolithographischen Ätztechnik. Somit wird das Paar der Emitterelektroden 1102 und 1102 in 8A erzeugt.

2) Wie in 8B gezeigt, wird als nächstes ein leitfähiger Dünnfilm 1104 erzeugt. Beim Erzeugen des leitfähigen Dünnfilms wird zuerst eine organische Metallösung auf das Substrat aufgetragen, und die aufgetragene Lösung wird dann getrocknet und gesintert, wodurch ein Feinpartikelfilm entsteht. Danach wird der Feinpartikelfilm durch photolithographisches Ätzen in eine vorbestimmte Gestalt gemustert. Organische Metallösung bedeutet eine organische Metallverbundlösung, die als Hauptelement Material für Feinpartikel enthält, die für den leitfähigen Dünnfilm verwendet werden. (Genauer gesagt, in Beispiel 1 wird Pd als Hauptelement verwendet. In Beispiel 1 wird das Auftragen einer organischen Metallösung durch ein Tauchverfahren ausgeführt, jedoch kann auch ein Schleuder- oder Sprühverfahren verwendet werden.)

Als Verfahren zum Herstellen des leitfähigen Dünnfilms aus Feinpartikeln kann, wie in Beispiel 1 verwendet, das Auftragen einer organischen Metallösung durch irgendein anderes Verfahren ersetzt werden, wie beispielsweise durch das Vakuumauftragungsverfahren, das Schleuderverfahren oder durch das chemische Dampfauftragungsverfahren.

3) Wie in 8C gezeigt, wird eine passende Spannung an die Emitterelektroden 1102 und 1103 aus einer Stromversorgung 1110 für den Erregerformierungsprozess angelegt, und der Erregerformierungsprozess wird ausgeführt, um den Elektronenemissionsabschnitt 1105 herzustellen.

Der Erregerformierungsprozess ist ein solcher des Ausführens einer elektrischen Erregung des leitfähigen Dünnfilms 1104, der aus dem Feinpartikelfilm hergestellt ist, um in geeigneter Weise einen Teil des leitfähigen Dünnfilms zu zerstören, zu deformieren oder zu denaturieren, wodurch der Film in eine Struktur versetzt wird, die für die Elektronenemission passend ist. Im leitfähigen Dünnfilm weist der in eine für die Elektronenemission geeignete Struktur geänderte Abschnitt (das heißt, der Elektronenemissionsabschnitt 1105) einen geeigneten Riss im Dünnfilm auf. Vergleicht man den Dünnfilm mit dem Elektronenemissionsabschnitt 1105 mit dem Dünnfilm vor dem Erregerformierungsprozess, so hat der elektrische Widerstand, den man zwischen den Emitterelektroden 1102 und 1103 misst, einen wesentlichen Anstieg erfahren.
Ein elektronisches Erregerverfahren ist nachstehend detailliert anhand 9 beschrieben, die ein Beispiel der Wellenform einer passenden Spannung zeigt, die aus der Stromversorgung 1110 angelegt wird. Beim Erzeugen eines leitfähigen Dünnfilms aus einem Feinpartikelfilm wird vorzugsweise eine impulsförmige Spannung angewandt. Im Beispiel 1, wie es in 9 gezeigt ist, wird ein Dreiecksimpuls mit einer Impulsbreite T1 stetig zu einem Impulsintervall T2 angelegt. In diesem Falle wird ein Spitzenwert Vpf des Dreiecksimpulses sequentiell erhöht. Des weiteren wird zu passenden Intervallen ein Monitorimpuls Pm zwischen die Dreiecksimpulse eingefügt, um den erzeugten Zustand des Elektronenemissionsabschnitts 1105 zu überwachen, und der Strom, der nach Einfügen des Monitorimpulses fließt, wird von einem Amperemeter 1111 gemessen.
Im Beispiel 1 wird beispielsweise in einer Vakuumatmosphäre von 10^–5 Torr die Impulsbreite T1 auf 1 ms eingestellt; und das Impulsintervall T2 wird auf 10 ms eingestellt. Der Spitzenwert Vpf wird pro Impuls um 0,1 V erhöht. Immer wenn fünf Dreiecksimpulse angelegt werden, wird ein Monitorimpuls Pm eingefügt. Um nachteilige Wirkungen bezüglich des Erregerformierungsprozesses zu vermeiden,
Bezüglich des Erregerformierungsprozesses wird eine Spannung Vpm des Monitorimpulses Pm auf 0,1 V gesetzt. Wenn der Emitterwiderstand zwischen den Emitterelektroden 1102 und 1103 gleich 1 × 106 Ω, das heißt, wenn der vom Strommesser 1111 gemessene Strom nach Anlegen des Monitorimpulses 1 × 10^–7 Å oder weniger wird, dann ist die Erregung des Formierungsprozesses beendet.
Angemerkt sei, dass das obige Verfahren vorzugsweise dem Elektronenemitter mit Oberflächenleitfähigkeit vom Beispiel 1 dient. Ändert man die Auslegung des Elektronenemitters mit Oberflächenleitfähigkeit beispielsweise bezüglich des Materials oder der Dicke des Feinpartikelfilms oder des Emitter-Elektroden-Intervalls L, so werden die Bedingungen zur Erregung vorzugsweise entsprechend der Änderung bei der Emitterauslegung verändert.

4) Wie in 8D gezeigt, wird als nächstes eine passende Spannung aus einer Aktivierungsstromversorgung 1112 an die Emitterelektroden 1102 und 1103 angelegt, und der Aktivierungsprozess erfolgt zur Verbesserung der Elektronenemissionseigenschaften.

Dieser Aktivierungsprozess ist ein solcher, der unter geeigneten Bedingungen die Erregung auf den Elektronenemissionsabschnitts 1105 ausführt, gebildet durch den Erregerformierungsprozess, um Kohlenstoff oder eine Kohlenstoffverbindung um den Elektronenemissionsabschnitt 1105 aufzutragen. (8D zeigt das Auftragungsmaterial von Kohlenstoff oder von einer Kohlenstoffverbindung als Material 1113.) Vergleicht man den Elektronenemissionsabschnitt mit demjenigen vor dem Aktivierungsprozess, dann kann der Emissionsstrom bei derselben Spannung typischerweise 100-Mal oder mehr stärker sein.
Der Aktivierungsprozess erfolgt durch periodisches anlegen eines Spannungsimpulses in einer Vakuumatmosphäre von 10^–4 bis 10^–5 Torr, um Kohlenstoff oder die Kohlenstoffverbindung aufzutragen, die hauptsächlich aus einer organischen Verbindung abgeleitet ist, die sich in der Vakuumatmosphäre befindet. Das Auftragungsmaterial 1113 ist ein beliebiges monokristallinem Graphit, polykristallinem Graphit, amorphem Kohlenstoff oder einer Mischung dieser. Die Dicke des Auftragungsmaterials 62 beträgt 500 Å oder weniger, und vorzugsweise weniger als 300 Å.
10 zeigt ein Beispiel der Wellenform einer passenden Spannung, die aus der Aktivierungsstromversorgung 1112 angelegt wird, um das verwendete Erregerverfahren für diese Operation zu erläutern. In diesem Falle wird der Aktivierungsprozess durch periodisches Anlegen einer konstanten Rechteckspannung ausgeführt. Genauer gesagt, die Rechteckspannung Vac wird auf 14 V gebracht; die Impulsbreite T3 auf 1 ms und ein Impulsintervall T4 auf 10 ms. Angemerkt sei, dass die obigen Erregungsbedingungen vorzugsweise für die Elektronenemitter von Beispiel 1 mit Oberflächenleitfähigkeit gelten. Wenn die Auslegung des Elektronenemitters mit Oberflächenleitfähigkeit verändert wird, werden die Erregerbedingungen vorzugsweise entsprechend der Emitterauslegung geändert.
In 8D bedeutet Bezugszeichen 1114 eine Anodenelektrode, die mit einer Gleichhochspannungsversorgung 1115 und einem Strommesser 1116 verbunden ist und eingerichtet ist, einen Emissionsstrom Ie aufzunehmen, der vom Elektronenemitter mit Oberflächenleitfähigkeit emittiert wird. (Angemerkt sei, dass die Leuchtstoffoberfläche des Anzeigefelds als Anodenelektrode 1114 dient, wenn das Substrat 1101 vor dem Aktivierungsprozess in das Anzeigefeld inkorporiert wird.)
Während die Aktivierungsstromversorgung 1112 eine Spannung anlegt, misst der Strommesser 1116 den Emissionsstrom Ie zur Überwachung des Aktivierungsprozesses, um so den Betrieb der Aktivierungsstromversorgung 1112 zu steuern. 10B zeigt ein Beispiel des Emissionsstroms Ie, den der Strommesser 1116 misst. Wenn das Anlegen einer Impulsspannung aus der Aktivierungsstromversorgung 1112 beginnt, erhöht sich während des Zeitablaufs der Emissionsstrom Ie, erreicht allmählich die Sättigung und steigt im gesättigten Zustand kaum weiter an. Am wesentlichen Sättigungspunkt wird das Spannungsanlegen der Aktivierungsstromversorgung 1112 beendet, und der Aktivierungsprozess ist dann abgeschlossen.
Angemerkt sei, dass die obigen Erregerbedingungen vorzugsweise für Elektronenemitter vom Beispiel 1 mit Oberflächenleitfähigkeit gelten. Wenn die Auslegung des Elektronenemitters mit Oberflächenleitfähigkeit verändert wird, werden die Bedingungen vorzugsweise entsprechend der Änderung in der Emitterauslegung verändert.
Der in 8E gezeigte flachgebaute Elektronenemitter mit Oberflächenleitfähigkeit wird in der oben beschriebenen Weise hergestellt.
(Stufiger Elektronenemitter mit Oberflächenleitfähigkeit)
Eine weitere typische Struktur des Elektronenemitters mit Oberflächenleitfähigkeit mit einem Elektronenemissionsabschnitt oder dessen peripherer Abschnitt aus einem Feinpartikelfilm, das heißt die Struktur eines stufigen Elektronenemitters mit Oberflächenleitfähigkeit, wird als nächstes beschrieben.
11 ist eine Querschnittsansicht zur Erläuterung der grundlegenden Struktur der stufigen Bauart. Unter Bezug auf 11 bedeutet Bezugszeichen 1201 ein Substrat; Bezugszeichen 1202 und 1203 bedeuten Emitterelektroden; Bezugszeichen 1206 bedeutet ein Stufenbildungsglied; Bezugszeichen 1204 bedeutet einen leitfähigen Dünnfilm aus einem Feinpartikelfilm; Bezugszeichen 1205 bedeutet einen Elektronenemissionsabschnitt, der durch einen Erregerformierungsprozess erzeugt wird; und Bezugszeichen 1213 bedeutet einen Dünnfilm, der durch den Aktivierungsprozess hergestellt wird.
Der stufig gebaute Typ unterscheidet sich vom flach gebauten Typ, der zuvor beschrieben wurde, darin, dass eine (1202) der Emitterelektroden auf dem Stufenbildungsglied 1206 gebildet ist und dass der leitfähige Dünnfilm 1204 die Seitenoberfläche des Stufenbildungsglieds 1206 bedeckt. In den Aufsichten der 7A und 7B ist folglich ein Emitter-Elektroden-Abstand L als Schritthöhe Ls des Stufenbildungsglieds 1206 im stufig gebauten Typ eingerichtet. Angemerkt sei, dass dieselben Materialien, wie sie in der Beschreibung des flach gebauten Typs aufgeführt sind, für das Substrat 1201, die Emitterelektroden 1202 und 1203 sowie für den leitfähigen Dünnfilm 1204 aus einem Feinpartikelfilm verwendet werden können. Ein elektrisches Isolationsmaterial wie SiO₂ wird für das Stufenbildungsglied 1206 verwendet.
Als nächstes beschrieben ist ein Herstellungsverfahren des stufigen Elektronenemitters mit Oberflächenleitfähigkeit. 12A bis 12F sind Querschnittsansichten zur Erläuterung des Herstellungsprozesses. Dieselben Bezugszeichen in den 12A bis 12F bedeuten dieselben Teile wie i 11.

1) Wie in 12A gezeigt, wird eine Emitterelektrode 1203 auf einem Substrat 1201 gebildet.
2) Wie in 12B dargestellt, wird eine Isolationsschicht auf die sich ergebende Struktur gestapelt, um ein Stufenbildungsglied zu schaffen. Beispielsweise kann die Isolationsschicht durch Auftragen von SiO₂ unter Verwendung des Schleuderverfahrens hergestellt werden. Jedoch können auch andere Filmerzeugungstechniken, wie das Vakuumauftragungsverfahren und das Druckverfahren, angewandt werden.
3) Wie in 12C gezeigt, ist eine Emitterelektrode 1202 auf der Isolationsschicht gebildet.
4) Wie in 12D gezeigt, wird ein Teil der Isolationsschicht beispielsweise durch ein Ätzungsverfahren entfernt, um eine Emitterelektrode 1203 freizulegen.
5) Wie in 12E gezeigt, wird ein leitfähiger Dünnfilm 1204 unter Verwendung eines Feinpartikelfilms geschaffen. Dieser Film kann hergestellt werden unter Verwendung einer Filmerzeugungstechnik, wie das Beschichtungsverfahren, wie im Falle des oben beschriebenen flach gebauten Typs.
6) Wie im Falle des flach gebauten Typs wird der Erregerformierungsprozess durchgeführt zum Bilden eines Elektronenemissionsabschnitts (es ist hinreichend, wenn derselbe Erregerformierungsprozess wie derjenige für den flach gebauten Typ durchgeführt wird, wie anhand 8C beschrieben).
7) Wie im Falle des flach gebauten Typs wird der Aktivierungsprozess zum Auftragen von Kohlenstoff oder zum Auftragen einer Kohlenstoffverbindung nahe dem Elektronenemissionsabschnitt ausgeführt (es reicht aus, wenn derselbe Aktivierungsprozess wie derjenige für den flach gebauten Typ durchgeführt wird, wie anhand 8D beschrieben).

Der in 12F gezeigte stufenförmige Elektronenemitter mit Oberflächenleitfähigkeit wird in der oben beschriebenen Weise hergestellt.
(Eigenschaften des Elektronenemitters mit Oberflächenleitfähigkeit, der in einem Anzeigegerät verwendet wird)
Die Strukturen des flach gebauten sowie des stufenförmigen Elektronenemitters mit Oberflächenleitfähigkeit und deren Herstellverfahren sind oben beschrieben worden. Die Eigenschaften eines solchen in einem Anzeigegerät verwendeten Emitters sind nachstehend beschrieben.
13 zeigt typische Beispiele der Kennlinie (Emissionsstrom Ie) zur Kennlinie (angelegte Emitterspannung Vf) sowie der Kennlinie (Emitterstrom If) zur Kennlinie (angelegte Emitterspannung Vf) des Emitters, der im Anzeigegerät Verwendung findet. Angemerkt sei, dass im Vergleich zum Emitterstrom If der Emissionsstrom Ie sehr schwach ist, und von daher ist es schwierig, den Emissionsstrom Ie im selben Maßstab wie für den Emitterstrom If darzustellen. Darüber hinaus verändern sich diese Kennlinien abhängig von Änderungen der Auslegungsparameter, wie Größe und Gestalt des Emitters. Aus diesen Gründen werden die beiden Kurven in 13 jeweils in beliebigen Einheiten dargestellt.
Hinsichtlich des Emissionsstroms Ie hat der im Anzeigegerät verwendete Emitter folgende drei Eigenschaften:
Erstens: Wenn eine gegebene Spannung (wird als Schwellenwertspannung Vth bezeichnet) oder eine höhere Spannung am Emitter anliegt, steigt der Emissionsstrom Ie drastisch an. Mit niedrigerer Spannung als die Schwellenwertspannung Vth fließt jedoch fast kein Emissionsstrom Ie.
Das heißt hinsichtlich des Emissionsstroms Ie, dass der Emitter eine nichtlineare Kennlinie aufweist, die eine deutliche Schwellenwertspannung Vth aufzeigt.
Zweitens: Der Emissionsstrom Ie ändert sich abhängig von der Spannung Vf, die am Emitter anliegt. Folglich kann die Stärke des Emissionsstroms Ie gesteuert werden durch Ändern der Spannung Vf.
Drittens: Der Emissionsstrom Ie wird als Reaktion auf das Anlegen der Emitterspannung Vf schnell an den Emitter abgegeben.
Die Ladungsmenge an zu emittierenden Elektronen kann folglich durch Ändern der Anlegedauer der Emitterspannung Vf gesteuert werden.
Der Elektronenemitter mit Oberflächenleitfähigkeit und den drei oben aufgeführten Eigenschaften wird herkömmlicher Weise für Anzeigegerät verwendet. Bei einem Anzeigegerät mit einer großen Anzahl von Emittern, die entsprechend den Pixeln des Bildschirms angeordnet sind, wenn die erste Eigenschaft Anwendung findet, kann eine Anzeigeoperation beispielsweise durch sequentielles Abtasten des Anzeigebildschirms erfolgen. Das heißt, dass eine Spannung gleich oder höher als die Schwellenwertspannung Vth passend zum angesteuerten Emitter anliegt, während eine geringere Spannung als die Schwellenwertspannung Vth an einem nicht ausgewählten Emitter anliegt. Sequentielles Ändern der angesteuerten Emitter ermöglicht auf diese Weise die Anzeige durch sequentielles Abtasten des Anzeigebildschirms.
Die Emissionsleuchtdichte kann des weiteren gesteuert werden unter Verwendung der zweiten und der dritten Eigenschaft. Eine Gradationsanzeige lässt sich folglich realisieren.
(Struktur einer Mehrfachelektronenquelle mit vielen Emittern, die zu einer einfachen Matrix verdrahtet sind)
Die Struktur einer Mehrfachelektronenstrahlquelle mit den obigen Elektronenemittern mit Oberflächenleitfähigkeit auf einem Substrat, verdrahtet zu einer einfachen Matrix, wird als nächstes beschrieben.
14 ist eine Aufsicht, die eine Mehrfachelektronenquelle zeigt, die für das Anzeigefeld gemäß 5 verwendet wird. Emitter, die jeweils einem in den 7A bis 7B gezeigten identisch sind, werden auf dem Substrat angeordnet und mit den Zeilen- und Spaltenverdrahtungsebenen 1003 und 1004 zu einer einfachen Matrix verdrahtet. Eine nicht dargestellte Isolationsschicht wird zwischen den Elektroden an jeder Kreuzung zwischen Zeilen- und Spaltenverdrahtungsebenen gebildet, um die Verdrahtungsebenen voneinander elektrisch zu isolieren.
15 ist eine Querschnittsansicht entlang einer Linie A-A' in 14.
Die Mehrfachelektronenquelle mit der obigen Struktur wird im voraus hergestellt durch Erzeugen von Zeilenverdrahtungsebenen 1003, Spaltenverdrahtungsebenen 1004, Isolationsebenen zwischen den Zeilenverdrahtungsebenen und den Spaltenverdrahtungsebenen (nicht dargestellt), den Emitterelektroden der Elektronenemitter mit Oberflächenleitfähigkeit und einem leitfähigen Dünnfilm auf dem Substrat, und die jeweiligen Emitter werden über die Zeilen- und Spaltenverdrahtungsebenen 1003 und 1004 angesteuert, um den Erregerformierungsprozess und den Aktivierungsprozess auszuführen.
[Beispiel 2]
Beispiel 2 der vorliegenden Erfindung ist nachstehend anhand der 16 und 17A bis 17G beschrieben.
Die Elektronenemitter mit Oberflächenleitfähigkeit und die Feldstruktur vom Beispiel 2 sind dieselben wie beim Beispiel 1, und die Ansteuerschaltung ist ebenfalls dieselbe wie die in 2 gezeigte. Aus diesem Grund wird die Anordnung eines Schalters 30, die im Beispiel das Hauptmerkmal bildet, nachstehend anhand 16 beschrieben.
In Beispiel 2 ist die Source eines jeden nMOS-Transistors vom Anreicherungstyp mit Masse verbunden. Der Drain eines jeden nMOS-Transistors ist verbunden mit einem entsprechenden Konstantstromausgang, und die Source eines jeden Transistors wird auf 0 V gehalten. Das Gate eines jeden Transistors bezieht einen zugehörigen Spannungsimpuls (PW1, PW2, ...) eines Impulsbreitenmodulationsschaltungsausgangssignals.
Das Gatepotential zu dieser Zeit wird im Verlauf des Umschaltens eines jeden MOS-Transistors gewechselt, um so Lastströme umzuschalten, wodurch der Konstantstromansteuermodus und der Konstantspannungsansteuermodus umgeschaltet werden.
17A bis 17G zeigen die Wellenformen der tatsächlichen Ausgangssignale aus den jeweiligen Schaltungen. Angenommen wird, dass Leuchtdichtevideosignale, wie jene in den 17A bis 17C gezeigten, einer Gegenstandsansteuerleitung eingegeben werden, die zeitlich gesehen verbunden ist mit einem Anschluss D_y1 einer Spaltenverdrahtungsebene eines Anzeigefelds 1. 17D zeigt die Wellenform eines Spannungsansteuerimpulses (PW1, PW2, ...) als Ausgangssignal aus einer Impulshöhenmodulationsschaltung in diesem Falle. 17E zeigt ein Konstantstromschaltungsausgangssignal. 17F zeigt eine tatsächliche Spannungsänderung am Anschluss D_y1. 17G zeigt den Zustand eines Emissionsstroms Ie.
Da sich im Source-geerdeten Umschalter das Gate-Potential und das Ausgangssignal in umgekehrter Polaritätsrichtung ändern, hat der Spannungsimpuls die entgegengesetzte Polarität zu derjenigen im Beispiel 1. Wenn im Source-geerdeten Umschalter jeder Schalter jeder leitend geschaltet ist, wird das Drain-Potential fast gleich dem Source-Potential. Das heißt, wenn der Anschluss D_y1 in 17F überwacht wird, dann findet man heraus, dass die Spannung auf eine Konstantspannung = 0 V im Sperrzustand des Schalters gesetzt ist, wohingegen im Leitendzustand des Schalters ein Strom im ausgewählten Emitter nach Konstantstromansteuerung fließt und eine Spannung von 7 V erzeugt wird. Wenn zu dieser Zeit der Emissionsstrom Ie betrachtet wird, findet man heraus, dass eine Stromemission mit einer Amplitude von 1 μA stattfindet.
Im Vergleich mit dem Schalter, bei dem der Emitter eines jeden Bipolartransistors mit Masse verbunden ist, kann der nMOS-Schalter, dessen Source mit Masse verbunden ist, eine Hochgeschwindigkeitsumschaltoperation ausführen, weil kein Basisladungsakkumulationseffekt vom Transistor in einer Umschaltoperation auftritt.
[Beispiel 3]
Beispiel 3 der vorliegenden Erfindung ist nachstehend anhand der 18, 19 und 20A bis 20G beschrieben. Die Elektronenemitter mit Oberflächenleitfähigkeit und die Feldstruktur vom Beispiel 3 sind dieselben wie beim Beispiel 1. Aus diesem Grund werden lediglich ein Ansteuerverfahren und eine Ansteuerschaltung für das Bildanzeigegerät, die die Hauptmerkmale der vorliegenden Erfindung bilden, nachstehend beschrieben.
Unter Bezug auf 18 bedeutet Bezugszeichen 1 ein Anzeigefeld, das demjenigen im Beispiel 1 identisch ist. Eine Abtastschaltung 2, eine Zeitsignalgeneratorschaltung 4, ein Decodierer 3, eine S/H-Schaltung 5 und dergleichen sind identisch mit jenen des Beispiels 1.
Bezugszeichen 8 bedeutet eine Impulshöhenmodulationsschaltung zum Erzeugen eines Spannungssignals mit einer Amplitude entsprechend den Ausgangssignaldaten aus einer S/P-Umsetzschaltung 6; und Bezugszeichen 17 bedeutet eine Konstantstromschaltung zum Erzeugen eines Stromsignals entsprechend einer Eingangsspannung. Die Konstantstromschaltung 17 beinhaltet Spannungs-/Strom-Umsetzschaltungen (V/I-Umsetzschaltungen). Beispiel 3 hat auch einen Umschalter 30 zum Umschalten eines jeden Stromausgangssignals aus der Konstantstromschaltung 17 zwischen einem Konstantstrom und einer Konstantspannung.
In Beispiel 3 erfolgt die Gradationssteuerung durch Erzeugen eines Impulses mit einem vorbestimmten Spannungswert, dessen Impulshöhe sich entsprechend der Stärke eines Videosignals ändert. Wenn die Videosignalstärke ihren Spitzenwert erreicht, wird ein Strom von 1 μA als Emissionsstrom angenommen. In diesem Falle ist es bekannt, dass, wenn gemäß Beispiel 1 eine Ansteueroperation mit einem Stromimpuls erfolgt, dessen Spitzenwert 1 mA beträgt, ein ausgewählter Emitter mit einem Konstantstrom von 0,7 mA angesteuert wird und dass eine Elektronenemission von 1 μA stattfindet.
Wenn die Schaltungskonstanten der Konstantstromschaltung Vcc = 10 V und R = 5 kΩ sind, dann kann die Impulshöhenmodulationsschaltung eine Ausgangsspannung Vs = 5 V erzeugen. Die Gradationssteuerung des Anzeigefelds erfolgt auf diese Weise durch Modulation von Ausgangsspannungen (Am, AM2, ...) aus der Impulshöhenmodulationsschaltung gemäß der Videosignalstärke.
Der im Beispiel 3 verwendete Umschalter 30 wird als nächstes beschrieben. Wie in 19 gezeigt, nutzt Beispiel 3 eine Diode 36 als Schaltelement. Die Anode (A) einer jeden Diode ist mit einem Stromsignalausgang verbunden, und das Kathodenpotential wird angesteuert durch einen Ansteuerimpuls, der zwischen Vcc und 0 V liegt, wodurch der Konstantstromansteuermodus und der Konstantspannungsansteuermodus umgeschaltet werden. Genauer gesagt, wenn die Kathodenspannung 0 V beträgt, dann wird die Diode leitend geschaltet, um die Ansteuerleitung auf konstantem Potential zu halten. Wenn im Gegensatz dazu das Kathodenpotential auf Vcc gesetzt ist, wird die Diode gesperrt, um den Konstantstromansteuermodus einzurichten.
Da in Beispiel 3 die Gradationssteuerung durch Erzeugen eines Impulses mit vorbestimmter Breite erfolgt, deren Höhe sich entsprechend der Stärke eines Videosignals ändert, ändert sich ein Strom zum Ansteuern eines jeden der Anschlüsse D_y1 und D_yn der Spaltenverdrahtungsebenen entsprechend dem Videosignal. Aus diesem Grund muss das Ausgangssignal einer Amplitudenmodulationsschaltung synchron mit einem Horizontalsynchronsignal HSYNC des Videosignals geändert werden. Die Amplitude des Ansteuerstroms ändert sich zu dieser Zeit ebenfalls. Wenn jedoch die Amplitude vor und nach der Änderung instabil ist, dann wird der Konstantstromansteuermodus als Reaktion auf den Ansteuerimpuls umgeschaltet in den Konstantspannungsansteuermodus, um so den Emitter nicht anzusteuern. Diese Operation verhindert, dass eine anomale Spannung an den Emitter angelegt wird. Eine Zeiterzeugungsschaltung erzeugt zu diesem Zweck ein Impulssignal mit vorbestimmter Breite, das mit dem Horizontalsynchronsignal HSYNC synchronisiert ist, so dass die Ansteuerleitung in den Konstantspannungsansteuermodus gesetzt wird, um eine anomale Leitendschaltoperation zu verhindern, während sich der eingesetzte Strom ändert.
20A bis 20G zeigen Wellenformen der tatsächlichen Ausgangssignale aus jeweiligen Schaltungen. Es wird angenommen, dass Leuchtdichtevideosignale wie jene in den 20A bis 20C gezeigten in eine Gegenstandsansteuerleitung eingegeben werden, die zeitlich gesehen verbunden ist mit einem Anschluss D_y1 einer Spaltenverdrahtungsebene des Anzeigefelds 1. 10D zeigt die Wellenform eines Ansteuerimpulses (AM1, AM2, ...) als Ausgangssignal aus einer Impulshöhenmodulationsschaltung in diesem Falle. 20E zeigt einen Ansteuerimpuls, der mit dem obigen Horizontalsynchronsignal synchronisiert ist. 20F zeigt eine tatsächliche Spannungsänderung am Anschluss D_y1 20G zeigt den Zustand eines Emissionsstroms Ie.
Eine Umschaltoperation erfolgt synchron mit dem Ansteuerimpuls gemäß 20E. Wenn die Spannung vom Anschluss D_y1 überwacht wird, findet man heraus, dass eine Konstantspannung bis hoch zu Vf (Vorwärtsspannungsabfallbetrag) eingestellt wird, während Diode 36 leitet, wohingegen der Konstantstromansteuermodus eingestellt wird, um einen Strom an den ausgewählten Emitter zum Erzeugen einer Spannung bis hoch zu 7 V hervorzurufen, während die Diode 36 sperrt. Wenn zu dieser Zeit der Emissionsstrom Ie in 20G betrachtet wird, findet man heraus, dass bei einer Videosignalstärke, die ihren Spitzenwert erreicht, eine Stromemission mit einer Amplitude von 1 μA stattfindet und dass die Emissionsstromstärke entsprechend den Leuchtdichtedaten moduliert wird.
[Beispiel 4]
In Beispiel 4 werden die Potentiale der Spaltenverdrahtungsebenen, die mit den Emittern verbunden sind, die keinen Elektronen emittieren, festgelegt durch eine Schaltung, die sich von jener in den Beispielen 1 bis 3 unterscheidet. Die Potentiale der Spaltenverdrahtungsebenen, die mit den Emittern verbunden sind, die Elektronen emittieren sollen, werden darüber hinaus auf fast gleiche Potentiale der Zeilenverdrahtungsebenen gebracht, die nicht abgetastet werden.
Ein Ansteuerverfahren für eine Mehrfachelektronenquelle und ein Bildanzeigegerät unter Verwendung derselben haben folgende Struktur, wie beispielsweise in 21 gezeigt.
Dieses Gerät beinhaltet eine Mehrfachelektronenquelle 1 mit einer einfachen Matrixstruktur, in der ein Paar Emitterelektroden eines jeden Elektronenemitters 1002 mit Oberflächenleitfähigkeit mit Zeilen- und Spaltenverdrahtungsebenen verdrahtet ist, sowie eine Ansteuereinheit zum Erzeugen eines Stromsignals durch Ausführen einer vorbestimmten Modulation auf der Basis eines Ansteuersignals und zum Ansteuern der Mehrfachelektronenquelle 1. Eine ausgewählte Zeilenverdrahtungsebene ist festgelegt auf ein Potential Vs, und jede Zeilenverdrahtungsebene, der kein Abtastsignal zugeführt wird, wird auf ein Potential Vns festgelegt. Darüber hinaus wird die Ansteuerspannung für jede Spaltenverdrahtungsebene, an der ein Modulationssignal für einen Emitter anliegt, der sich auf der ausgewählten Verdrahtungsebene befindet, der das Abtastsignal zugeführt wurde, aber nicht zur Emission von Elektronen bestimmt ist, auf ein Potential Vg fixiert. Um eine Konstantstromschaltung 17' zur Abgabe eines Konstantstroms Iout zu veranlassen, wird ein Potential nahe dem Potential Ve an die Spaltenverdrahtungsebene angelegt, die mit dem Modulationssignal für den Emitter beaufschlagt wurde, der Elektronen emittieren soll. In diesem Falle ist die Differenz zwischen den Potentialen Ve und Vns die Potentialdifferenz, bei der eine gewünschte Elektronenemissionsmenge aus dem Emitter erzielt werden kann. Sowohl die Differenz zwischen den Potentialen Vns und Vg als auch die Differenz zwischen den Potentialen Vg und Vs werden kleiner eingestellt als der Schwellenwert, bei dem die Elektronenemission stattfindet. Die Potentiale Vns und Ve werden darüber hinaus gleich gesetzt.
Gemäß dieser Anordnung wird ein Potential nahe dem Potential Ve–Vs an jeden der ausgewählten Emitter auf der Zeilenverdrahtungsebene angelegt, der das Abtastsignal zugeführt wird, und zwar an die Emitter, die mit den Spaltenverdrahtungsebenen verbunden sind, mit denen die ausgewählten Emitter verbunden sind, wohingegen eine Spannung von fast 0 V an jeden der nicht ausgewählten Emitter angelegt wird, das heißt an die Emitter auf den Verdrahtungsebenen, denen kein Abtastsignal zugeführt wird. Infolgedessen fließen alle Ströme, die in die Spaltenverdrahtungsebenen zum Ansteuern der Elektronenemitter mit Oberflächenleitfähigkeit injiziert werden, zu den Emittern, die Elektronen emittieren sollen, jedoch nicht mit den restlichen Emittern geshuntet sind. Jeder Emitter kann folglich mit einem Konstantstrom angesteuert werden, ohne dass eine Gesamtsumme Ifn von Strömen im halbausgewählten Zustand berücksichtigt wird, und eine ungleichförmige Elektronenemissionsverteilung aufgrund von Verdrahtungswiderständen lässt sich durch eine einfache Schaltung kompensieren. Dies ist einer der vorteilhaften Punkte dieses Ausführungsbeispiels.
Nachstehend beschrieben ist ein Ansteuerverfahren für ein Bildanzeigegerät gemäß Beispiel 4.
Die Anordnung des Bildanzeigegeräts mit den Elektronenemitter mit Oberflächenleitfähigkeit wird als nächstes anhand 22 beschrieben.
Unter Bezug auf 22 bedeutet Bezugszeichen 101 ein Anzeigefeld, das mit einer externen elektrischen Schaltung über Anschlüsse D_x1 bis D_xm und über Anschlüsse D_y1 bis D_yn verbunden ist. Der Hochspannungsanschluss der Vorderplatte ist mit einer externen Hochspannungsquelle Va verbunden, um die Emissionselektronen zu beschleunigen (nicht dargestellt). Ein Abtastsignal zur sequentiellen Ansteuerung der Mehrfachelektronenquelle im obigen Anzeigefeld, das heißt, der Elektronenemitter mit Oberflächenleitfähigkeit, der in Form einer Matrix von m (Zeilen) × n (Spalten) in Einheiten von Zeilen verdrahtet ist, wird jedem der Anschlüsse D_x1 bis D_xm zugeführt.
Ein Modulationssignal zum Steuern eines Ausgangselektronenstrahls aus jedem Elektronenemitter mit Oberflächenleitfähigkeit auf einer Zeile, ausgewählt durch das Abtastsignal, wird zwischenzeitlich an jeden der Anschlüsse D_x1 bis D_xm angelegt.
Nachstehend beschrieben ist eine Abtastschaltung 102. Diese Schaltung beinhaltet m Umschaltelemente. Jedes Umschaltelement wählt entweder die Ausgangsspannung Vs oder die Ausgangsspannung Vns aus der Gleichstromspannungsquelle aus, die nicht dargestellt ist, und ist elektrisch verbunden mit einem der Anschlüsse D_x1 bis D_xm des Anzeigefelds 101. Jedes Umschaltelement arbeitet auf der Grundlage eines Steuersignals Tscan, das aus einer Zeiterzeugungsschaltung kommt, die später zu beschreiben ist. Mit einer Kombination von Schaltelementen wie beispielsweise FET kann in der Praxis beispielsweise jedes Schaltelement leicht durch eine Gegentaktschaltung realisiert werden, wie die in 23 gezeigte. Wie in 24 gezeigt, wird ein Ausgangssignal Dxm zwischen zwei Werten umgeschaltet, das heißt, zwischen den Potentialen Vs und Vns, und zwar synchron mit dem Zeitsignal Txm, das aus dem Steuersignal Tscan erzeugt wird und einer jeden Zeilenverdrahtungsebene zugehörig ist.
Angemerkt sei, dass die obige Gleichstromversorgungsspannung Vs auf –7 V eingestellt ist, und zwar auf der Grundlage der Kennlinien (Elektronenemissionsschwellenwertspannung von 8 V) eines Elektronenemitters mit Oberflächenleitfähigkeit in 13, der oben bereits beschrieben wurde. Beträgt der Strom, der an eine Spaltenverdrahtungsebene geliefert werden soll, 0,5 bis 1 mA, so beträgt die zugehörige Anlegespannung etwa 7,5 bis 8 V. Die Spannung Vns = 7,5 V wird folglich an jede nicht ausgewählte Zeilenverdrahtungsebene angelegt. Mit dieser Operation wird die Ansteuerspannung, die an allen nicht ausgewählten Emittern anliegt, niedriger als die Elektronenemissionsschwellenwertspannung sein.
Als nächstes beschrieben ist der Ablauf des Eingabebildsignals. Das eingegebene Bildsignalgemisch wird von einem Decodierer getrennt in Leuchtdichtesignale der drei Primärfarben und in Horizontal- und Vertikalsynchronsignale (HSYNC und VSYNC). Eine Zeitsignalerzeugungsschaltung 104 erzeugt verschiedene Zeitsignale, die mit den Horizontal- und Vertikalsynchronsignalen HSYNC und VSYNC synchronisiert sind. Die Leuchtdichtesignale für die Farben R, G und B werden von einer S/H-Schaltung oder dergleichen zu einer geeigneten Zeitvorgabe abgetastet. Die gehaltenen Signale werden von einer Schieberegisterschaltung 106 umgesetzt in Parallelbildsignale, und zwar in Einheiten von Zeilen, die in der Reihenfolge entsprechend der Anordnung der jeweiligen Leuchtstoffe des Bilderzeugungsfelds angeordnet sind. Die Parallelbildsignale werden dann in einer Zwischenspeicherschaltung 105 zeitweilig gespeichert.
Die Signale werden von einer Impulsbreitenmodulationsschaltung 111 in Impulssignale mit jeweils einer Impulsbreite entsprechend der Bildsignalstärke umgesetzt. Eine Effizienzkorrekturschaltung 108 erzeugt Ansteuerimpulse, deren Impulshöhen Variationen in der Emissionsstromstärken-/Lieferstromstärkeneffizienz jeweiliger Emitter wiedergeben. Jeder Ansteuerimpuls wird von einer Spannungs-/Strom-Umsetzschaltung 112 aus einer Spannungshöhe in eine Stromstärke umgesetzt. Bei der Bilderzeugung wird jedes Stromausgangssignal in einen entsprechenden Elektronenemitter mit Oberflächenleitfähigkeit im Anzeigefeld 101 über einen der Anschlüsse D_y1 bis D_ym des Anzeigefelds geliefert. Im Anzeigefeld, dem der Stromausgangssignalimpuls zugeführt wird, emittiert lediglich der Elektronenemitter mit Oberflächenleitfähigkeit, der mit der Zeile verbunden ist, die die Abtastschaltung 102 ausgewählt hat, Elektronen für eine Zeitdauer entsprechend der Impulsbreite des angelieferten Impulssignals, wodurch ein entsprechender Leuchtstoff zur Lichtemission angeregt wird. Wenn die Abtastschaltung 102 sequentiell ausgewählte Zeilen abtastet, entsteht ein zweidimensionales Bild.
Die Spannungs/Strom-Umsetzschaltung 112 wird als nächstes beschrieben. Die Spannung/Strom-Umsetzschaltung 112 ist eine solche zum Steuern des Stroms, der in jeden Elektronenemitter mit Oberflächenleitfähigkeit gemäß der Amplitude des eingegebenen Spannungssignals fließt. Die Spannungs/Strom-Umsetzschaltung 112 hat Spannungs/Stromumsetzer (25), deren Anzahl gleich der der Spaltenverdrahtungsebenen ist und verwendet wird zur Eingabe von Signalen. Die Ausgangssignale der Spannungs/Stromumsetzer sind jeweils mit den Anschlüssen D_y1, D_y2, D_y3 ...., D_yn Anzeigefelds verbunden. Jeder Spannungs/Stromumsetzer 112 ist aufgebaut aus einer Konstantstromschaltung basierend auf einer Stromspiegelschaltung, wie die eine in 26 gezeigte. Unter Bezug auf 26 bedeutet Bezugszeichen 2002 einen Operationsverstärker; Bezugszeichen 2005 bedeutet einen npn-Transistor; Bezugszeichen 2003 bedeutet einen pnp-Transistor; Bezugszeichen 2006 bedeutet einen MOSFET; und Bezugszeichen 2004 bedeutet einen Widerstand mit dem Widerstandswert R. Entsprechend der in 26 gezeigten Schaltung wird Strom Iout, der abzugeben ist, bestimmt entsprechend der Amplitude eines Eingangsspannungssignals Vin, und die Amplitude des Stroms gehorcht folgender Beziehung: Iout = Vin/R
Durch Einstellen geeigneter Auslegungsparameter für die Spannungs/Strom-Umsetzschaltung kann der Strom Iout, der in jeden Elektronenemitter mit Oberflächenleitfähigkeit fließt, gesteuert werden entsprechend dem Spannungssignal.
Wenn in der in 26 gezeigten Schaltung die Eingangsspannung Vin gleich oder niedriger als Vref ist, wird der MOSFET 2006 als Schalter in der vorliegenden Erfindung vom Operationsverstärker 2002 leitend geschaltet, und die Ausgangsspannung zur Spaltenverdrahtungsebene wird auf Vg gebracht. Im Ergebnis wird das Potential einer jeden Spaltenverdrahtungsebene, verbunden mit den Emittern, die nicht leitend geschaltet sind, festgehalten. Mit dieser Operation werden die Emitter auf jeder Spaltenverdrahtungsebene entsprechend den Emittern, die nicht leitend geschaltet sind, in den Halbauswahlzustand versetzt, ungeachtet der Tatsache, ob die Emitter mit den ausgewählten oder nicht ausgewählten Zeilen verbunden sind.
27A bis 27C zeigen, wie eine Eingangswellenform aus der Modulationsschaltung aktuell umgesetzt wird in eine Stromwellenform. Berücksichtigt wird die Spaltenverdrahtungsebene D_y1 des Anzeigefelds. Es wird angenommen, dass ein Spannungsimpuls mit einer Impulsbreite, moduliert mit Leuchtdichtedaten, wie der in 27A gezeigte, und mit einer Impulshöhe, moduliert mit Korrektur der Elektronenemissionseffizienz eines jeden Emitters, in die zugehörige Ansteuerleitung zeitlich gesehen eingegeben wird. 27B zeigt die Wellenform eines Emitterstroms If aus der Spannungs/Stromumsetzschaltung zu dieser Zeit. 27C zeigt den Zustand des Emissionsstroms Ie. Wie in den 4A bis 4G gezeigt, werden Variationen der Emitterkennlinien mit den Spitzenwerten der Ansteuerstromimpulse korrigiert. Wenn der Emissionsstrom betrachtet wird, findet man heraus, dass die Emissionsströme für alle Emitter auf 1 μA gebracht werden.
Da gemäß Beispiel 4 ein Emitterstrom, der in jeden Elektronenemitter mit Oberflächenleitfähigkeit fließt, von der Spannungs/Strom-Umsetzschaltung moduliert ist, können die Spannungsabfälle über die Verdrahtungswiderstände und dergleichen kompensiert werden. Die mit den halbausgewählten Emittern geschalteten Ströme können darüber hinaus mit dem Anstieg der Anzahl von Emittern minimiert werden. Ein Bild kann folglich mit Leuchtdichten dargestellt werden, die einem Originalbildsignal auf dem gesamten Anzeigebildschirm getreu sind.
Im Beispiel 4, wie in der Spannung/Strom-Umsetzschaltung, wird die Schaltung mit der in den 25 und 26 gezeigten Anordnung verwendet. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die Schaltungsanordnung beschränkt, und eine beliebige Schaltung lässt sich einsetzen, sofern sie den Strom modulieren kann, der an den Elektronenemitter mit Oberflächenleitfähigkeit gemäß dem Eingangssignal zu liefern ist. Wenn beispielsweise ein starker Ausgangsstrom erforderlich ist, dann können die Transistorabschnitte in Form eines Darlington-Verstärkers geschaltet werden.
[Beispiel 5]
In den Beispielen 1 bis 4 sind die Mehrfachelektronenquellen und die Anzeigefelder beschrieben worden, die Elektronenemitter mit Oberflächenleitfähigkeit als Elektronenemitter verwenden. Wenn jedoch die Elektronenemitter mit Oberflächenleitfähigkeit, die in diesen Einheiten enthalten sind, ersetzt werden mit anderen Arten von Elektronenemittern, findet man heraus, dass die Ansteuerverfahren der vorliegenden Erfindung gleichermaßen effektiv sind.
Wenn die gegenwärtigen Erfinder die Ansteuerverfahren der Beispiele 1 bis 4 durchführten für die Mehrfachelektronenquellen und die Anzeigefelder unter Verwendung von Feldemittern als Elektronenemitter, dann wurden Stromflüsse in halbausgewählten Emittern weitestgehend verringert.
Querfeldemitter, wie jene in den 28A, 28B und 28C gezeigte, wurden als Beispiel anstelle der Elektronenemitter mit Oberflächenleitfähigkeit verwendet. Unter Bezug auf die 28A bis 28C bedeutet Bezugszeichen 1101 ein Glassubstrat; Bezugszeichen 701 bedeutet einen Elektronenemissionsabschnitt; Bezugszeichen 702 bedeutet eine negative Elektrode; und Bezugszeichen 703 bedeutet ein Gate (positive Elektrode). Wenn in jedem dieser Querfeldemitter eine geeignete Spannung an die negative Elektrode 702 und das Gate 703 anliegt, wird ein Elektronenstrahl aus dem Elektronenemissionsabschnitt 701 emittiert.
29 ist eine Aufsicht, die eine Mehrfachelektronenquelle mit Querfeldemittern zeigt, die einander alle jenen in 28A gezeigten identisch sind und die zu einer Matrixform verdrahtet sind. Unter Bezug auf 29 bedeutet Bezugszeichen 704 eine Zeilenverdrahtungsebene, mit der die negativen Elektroden 702 der Querfeldemitter gemeinsam verbunden sind; und Bezugszeichen 705 bedeutet eine Spaltenverdrahtungsebene, mit der die Gates 703 der Querfeldemitter gemeinsam verbunden sind.
Wird das Ansteuerverfahren nach der vorliegenden Erfindung bei der obigen Mehrfachelektronenquelle angewandt und ein Bildanzeigegerät mit einer Mehrfachelektronenquelle, dann könnte ein Elektronenstrahl mit einer gewünschten Stärke genau abgegeben werden, ohne dass irgendeine komplizierte Kompensationsschaltung erforderlich ist. Darüber hinaus kann der Stromverbrauch durch jeden Halbleiteremitter verringert werden.
Die vorliegende Erfindung war effektiv für eine Elektronenquelle unter Verwendung von Elektronenemittern, die sich von jenen oben beschriebenen unterscheiden, und auch für ein Bildanzeigegerät, das diese Elektronenquelle verwendet. Die vorliegende Erfindung war als Beispiel auch effektiv bei Feldemittern des Spindt-Typs und bei Elektronenemittern des MIM-Typs.
Wie viele weitestgehend unterschiedliche Ausführungsbeispiele der Erfindung ohne Abweichen vom Umfang derselben möglich sind, ergibt sich aus den anliegenden Patentansprüchen und ist nicht auf die speziellen Ausführungsbeispiele derselben beschränkt.

Claims

Elektronenstrahlerzeugungsgerät (50), mit: einer Vielzahl von Elektronenemittern (1002), von denen jeder zwischen einer aus einer Vielzahl von Datenleitungen (Dy1, Dy2, ...Dyn) und einer aus einer Vielzahl von Abtastleitungen (Dx1, Dx2, ...Dxm) derart verbunden ist, dass ein Elektronenemitter zur Emission von Elektronen veranlasst wird, wenn die Spannungsdifferenz zwischen der Datenleitung und der Abtastleitung, mit denen der Elektronenemitter verbunden ist, einen vorbestimmten Wert überschreitet; einer Spaltenansteuerungseinrichtung zum Ansteuern jeder der Datenleitungen (Dy1, Dy2, ...Dyn) gemäß einem durch das Gerät empfangenen Datensignal; und einer Zeilenansteuerungseinrichtung (2) zum individuellen Anlegen eines Auswahlpotentials (Ys) an jede der Abtastleitungen (Dx1, Dx2, ...Dxm); dadurch gekennzeichnet, dass die Spaltenansteuerungseinrichtung eine gesteuerte Konstantstromquelle (10, 17) zum individuellen Steuern der Stromzufuhr an jede der Datenleitungen (Dy1, Dy2, ...Dyn) gemäß dem durch das Gerät empfangenen Datensignal aufweist; und einer Umschalterschaltung (30), die zum Verbinden einer Datenleitung an ein konstantes Klemmenpotential (20, 21) angeordnet ist, wenn gemäß dem Datensignal von dem Emitter an der Kreuzung der Abtastleitung (Dx1) und derjenigen Datenleitung (Dy2) der Emitter auf der Abtastleitung (Dx1), an die das Auswahlpotential (Vs) momentan angelegt ist, keine Elektronen zu emittieren sind.
Gerät nach Anspruch 1, wobei die Spaltenansteuerungseinrichtung versehen ist mit: einer Stromeinheit (10, 17), die aus einer Vielzahl von gesteuerten Konstantstromquellen (11, 12, 13, 14, 17) besteht, wobei die Anzahl der gesteuerten Konstantstromquellen gleich der Anzahl an Datenleitungen ist; einer Umschaltereinheit (30), die aus einer Vielzahl von Schaltern (31, 36) besteht, wobei die Anzahl an Schaltern gleich der Anzahl an Datenleitungen ist, wobei der Ausgang einer gesteuerten Konstantstromquelle sowohl mit einer jeweiligen Datenleitung als auch einem jeweiligen Schalter verbunden ist.
Gerät nach Anspruch 2, ferner mit einer Impulsbreitenmodulationsschaltung (7) zum Umwandeln des empfangenen Datensignals in ein Impulsbreiten-moduliertes Datensignal, wobei jede gesteuerte Konstantstromquelle für die Zufuhr von Strom während eines durch das Impulsbreiten-modulierte Datensignal spezifizierten Zeitintervalls angeordnet ist; und jeder Schalter (31, 32) zum Verbinden einer jeweiligen Datenleitung mit dem konstanten Klemmenpotential (20, 21) angeordnet ist, wenn gemäß dem Impulsbreiten-modulierten Datensignal von dem Emitter an der Kreuzung der Abtastleitung (Dx1) und derjenigen Datenleitung (Dy2) der Emitter auf der Abtastleitung (Dx1), an die das Auswahlpotential (Vs) momentan angelegt ist, keine Elektronen zu emittieren sind.
Gerät nach Anspruch 2, ferner mit: einer Impulshöhenmodulationsschaltung (8) zum Umwandeln des empfangenen Datensignals in ein Impulshöhen-moduliertes Datensignal; und einer Zeittakterzeugungsschaltung, die zur Bereitstellung eines Klemmenspannungsimpulses synchron zu dem Impulshöhen-modulierten Datensignal angeordnet ist, wobei jede gesteuerte Konstantstromquelle für die Zufuhr eines Stromes mit einer durch das Impulshöhen-modulierte Datensignal spezifizierten Stärke angeordnet ist; und die Schalter (36) zum Anlegen des Klemmenspannungsimpulses an jede Datenleitung angeordnet sind, wenn gemäß dem Impulshöhen-modulierten Datensignal von dem Emitter an der Kreuzung der Abtastleitung (Dx1) und derjenigen Datenleitung (Dy2) der Emitter auf der Abtastleitung (Dx1), an die das Auswahlpotential (Vs) momentan angelegt ist, keine Elektronen zu emittieren sind.
Gerät nach Anspruch 1, wobei die Spaltenansteuerungseinrichtung (17') eine Spannungs-/Strom-Einheit (112) mit einer Vielzahl von Spannungs-/Strom-Wandlerschaltungen (2002 bis 2005) umfasst, die mit jeweiligen Datenleitungen verbunden sind, wobei eine Spannungs-/Strom-Wandlerschaltung für die Zufuhr eines Stromes (Iout) in Übereinstimmung mit dem empfangenen Datensignal an ihrem Ausgangsanschluss angeordnet ist, wenn die Eingangsspannung (Vin) an der Spannungs-/Strom-Wandlerschaltung größer als eine Referenzspannung ist, und die mit einer Einrichtung (2006) zum Verbinden des Ausgangsanschlusses mit einem Konstantklemmenpotential (Vg) versehen ist, wenn die Eingangsspannung an die Spannungs-/Strom-Wandlerschaltung geringer als die Referenzspannung ist.
Gerät nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei jeder der Schalter einen Transistor aufweist.
Gerät nach Anspruch 6, wobei der Transistor ein Bipolartransistor (31) und der Emitter oder der Kollektor des Transistors für eine Verbindung mit Massepotential angeordnet ist.
Gerät nach Anspruch 6, wobei der Transistor ein MOS-Transistor (32) ist, und der Sourceanschluss oder der Drainanschluss des Transistors für eine Verbindung mit Massepotential angeordnet ist.
Gerät nach Anspruch 4, wobei die Umschalterschaltungen Dioden (36) beinhalten.
Gerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Konstantklemmenpotential das Massepotential ist.
Gerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Spaltenansteuerungseinrichtung zur Verbindung einer Datenleitung mit einem Konstantklemmenpotential angeordnet ist, wann immer das empfangene Datensignal einer Helligkeit unterhalb einem vorbestimmten Wert entspricht.
Bildausbildungsgerät mit Leuchtstoffen zum Emittieren von Licht, wenn sie von Elektronen bestrahlt werden, die durch ein Elektronenstrahlerzeugungsgerät gemäß einem der vorstehenden Ansprüchen erzeugt sind.
Verfahren zur Ansteuerung eines Elektronenstrahlerzeugungsgeräts (50) mit einer Vielzahl von Elektronenemittern (1002), von denen jeder zwischen einer aus einer Vielzahl von Datenleitungen (Dy1, Dy2, ...Dyn) und einer aus einer Vielzahl von Abtastleitungen (Dx1, Dx2, ...Dxm) derart verbunden ist, dass ein Elektronenemitter zur Emission von Elektronen veranlasst wird, wenn die Spannungsdifferenz zwischen der Datenleitung und der Abtastleitung, mit denen der Elektronenemitter verbunden ist, einen vorbestimmten Wert überschreitet, das Verfahren umfasst dabei die Schritte: Steuern der Ansteuerung von jeder der Datenleitungen gemäß einem durch das Gerät empfangenen Datensignal; und individuelles Anlegen einer Auswahlspannung an jede der Abtastleitungen; gekennzeichnet durch individuelles Steuern der Stromzufuhr von einer gesteuerten Konstantstromquelle an jede der Datenleitungen gemäß dem durch das Gerät empfangenen Datensignal; und Verbinden einer Datenleitung mit einem Konstantklemmenpotential (20, 21), wenn gemäß dem empfangenen Datensignal von dem Emitter an der Kreuzung der Abtastleitung (Dx1) und derjenigen Datenleitung (Dy2) der Emitter auf der Abtastleitung (Dx1), an die das Auswahlpotential (Vs) momentan angelegt ist, keine Elektronen zu emittieren sind.
Verfahren gemäß Anspruch 13, ferner mit den Schritten: Durchführen einer Impulsbreitenmodulation zum Umwandeln des empfangenen Datensignals in ein Impulsbreiten-moduliertes Datensignal; Zuführen von Strom an eine Datenleitung während eines durch das Impulsbreiten-modulierte Datensignal spezifizierten Zeitintervalls; und Verbinden der Datenleitung mit dem Konstantklemmenpotential (20, 21), wenn gemäß dem Impulsbreiten-modulierten Datensignal von dem Emitter an der Kreuzung der Abtastleitung (Dx1) und derjenigen Datenleitung (Dy2) der Emitter auf der Abtastleitung (Dx1), an die das Auswahlpotential (Vs) momentan angelegt ist, keine Elektronen zu emittieren sind.
Verfahren nach Anspruch 13, ferner mit den Schritten: Durchführen einer Impulshöhenmodulation zum Umwandeln des empfangenen Datensignals in ein Impulshöhen-moduliertes Datensignal; Bereitstellen eines Klemmenspannungsimpulses synchron zu dem Impulshöhen-modulierten Signal; Zuführen eines Stromes mit einer durch das Impulshöhen-modulierte Datensignal spezifizierten Stärke an eine Datenleitung; und Anlegen des Klemmenspannungsimpulses an jede Datenleitung, wenn gemäß dem Impulshöhen-modulierten Datensignal von dem Emitter an der Kreuzung der Abtastleitung (Dx1) und derjenigen Datenleitung (Dy2) der Emitter auf der Abtastleitung (Dx1), an die das Auswahlpotential (Vs) momentan angelegt ist, keine Elektronen zu emittieren sind.
Verfahren nach Anspruch 13, ferner mit den Schritten: Durchführen einer Spannungs-/Strom-Umwandlung für die Zufuhr eines Stromes (Iout) gemäß dem empfangenen Datensignal an die Datenleitung, wenn die Eingangsspannung (Vin) größer als eine Referenzspannung ist; und Verbinden der Datenleitung mit einem Konstantklemmenpotential (Vg), wenn die Eingangsspannung kleiner als die Referenzspannung ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16, wenn das Konstantklemmenpotential das Massepotential ist.