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JP3915400B2 - 画像表示装置及び画像表示装置の駆動方法 - Google Patents

画像表示装置及び画像表示装置の駆動方法 Download PDF

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像表示装置および画像表示装置の駆動方法に係わり、特に、複数個の輝度変調素子をマトリクス状に配置した画像表示装置に適用して有効な技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複数個の輝度変調素子をマトリクス状に配置した画像表示装置には、液晶表示ディスプレイ、フィールド・エミッション・ディスプレイ（ＦＥＤ）、有機エレクトロルミネセンス・ディスプレイなどがある。輝度変調素子とは印加電圧により輝度を変化させるものである。ここで輝度とは、液晶ディスプレイの場合は透過率あるいは反射率、フィールド・エミッション・ディスプレイや有機エレクトロルミネセンス・ディスプレイのように発光素子を用いたディスプレイの場合は発光の明るさに対応する。
【０００３】
このようなディスプレイは画像表示装置の厚さを薄くできるという利点がある。
【０００４】
したがって、特にポータブルな画像表示装置として有効である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ポータブルな画像表示装置においては、消費電力が小さいことが重要な特性である。また、据え置き型あるいはデスクトップ型の表示装置においても、エネルギーの有効利用の観点、あるいは表示装置の発熱を低くする点からも消費電力が小さいことが望ましい。
【０００６】
しかし、従来は、輝度変調素子の有する電気的容量の充放電に有する電力が大きいことが消費電力を大きくする要因になっていた。
【０００７】
この従来の問題点を明らかにするために、輝度変調素子マトリクスを用いた画像表示装置における従来の駆動方法による消費電力を概算する。ここでは輝度変調素子として発光素子を用いる例を述べる。
【０００８】
図１２は、輝度変調素子マトリクスの概略構成を示す図である。
【０００９】
行電極３１０と列電極３１１の各交点に輝度変調素子３０１が形成されている。
【００１０】
なお、図１２では３行×３列の場合を図示しているが、実際には表示装置を構成する画素、あるいはカラー表示装置の場合はサブ画素（sub-pixel）の個数だけ輝度変調素子３０１が配置されている。
【００１１】
即ち、行数Ｎおよび列数Ｍは、典型的な例ではそれぞれＮ＝数百〜数千行、Ｍ＝数百〜数千列である。
【００１２】
なお、カラー画像表示の場合は、赤、青、緑の各サブ画素（sub-pixel）の組み合わせで１画素（pixel）を形成するが、本明細書では、カラー画像表示の場合のサブ画素（sub-pixel）に相当するものも「画素」と呼ぶことにする。あるいは、単色表示の場合の画素、カラー表示の場合のサブ画素を総称して「ドット」と呼ぶ場合もある。
【００１３】
図１３は、従来の画像表示装置の駆動方法を説明するためのタイミングチャートである。
【００１４】
行電極３１０のうちの１本（選択された行電極）に、行電極駆動回路４１から振幅（ＶK）の負極性のパルス（走査パルス）を印加し、同時に、列電極駆動回路４２から列電極３１１の何本（選択された列電極）かに振幅（Ｖdata）の正極性パルス（データパルス）を印加する。
【００１５】
二つのパルスが重なった輝度変調素子３０１には発光をするのに十分な電圧が印加されるので発光する。
【００１６】
振幅（Ｖdata）の正極性パルスを印加していない輝度変調素子３０１では十分な電圧が印加されず、発光しない。
【００１７】
選択する行電極３１０、即ち、走査パルスを印加する行電極３１０を順次選択し、その行に対応して列電極３１１に印加するデータパルスも変化させる。
【００１８】
１フィールド期間の中で全ての行をこのようにして走査すると、任意の画像に対応した画像を表示できる。
【００１９】
今、各輝度変調素子３０１の１個あたりの静電容量をＣｅ、列電極３１１の本数をＭ、行電極３１０の本数をＮとしたときの、従来の駆動方法での駆動回路の無効消費電力を求めてみる。
【００２０】
無効消費電力とは、駆動する素子の静電容量に電荷を充電・放電させるのに消費する電力であり、発光には寄与しない。
【００２１】
まず走査パルスの印加に伴う無効消費電力を求める。
【００２２】
行電極３１０に振幅（ＶK）のパルスを１回印加した場合の無効電力は下記（１）式で表される。
（１）式
Ｍ・Ｃｅ・（ＶK）2
１秒間に画面を書き換える回数（フィールド周波数）をｆとすると、Ｎ本の行電極全体での無効電力（Ｐrow）は下記（２）式で表される。
【００２３】
（２）式
Ｐrow＝ｆ・Ｎ・Ｍ・Ｃｅ・（ＶK）2
１本の列電極３１１にはＮ個の輝度変調素子３０１が接続されているから、Ｍ本の列電極全体での無効電力（Ｐcol）は、Ｍ本全ての列電極３１１にパルス電圧を印加する場合は下記（３）式で表される。
【００２４】
（３）式
Ｐcol＝ｆ・Ｍ・Ｎ・（Ｎ・Ｃｅ・（Ｖdata）2）
画面を１回書き換える期間（１フィールド期間）に列電極にはＮ回パルスを印加するので、ＰrowとくらべてＮが余分に乗ぜられる。
【００２５】
なお、Ｍ本の列電極３１１のうち、ｍ本にパルス電圧を印加する場合は、前記（３）式のＭをｍに置き換えた形になる。
【００２６】
一例として、有機エレクトロルミネセンス素子を輝度変調素子として用いた場合を考える。代表的な値として、対角６インチ、発光効率５lm/W、ｆ＝６０Ｈｚ、Ｎ＝２４０、Ｍ＝９６０、Ｃｅ＝１２ｐＦ、ＶK＝−７Ｖ、Ｖdata＝８Ｖを用いると、Ｐrow＝０．０１［Ｗ］、Ｐcol＝２［Ｗ］となる。
【００２７】
この場合、平均輝度５０cd/m2とすると有機エレクトロルミネセンス素子自体の消費電力は０．３［Ｗ］程度なので、全消費電力は２．３［Ｗ］程度となる。このように消費電力のうち大部分は、データパルス印加に伴う無効電力Ｐcolが占めていることがわかる。
【００２８】
先に述べたように、無効電力は輝度変調素子の発光には寄与しない電力であるから、これを低減することが望ましい。上記の例が示すように、それにはデータパルス印加に伴う無効電力Ｐcolを削減することが有効であることがわかる。
【００２９】
本発明は、前記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、画像表示装置において、輝度変調素子マトリクスでの無効電力を低減することが可能となる技術を提供することにある。
【００３０】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らかにする。
【００３１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、図１のタイミングチャートに示すように、例えば、非選択状態にある行電極３１０、あるいは、非選択状態にある行電極３１０と列電極３１１とを高インピーダンス状態に設定することを特徴とする。
【００３２】
行電極３１０あるいは列電極３１１を高インピーダンス状態に設定するには、例えば、行電極駆動回路４１あるいは列電極駆動回路４２の内部で、行電極３１０あるいは列電極３１１に接続される出力信号線をフローティング状態にする等の方法がある。
【００３３】
次に、本発明の画像表示装置の駆動方法による輝度変調素子マトリクスでの消費電力を概算する。
【００３４】
まず、非選択状態の行電極３１０に駆動電圧を供給する行電極駆動回路４１の出力を高インピーダンス状態にした場合を考える。
【００３５】
図２は、１本の行電極（図２の選択走査線）３１０を選択し、残りの（Ｎ−１）本の行電極（図２の非選択走査線）３１０を高インピーダンス状態とし、同時にｍ本の列電極（図２の選択データ線）３１１を選択し、（Ｍ−ｍ）本の非選択列電極（図２の非選択データ線）３１１をグラウンド電位に固定した場合の等価回路を示す図である。
【００３６】
図２に示すように、選択行電極３１０と選択列電極３１１との交点にあるｍ個の薄膜電子源素子３０１以外にも、非選択行電極３１０と非選択列電極３１１とを経由した回路ネットワークも考慮しなければならない。
【００３７】
図２に示す等価回路において、１本の選択行電極３１０とｍ本の選択列電極３１１との間の静電容量Ｃ1（ｍ）は下記（４）式で表される。
【００３８】
（４）式
【００３９】
【数４】
Figure 0003915400
【００４０】
図３は、Ｃ1（ｍ）がｍとともにどのように変化するかを示すグラフである。
【００４１】
この図３において、縦軸は、全列電極３１１の出力容量を１画素当たりの静電容量Ｃｅで割った単位で示している。
【００４２】
また、図３では、Ｎ＝５００、Ｍ＝３０００であり、○は従来の駆動方法の場合、●が本発明の駆動方法による場合である。
【００４３】
Ｃ1（ｍ）はｍ＝Ｍ／２の時最大になるが、それでも、従来の駆動法の場合の最大値の１／４である。
【００４４】
したがって、本発明の駆動法により、データパルス印加に伴う無効電力（Ｐcol）を１／４に低減できる。
【００４５】
次に、非選択状態の列電極３１１も高インピーダンス状態にした場合を考える。
【００４６】
図４は、１本の行電極（図４の選択走査線）３１０を選択し、残りの（Ｎ−１）本の行電極（図４の非選択走査線）３１０を高インピーダンス状態とし、同時にｍ本の列電極（図４の選択データ線）３１１を選択し、（Ｍ−ｍ）本の非選択列電極（図４の非選択データ線）３１１を高インピーダンス状態にした場合の等価回路を示す図である。
【００４７】
この図４に示す等価回路において、１本の選択行電極３１０とｍ本の選択列電極３１１との間の静電容量Ｃ2（ｍ）は下記（５）式で表される。
【００４８】
（５）式
【００４９】
【数５】
Figure 0003915400
【００５０】
図５は、Ｃ2（ｍ）がｍとともにどのように変化するかを示すグラフである。
【００５１】
この図５において、縦軸は、全列電極３１１の出力容量を１画素当たりの静電容量Ｃｅで割った単位で示している。
【００５２】
また、図５では、Ｎ＝５００、Ｍ＝３０００であり、○はＣ2（ｍ）であり、●は、比較のために、非選択走査電極のみを高インピーダンス状態にした場合（Ｃ1（ｍ））である。
【００５３】
例えば、ｍ＝Ｍ／２においては、Ｃ2（ｍ）はＣ1（ｍ）よりも更に１／１００以下に低減される。
【００５４】
したがって、本発明の駆動法により、データパルス印加に伴う無効電力（Ｐcol）を従来より１／１００以下に低減できる。
【００５５】
一般に、液晶表示装置などマトリクス型ディスプレイの駆動方法においては、ある電極を高インピーダンス状態にすることは避けている。
【００５６】
これは、高インピーダンス状態の電極があると、クロストーク現象が発生しやすくなり画質劣化が発生したり、場合によっては所望の画像が表示できないなどの障害が発生するためである。
【００５７】
本発明者らは、この高インピーダンス状態の導入によるクロストーク発生は、高インピーダンス状態の電極は、その電圧値が不定であり、その周辺のドットの点灯個数（即ち、表示画像）や隣接電極の電圧変化などにより変化するためであることに着目した。
【００５８】
そして以下に述べるように、高インピーダンス状態の電極に誘導される電圧値を詳細に検討し、その結果、クロストークが発生しない条件を見出した。
【００５９】
まず非選択行電極のみを高インピーダンスにする駆動方法の場合を考える。この場合、非選択行電極に誘起される誘導電圧ＶFG、scanは以下の（６）式で表される。
【００６０】
（６）式
【００６１】
【数６】
Figure 0003915400
【００６２】
ここでγ＝m/Mは１行中のON状態にある輝度変調素子の個数の割合であり、点灯率を呼ぶことにする。Ｖdataは、データパルスの振幅電圧である。
【００６３】
この結果を図１４に示した。この結果から分かるように、点灯率に係わらず、非選択行電極に誘導される電位は正電位である。輝度変調素子は列電極に正電圧、行電極に負電圧が印加されたときに発光するように結線されているので、この誘導電位は輝度変調素子にとっては逆極性である。したがって、逆極性の電圧が印加されても発光しない素子を輝度変調素子に用いた場合にはクロストークは発生しない。
【００６４】
このように、逆極性の電圧が印加されても発光しない、より一般的に表現すれば輝度変調状態が選択状態にならない素子を、正極性のみで輝度変調するという意味で「単極性の輝度変調素子」と呼ぶことにする。これに対し、逆極性の電圧が印加されても発光したり、輝度変調状態が選択状態になる素子を、正・逆２つの極性で輝度変調するという意味で「両極性の輝度変調素子」と呼ぶことにする。両極性の輝度変調素子の例は、液晶素子、薄膜型無機エレクトロルミネセンス素子などがある。単極性の輝度変調素子には、有機エレクトロルミネセンス素子や、蛍光体と組み合わせた電子放出素子などがある。
【００６５】
先述から明らかなように「逆極性で輝度変調しない」とは、逆極性電圧が印加されても表示のクロストークが発生しない程度であればよい。逆極性電圧印加でごくわずかに輝度変調する素子であっても、それが人間の目で見えない、あるいは表示装置として問題にならない範囲の輝度変調状態であれば、実質的に「輝度変調しない」と見なせるので、「単極性」の輝度変調素子と見なせる。
【００６６】
有機エレクトロルミネセンス素子は、有機発光ダイオードとも呼ばれ、順方向電圧を印加すると発光するが、逆極性電圧では発光しないというダイオード特性を有する。有機エレクトロルミネセンス素子は例えば、1997 SID International Symposium Digest of Technical Papers、１０７３頁〜１０７６頁（１９９７年５月発行）に記載されている。あるいは、ポリマー型の有機エレクトロルミネセンス素子は1999 SID International Symposium Digest of Technical Papers、 pp. 372〜375 (1999. 5月)に記されている。
【００６７】
蛍光体と電子放出素子とを組み合わせた輝度変調素子の例は、例えば、EURODISPLAY'90、 10 th International Display Research Conference Proceedings (vde-verlag、 Berlin、 1990)、 pp.374〜377に記載されている。この例では、電子放出素子は、電子放出エミッタ・チップとエミッタ・チップに電界を印加するゲート電極とから構成される。ゲート電極にエミッタ・チップに対して正の電圧を印加すれば電子がエミッタ・チップから放出して蛍光体を発光させるが、負の電圧を印加した場合には電子は放出しない。すなわち、単極性の輝度変調素子である。
【００６８】
次に、非選択行電極、非選択列電極ともに高インピーダンス状態にした場合の、非選択行電極、非選択列電極に誘導される電位ＶFF、scan、ＶFF、dataはそれぞれ以下の（７）式、（８）式で表される。
【００６９】
（７）式
【００７０】
【数７】
Figure 0003915400
【００７１】
（８）式
【００７２】
【数８】
Figure 0003915400
【００７３】
この結果を図１５に示した。図１５(a)が非選択行電極に誘起される誘導電位、図１５(b)が非選択列電極に誘起される誘導電位である。Ｎ＝５００、Ｍ＝３０００とした。また、Ｖdata＝4.5Ｖ、ＶK＝-4.5Ｖとした。γ＝m/Mは１行中の点灯率である。非選択行電極、非選択列電極ともγ＝０近傍では負電位であるが、γが大きくなると正電位になる。ここで非選択行電極の誘導電位がゼロになるγ値をγ0とすると、γ0値は次の（９）式で表される。
【００７４】
（９）式
【００７５】
【数９】
Figure 0003915400
【００７６】
図１６のように画面右下部のみ点灯させる場合を想定する。領域Bは走査線、データ線とも非選択なので、輝度変調素子の両端電位はほぼゼロであり発光しない。領域Aは非選択走査線と選択データ線との組合せになる。この組合せは１フィールド期間の中で多数発生するので、領域Ａは最もクロストークが発生しやすい領域である。しかし、図１５(a)からわかるように、γ≧γ0であれば、非選択走査線の電位はゼロまたは正電位になるので、輝度変調素子に印加される電圧はゼロまたは逆極性になる。したがって、単極性の輝度変調素子を用いた場合には領域Ａではクロストークは発生しない。
【００７７】
γ≧γ0を満たすようにするためには、各行にγ0Ｍ個以上の輝度変調素子、あるいはそれと同じ静電容量（γ0ＭＣe）の素子をダミー素子として設け、常時点灯状態にしておけばよい。ダミー素子は外部からは見えない場所に設置すればよい。
【００７８】
領域Cは、非選択データ線と選択走査線とが組み合わさる領域である。図１５(b)からわかるように、γが大きくなると非選択列電極に正電圧が誘起されるので、輝度変調素子には正極性の電圧が印加される。したがって、クロストークが発生する可能性がある。しかし、領域Cでは、この組合せが発生するのは１フィールド期間に１回だけなので、このクロストークが表示画像へ与える影響は比較的小さい。
【００７９】
特に、十分な電流を外部回路から供給しないと輝度変調しない（発光しない）輝度変調素子を用いている場合は、高インピーダンスを介して順方向電圧が印加されても十分な電流が流れないため、十分な輝度変調、あるいは発光をしない。したがって、上記の領域Cでもクロストークが大きな影響を与えない。
【００８０】
このような特性の輝度変調素子としては、薄膜電子源と蛍光体を組み合わせたものや、有機エレクトロルミネセンス素子などがある。
【００８１】
先の例では、ダミー画素にデータパルスを印加する場合を述べたが、ダミー画素を低インピーダンスの固定電位に設定する場合を次に述べる。ここではａ個分の画素の静電容量ａＣeなるダミー容量を各行毎に設け、各ダミー容量をダミー列電極で結線して固定電位ＶGに設定した場合を考える。
【００８２】
図３２にこの場合の等価回路を示す。選択状態の走査線の電位をＶK、選択状態のデータ線の電圧をＶdataとする。このときの非選択状態の走査線の電位は（１０）式で表される。
【００８３】
（１０）式
【００８４】
【数１０】
Figure 0003915400
【００８５】
ここで、γ＝m/Mは１行中の点灯率であり、α＝ａ／Mである。Ｎ＝500、Ｍ＝3000、Ｖdata＝−ＶK＝4.5Ｖ、ａ＝10の場合について（１０）式を計算したのが図３３である。ダミー容量を付加しない場合（図１５（ａ））と比較すると、γ≧0.1の領域では殆ど両者に差はない。一方、γ＝０付近では顕著な差がある。γ＝０では、ダミー容量を付加しない場合はＶFFscan＝-4.5Ｖであるのに対し、ダミー容量を付加した場合はＶFFscan＝-1.7Ｖにまで低下している。負のＶFFscan値は、輝度変調素子にとって正極性であるから、ＶFFscan値が小さくなることはクロストークの低減に大きな効果がある。この例からわかるように、Ｍ＝3000に対し、わずか10画素相当（ａ＝10）のダミー容量を付加するだけでクロストークが低減できる。
【００８６】
クロストーク低減に必要なダミー容量の大きさを見積もる。クロストークに影響を与えるのはγ＝０付近のＶFFscanであるから、このＶFFscan値を低減すればよい。γ＝０におけるＶFFscan値は次の（１１）式で求まる。
【００８７】
（１１）式
【００８８】
【数１１】
Figure 0003915400
【００８９】
ダミー容量が有る場合（ａ＞０）と無い場合（ａ＝０）との比ＶFFscan(a、γ=0)／ＶFFscan(a=0、γ=0)を求め、これがβ以下になる条件を求めると次の（１２）式のようになる。
【００９０】
（１２）式
【００９１】
【数１２】
Figure 0003915400
【００９２】
Ｃd＝aＣe＝αＭＣeはダミー容量の大きさである。クロストーク低減効果を十分に得るにはβ≦0.7程度とするのが好ましいので、下記の（１３）式の関係を満たす大きさのダミー容量を設定することが望ましい。
【００９３】
（１３）式
【００９４】
【数１３】
Figure 0003915400
【００９５】
ここで「固定電位」とはフローティング電位に対する「固定電位」という意味である。すなわち、設定値と実際の配線上の電位とが一致しているという状態を指しており、低インピーダンス状態であることが本質的である。言い換えれば、必ずしも時間的に一定電位に固定されていることを意味しない。
【００９６】
実際、前述の内容から明らかなように、ダミー容量に振幅Ｖdataなるデータパルスを印加した場合も、ダミー容量を一定電位ＶGに保った場合も、クロストークの低減効果がある。したがって、それ以外の電位の低インピーダンス状態に保っても同様なクロストーク低減効果が得られることは明らかである。
【００９７】
本発明は、前記知見に基づいて成されたものであり、本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記の通りである。
【００９８】
（１）正極性の電圧印加で輝度が変調し、かつ逆極性の電圧印加では輝度変調しない輝度変調素子を複数個有し、前記輝度変調素子の第１の電極に電気的に接続された複数の第１の配線と、前記輝度変調素子の第２の電極に電気的に接続され、かつ前記複数の第１の配線に交差する複数の第２の配線と、前記複数の第１の配線に結線され、走査パルスを出力する第１の駆動手段と、前記複数の第２の配線に結線された第２の駆動手段とを有する画像表示装置であって、前記非選択状態の第１の配線を、前記選択状態の第１の配線よりも高インピーダンス状態に設定すること、あるいは、前記非選択状態の第１の配線および第２の配線を、前記選択状態の第１の配線および第２の配線よりも高インピーダンス状態に設定することを特徴とする。
【００９９】
なお、本発明の結果に基づき、非選択状態の電極を高インピーダンスにするという観点から先行技術調査を行った。
【０１００】
その結果、本発明で対象としている単極性の輝度変調素子を用いた画像表示装置おいては、該当技術は見つからなかった。
【０１０１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【０１０２】
なお、実施の形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
【０１０３】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１の画像表示装置は、電子放出電子源である薄膜電子源マトリクスと蛍光体との組み合わせによって、各ドットの輝度変調素子を形成した表示パネルを用い、当該表示パネルの行電極及び列電極に駆動回路を接続して構成される。
【０１０４】
薄膜電子源とは２つの電極（上部電極と下部電極）の間に絶縁層などの電子加速層を挿入した構造を有する電子放出素子で、電子加速層中で加速したホットエレクトロンを上部電極を経由して真空中に放出させるものである。薄膜電子源の例としては、金属−絶縁体−金属とで構成されたＭＩＭ電子源や、電子加速層にポーラスシリコンなどを用いたバリスティック電子面放出素子（例えば、ジャパニーズ ジャーナル オブ アプライド フィジクス（Japanese Journal of Applied Physics)、Vol.34、Part 2、No.6A、pp．L705〜L707（1995）に記載）、電子加速層に半導体−絶縁体積層膜を用いたもの（例えば、ジャパニーズ ジャーナル オブ アプライド フィジクス（Japanese Journal of Applied Physics)、Vol.36、Part 2、No.7B、pp．L939〜L941（1997）に記載）、などが知られている。以下ではＭＩＭ電子源を用いた例を記す。
【０１０５】
ここで、表示パネルは、薄膜電子源マトリクスが形成された電子源板と蛍光体パターンが形成された蛍光表示板とから構成される。
【０１０６】
図６は、本実施の形態の電子源板の薄膜電子源マトリクスの一部の構成を示す平面図であり、図７は、本実施の形態の電子源板と蛍光表示板との位置関係を示す平面図である。
【０１０７】
また、図８は、本実施の形態の画像表示装置の構成を示す要部断面図であり、同図（ａ）は、図６および図７に示すＡ−Ｂ切断線に沿う断面図、同図（ｂ）は、図６および図７に示すＣ−Ｄ切断線に沿う断面図である。但し、図６および図７においては、基板１４の図示は省略している。
【０１０８】
さらに、図８では、高さ方向の縮尺は任意である。即ち、下部電極１３や上部電極バスライン３２などは数μｍ以下の厚さであるが、基板１４と基板１１０との距離は１〜３ｍｍ程度の長さである。
【０１０９】
また、以下の説明では、３行×３列の電子源マトリクスを用いて説明するが、実際の表示パネルでの行・列数は、数１００行〜数１０００行、および数千列になることは言うまでもない。
【０１１０】
また、図６において、点線で囲まれた領域３５は電子放出部（本発明の電子源素子）を示す。
【０１１１】
この電子放出部３５はトンネル絶縁層１２で規定された場所で、この領域内から電子が真空中に放出される。
【０１１２】
電子放出部３５は上部電極１１で覆われるため平面図には現れないので、点線で図示してある。
【０１１３】
図９は、本実施の形態の電子源板の製造方法を説明するための図である。
【０１１４】
以下、図９を用いて、本実施の形態の電子源板の薄膜電子源マトリクスの製造方法について説明する。
【０１１５】
なお、この図９では、図６および図７に示す、行電極３１０の一つと列電極３１１の一つとの交点に形成する一つの薄膜電子源３０１のみを取り出して描いているが、実際には、図６および図７に示すように複数の薄膜電子源３０１がマトリクス状に配置されている。
【０１１６】
さらに、図９の右の列は平面図であり、左の列は、右の図の中のＡ−Ｂ線に沿う断面図である。
【０１１７】
ガラスなどの絶縁性基板１４上に、下部電極１３用の導電膜を、例えば、３００ｎｍの膜厚に形成する。
【０１１８】
下部電極１３用の材料としては、例えば、アルミニウム（Ａｌ；以下、Ａｌと称する。）合金を用いることができる。
【０１１９】
ここでは、Ａｌ−ネオジム（Ｎｄ；以下、Ｎｄと称する。）合金を用いた。
【０１２０】
このＡｌ合金膜の形成には、例えば、スパッタリング法や抵抗加熱蒸着法などを用いる。
【０１２１】
次に、このＡｌ合金膜を、フォトリソグラフィによるレジスト形成と、それに続くエッチングとによりストライプ状に加工し、図９（ａ）に示すように、下部電極１３を形成する。ここで、下部電極１３は行電極３１０の役割も兼ねる。
【０１２２】
ここで用いるレジストはエッチングに適したものであればよく、また、エッチングもウエットエッチング、ドライエッチングのいずれも可能である。
【０１２３】
次に、レジストを塗布して紫外線で露光してパターニングし、図９（ｂ）に示すように、レジストパターン５０１を形成する。
【０１２４】
レジストには、例えば、キノンジアザイド系のポジ型レジストを用いる。
【０１２５】
次に、レジストパターン５０１を付けたまま、陽極酸化を行い、図９（ｃ）に示すように、保護絶縁層１５を形成する。
【０１２６】
本実施の形態では、この陽極酸化において化成電圧１００Ｖ程度とし、保護絶縁層１５の膜厚を１４０ｎｍ程度とした。
【０１２７】
レジストパターン５０１をアセトンなどの有機溶媒で剥離した後、レジストで被覆されていた下部電極１３表面を再度陽極酸化して、図９（ｄ）に示すように、トンネル絶縁層１２を形成する。
【０１２８】
本実施の形態では、この再陽極酸化において化成電圧を６Ｖに設定し、トンネル絶縁層膜厚を８ｎｍとした。
【０１２９】
次に、上部電極バスライン３２用の導電膜を形成し、レジストをパターニングしてエッチングを行い、図９（ｅ）に示すように、上部電極バスライン３２を形成する。
【０１３０】
本実施例では、上部電極バスライン３２は、Ａｌ合金を用い、膜厚は３００ｎｍ程度とした。
【０１３１】
なお、この上部電極バスライン３２の材料としては、金（Ａｕ）などを用いても良い。
【０１３２】
なお、上部電極バスライン３２は、パターンの端がテーパー状になるようにエッチングをし、この後で形成する上部電極１１がパターンの端での段差による断線を起こさないようにする。ここで、上部電極バスライン３２は列電極３１１の役割も兼ねる。
【０１３３】
次に、膜厚１ｎｍのイリジウム（Ｉｒ）、膜厚２ｎｍの白金（Ｐｔ）、膜厚３ｎｍの金（Ａｕ）を、この順でスパッタリングにより形成する。
【０１３４】
レジストとエッチングによるパターン化により、Ｉｒ−Ｐｔ−Ａｕの積層膜をパターン化し、図９（ｆ）に示すように、上部電極１１とする。
【０１３５】
なお、図９（ｆ）において、点線で囲まれた領域３５は電子放出部を示す。
【０１３６】
電子放出部３５はトンネル絶縁層１２で規定された場所で、この領域内から電子が真空中に放出される。
【０１３７】
以上のプロセスにより、基板１４上に薄膜電子源マトリクスが完成する。
【０１３８】
前記したように、この薄膜電子源マトリクスにおいては、トンネル絶縁層１２で規定された領域（電子放出部３５）、即ち、レジストパターン５０１で規定した領域から電子が放出される。
【０１３９】
さらに、電子放出部３５の周辺部には、厚い絶縁膜である保護絶縁層１５を形成してあるため、上部電極−下部電極間に印加される電界が下部電極１３の辺または角部に集中しなくなり、長時間にわたって安定な電子放出特性が得られる。
【０１４０】
本実施の形態の蛍光表示板は、ソーダガラス等の基板１１０に形成されるブラックマトリクス１２０と、赤（Ｒ）・緑（Ｇ）・青（Ｂ）の蛍光体（１１４Ａ〜１１４Ｃ）と、これらの上に形成されるメタルバック膜１２２とで構成される。
【０１４１】
以下、本実施の形態の蛍光表示板の作成方法について説明する。
【０１４２】
まず、表示装置のコントラストを上げる目的で、基板１１０上に、ブラックマトリクス１２０を形成する（図８（ｂ）参照）。
【０１４３】
次に、赤色蛍光体１１４Ａ、緑色蛍光体１１４Ｂ、青色蛍光体１１４Ｃを形成する。
【０１４４】
これら蛍光体のパターン化は、通常の陰極線管の蛍光面に用いられるのと同様に、フォトリソグラフィーを用いて行った。
【０１４５】
蛍光体としては、例えば、赤色にＹ2Ｏ2Ｓ：Ｅｕ（Ｐ２２−Ｒ）、緑色にＺｎＳ：Ｃｕ、Ａｌ（Ｐ２２−Ｇ）、青色にＺｎＳ：Ａｇ（Ｐ２２−Ｂ）を用いた。
【０１４６】
次いで、ニトロセルロースなどの膜でフィルミングした後、基板１１０全体にＡｌを、膜厚５０〜３００ｎｍ程度蒸着してメタルバック膜１２２とする。
【０１４７】
その後、基板１１０を４００℃程度に加熱してフィルミング膜やＰＶＡなどの有機物を加熱分解する。このようにして、蛍光表示板が完成する。
【０１４８】
このように製作した電子源板と、蛍光表示板とを、スペーサ６０を挟み込んでフリットガラスを用いて封着する。
【０１４９】
蛍光表示板に形成された蛍光体（１１４Ａ〜１１４Ｃ）と、電子源板の薄膜電子源マトリクスとの位置関係は図７に示したとおりである。
【０１５０】
なお、図７では、蛍光体（１１４Ａ〜１１４Ｃ）やブラックマトリクス１２０と、基板上構成物との位置関係を示すために、基板１１０上の構成物は斜線のみで示してある。
【０１５１】
電子放出部３５、即ち、トンネル絶縁層１２が形成された部分と、蛍光体１１４の幅との関係が重要である。
【０１５２】
本実施の形態では、薄膜電子源３０１から放出される電子ビームは多少空間的に広がることを考慮して、電子放出部３５の幅は蛍光体（１１４Ａ〜１１４Ｃ）の幅よりも狭く設計している。
【０１５３】
また、基板１１０と基板１４との間の距離は、１〜３ｍｍ程度とした。
【０１５４】
スペーサ６０は、表示パネル内部を真空にしたときに、大気圧の外部からの力による表示パネルの破損を防ぐために挿入される。
【０１５５】
したがって、基板１４、基板１１０に厚さ３ｍｍのガラスを用いて、幅４ｃｍ×長さ９ｃｍ程度以下の表示面積の表示装置を製作する場合には、基板１１０と基板１４自体の機械強度で大気圧に耐え得るので、スペーサ６０を挿入する必要はない。
【０１５６】
スペーサ６０の形状は、例えば、図７に示すように、直方体形状とする。
【０１５７】
また、ここでは、３行毎にスペーサ６０の支柱を設けているが、機械強度が耐える範囲で、支柱の数（配置密度）を減らしてかまわない。
【０１５８】
スペーサ６０としては、ガラス製またはセラミクス製で、板状あるいは柱状の支柱を並べて配置する。
【０１５９】
封着した表示パネルは、１×１０-7Ｔｏｒｒ程度の真空に排気して、封止する。
【０１６０】
表示パネル内の真空度を高真空に維持するために、封止の直前あるいは直後に、表示パネル内の所定の位置（図示せず）でゲッター膜の形成またはゲッター材の活性化を行う。
【０１６１】
例えば、バリウム（Ｂａ）を主成分とするゲッター材の場合、高周波誘導加熱によりゲッター膜を形成できる。
【０１６２】
このようにして、薄膜電子源マトリクスを用いた表示パネルが完成する。
【０１６３】
本実施の形態では、基板１１０と基板１４との間の距離が１〜３ｍｍ程度と大きいので、メタルバック１２２に印加する加速電圧を３〜６ＫＶと高電圧にでき、したがって、前記したように、蛍光体（１１４Ａ〜１１４Ｃ）には陰極線管（ＣＲＴ）用の蛍光体を使用することができる。
【０１６４】
図１０は、本実施の形態の表示パネルに、駆動回路を接続した状態を示す結線図である。
【０１６５】
行電極３１０（本実施の形態では下部電極１３と一致）は行電極駆動回路４１に接続され、列電極３１１（本実施の形態では上部電極バスライン３２と一致）は列電極駆動回路４２に接続される。
【０１６６】
ここで、各駆動回路（４１、４２）と、電子源板との接続は、例えば、テープキャリアパッケージを異方性導電膜で圧着したものや、各駆動回路（４１、４２）を構成する半導体チップを、電子源板の基板１４上に直接実装するチップオングラス等によって行う。
【０１６７】
メタルバック膜１２２には、加速電圧源４３から３〜６ＫＶ程度の加速電圧が常時印加される。
【０１６８】
図１１は、図１０に示す各駆動回路から出力される駆動電圧の波形の一例を示すタイミングチャートである。
【０１６９】
なお、同図において、点線は高インピーダンス出力であることを示している。
【０１７０】
実際には、出力インピーダンスを１〜１０ＭΩ程度とすれば良く、本実施例では５ＭΩとした。
【０１７１】
ここで、ｎ番目の行電極３１０をＲｎ、ｍ番目の列電極３１１をＣｍ、ｎ番目の行電極３１０と、ｍ番目の列電極３１１との交点のドットを（ｎ、ｍ）で表すことにする。
【０１７２】
時刻ｔ０ではいずれの電極も電圧ゼロであるので電子は放出されず、したがって、蛍光体（１１４Ａ〜１１４Ｃ）は発光しない。
【０１７３】
時刻ｔ１において、Ｒ１の行電極３１０に、行電極駆動回路４１から（ＶR1）なる駆動電圧を、（Ｃ１、Ｃ２）の列電極３１１に、列電極駆動回路４２から（ＶC1）なる駆動電圧を印加する。
【０１７４】
ドット（１、１）、（１、２）の上部電極１１と下部電極１３との間には（ＶC1−ＶR1）なる電圧が印加されるので、（ＶC1−ＶR1）の電圧を電子放出開始電圧以上に設定しておけば、この２つのドットの薄膜電子源からは電子が真空中に放出される。
【０１７５】
本実施の形態では、ＶR1＝−４．５Ｖ、ＶC1＝４．５Ｖとした。
【０１７６】
放出された電子は、メタルバック膜１２２に印加された電圧により加速された後、蛍光体（１１４Ａ〜１１４Ｃ）に衝突し、蛍光体（１１４Ａ〜１１４Ｃ）を発光させる。
【０１７７】
また、この期間、他の（Ｒ２、Ｒ３）の行電極３１０は高インピーダンス状態なので、列電極３１１の電圧値に関わらず電子は放出せず、対応する蛍光体（１１４Ａ〜１１４Ｃ）も発光しない。
【０１７８】
時刻ｔ２において、Ｒ２の行電極３１０に、行電極駆動回路４１から（ＶR1）なる駆動電圧を印加し、Ｃ１の列電極３１１、列電極駆動回路４２から（ＶC1）なる電圧を印加すると、同様に、ドット（２、１）が点灯する。ここで、図１１に示す電圧波形の駆動電圧を、行電極３１０および列電極３１１に印加すると、図１０の斜線を施したドットのみが点灯する。このようにして、列電極３１１に印加する信号を変えることにより、所望の画像または情報を表示することができる。
【０１７９】
また、列電極３１１に印加する駆動電圧（ＶC1）の大きさを画像信号に合わせて適宜変えることにより、階調のある画像を表示することができる。
【０１８０】
なお、トンネル絶縁層１２中に蓄積される電荷を開放するために、図１１の時刻ｔ４において、全ての行電極３１０に、行電極駆動回路４１から（ＶR2）なる駆動電圧を印加し、同時に、全ての列電極に、列電極駆動回路４２から０Ｖの駆動電圧を印加する。ここで、ＶR2＝２Ｖであるので、薄膜電子源３０１には−ＶR2＝−２Ｖの電圧が印加される。
【０１８１】
このように、電子放出時とは逆極性の電圧（反転パルス）を印加することにより薄膜電子源の寿命特性を向上できる。
【０１８２】
なお、反転パルスを印加する期間（図１１のｔ４〜ｔ５、ｔ８〜ｔ９）としては、映像信号の垂直帰線期間を用いると、映像信号との整合性が良い。
【０１８３】
図１１において、行電極３１０Ｒ１に結線された行電極駆動回路４１の出力波形は時刻ｔ2で高インピーダンス出力に切り替わっているが、実際には、時刻ｔ2の直前で電圧ＶR1から低インピーダンスの０Ｖに戻し、その後に高インピーダンス出力に切り替えている。
【０１８４】
図１７は、ある行電極３１０に、動作時に現れる電圧波形を示したものである。この図では水平１目盛りが２ｍｓ、垂直１目盛りが２Ｖである。負極性のパルスは走査パルス、図面右側の正極性のパルスは反転パルスである。それ以外に現れている正極性のパルスは、高インピーダンスの期間に誘導された誘導電位である。これは先に述べたように薄膜電子源にとって逆極性なので電子放出は起こらない。一方、走査パルスを印加直後から反転パルスを印加するまでの期間は、負極性の電圧が誘起されている。これは負極性の走査パルスを印加したことによる影響、および隣接する行電極３１０に負極性の走査パルスを印加したことにより誘導電位である。この負の誘導電位は薄膜電子源にとって順極性であるが、０．８Ｖ程度であり、薄膜電子源の電子放出閾値以下なので、表示画像にクロストークは発生しない。
【０１８５】
以上説明したように、本実施の形態では、非選択状態の行電極３１０を高インピーダンス状態に設定しているので、先に説明したように、消費電力を低減することが可能となる。
【０１８６】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２の画像表示装置に用いる表示パネル、および表示パネルと駆動回路との結線方法とは、前記実施の形態１と同じである。
【０１８７】
図１８は、本発明の実施の形態２の画像表示装置において、行電極駆動回路４１および列電極駆動回路４２から出力される駆動電圧の波形の一例を示すタイミングチャートである。
【０１８８】
時刻ｔ１〜ｔ２の期間に行電極３１０Ｒ１に電位ＶR1なる走査パルスを印加した後、時刻ｔ２〜ｔ３の期間において行電極３１０Ｒ２に走査パルスを印加して行電極３１０Ｒ２上の薄膜電子源の電子放出を制御する。この際、隣接する行電極３１０Ｒ１を高インピーダンスではなく、低インピーダンスでアース電位に接続する。時刻ｔ３〜ｔ４の期間に行電極３１０Ｒ３に走査パルスを印加する際も、隣接する行電極３１０Ｒ２を低インピーダンスでアース電位に接続する。その他は、実施の形態１と同じである。
【０１８９】
図１９は、ある行電極３１０に動作時に現れる電圧波形を示したものである。図１７とほぼ同様な波形だが、図１７では走査パルスの印加直後から負極性の電圧が誘起されているのに対し、図１９ではこの負極性の電圧が誘起されていない。これは隣接行を低インピーダンスのアース電位に接続したために隣接行間の容量結合による電圧誘起が起こらなかったためである。前述のように、負極性の誘起電圧は、薄膜電子源にとって順方向極性なので、本実施の形態は、よりクロストークが発生しにくくなる方式であることがわかる。
【０１９０】
図１８に示した走査パルスの電圧波形を実現する駆動回路の方式の一例を、図２０および図２１を用いて述べる。図２０は行電極駆動回路の回路構成図である。本回路は、各出力電圧R1、R2、R3、R4に対応したアナログスイッチと、これらのアナログスイッチにパルス電圧を供給する共通パルス回路６１１、６１２とで構成される。奇数番目の行電極に対応するアナログスイッチには共通パルス回路Ａ６１１を接続し、偶数番目の行電極に対応するアナログスイッチには共通パルス回路Ｂ６１２を接続する。
【０１９１】
図２１は図２０の回路を制御する信号電圧波形を示したものである。アナログスイッチの制御信号SIG1がHigh状態の時、共通パルス回路Ａ６１１の出力（図中Common1）が行電極R1に出力される。SIG1がLow状態の時は行電極R1は出力抵抗６２３を介してアース電位に接続されるため、高インピーダンス状態となる。本実施例では出力抵抗６２３を5ＭΩとした。同様に、アナログスイッチの制御信号SIG2がHigh状態の時、共通パルス回路Ｂ６１２の出力（図中Common2）が行電極R2に出力される。SIG2がLow状態の時は行電極R2は出力抵抗６２３を介してアース電位に接続されるため、高インピーダンス状態となる。
【０１９２】
したがって、各行電極R1、R2、R3に出力される電圧波形は、図２１のR1、R2、R2の行に示したようになる。この回路方式の特徴は、共通パルス回路を偶数用の６１１と奇数用の６１２とに分け、それぞれに位相の異なるパルス電圧を出力させたことである。このようにすることにより、隣接行に走査パルスを印加している期間のみ低インピーダンスのアース電位にする回路を容易に構成することが出来る。
【０１９３】
時刻t8〜t9の期間は、全てのSig-n（nは整数)をHighにして、かつ共通パルス回路から正極性のパルスを出力することにより、全てのR-n(nは整数)に反転パルスを出力する。
【０１９４】
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３の画像表示装置に用いる表示パネルの構成を図２２を用いて説明する。
【０１９５】
本実施の形態で用いる表示パネルは第１の実施例とほぼ同じであるが、図２２に示したように、薄膜電子源素子をダミー画素３０３として形成したことが異なる。ダミー画素３０３としての薄膜電子源素子を形成する列数はγ0Ｍよりも多い列数とする。ここで、γ0は（９）式で表されるγ0値である。ダミー画素３０３は各行電極３１０とダミー列電極３１３との間に形成し、ダミー列電極３１３はダミー列電極駆動回路４５に接続する。
【０１９６】
但し、蛍光表示板上の蛍光体１１４は、図２２の点線領域に対応する領域にのみ形成する。すなわち、ダミー画素３０３の部分には蛍光体を形成しない。したがって、ダミー画素３０３の薄膜電子源から電子放出が起こっても発光しないため、表示画像には何ら影響を与えない。
【０１９７】
また、ダミー画素３０３として、薄膜電子源素子を用いる代わりにγ0ＭＣeよりも大きな容量を各列に形成しても良い。この場合も、これらの容量にダミー列電極駆動回路４５を接続する。
【０１９８】
図２３は本実施例における駆動電圧波形を示した図である。
【０１９９】
図２３は、本実施の形態の画像表示装置において、行電極駆動回路４１および列電極駆動回路４２、ダミー列電極駆動回路４５から出力される駆動電圧の波形の一例を示すタイミングチャートである。
【０２００】
時刻ｔ１〜ｔ２の期間に行電極３１０Ｒ１に電位ＶR1なる走査パルスを印加すると共に、列電極３１１Ｃ１、Ｃ２に電位ＶC1なるデータパルスを印加することにより、ドット（R1、C1）、（R1、C2）を発光させることは実施の形態１と同様である。但し、本実施例では、発光させないドット（R1、C3）に対応する列電極３１１Ｃ３を高インピーダンス状態とする。このようにすることにより無効電力を一層低減できることは先に述べた通りである。
【０２０１】
さらに、本実施の形態では、図２３中のＣ０の波形が示すように、ダミー列電極駆動回路４５からは常にデータパルスを印加する。これにより（９）式が常に満たされるため、クロストークの発生を防止できる。先に述べたとおり、ダミー画素３０３の動作状態は表示画像には影響を与えない。あるいは、行電極３１０の１行上のうち、データパルスを印加してON状態にする画素数をあらかじめ数え、その数がγ0Ｍよりも小さい場合にのみダミー画素３０３にデータパルスを印加するようにしても良い。
【０２０２】
図２４は別の実施の形態で用いる駆動波形を示したものである。本実施の形態で使用する表示パネル、表示パネルと駆動回路との結線方法は実施の形態３と同一である。
【０２０３】
本実施の形態では、時刻ｔ1〜ｔ2の期間で列電極３１１Ｃ１、Ｃ２に振幅ＶC1なるデータパルスを印加してドット（R1、C1)、(R1、C2)を発光させるが、この後いったん低インピーダンスのアース電位に戻す。一方、データパルスを印加しない列電極３１１Ｃ３は高インピーダンスのアース電位に接続したままとする。本実施の形態では、低インピーダンスのアース電位に戻した後、高インピーダンスに設定するため、非選択状態の列電極３１１の電位がアース電位近傍でフローティングとなる。このため、輝度変調素子３０１に印加される順方向電圧が小さくなり、クロストークの発生が更に確実に抑制される。
【０２０４】
図３４は別の実施の形態で用いる表示パネル内での輝度変調素子301の結線の概略を示した図である。本実施の形態で使用する輝度変調素子301の構成、その製造方法は実施の形態３と同一である。
【０２０５】
本実施の形態では、各行電極３１０とダミー列電極３１３との間にダミー容量３０４を設ける。ダミー容量３０４の容量値は（１３）式を満たす範囲で設定する。ダミー電極３０４はダミー列電極駆動回路４５に接続する。
【０２０６】
図３４ではダミー列電極３１３を１本としたが、複数本にし、ダミー容量３０４も各行電極毎に複数個設けても良い。この場合、各行毎のダミー容量の合計値が（１３）式を満たせばよい。
【０２０７】
例えば、ダミー容量３０４として輝度変調素子３０１と同じ構造のものを複数個設けると、ダミー容量３０４と輝度変調素子３０４とが同一の製造プロセスで形成できるという利点がある。
【０２０８】
図３５は各駆動回路の出力波形を示す図である。ダミー列電極駆動回路４５からは一定電位ＶGを低インピーダンスで出力する。本実施の形態ではＶG＝0Ｖとした。その他の波形は、先の実施の形態（図２４）と同じである。
【０２０９】
図３６は別の実施の形態で用いる表示パネルと駆動回路との結線を示す図である。本実施の形態で用いる表示パネルは実施の形態１と同一である。
【０２１０】
本実施の形態では、各行電極駆動回路４１の出力端子にダミー容量３０４を接続する。ダミー容量３０４の容量値は（１３）式を満たす範囲で設定する。本実施の形態における駆動電圧波形は図３５に示したものと同一である。
【０２１１】
（実施の形態４）
本発明の実施の形態４の画像表示装置に用いる表示パネルの構成を図２５を用いて説明する。
【０２１２】
表示装置の表示パネルは、電子放出素子マトリクスを形成した基板と蛍光体などを形成した蛍光表示板とから構成される。図２５は、表示パネルの断面図を示したものである。ガラスやセラミックスなどの絶縁性材料の基板714上に、陰極導体710を形成する。陰極導体710は表示装置の走査線の本数だけ形成する。絶縁層712を介してゲート電極711を形成する。ゲート電極711は、陰極導体710と直交して形成され、表示装置の列の数だけ形成する。ゲート電極711と陰極導体710とが交差する領域には複数個のゲート孔が形成され、ゲート孔の底部には陰極713が形成される。陰極713はカーボンナノチューブを用いる。
【０２１３】
ゲート電極−陰極導体交差部（図２５中の点線部）を拡大した図を図２６に示した。図２６（ｂ）は平面図であり、図２６（ａ）は、Ａ−Ｂ線での断面図である。必要に応じて、陰極713と陰極導体710との間に抵抗層を形成しても良い。この基板の形成方法は、例えば、 Materials Research Society Symposium Proceedings、 Vol. 509 (1998) pp.107〜112 に記載されている。本実施例では、ゲート電極711と陰極導体710の交差領域に設ける各ゲート孔の大きさは直径２０μm、絶縁層712の厚さは２０μmに設定した。また、交差領域内に設けるゲート孔の数、すなわち１画素当たりのゲート孔の数は通常数個〜数100個である。
【０２１４】
蛍光表示板の構造、蛍光表示板と基板との組立方法、パネル内の真空排気方法などは実施の形態１と同様である。
【０２１５】
表示パネルの各電極への駆動方法の結線は図１０と同じである。但し、陰極導体710が行電極３１０に相当し、ゲート電極711が列電極３１１に相当する。本実施の形態において、陰極導体710、陰極713、絶縁層712、ゲート電極711とで構成されるゲート型電子源素子が図１０の薄膜電子源素子３０１に対応する。
【０２１６】
図２７は各駆動回路の出力電圧波形を示したものである。行電極３１０Ｒ１に走査パルス（電圧−Ｖs）を印加し、行電極３１０Ｒ１を選択状態にする。この期間に列電極３１１Ｃ１、Ｃ２にデータパルス（電圧Ｖd）を印加すると、ドット(R1、C1)、(R1、C2)のゲート電極−陰極間には（Ｖs＋Ｖd）なる電圧が印加され、電子が放出される。次に行電極３１０Ｒ２に走査パルスを印加して電極３１０Ｒ２を選択状態にする際には、隣接する行電極３１０Ｒ１は低インピーダンスのアース電位にする。そして、それ以外の期間、すなわち、非選択期間でありかつ隣接電極も非選択状態の期間は、高インピーダンスでアース電位に接続する。これにより列電極駆動回路の無効電力を低減できる。
【０２１７】
ここでは非選択期間の行電極３１０をアース電位に接続する例を示したが、アース電位以外に接続しても良い。例えば、非選択期間の行電極を正電位にすれば、非選択時の電子放出を確実に押さえることが出来、表示のクロストーク低減に有効である。この場合、図２７の点線期間では、高インピーダンスを介して、正電位に接続すればよい。
【０２１８】
陰極導体710、陰極713、絶縁層712、ゲート電極711とで構成されるゲート型電子源素子においては、ゲート電極７１１に正電位を印加したときのみ電子放出をする「単極性」デバイスなので、本発明の駆動方法を用いてもクロストークは発生しない。
【０２１９】
なお、本実施例では陰極713としてカーボンナノチューブを用いた例を示したが、ダイヤモンド陰極を用いる場合には、陰極713としてダイヤモンド膜を用いればよい。この場合の基板の製法は、例えば IEEE Transaction Electron Devices、 Vol.46、 No.4 (1999) pp.787〜791 に記載されている。
【０２２０】
また、カーボンナノチューブを用いた電子源素子に限らず、Spindt型電界放出素子、バリスティック電子面放出素子など、一般に電子源素子は、「単極性」デバイスであるから、本発明による駆動方法を適用することが出来る。
【０２２１】
（実施の形態５）
本発明の実施の形態５の画像表示装置として、有機エレクトロルミネセンスを輝度変調素子に用いる実施例を図２８を用いて説明する。有機エレクトロルミネセンスは有機発光ダイオード（Organic Light-Emitting Diode）とも呼ばれる。以下では有機発光素子と呼ぶ。
【０２２２】
ガラスなど透光性の基板８１４上にITO(Indium Tin Oxide）など透光性の導電体で陽極８１１を形成する。陽極８１１は表示装置の表示列の個数の列にパターン化する。次いで、陰極隔壁８１３を形成する。その後、蒸着法などにより有機層８１２を形成し、更に陰極８１０を形成する。
【０２２３】
有機層８１２は、陽極８１１側から見て、バッファ層、ホール輸送層、発光層、電子輸送層の順で積層した構造である。有機層８１２の具体的材料やより詳細な製造方法は例えば、1997 SID International Symposium Digest of Technical Papers、１０７３頁〜１０７６頁（１９９７年５月発行）に記載されている。
【０２２４】
あるいは有機層８１２は、発光体をドープした高分子材料を用いても良い。具体的には、例えば1999 SID International Symposium Digest of Technical Papers、 pp. 372〜375 (1999. 5月)に記載されている。
【０２２５】
図２８には図示していないが、金属の缶などを基板８１４に封止し、内部を窒素ガスに置換したり、酸化バリウムなどの補水剤を取り付けるなどして水分が有機層８１２や陰極８１０に進入するのを防ぐ。
【０２２６】
この表示パネルの駆動回路への結線方法を図２９に示す。陰極８１０は走査線側（行側）に配線し行電極駆動回路４１に結線する。陽極８１１はデータ線側（列側）に配線し、列電極駆動回路４２に結線する。
【０２２７】
図３０は各駆動回路の駆動波形を示したものである。陰極８１０Ｒ１に走査パルス（電圧−Ｖs）を印加して、陰極８１０Ｒ１を選択状態にする。この時、陽極８１１Ｃ１、Ｃ２に定電流パルスを印加することにより、ドット（R1、C1）、（R1、C2）の有機発光素子８００に所定の順方向電流が流れ発光する。一方、陽極８１１Ｃ３は低インピーダンスのアース電位とする。するとドット(R1、C3)の有機発光素子８００には十分な電圧が印加されないため、発光しない。このようにして列電極駆動回路の出力波形を変えることにより所望の画像や情報を表示できる。
【０２２８】
次に陰極８１０Ｒ２に−Ｖsなるパルスを印加して陰極８１０Ｒ２を選択したときには、隣接行である陰極８１０Ｒ１は低インピーダンスでアース電位に設定する。それ以外の期間は、陰極８１０Ｒ１は高インピーダンス状態に設定する。
【０２２９】
この例では、選択状態の陰極８１０に隣接する陰極８１０を低インピーダンスのアース電位に設定しているが、隣接する陰極８１０を高インピーダンスのアース電位に設定しても、表示のクロストークが十分に小さい場合には、隣接する陰極８１０も高インピーダンス状態に設定しても良い。
【０２３０】
（実施の形態６）
本発明の実施の形態６の画像表示装置として、有機発光素子を輝度変調素子に用いる実施例を図３１を用いて説明する。本実施の形態で用いる表示パネル、および駆動回路との結線方法は図２８、２９に示したものと同じである。
【０２３１】
図３１は各駆動回路の駆動波形を示したものである。陰極８１０Ｒ１に走査パルス（電圧−Ｖs）を印加して、陰極８１０Ｒ１を選択状態にする。この時、陽極８１１Ｃ１、Ｃ２に定電流パルスを印加することにより、ドット（R1、C1）、（R1、C2）の有機発光素子８００に所定の順方向電流が流れ発光する。一方、陽極８１１Ｃ３は高インピーダンス出力に設定し、電流を流さない。したがって、ドット（R1、C3）の有機発光素子８００は発光しない。このようにして列電極駆動回路の出力波形を変えることにより所望の画像や情報を表示できる。
【０２３２】
次に陰極８１０Ｒ２に−Ｖsなるパルスを印加して陰極８１０Ｒ２を選択したときには、隣接行である陰極８１０Ｒ１は低インピーダンスでアース電位に設定する。それ以外の期間は、陰極８１０Ｒ１は高インピーダンス状態に設定する。
【０２３３】
本実施の形態では非選択状態の列電極駆動回路出力を高インピーダンスとしているため、先の実施の形態よりも更に低電力化が図れる。
【０２３４】
本発明の実施の形態７の画像表示装置として、有機発光素子を輝度変調素子に用いる実施例を図３７を用いて説明する。本実施の形態で用いる表示パネル、および駆動回路の出力波形は図２８、３０に示したものと同じである。
【０２３５】
図３７は、本実施の形態における有機発光素子800の結線方法を示した図である。本実施の形態では、各陰極810とダミー列電極３１３との間にダミー容量３０４を形成し、ダミー列電極３１３をダミー列電極駆動回路４５に接続する。ダミー列電極駆動回路４５を低インピーダンスのアース電位にする。ダミー容量の容量値は（１３）式を満たすように設定する。
【０２３６】
本実施の形態では、ダミー容量３０４の効果で、より一層クロストークの発生を防止できる。
【０２３７】
【発明の効果】
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである。
【０２３８】
本発明の画像表示装置によれば、輝度変調素子の有する容量成分の充放電に伴う無効電力を低減し、消費電力を低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像表示装置の駆動方法を説明するための図である。
【図２】本発明の画像表示装置の駆動方法における電極間容量を計算するための等価回路を示す図である。
【図３】図２の等価回路により求められた電極間容量の変化を示すグラフである。
【図４】本発明の画像表示装置の駆動方法における電極間容量を計算するための等価回路を示す図である。
【図５】図４の等価回路により求められた電極間容量の変化を示すグラフである。
【図６】本発明の実施の形態１の電子源板の薄膜電子源マトリクスの一部の構成を示す平面図である。
【図７】本発明の実施の形態１の電子源板と蛍光表示板との位置関係を示す平面図である。
【図８】本発明の実施の形態１の画像表示装置の構成を示す要部断面図である。
【図９】本発明の実施の形態１の電子源板の製造方法を説明するための図である。
【図１０】本発明の実施の形態１の表示パネルに、駆動回路を接続した状態を示す結線図である。
【図１１】図１０に示す各駆動回路から出力される駆動電圧の波形の一例を示すタイミングチャートである。
【図１２】輝度変調素子マトリクスで構成された従来の画像表示装置の概略構成を示す図である。
【図１３】従来の画像表示装置の駆動方法を説明するための図である。
【図１４】非選択行を高インピーダンスとしたときの誘導電位を示す図である。
【図１５】非選択行と非選択列を高インピーダンスにしたときの誘導電位を示す図である。
【図１６】画面上に発生するクロストークを考察する図である。
【図１７】実施の形態１において行電極に誘起される誘導電位を観測した図である。
【図１８】本発明の実施の形態２の画像表示装置における駆動電圧波形の一部を示す図である。
【図１９】実施の形態２において行電極に誘起される誘導電位を観測した図である。
【図２０】本発明の実施の形態２の駆動回路の構成の一例を示す図である。
【図２１】図２０の駆動回路を動作させる際のタイミングチャートを示す図である。
【図２２】本発明の実施の形態３の画像表示装置の構成と駆動回路との結線を示す図である。
【図２３】本発明の実施の形態３の画像表示装置における駆動電圧波形の一部を示す図である。
【図２４】本発明の実施の形態３の画像表示装置における駆動電圧波形の他の例の一部を示す図である。
【図２５】本発明の実施の形態４の画像表示装置の表示パネルの構成を示す要部断面図である。
【図２６】本発明の実施の形態４の画像表示装置の表示パネルの構成を示す要部平面図である。
【図２７】本発明の実施の形態４の画像表示装置における駆動電圧波形の一部を示す図である。
【図２８】本発明の実施の形態５の画像表示装置の表示パネルの構成を示す要部断面図である。
【図２９】本発明の実施の形態５の画像表示装置の表示パネルと駆動回路との結線を示す図である。
【図３０】本発明の実施の形態５の画像表示装置における駆動電圧波形の一部を示す図である。
【図３１】本発明の実施の形態６の画像表示装置における駆動電圧波形の一部を示す図である。
【図３２】本発明の画像表示装置の駆動方法における電極間容量を計算するための等価回路を示す図である。
【図３３】非選択行と非選択列を高インピーダンスにしたときの誘導電位を示す図である。
【図３４】本発明の別の実施の形態の画像表示装置の輝度変調素子の結線方法を示す図である。
【図３５】本発明の別の実施の形態の画像表示装置の駆動電圧波形を示す図である。
【図３６】本発明の別の実施の形態の画像表示装置の輝度変調素子の結線方法を示す図である。
【図３７】本発明の別の実施の形態の画像表示装置の表示パネルにおける有機発光ダイオード素子の結線方法を示す図である。
【符号の説明】
１０…真空、１１…上部電極、１２…トンネル絶縁層、１３…下部電極、１４、１１０…基板、１５…保護絶縁層、３２…上部電極バスライン、３５…電子放出部、４１…行電極駆動回路、４２…列電極駆動回路、４３…加速電圧源、４５…ダミー列電極駆動回路、６０…スペーサ、１１４Ａ…赤色蛍光体、１１４Ｂ…緑色蛍光体、１１４Ｃ…青色蛍光体、１２０…ブラックマトリクス、１２２…メタルバック膜、３０１…輝度変調素子、３０３…ダミー画素、３０４…ダミー容量、３１０…行電極、３１１…列電極、３１３…ダミー列電極、５０１…レジスト、７１０…陰極導体、７１１…ゲート電極、７１２…絶縁層、７１３…陰極、７１４…基板、８００…有機発光素子、８１０…陰極、８１１…陽極、８１２…有機層、８１３…陰極隔壁、８１４…基板。

Claims (11)

  1. 正極性の電圧印加で輝度が変調し、かつ逆極性の電圧印加では輝度変調しない輝度変調素子を複数個有し、
    前記輝度変調素子は、上部電極と電子加速層と下部電極とを有する薄膜電子源と蛍光体との組合せにより構成されており、
    前記輝度変調素子の前記上部電極又は前記下部電極の一方に電気的に接続された複数の第１の配線と、前記輝度変調素子の前記上部電極又は前記下部電極の他方に電気的に接続され、かつ前記複数の第１の配線に交差する複数の第２の配線と、
    前記複数の第１の配線に結線され、走査パルスを出力する第１の駆動手段と、前記複数の第２の配線に結線された第２の駆動手段とを有する画像表示装置であって、
    前記第１の駆動手段は、非選択状態の前記第１の配線を、選択状態の前記第１の配線よりも高インピーダンス状態に設定し、前記第１の配線を前記選択状態から前記高インピーダンス状態の非選択状態に移行させる期間に、前記第１の配線を、前記高インピーダンス状態より低インピーダンスの非選択レベル電位に設定する期間を設け、
    前記第２の駆動手段は、非選択状態の前記第２の配線を、選択状態の前記第２の配線よりも高インピーダンス状態に設定し、前記第２の配線を前記選択状態から前記高インピーダンス状態の前記非選択状態に移行させる期間に、前記高インピーダンス状態より低インピーダンスの非選択レベル電位に設定する期間を設けることを特徴とする画像表示装置。
  2. 前記第１の駆動手段は、非選択状態の前記第１の配線に、前記輝度変調素子にとって逆極性になる極性方向の電圧を出力することを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
  3. 前記第１の駆動手段は、選択状態の前記第１の配線に隣接する前記第１の配線のうち一方または両方を、前記選択状態の第１の配線が選択状態にある期間は固定電位に設定し、それ以外の前記第１の配線を前記選択状態の第１の配線よりも高インピーダンス状態に設定することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像表示装置。
  4. 前記第１の駆動手段は、前記第１の配線毎に設けられた切替回路と、複数個の互いに位相の異なるパルスを出力するパルス回路とから構成されることを特徴とする請求項３に記載の画像表示装置。
  5. 正極性の電圧印加で輝度が変調し、かつ逆極性の電圧印加では輝度変調しない輝度変調素子を複数個有し、
    前記輝度変調素子は、上部電極と電子加速層と下部電極とを有する薄膜電子源と蛍光体との組合せにより構成されており、
    前記輝度変調素子の前記上部電極又は前記下部電極の一方に電気的に接続された複数の第１の配線と、前記輝度変調素子の前記上部電極又は前記下部電極の他方に電気的に接続され、かつ前記複数の第１の配線に交差する複数の第２の配線と、
    前記複数の第１の配線に結線され、走査パルスを出力する第１の駆動手段と、前記複数の第２の配線に結線された第２の駆動手段とを有する画像表示装置であって、
    前記第１の駆動手段は、非選択状態の前記第１の配線を、選択状態の前記第１の配線よりも高インピーダンス状態に設定し、前記第１の配線を前記選択状態から前記高インピーダンス状態の非選択状態に移行させる期間に、前記第１の配線を、前記高インピーダンス状態より低インピーダンスの非選択レベル電位に設定する期間を設け、
    前記第２の駆動手段は、非選択状態の前記第２の配線を、選択状態の前記第２の配線よりも高インピーダンス状態に設定し、
    前記複数の第１の配線の各配線と、１本または複数本の第３の配線との間に付加容量が接続されており、前記第３の配線は前記高インピーダンス状態よりも低インピーダンス状態に設定することを特徴とする画像表示装置。
  6. 正極性の電圧印加で輝度が変調し、かつ逆極性の電圧印加では輝度変調しない輝度変調素子を複数個有し、
    前記輝度変調素子は、上部電極と電子加速層と下部電極とを有する薄膜電子源と蛍光体との組合せにより構成されており、
    前記輝度変調素子の前記上部電極又は前記下部電極の一方に電気的に接続された複数の第１の配線と、前記輝度変調素子の前記上部電極又は前記下部電極の他方に電気的に接続され、かつ前記複数の第１の配線に交差する複数の第２の配線と、
    前記複数の第１の配線に結線され、走査パルスを出力する第１の駆動手段と、前記複数の第２の配線に結線された第２の駆動手段とを有する画像表示装置であって、
    前記第１の駆動手段は、非選択状態の前記第１の配線を、選択状態の前記第１の配線よりも高インピーダンス状態に設定し、前記第１の配線を前記選択状態から前記高インピーダンス状態の非選択状態に移行させる期間に、前記第１の配線を、前記高インピーダンス状態より低インピーダンスの非選択レベル電位に設定する期間を設け、
    前記第２の駆動手段は、非選択状態の前記第２の配線を、選択状態の前記第２の配線よりも高インピーダンス状態に設定し、
    前記複数の第１の配線の各配線と、１本または複数本の第３の配線との間に付加容量が接続されており、前記第３の配線は固定電位に設定することを特徴とする画像表示装置。
  7. 前記輝度変調素子の１画素分の静電容量をＣeとし、前記付加容量の容量値はα×Ce以上であり、α＝１０（画素）／３０００（列電極数）相当であることを特徴とする請求項５又は６に記載の画像表示装置。
  8. 前記付加容量を、前記輝度変調素子の静電容量部分で構成したことを特徴とする請求項５乃至７のいずれか一項に記載の画像表示装置。
  9. 前記高インピーダンス状態のインピーダンスは、１ＭΩ以上であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の画像表示装置。
  10. 前記非選択状態の第１の配線は、フローティング電位であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の画像表示装置。
  11. 前記非選択状態の第１の配線および前記非選択状態の第２の配線は、フローティング電位であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の画像表示装置。
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