画像表示装置
【課題】色調、コントラスト等に悪影響を与えることなく、画像の全体の輝度を変化させる。
【解決手段】カソード電極１５の各々に接続されるエミッタ１６と、ゲート電極１３と、アノード電極３と、トランジスタＴｒ１と、トランジスタＴｒ２と、コンデンサ１２とを備えるようにし、各々のコンデンサ１２の電圧を変化させて画像の表示を行うとともにゲート電極１３に一定の電圧を加え、印加される時比率Ｄｕを変化するようにして画面全体の輝度を調整できる画像表示装置とした。
【解決手段】カソード電極１５の各々に接続されるエミッタ１６と、ゲート電極１３と、アノード電極３と、トランジスタＴｒ１と、トランジスタＴｒ２と、コンデンサ１２とを備えるようにし、各々のコンデンサ１２の電圧を変化させて画像の表示を行うとともにゲート電極１３に一定の電圧を加え、印加される時比率Ｄｕを変化するようにして画面全体の輝度を調整できる画像表示装置とした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像表示装置に関し、特に、電界放出素子を用いる画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、平面型の画像表示装置として、ＦＥＤ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ）に注目が集まっている。そして、その駆動回路についても、種々の研究がなされており、アクテイブ素子を用いるアクテイブマトリックス方式（例えば、特許文献１を参照）が知られている。
【０００３】
図５に示すアクテイブマトリックス方式では、薄膜トランジスタ部（ＴＦＴ部）１と、コーン状のエミッタ１６とエミッタ１６が接続されるカソード電極１５と多数個の穴部１３ａが形成されるゲート電極１３とを有するカソード部（ＦＥＣ部）と、表示基板部としての蛍光体層５が表面に塗布されたアノード電極３と、を備えている。そして、薄膜トランジスタ部１は、トランジスタＴｒ１とトランジスタＴｒ２とを有しており、エミッタ１６とトランジスタＴｒ１のドレイン８とが、カソード電極１５を介して接続され、トランジスタＴｒ１のゲート１１とトランジスタＴｒ２のソース７ａとが接続されている。また、このトランジスタＴｒ１のゲート１１にコンデンサ１２が接続され、トランジスタＴｒ２のゲート１１ａに走査信号が与えられるとともにドレイン８ａにクリア信号と表示信号の何れかが選択的に与えられる。このような構成によって、ドレイン８からソース７に流れる電流、すなわち、ゲート電極１３からゲート電極１３に近接して設けられるエミッタ１６に電界電子放出作用によって流れる電流の大きさを制御するものである。図５では、各々のカソード電極１５に対して複数のエミッタ１６が接続されているが、各々のカソード電極に１個のエミッタ１６を接続するものも採用されている。
【０００４】
このように、基板部上に形成された薄膜トランジスタ部１と同一の構成を有する複数の薄膜トランジスタ部からなるＴＦＴアレイをアレイ駆動の列毎に時分割的に選択し、同時にこれに同期させて、アレイ配列の各行に表示信号を付与するマトリックス駆動を行う。一方、このＴＦＴアレイの各々の薄膜トランジスタ部１と、ＦＥＣ部と同一の構成を有する複数のＦＥＣ部からなるＦＥＣアレイの各々とが接続されているので、特定の薄膜トランジスタ部のコンデンサの電圧が選択的に更新され、このコンデンサの電圧の値に応じて、電界放出作用により電子が放出される。この際、ＴＦＴアレイの、他の各々のコンデンサは、次にコンデンサの値が更新されるまで、現在の電圧値を保持するので、この間、電子放出は、各々のコンデンサの電圧値に応じて各々のＦＥＣ部から持続して行われる。この際に、ゲート電極１３の電圧値は、カソード部（ＦＥＣ部）の電圧値よりも高い値の固定値とされている。
【０００５】
また、表示基板部上に形成された一個又は複数個のアノード電極上には蛍光体層５が被着され、かつ陽極電圧が付与されている。したがって、各々のＦＥＣ部から放出された電子は、蛍光体層の相対する部分に衝突し、発光が生ずる。そして、この蛍光体層の相対する部分は、次にコンデンサの電圧値が更新されるまで、同一輝度で発光し、発光の時比率（Ｄｕｔｙ Ｒａｔｉｏ）は、ほぼ１となり、高輝度発光が可能となる。
【０００６】
図６は、このような薄膜トランジスタ部１とカソード部とがどのように構成されているかについて説明するため図である。向かって左側は、基板部に形成された薄膜トランジスタ部１の一部であるトランジスタＴｒ１の断面図を示し、向かって右側はカソード部のエミッタ１６とエミッタ１６が接続されるカソード電極１５とを示すものである。絶縁材料であるガラス製の陰極基板６上にソース７およびドレイン８を形成し、これら電極を橋絡するようにポリＳｉの半導体層９を被着し、その上にＳｉＯ２等のゲート絶縁膜１０を積層してゲート１１を形成し、トランジスタＴｒ１とするものである。一方、ゲート絶縁膜１０及びドレイン８のリードは、陰極基板６上をＦＥＣ部まで延在してカソード電極１５を形成する。そして、カソード電極１５にエミッタ１６が接続されている。さらに、図示はしていないが、ソース７のリードは接地され、またソース７のリードとゲート１１のリードは、絶縁層を介して積設され、ここにコンデンサ１２が形成される。そしてゲート１１のリードが、トランジスタＴｒ２のソース７aとリード線を介して接続される。
【０００７】
このように、アクテイブ素子であるＴＦＴアレイを有する構成において、ゲート電極に一定値の直流電圧を与えておき、列毎に時分割的に選択し、アレイ配列の各行にコンデンサに充電される電圧として表示信号を付与するマトリックス的な駆動方法を採用するものが、アクテイブマトリックス方式として知られる公知の技術である。
【特許文献１】特許第２６５６８４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
このような、アクテイブマトリックス方式においては、蛍光体層の発光輝度は、原理的には、上述したように各々のコンデンサの電圧値に応じて定まるものであるが、アクテイブマトリックス方式では、平面型の画像表示装置に表示される画像の全体の輝度、あるいは、いくつかに領域分割された画像の一部領域の輝度を周囲環境に応じて変化させる場合において、色調、コントラスト等をできるだけ変化させずに、輝度のみを変化させる状況を作りだすことは困難であった。すなわち、全体の輝度ごとに、各々のコンデンサの電圧値を更新しなければならず、その制御は極めて困難なものとなっていた。
【０００９】
本発明の電界放出素子の駆動回路は、上述した課題を解決し、色調、コントラスト等に悪影響を与えることなく、画像の全体の輝度あるいは、一部領域の輝度を容易に変化させることができる電界放出素子を用いる画像表示装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の画像表示装置は、絶縁性材料を有する基板部と、前記基板部上に形成される複数のカソード電極の各々に接続されるエミッタと、前記エミッタに近接して設けられるゲート電極と、前記複数のエミッタの各々から放出する電子が衝突し発光する蛍光体層を備えるアノード電極と、前記基板部に形成され、前記複数のカソード電極の各々に接続されるカソード電流制御用電力端子および該カソード電流制御用電力端子を通過する電流量を制御するカソード電流制御端子を有する複数のカソード電流制御用素子と、前記複数のカソード電流制御端子の各々に接続され電子放出量に応じた電圧を保持する複数のコンデンサと、前記複数のコンデンサの各々に接続されるコンデンサ電圧制御用電力端子、前記複数のコンデンサの各々に保持される電圧値を定めるために第１グループ単位で相互に接続される第１コンデンサ電圧制御端子および前記複数のコンデンサのいずれに前記電子放出量に応じた電圧値を保持するかを定めるために第２グループ単位で相互に接続される第２コンデンサ電圧制御端子を有する複数のコンデンサ電圧制御用電力素子と、繰り返し一定電圧が印加される時間の比率である時比率が変化する信号を前記ゲート電極に与えるゲート電極制御回路と、を備えることとした。
【００１１】
この画像表示装置は、絶縁性材料を有する基板部と、前記基板部上に形成される複数のカソード電極に接続されるエミッタと、前記エミッタに近接して設けられたゲート電極と、を備える。このような構造を有することによって、ゲート電極とカソード電極との間に電圧を加えて各々のエミッタから電子を放出することができる。
【００１２】
また、この基板部に、複数のカソード電流制御用素子と複数のコンデンサと複数のコンデンサ電圧制御用電力素子と、が形成されている。そして、複数のカソード電流制御用素子の各々は、カソード電流制御用電力端子とエミッタ電圧制御用端子とを有し、各々のカソード電流制御用電力端子には複数のカソード電極の各々が接続され、複数のエミッタ電圧制御用端子の各々には、複数のコンデンサの各々が接続され、この各々のコンデンサに保持される電圧値に応じた放出量の電子を各々のエミッタから放射させるようにできる。そして、この各々のエミッタから放射された電子は、アノード電流としてアノード電極から流れ込み、等しい量の電流がカソード電流としてカソード電極から流れ出す。
【００１３】
さらに、各々のコンデンサに保持される電圧値を特定するために電圧制御用電力素子が配されており、複数のコンデンサ電圧制御用電力素子の各々は、コンデンサ電圧制御用電力端子と、第１コンデンサ電圧制御端子と、第２コンデンサ電圧制御端子と、を有している。そして、コンデンサ電圧制御用電力端子の各々は各々のコンデンサに接続されており、各々の第１コンデンサ電圧制御端子は、第１グループ単位に相互に接続されており、コンデンサに保持されるべき電圧値を定める。また、各々の第２コンデンサ電圧制御端子は、第２グループ単位で相互に接続されており複数のコンデンサのいずれに電圧値を保持するかを定める。ここで、第１グループ単位と第２グループ単位とにグループ化して制御することによって、第１グループ単位に属する数と第２グループ単位に属する数の積の数のコンデンサの各々の電圧値を制御するに際して、第１グループ単位に属する数と第２グループ単位に属する数の和の制御信号で制御が可能となる。
【００１４】
また、さらに、ゲート電極に加えられる信号は、繰り返し一定電圧が印加される時間の比率である時比率が変化する信号であり、このような信号を発生するゲート電極制御回路を備えている。一定値の電圧を時比率に応じた時間ゲート電極に印加して、この時比率の大きさに応じて、そのゲート電極に対応するエミッタからの電子放出量を制御できるので、広範囲な画面の輝度の調整をゲート電極に対する制御のみで、精度良くおこなえる。
【００１５】
本発明の別の画像表示装置は、絶縁性材料を有する基板部と、前記基板部上に形成される複数のカソード電極の各々に接続されるエミッタと、前記エミッタに近接して設けられるゲート電極と、前記複数のエミッタの各々から放出する電子が衝突し発光する蛍光体層を備えるアノード電極と、前記基板部に形成され、前記複数のカソード電極の各々に接続される第１カソード電流制御用電力端子と、該第１カソード電流制御用電力端子からの電流を通過させる第２カソード電流制御用電力端子と、前記第１カソード電流制御用電力端子と前記第２カソード電流制御用電力端子との間を通過する電流量を制御する第１カソード電流制御端子とを具備し、各々の前記第２カソード電流制御用電力端子が第１グループ単位で相互に接続され、各々の前記第１カソード電流制御端子が第２グループ単位で相互に接続される複数の第１カソード電流制御用素子と、前記第１グループ単位で相互に接続される各々の前記第２カソード電流制御用電力端子を通過する電流量を制御する第２カソード電流制御端子を有する第２カソード電流制御用素子と、前記第１カソード電流制御端子又は前記第２カソード電流制御端子のいずれかの一方に、当該グループに属するカソード電流制御用素子を導通させるための選択信号を印加する選択信号発生回路と、前記第１カソード電流制御端子又は前記第２カソード電流制御端子の他の一方に、当該グループに属するカソード電流制御用素子に流れる電流量を制御する制御信号を印加する制御信号発生回路と、繰り返し一定電圧が印加される時間の比率である時比率が変化する信号を前記ゲート電極に与えるゲート電極制御回路と、を備えることとした。
【００１６】
この画像表示装置は、絶縁性材料を有する基板部と、前記基板部上に形成される複数のカソード電極に接続されるエミッタと、前記エミッタに近接して設けられたゲート電極と、を備える。このような構造を有することによって、ゲート電極とカソード電極との間に電圧を加えて各々のエミッタから電子を放出することができる。
【００１７】
また、基板部には、複数の第１カソード電流制御用素子及び第２カソード電流制御用素子が形成される。この第１カソード電流制御用素子の各々は、各々のカソード電極に接続される第１カソード電流制御用電力端子と、この第１カソード電流制御用電力端子からの電流を通過させる第２カソード電流制御用電力端子と、第１カソード電流制御用電力端子と第２カソード電流制御用電力端子との間を通過する電流量を制御する第１カソード電流制御端子とを具備している。そして、各々の第２カソード電流制御用電力端子が第１グループ単位で相互に接続され、各々の第１カソード電流制御端子が第２グループ単位で相互に接続されている。また、第１グループ単位で相互に接続される各々の第２カソード電流制御用電力端子を通過する電流量を制御する第２カソード電流制御端子を有する第２カソード電流制御用素子を備えている。
さらに、選択信号を印加する選択信号発生回路と制御信号を印加する制御信号発生回路とを備えており、第１カソード電流制御端子又は第２カソード電流制御端子のいずれかの一方に、当該グループに属するカソード電流制御用素子を導通させるための選択信号を印加し、第１カソード電流制御端子又は前記第２カソード電流制御端子の他の一方、すなわち、選択信号が印加されなかった第１カソード電流制御端子又は第２カソード電流制御端子のいずれかの一方に、当該グループに属するカソード電流制御用素子に流れる電流量を制御する制御信号を印加する。
【００１８】
また、さらに、ゲート電極に加えられる信号は、繰り返し一定電圧が印加される時間の比率である時比率が変化する信号であり、このような信号を発生するゲート電極制御回路を備えている。一定値の電圧を時比率に応じた時間ゲート電極に印加して、この時比率の大きさに応じて、そのゲート電極に対応するエミッタからの電子放出量を制御できるので、広範囲な画面の輝度の調整をゲート電極に対する制御のみで、精度良くおこなえる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、色調、コントラスト等に悪影響を与えることなく、画像の全体の輝度あるいは、一部領域の輝度を容易に変化させることができる電界放出素子を用いる画像表示装置を提供することができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、発明を実施するための最良の形態について、図を参照して説明する。図１は、本実施形態の画像表示装置の要部を表した図である。
【００２１】
図１の図面上部は、画像表示装置の電子放出と制御に係る電極である、カソード電極１５およびゲート電極１３を主要部とするカソード部並びにアノード電極３の電極構造を示す模式図であり、カソード電極１５ｎｍは、ｎ行ｍ列目に配置された１個のカソード電極１５を示すものである。図面中央部は、薄膜トランジスタ部１の回路構成を示す図であり、薄膜トランジスタ部１ｎｍは、カソード電極１５ｎｍを駆動する１個の薄膜トランジスタ部１を示すものである。図面下部は、ゲート電極制御回路２３を含む電極制御部２０を示すものである。図１に沿って、各部の内容をより詳細に説明する。
【００２２】
図１に示す電極構造および薄膜トランジスタ部１ｎｍは、図５、図６に背景技術として示すものとほぼ同様である。電極構造については、コーン状のエミッタ１６とエミッタ１６が接続されるカソード電極１５ｎｍを含むカソード電極１５ｎｍと同一構成を有する複数のカソード電極１５と、多数個の穴部１３ａが形成されるゲート電極１３とを有するカソード部（ＦＥＣ部）と、表示基板部としてのアノード電極３と、蛍光体層５と、を備えている。ここで、カソード電極１５ｎｍは、行方向にｎ番目、列方向にｍ番目のカソード電極を示す。カソード電極は行方向にＮ個、列方向にＭ個設けられており、カソード電極の総数はＭ×Ｎ個配置されている。このカソード電極は絶縁性材料からなる基板部の上に配置されている。
【００２３】
ゲート電極１３は、エミッタ１６に近接して設けられ、１の画面に１枚のゲート電極１３が配置されるようにしても良いが、１画面を複数、例えば、縦方向（列方向）に２面、横方向（行方向）に２面の４画面に分割するように１枚のゲート電極１３を４枚の図示しないゲート電極１３Ａ（図示せず）、ゲート電極１３Ｂ（図示せず）、ゲート電極１３Ｃ（図示せず）、ゲート電極１３Ｄ（図示せず）に分割しても良いものである。このように、ゲート電極１３を４枚に分割して、その各々に異なる種類の画像（コンテンツ）を表示する場合には、そのコンテンツごとに輝度の制御が可能となる。ゲート電極１３には、コーン状のエミッタ１６の各々に対応して穴部１３ａが設けられており、この各々の穴部１３ａの周囲部と各々のエミッタ１６との間に生じる電界によってエミッタ１６から電子の電界放出が生じ、放出された電子はこの穴部を通って、対抗する面の蛍光体層５が配されたアノード電極３に衝突して発光するようになされている。
【００２４】
また、薄膜トランジスタ部１ｎｍは、背景技術に示すと同様に、基板部に形成される薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）とされている。そして、複数からなるカソード電極１５の各々に接続されるカソード電流制御用電力端子として機能するドレイン８と、このドレインを通過する電流量を制御するカソード電流制御端子として機能するゲート１１とを有する複数のカソード電流制御用素子として機能するトランジスタＴｒ１を有している。また、複数のトランジスタＴｒ１の各々に接続される複数のコンデンサ１２を有している。さらに、複数のコンデンサ１２の各々に接続されるコンデンサ電圧制御用電力端子として機能するソース７ａ、複数のコンデンサ１２の各々に保持される電圧値を定める第１コンデンサ電圧制御端子として機能するドレイン８ａおよびこれらのコンデンサ１２のいずれに電圧値を保持するかを定める第２コンデンサ電圧制御端子として機能するゲート１１ａを有するコンデンサ電圧制御用電力素子として機能する複数のトランジスタＴｒ２を有している。
【００２５】
そして、カソード電極１５ｎｍに薄膜トランジスタ部１ｎｍのトランジスタＴｒ１のドレイン８が接続されている。また、トランジスタＴｒ１のゲート１１とトランジスタＴｒ２のソース７ａとが接続されている。また、このトランジスタＴｒ１のゲート１１にコンデンサ１２が接続されている。図１に示す薄膜トランジスタ部１ｎｍは薄膜トランジスタ部１の１要素を示し、カソード電極１５ｎｍに接続されているが、他の薄膜トランジスタ部１の各々も個別に各々のカソード電極１５に接続されているので、画像表示装置を構成する薄膜トランジスタ部１およびカソード電極１５の総数は、Ｍ×Ｎ個となっている。このＭ×Ｎの個数は蛍光体で構成される画素数に対応する。
【００２６】
さらに、薄膜トランジスタ部１に配置されるＭ×Ｎ個のトランジスタＴｒ２のドレイン８ａは、列方向に配列されたＭ個（第１グループ単位）が相互に接続されている。そして、この第１グループ単位の数はＭ個あり、この第１グループ単位で相互に接続されるＭ個のドレインは、各々のコンデンサ１２に保持される電子放出量に応じた電圧値を定める第１のコンデンサ電圧制御端子として機能する。一方、薄膜トランジスタ部１に配置されるＭ×Ｎ個のトランジスタＴｒ２のゲート１１ａは、行方向に配列されたＮ個（第２グループ単位）が相互に接続されている。そして、この第２グループ単位の数はＮ個あり、この第２グループ単位で相互に接続されるＮ個のゲートは、各々のコンデンサ１２のいずれの電圧値を更新するか（電圧値を保持するか）を定める第２のコンデンサ電圧制御端子として機能する。このように行方向にＮ個、列方向にＭ個にグループ単位で分けることによって、Ｍ×Ｎ個の画素の各々のアノード電流（カソード電流）の値をＭ＋Ｎ本の制御線（制御情報）で制御することが可能となる。
【００２７】
第１グループ単位を列方向ではなく行方向に選択し、第２グループ単位を行方向ではなく列方向に選択することも可能であり、さらに、第１グループ単位を行方向でも列方向でもなく斜め方向に選択することも可能であり、この場合に、第２グループ単位をこれと幾何学的に直交する方向に選択する場合には、制御線に加えられる制御情報に変化がない場合には、画面の表示内容を適宜所望の角度で回転させることができる。また、第１グループと第２グループとを必ずしも直交させる必要はなく、どのように選択するかによって、正常な画像表示のみならず、種々のトリック画像を演出することができる。この選択は、予め行われるトランジスタＴｒ２の各々のゲート１１ａの相互接続、および各々のドレイン８ａの相互接続、さらには、後述する電極制御部２０の信号分離・駆動信号発生部２５において行われる。なお、列方向、行方向は、特定の方向を示す用語ではないが、本実施形態の説明の中では、列方向は、重力の働く方向、行方向はこれと直交する方向として、説明をするものであるが、どのように定義をしても技術思想の特定に特段影響をおよぼすものではない。
【００２８】
また、表示基板部上に形成されたアノード電極３には蛍光体層５が被着され、かつ陽極電圧が付与されている。したがって、各々のエミッタ１６から放出された電子は、蛍光体層５の相対する部分に衝突し、発光が生ずる。そして、この蛍光体層の相対する部分は、次にコンデンサ１２の電圧値が、更新されるまで、同一輝度で発光し、発光の時比率（Ｄｕｔｙ Ｒａｔｉｏ）Ｄｕは、ほぼ１となり、高輝度発光が可能となる。
【００２９】
本実施形態においても薄膜トランジスタ部１とカソード電極１５との関係は、背景技術を示した図６におけると同様の構成を有しており、図６を再び参照して説明すると、向かって左側は、基板部に形成された薄膜トランジスタ部１の第１のトランジスタＴｒ１の断面図を示し、向かって右側はカソード部のエミッタ１６とエミッタ１６が接続されるカソード電極１５とを示すものである。絶縁材料であるガラス製の陰極基板６上にソース７およびドレイン８を形成し、これら電極を橋絡するようにポリＳｉの半導体層９を被着し、その上にＳｉＯ２等のゲート絶縁膜１０を積層してゲート１１を形成し、トランジスタＴｒ１とするものである。一方、ゲート絶縁膜１０及びドレイン８のリードは、陰極基板６上をＦＥＣ部まで延在してカソード電極１５を形成する。さらに、図示はしていないが、ソース７のリードは接地され、またソース７のリードとゲート１１のリードは、絶縁層を介して積設され、ここにコンデンサ１２が形成される。そしてゲート１１のリードが、前段のトランジスタＴｒ２のソース７aとリード線を介して接続される。
【００３０】
このような、アクテイブマトリックス方式においては、Ｌを発光輝度（ｃｄ／ｍ×ｍ）、Ｓをアノード面積（ｍ×ｍ）、Ｖａをアノード電圧、Ｉａをアノード電流（カソード電流と等しい）（Ａ）、Ｄｕを時比率（１以下の実数）、ηを蛍光体の発光効率（Ｌｍ／Ｗ）、αを有効電流効率（１以下の実数）、τｒを蛍光体光透過効率（１以下の実数）とすると、輝度Ｌは（式１）で表される。
【００３１】
（式１）
Ｌ＝（Ｖａ×Ｉａ×η×Ｄｕ×α×τｒ）／（π×Ｓ）
【００３２】
（式１）から明らかなように、高輝度を得るためには、分子部分をできるだけ大きくし、分母部分をできるだけ小さくすることとなる。しかしながら、各々のパラメータには制限がある。例えば、蛍光体の発光効率η、有効電流効率αおよび蛍光体光透過効率τｒの各々の値は、画像表示装置の構造によりほぼ決まるものである。また、背景技術に示すアクテイブマトリックス方式においては、時比率Ｄｕの値は、１である。
【００３３】
一方本実施形態においては、新たな制御方式として、ゲート電極１３に付与する電圧の時比率Ｄｕを制御する方式を採用している。すなわち、後述するゲート電極制御回路２３を用いて、時比率Ｄｕを可変としている。なお、アノード電極の電圧である電圧Ｖａは、アノード電極３とカソード電極１５との間の最大電圧（耐電圧）以上には上げることができないので一定の制限がある。また、アノード電極３に流れる電流である電流Ｉａ（カソード電極に流れる電流と等しい）の値は、各々の第１グループ単位で相互に接続されるＮ個のドレインに加えられる電圧ＶＹとゲート電極１３の電圧ＶＧとの電位差によって原理的には特定されるものである。すなわち、ゲート電極１３の電圧ＶＧを固定した場合には、アノード電極３に流れる電流である電流Ｉａ（カソード電極に流れる電流と等しい）の値は、電圧ＶＹによって制御される。
【００３４】
以上のような条件の下に、画像表示装置における輝度を変化させる場合には、第１グループ単位ごとのトランジスタＴｒ２のドレイン電圧である電圧ＶＹと第２グループ単位ごとのトランジスタＴｒ２のゲートの電圧である電圧ＶＸとを制御して各々のコンデンサ１２に保持される電圧ＶＣを変化させることとなる。時比率Ｄｕの制御については後述する。
【００３５】
図２に、電圧ＶＹと電圧ＶＸとをどのように選択するかのタイムチャートを示す。図２の各々の縦軸は電圧値を示し、第１グループ単位（１行目ないしＮ行目各々が該当するが、図２では、第１行目、第ｎ行目、第Ｎ行目が表されている）の第１列目に対応する電圧ＶＹ１、第１グループ単位の第ｍ列目に対応する電圧ＶＹｍ、第１グループ単位の第Ｍ列目に対応する電圧ＶＹＭのみが表され、他は省略されている。また、横軸は時間軸を表し、上述したように、第２グループ単位の第１行目に対応する電圧ＶＸ１、第２グループ単位の第ｎ行目に対応する電圧ＶＸｎ、第２グループ単位の第Ｎ行目に対応する電圧ＶＸＮのみが表され、他は省略されている。
【００３６】
例えば、電圧ＶＸ１がハイレベル（図２において上方の電位）となる場合には、電圧ＶＹ１、電圧ＶＹｍ、電圧ＶＹＭ、および他の第１グループ単位の電圧（図２において、（１、１）、（１、ｍ）、（１、Ｍ））に応じた値がサンプルされ、電圧ＶＸ１がローレベル（図２において下方の電位）となる場合には、それらの値が各々のコンデンサ１２にホールドされる。すなわち、各々の薄膜トランジスタ部１に配された各々のコンデンサ１２の電圧ＶＣの値が更新されて、保持される。このようにして、例えば、第１行の列方向の各々のエミッタ１６の電圧が定まり、水平走査がなされる。次の第２グループ単位である２行目を同様に走査して、図２に示す第ｎ番目の行を走査して（図２において、（ｎ、１）、（ｎ、ｍ）、（ｎ、Ｍ）が該当）、最後に第Ｎ番目の行を走査して（図２において、（Ｎ、１）、（Ｎ、ｍ）、（Ｎ、Ｍ）が該当）、再び、第１行目の走査を行う。ここで、ゲート電極１３に与える電圧ＶＧの値を所定の一定電圧に保ち続ければ所定の輝度の画像が画像表示装置の蛍光体層５を介して視認可能となる。
【００３７】
次に、図３にゲート電極１３の値を所定の一定電圧に保つ場合において、トランジスタＴｒ２のドレイン電圧である電圧ＶＹ（電圧ＶＹ１ないし電圧ＶＹＭを総称して電圧ＶＹで表す）の値に対するアノード電流である電流Ｉａの関係を示す。電圧ＶＹの値が閾値の電圧ＶＹｔに達すると電子放出が開始され、電圧ＶＹｂに達し、電流Ｉａの値が電流Ｉｂとなると、黒レベルの輝度で発光する。また、電圧ＶＹｗに達し、電流Ｉａの値が電流Ｉｗとなると、白レベルの輝度で発光する。なお、黒レベル、白レベルは予め定める所定の輝度であり、例えば黒レベルは発光していると視認できる最小の輝度であり、白レベルは蛍光体層５の寿命等を考慮して制限する最大の輝度である。図３に示す特性は、１個のカソード電極１５、例えば、カソード電極１５ｎｍの特性を示すものであり、画像表示装置に配されるＭ×Ｎ個のカソード電極１５は各々異なる特性を有している。この特性の異なりの原因は、トランジスタＴｒ１、トランジスタＴｒ２、コンデンサ１２、カソード電極に配されたエミッタ１６の構造に基づく電界強度分布の差異、等のばらつきによるものである。
【００３８】
次に、図１に示す電極制御部２０について説明する。電極制御部２０は、信号分離・駆動信号発生部２５、ドレイン駆動回路２１、ゲート駆動回路２２、ゲート電極制御回路２３、光センサ２４を備える。
【００３９】
信号分離・駆動信号発生部２５は、コンポジット映像信号Ｓｖを入力され、水平同期信号、垂直同期信号、映像信号を生成する。そして、水平同期信号に基づき、行方向に配列する各々の列方向の映像信号である電圧ＶＹ１ないし電圧ＶＹＭをドレイン駆動回路２１に出力する。ドレイン駆動回路２１は、電力増幅回路であり、各々のトランジスタＴｒ２のドレイン８ａを駆動する電力を発生する。また、信号分離・駆動信号発生部２５は、垂直同期信号に基づき、各々の列方向のどの行を選択するかを決定するための電圧ＶＸ１ないし電圧ＶＸＮをゲート駆動回路２２に出力する。電圧ＶＸ１ないし電圧ＶＸＮは、トランジスタＴｒ２のドレインとソース間をＯＮ／ＯＦＦするための電圧であり、ハイレベルの場合にトランジスタＴｒ２のドレインとソース間をＯＮとし、ローレベルの場合にトランジスタＴｒ２のドレインとソース間をＯＦＦとする。ゲート駆動回路２２は、電力増幅回路であり、各々のトランジスタＴｒ２のゲート１１ａを駆動する電力を発生する。また、信号分離・駆動信号発生部２５は、ゲート電極制御回路２３に第１ゲート制御信号を出力する。光センサ２４は、ゲート電極制御回路２３に第２ゲート制御信号を出力する。第１ゲート制御信号および第２ゲート制御信号については後述する。
【００４０】
次に上述した構成を有する画像表示装置において、本実施形態において採用する新規なゲート電極１３の駆動方式についての具体的形態の代表例について説明する。
【００４１】
（第１実施形態）
第１実施形態におけるゲート電極１３に印加される電圧の波形は、後述する他の実施形態と同様に、一周期の間のある時間には、ゲート電極１３に印加される電圧の電圧値を電界放出が可能とされる一定の値とし、一周期における残りの時間は、ゲート電極１３に電界放出ができないような電圧値の電圧を印加する繰り返し波形である。ここで、上述の一周期を１の割合とするときの時比率Ｄｕの範囲は、０から１までの値ある。すなわち、時比率Ｄｕに応じた時間、すなわち一周期の時間と時比率Ｄｕとの積で表される時間は、ゲート電極１３に印加される電圧によってエミッタ１６からの電界放出が可能となり、一周期における残りの時間は、ゲート電極１３に印加される電圧によってエミッタ１６からの電界放出ができないようになされている。第１実施形態においては、時比率Ｄｕが１である場合に、画面の発光輝度が白レベルとなるような電圧を電圧ＶＹ１ないし電圧ＶＹＭとしてドレイン駆動回路２１に出力するものである。このようにすれば、色調、コントラスト等に悪影響を与えることなく、時比率Ｄｕを１から０までの範囲で変化させて、画像の全体の輝度を容易に変化させることができる。
【００４２】
（第２実施形態）
第１実施形態に示した制御方法では、各々のＦＥＣ部の放射特性のばらつきの影響を受け、輝度の制御が、電圧ＶＹ１ないし電圧ＶＹＭの制御のみでは困難な場合もある。例えば、低輝度領域においては、電圧ＶＹ１ないし電圧ＶＹＭをすべて同じ値とした場合でも、各々のトランジスタの特性誤差、各々のコンデンサに生じるリーク電流の大きさのばらつき等によって、あるＦＥＣ部からは、十分に電子放出が行われて、発光が視覚によって関知され、別のあるＦＥＣ部からは、十分に電子放出が行われず、発光が視覚によって関知されない状態が生じてしまう場合があった。このように、輝度のばらつきが、表示画面の部分（画素）ごとにばらつく場合においては、その都度、表示画面の部分ごとの輝度のばらつきを補正しなければならない場合も生じる。第２実施形態は係る点を考慮したものである。図３にトランジスタＴｒ２のドレインに与える電圧ＶＹと、各々のカソード電極１５に対応したアノード電極３の当該部分に流れる電流Ｉａ（すなわち、各々のカソード電極１５に流れる電流Ｉａ）との関係を示した。ここで、各々のカソード電極１５に流れる電流Ｉａの大きさのばらつきは、電圧ＶＹが大きい領域ほど小さいことが統計的に知られている。すなわち、（式２）で与えられる、電圧ＶＹが比較的大きい範囲である電圧ＶＹ１のときの標準偏差値Ｎｖ１の値は、電圧ＶＹが比較的小さい範囲である電圧ＶＹ２のときの標準偏差値Ｎｖ２の値よりも小さいことが統計的に明らかにされている。Ｖａｒは、Ｍ×Ｎ個について、電圧ＶＹを一定としたときの電流Ｉａの標準偏差を求めることを略記するものである。
【００４３】
（式２）
Ｎｖ１＝Ｖａｒ（Ｉａ１ｉｊ）
Ｎｖ２＝Ｖａｒ（Ｉａ２ｉｊ）
【００４４】
したがって、低輝度で画面全体を発光させる場合においては、ゲート電極１３に直流の一定の電圧ＶＧを印加（時比率Ｄｕの値を１として使用）し、電圧ＶＹの値を低くするような制御をおこなうよりも、ゲート電極１３の電圧ＶＧの印加の時比率Ｄｕを小さくして、電圧ＶＹの値を高くした制御をおこなう方が、より、良質の画像が得られる。そこで、電圧ＶＧの値として、連続印加（時比率Ｄｕを１）とする場合には、蛍光体層の輝度が白レベル以上となるような電圧値に電圧ＶＧを設定し、時比率Ｄｕを蛍光体層５の輝度が白レベル以下となるような範囲に設定して発光させれば良好な画質を得ることができることとなる。例えば、直流の電圧（時比率Ｄｕを１）であれば、白レベルに対応する電流Ｉｗの２倍の電流を流すことができる電圧ＶＧを予め与えておき、時比率Ｄｕの値を０．５に固定して使用することにより、トランジスタＴｒ１、トランジスタＴｒ２、コンデンサ１２、カソード電極に配されたエミッタ１６の構造のばらつきが、抑圧されて、より良好なる画質を得ることができる。
【００４５】
この場合において、このような大きな値に電圧ＶＧを定め電圧ＶＧの値を固定して、時比率Ｄｕの値を０から０．５の範囲で調整すれば、時比率Ｄｕを制御することによって良好な制御が可能となるものである。すなわち、発光輝度が低い場合には時比率Ｄｕを小さくして対応するので、このばらつきの小ささの効果はそのまま維持され、さらに、時比率Ｄｕが小さくなるのに比例してばらつきの絶対量も小さくなるので、このような制御をおこなえば、良質な画面が得られるものである。
【００４６】
このような輝度調整を行う具体例としては、光センサ２４で周囲の明るさを検出し、暗い場合には、ゲート電極１３の電圧ＶＧの時比率Ｄｕを小さくし、明るい場合には、電圧ＶＧの時比率Ｄｕを大きくすることにより、色調、コントラスト等に悪影響を与えることなく、画像の全体の輝度を容易に変化させることができる。図２にゲート電極１３の電圧ＶＧの時比率Ｄｕが大きい場合をパルス幅Ｔ１で示し、時比率Ｄｕが小さい場合をパルス幅Ｔ２で示す。パルス幅Ｔ１またはパルス幅Ｔ２の時間だけ所定値の電圧ＶＧが印加され、他の時間では電圧ＶＧの値は零とされている。ここで、一周期幅Ｔに対するパルス幅Ｔ１の時比率Ｄｕの値はＴ１／Ｔ、パルス幅Ｔ２の時比率Ｄｕの値はＴ２／Ｔで表せる。
【００４７】
また、ゲート電極１３を複数に分割して、その各々の分割部分で、異なる画面を表示する場合、例えば、ゲート電極１３Ａのカバーする範囲の画面においては、野球放送を受像し、ゲート電極１３Ｂのカバーする範囲の画面においては、ニュースを受像する場合などは、ゲート電極１３Ａとゲート電極１３Ｂの電圧ＶＧの時比率Ｄｕを各々異ならせ、一方を比較的暗くする等も容易にできる。
【００４８】
（第２実施形態の変形例）
上述した時比率Ｄｕの調整は、画像表示装置を用いる者が手動で時比率Ｄｕを制御し、好みの画像輝度を得るものであっても良いが、この他、種々の方法で時比率Ｄｕを制御することもできる。例えば、信号分離・駆動信号発生部２５からの第１ゲート制御信号によって電圧ＶＧの時比率Ｄｕを制御し、周囲の明るさを光センサ２４で検出して、光センサ２４からの情報に基づく第２ゲート制御信号によって、電圧ＶＧの値を制御しても良く、また、第１ゲート制御信号によって電圧ＶＧの値を制御し、第２ゲート制御信号によって、時比率Ｄｕを制御しても良く、このように、電圧ＶＧとの制御を併用しても良い。
【００４９】
（第３実施形態）
信号分離・駆動信号発生部２５は、図示しないＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）を有して、上述した電圧ＶＹに対するアノード電極３に流れる電流である電流Ｉａのばらつきを個々のカソード電極１５ごとに吸収するようにすることもできる。ここで、図３に示すように、電圧ＶＹに対する電流Ｉａの関係は非線形であり、電圧ＶＹｔ、電圧ＶＹｂ、電圧ＶＹｗの値は、別個独立にばらつくものである。すなわち、図３に示す特性のカーブの形状は各々のカソード電極１５ごとにばらつくものである。したがって、電圧ＶＹに対する電流Ｉａのばらつき幅を狭領域ではある程度合わせ込めたとしても、すべての領域における特性をＲＡＭで合わせ込むのは極めて困難である。そこで、本実施形態では、以下のようにして、ＲＡＭで各々のトランジスタＴｒ１、トランジスタＴｒ２、コンデンサ１２、カソード電極に配されたエミッタ１６の構造のばらつき、さらには蛍光体層５のばらつきを吸収している。
【００５０】
図２より、電流Ｉａの値が白レベルに近い部分の比較的狭い範囲では、電圧ＶＹに対する電流Ｉａの関係は、ほぼ線形と見なせるので、（式３）で両者の関係を近似することができる。ここで、（式３）は、ｉ行ｊ列目の薄膜トランジスタ部１のトランジスタＴｒ２の電圧ＶＹｊとｉ行ｊ列目のカソード電極１５に関して成立する式であり、［ｋｉｊ］はｉ行ｊ列のマトリックスであり、各々の要素である係数ｋｉｊは図３に示す破線の傾きｋの各々を示すものである。また。［Ｖｋｉｊ］はｉ行ｊ列のマトリックスであり、係数Ｖｋｉｊは、この破線が横軸と交わる点の電圧であるオフセット電圧Ｖｋの各々の値を示すものである。［ＶＹｊ］は列ベクトルであり、各々の列に属するトランジスタＴｒ２のドレイン８ａに印加される電圧の値を示すものである。
【００５１】
（式３）
［Ｉａｉｊ］＝［ｋｉｊ］×［ＶＹｊ］−［Ｖｋｉｊ］
【００５２】
（式３）は、所定の電圧ＶＹに対する各々の電流Ｉａｉｊを表しているので、逆にこの電圧ＶＹに補正をおこなえば、各々の電流Ｉａｉｊをばらつくことなく一定の値に納めることができる。すなわち、（式３）から（式４）を得て、これに基づき処理をおこなうことを考える。ここで、［Ｌｉｊ］は、各々の列に属するトランジスタＴｒ２のドレイン８ａに同一の電圧を与えた場合の各々の電流Ｉａｉｊの値を等しくするような予め求めた行列である。
【００５３】
（式４）
［ＶＹｎｊ］＝｛［Ｌｉｊ］｝｛［Ｉａ］＋［Ｖｋｉｊ］｝
＝［ｋｎｉｊ］｛［Ｉａ］＋［Ｖｋｉｊ］｝
【００５４】
Ｍ×Ｎ個の要素を有する、マトリックス［ｋｎｉｊ］の値と［Ｖｋｉｊ］の値とを予め求めておけば、（式２）に示す変換式を用いてその特性変化を容易に吸収することができる。このとき、ＲＡＭに収納する係数の数は２×Ｍ×Ｎ個となる。
【００５５】
さらに、（式４）に、蛍光体層５の輝度のばらつきの要素も入れておけば、さらに、電子衝突効果のばらつき、蛍光体の発光効率η、蛍光体光透過効率τｒのばらつきも吸収することができ、ばらつきがすくないものとできる。（式４）の変換式の演算は、信号分離・駆動信号発生部２５でおこなわれ、第２ゲート制御信号によってゲート電極制御回路２３を制御する。
【００５６】
このような、電圧変換の操作をおこないつつ、第２実施形態と同様に、ゲート電極１３の制御も併用している。つまり、電圧ＶＧの時比率Ｄｕの値を制御して低輝度領域の輝度調整をおこなっている。例えば、ゲート電極１３に印加する電圧ＶＧの時比率Ｄｕを半分とすると、（式１）から明らかなように、電圧ＶＹ１ないし電圧ＶＹＭを制御することなく、輝度Ｌを半分としたこととなり、電圧ＶＧの時比率Ｄｕを変化させると輝度は完全に比例して極めて良好な制御ができることとなる。つまり、画面全体が低輝度で発光している場合には、時比率Ｄｕの値を小さくして、ゲート電極１３とカソード電極１５の間の電圧に関係する電圧ＶＹの値は大きくして使うことにより、各々のトランジスタＴｒ１、トランジスタＴｒ２、コンデンサ１２、カソード電極に配されたエミッタ１６の構造に基づく電界強度分布の差異、等に基づくばらつきを圧縮して、簡便なる回路構成で良質な画像を得ることができるものである。
【００５７】
さらに、第２実施形態と同様に具体例としては、光センサ２４で周囲の明るさを検出し、暗い場合には、ゲート電極１３の電圧ＶＧの時比率Ｄｕを小さくし、明るい場合には、電圧ＶＧの時比率Ｄｕを大きくすることにより、色調、コントラスト等に悪影響を与えることなく、画像の全体の輝度を容易に変化させることができる。
【００５８】
（第４実施形態）
図４を参照して、第４実施形態の画像表示装置について説明する。第１実施形態ないし第３実施形態におけると同一部分については、同一の符号を付して説明を省略する。図４に示す第４実施形態は、絶縁性材料を有する基板部（図４では省略、図６を参照）と、この基板部上に形成される複数のカソード電極１５の各々に接続されるエミッタ１６と、このエミッタ１６に近接して設けられるゲート電極１３と、各々のエミッタ１６から放出する電子が衝突し発光する蛍光体層５を備えるアノード電極３と、を備える。また、基板部には、第１カソード電流制御用素子として機能するトランジスタＴｒ３が複数個、形成されている。このトランジスタＴｒ３の各々は、各々のカソード電極１５に接続される第１カソード電流制御用電力端子として機能するドレイン５８と、このドレイン５８からの電流を通過させる第２カソード電流制御用電力端子として機能するソース５７と、ドレイン５８とソース５７との間を通過する電流量を制御する第１カソード電流制御端子として機能するゲート５１とを具備している。そして、各々のトランジスタＴｒ３のソース５７は、第１グループ単位の一例である行方向に相互に接続され、各々のトランジスタＴｒ３のゲート５１は、第２グループ単位の一例である列方向に相互に接続されている。また、行方向に相互に接続される各々のソース５７には、トランジスタＴｒ３を通過する電流量が第２カソード電流制御端子であるゲート４１によって制御される第２カソード電流制御用素子として機能するトランジスタＴｒ４が備えられている。
【００５９】
さらに、信号分離・駆動信号発生部２５と同様の機能を有する信号分離・駆動信号発生部３５、ドレイン駆動回路２１と同様の機能を有する制御信号発生回路３１、ゲート駆動回路２２と同様の機能を有する選択信号発生回路３２及び光センサ２４と同様の機能を有する光センサ３４とを電極制御部３０として具備するものである。そして、行方向の各行に属する各々のトランジスタＴｒ３のゲート５１には、当該列に属する各々のトランジスタＴｒ３のソース５７を導通させるための選択信号である選択信号である電圧ＶＸ’１ないし電圧ＶＸ’Ｎを印加する。この選択信号は、選択信号発生回路３２から発生される。また、他の一方である、トランジスタＴｒ４のゲート４１には、当該行に属する各々のトランジスタＴｒ３に流れる電流に流れる電流量を制御する制御信号である電圧ＶＹ’１ないし電圧ＶＹ’Ｍを印加する。この制御信号は、制御信号発生回路３１から発生される。なお、図４では、行としてＹ’ｍ行の一部のみが表示され、列としてＸ’ｎ列の一部のみが表示され他の部分の記載は省略されている。また、選択信号発生回路３２から発生される電圧ＶＸ’１ないし電圧ＶＸ’Ｍ（この場合には、個数Ｎの数が個数Ｍとなる）をトランジスタＴｒ４のゲート４１に与え、制御信号発生回路３１から発生する電圧ＶＹ’１ないし電圧ＶＹ’Ｎ（この場合には、個数Ｍの数が個数Ｎとなる）をトランジスタＴｒ３のゲート５１に与えるようにしても同様の効果を奏するものである。
【００６０】
また、さらに、ゲート電極１３に加える一定の電圧が印加される時間の比率である時比率Ｄｕを変化させるための、ゲート電極制御回路２３と同様の機能を有するゲート電極制御回路３３を本実施形態においては備えており、一定の電圧を時比率Ｄｕに応じた時間、ゲート電極１３に印加して、この時比率Ｄｕの大きさに応じて、そのゲート電極１３に対応するエミッタからの電子放出量を制御できるので、広範囲な画面の輝度の調整をゲート電極１３に対する制御のみで精度良くおこなえる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】実施形態の画像表示装置の要部を示す図である。
【図２】実施形態の画像表示装置のタイムチャートを示す図である。
【図３】トランジスタのドレイン電圧とカソード電極の電流との関係を示す図である。
【図４】実施形態の画像表示装置の要部を示す図である。
【図５】背景技術の画像表示装置の要部を示す図である。
【図６】背景技術の画像表示装置の要部の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００６２】
１ 薄膜トランジスタ部、３ アノード電極、５ 蛍光体層、７、７ａ ソース、８、８ａ ドレイン、１１、１１ａ ゲート、１２ コンデンサ、１３ ゲート電極、１３ａ 穴部、１５、１５ｎｍ カソード電極、２０、３０ 電極制御部、２１ ドレイン駆動回路、２２ ゲート駆動回路、２３ ゲート電極制御回路、２４、３４ センサ、２５、３５ 信号分離・駆動信号発生部、Ｔｒ１ トランジスタ、Ｔｒ２ トランジスタ、３０ カソード電流制御用素子制御回路、３１ 制御信号発生回路３１、３２ 選択信号発生回路３２
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像表示装置に関し、特に、電界放出素子を用いる画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、平面型の画像表示装置として、ＦＥＤ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ）に注目が集まっている。そして、その駆動回路についても、種々の研究がなされており、アクテイブ素子を用いるアクテイブマトリックス方式（例えば、特許文献１を参照）が知られている。
【０００３】
図５に示すアクテイブマトリックス方式では、薄膜トランジスタ部（ＴＦＴ部）１と、コーン状のエミッタ１６とエミッタ１６が接続されるカソード電極１５と多数個の穴部１３ａが形成されるゲート電極１３とを有するカソード部（ＦＥＣ部）と、表示基板部としての蛍光体層５が表面に塗布されたアノード電極３と、を備えている。そして、薄膜トランジスタ部１は、トランジスタＴｒ１とトランジスタＴｒ２とを有しており、エミッタ１６とトランジスタＴｒ１のドレイン８とが、カソード電極１５を介して接続され、トランジスタＴｒ１のゲート１１とトランジスタＴｒ２のソース７ａとが接続されている。また、このトランジスタＴｒ１のゲート１１にコンデンサ１２が接続され、トランジスタＴｒ２のゲート１１ａに走査信号が与えられるとともにドレイン８ａにクリア信号と表示信号の何れかが選択的に与えられる。このような構成によって、ドレイン８からソース７に流れる電流、すなわち、ゲート電極１３からゲート電極１３に近接して設けられるエミッタ１６に電界電子放出作用によって流れる電流の大きさを制御するものである。図５では、各々のカソード電極１５に対して複数のエミッタ１６が接続されているが、各々のカソード電極に１個のエミッタ１６を接続するものも採用されている。
【０００４】
このように、基板部上に形成された薄膜トランジスタ部１と同一の構成を有する複数の薄膜トランジスタ部からなるＴＦＴアレイをアレイ駆動の列毎に時分割的に選択し、同時にこれに同期させて、アレイ配列の各行に表示信号を付与するマトリックス駆動を行う。一方、このＴＦＴアレイの各々の薄膜トランジスタ部１と、ＦＥＣ部と同一の構成を有する複数のＦＥＣ部からなるＦＥＣアレイの各々とが接続されているので、特定の薄膜トランジスタ部のコンデンサの電圧が選択的に更新され、このコンデンサの電圧の値に応じて、電界放出作用により電子が放出される。この際、ＴＦＴアレイの、他の各々のコンデンサは、次にコンデンサの値が更新されるまで、現在の電圧値を保持するので、この間、電子放出は、各々のコンデンサの電圧値に応じて各々のＦＥＣ部から持続して行われる。この際に、ゲート電極１３の電圧値は、カソード部（ＦＥＣ部）の電圧値よりも高い値の固定値とされている。
【０００５】
また、表示基板部上に形成された一個又は複数個のアノード電極上には蛍光体層５が被着され、かつ陽極電圧が付与されている。したがって、各々のＦＥＣ部から放出された電子は、蛍光体層の相対する部分に衝突し、発光が生ずる。そして、この蛍光体層の相対する部分は、次にコンデンサの電圧値が更新されるまで、同一輝度で発光し、発光の時比率（Ｄｕｔｙ Ｒａｔｉｏ）は、ほぼ１となり、高輝度発光が可能となる。
【０００６】
図６は、このような薄膜トランジスタ部１とカソード部とがどのように構成されているかについて説明するため図である。向かって左側は、基板部に形成された薄膜トランジスタ部１の一部であるトランジスタＴｒ１の断面図を示し、向かって右側はカソード部のエミッタ１６とエミッタ１６が接続されるカソード電極１５とを示すものである。絶縁材料であるガラス製の陰極基板６上にソース７およびドレイン８を形成し、これら電極を橋絡するようにポリＳｉの半導体層９を被着し、その上にＳｉＯ２等のゲート絶縁膜１０を積層してゲート１１を形成し、トランジスタＴｒ１とするものである。一方、ゲート絶縁膜１０及びドレイン８のリードは、陰極基板６上をＦＥＣ部まで延在してカソード電極１５を形成する。そして、カソード電極１５にエミッタ１６が接続されている。さらに、図示はしていないが、ソース７のリードは接地され、またソース７のリードとゲート１１のリードは、絶縁層を介して積設され、ここにコンデンサ１２が形成される。そしてゲート１１のリードが、トランジスタＴｒ２のソース７aとリード線を介して接続される。
【０００７】
このように、アクテイブ素子であるＴＦＴアレイを有する構成において、ゲート電極に一定値の直流電圧を与えておき、列毎に時分割的に選択し、アレイ配列の各行にコンデンサに充電される電圧として表示信号を付与するマトリックス的な駆動方法を採用するものが、アクテイブマトリックス方式として知られる公知の技術である。
【特許文献１】特許第２６５６８４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
このような、アクテイブマトリックス方式においては、蛍光体層の発光輝度は、原理的には、上述したように各々のコンデンサの電圧値に応じて定まるものであるが、アクテイブマトリックス方式では、平面型の画像表示装置に表示される画像の全体の輝度、あるいは、いくつかに領域分割された画像の一部領域の輝度を周囲環境に応じて変化させる場合において、色調、コントラスト等をできるだけ変化させずに、輝度のみを変化させる状況を作りだすことは困難であった。すなわち、全体の輝度ごとに、各々のコンデンサの電圧値を更新しなければならず、その制御は極めて困難なものとなっていた。
【０００９】
本発明の電界放出素子の駆動回路は、上述した課題を解決し、色調、コントラスト等に悪影響を与えることなく、画像の全体の輝度あるいは、一部領域の輝度を容易に変化させることができる電界放出素子を用いる画像表示装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の画像表示装置は、絶縁性材料を有する基板部と、前記基板部上に形成される複数のカソード電極の各々に接続されるエミッタと、前記エミッタに近接して設けられるゲート電極と、前記複数のエミッタの各々から放出する電子が衝突し発光する蛍光体層を備えるアノード電極と、前記基板部に形成され、前記複数のカソード電極の各々に接続されるカソード電流制御用電力端子および該カソード電流制御用電力端子を通過する電流量を制御するカソード電流制御端子を有する複数のカソード電流制御用素子と、前記複数のカソード電流制御端子の各々に接続され電子放出量に応じた電圧を保持する複数のコンデンサと、前記複数のコンデンサの各々に接続されるコンデンサ電圧制御用電力端子、前記複数のコンデンサの各々に保持される電圧値を定めるために第１グループ単位で相互に接続される第１コンデンサ電圧制御端子および前記複数のコンデンサのいずれに前記電子放出量に応じた電圧値を保持するかを定めるために第２グループ単位で相互に接続される第２コンデンサ電圧制御端子を有する複数のコンデンサ電圧制御用電力素子と、繰り返し一定電圧が印加される時間の比率である時比率が変化する信号を前記ゲート電極に与えるゲート電極制御回路と、を備えることとした。
【００１１】
この画像表示装置は、絶縁性材料を有する基板部と、前記基板部上に形成される複数のカソード電極に接続されるエミッタと、前記エミッタに近接して設けられたゲート電極と、を備える。このような構造を有することによって、ゲート電極とカソード電極との間に電圧を加えて各々のエミッタから電子を放出することができる。
【００１２】
また、この基板部に、複数のカソード電流制御用素子と複数のコンデンサと複数のコンデンサ電圧制御用電力素子と、が形成されている。そして、複数のカソード電流制御用素子の各々は、カソード電流制御用電力端子とエミッタ電圧制御用端子とを有し、各々のカソード電流制御用電力端子には複数のカソード電極の各々が接続され、複数のエミッタ電圧制御用端子の各々には、複数のコンデンサの各々が接続され、この各々のコンデンサに保持される電圧値に応じた放出量の電子を各々のエミッタから放射させるようにできる。そして、この各々のエミッタから放射された電子は、アノード電流としてアノード電極から流れ込み、等しい量の電流がカソード電流としてカソード電極から流れ出す。
【００１３】
さらに、各々のコンデンサに保持される電圧値を特定するために電圧制御用電力素子が配されており、複数のコンデンサ電圧制御用電力素子の各々は、コンデンサ電圧制御用電力端子と、第１コンデンサ電圧制御端子と、第２コンデンサ電圧制御端子と、を有している。そして、コンデンサ電圧制御用電力端子の各々は各々のコンデンサに接続されており、各々の第１コンデンサ電圧制御端子は、第１グループ単位に相互に接続されており、コンデンサに保持されるべき電圧値を定める。また、各々の第２コンデンサ電圧制御端子は、第２グループ単位で相互に接続されており複数のコンデンサのいずれに電圧値を保持するかを定める。ここで、第１グループ単位と第２グループ単位とにグループ化して制御することによって、第１グループ単位に属する数と第２グループ単位に属する数の積の数のコンデンサの各々の電圧値を制御するに際して、第１グループ単位に属する数と第２グループ単位に属する数の和の制御信号で制御が可能となる。
【００１４】
また、さらに、ゲート電極に加えられる信号は、繰り返し一定電圧が印加される時間の比率である時比率が変化する信号であり、このような信号を発生するゲート電極制御回路を備えている。一定値の電圧を時比率に応じた時間ゲート電極に印加して、この時比率の大きさに応じて、そのゲート電極に対応するエミッタからの電子放出量を制御できるので、広範囲な画面の輝度の調整をゲート電極に対する制御のみで、精度良くおこなえる。
【００１５】
本発明の別の画像表示装置は、絶縁性材料を有する基板部と、前記基板部上に形成される複数のカソード電極の各々に接続されるエミッタと、前記エミッタに近接して設けられるゲート電極と、前記複数のエミッタの各々から放出する電子が衝突し発光する蛍光体層を備えるアノード電極と、前記基板部に形成され、前記複数のカソード電極の各々に接続される第１カソード電流制御用電力端子と、該第１カソード電流制御用電力端子からの電流を通過させる第２カソード電流制御用電力端子と、前記第１カソード電流制御用電力端子と前記第２カソード電流制御用電力端子との間を通過する電流量を制御する第１カソード電流制御端子とを具備し、各々の前記第２カソード電流制御用電力端子が第１グループ単位で相互に接続され、各々の前記第１カソード電流制御端子が第２グループ単位で相互に接続される複数の第１カソード電流制御用素子と、前記第１グループ単位で相互に接続される各々の前記第２カソード電流制御用電力端子を通過する電流量を制御する第２カソード電流制御端子を有する第２カソード電流制御用素子と、前記第１カソード電流制御端子又は前記第２カソード電流制御端子のいずれかの一方に、当該グループに属するカソード電流制御用素子を導通させるための選択信号を印加する選択信号発生回路と、前記第１カソード電流制御端子又は前記第２カソード電流制御端子の他の一方に、当該グループに属するカソード電流制御用素子に流れる電流量を制御する制御信号を印加する制御信号発生回路と、繰り返し一定電圧が印加される時間の比率である時比率が変化する信号を前記ゲート電極に与えるゲート電極制御回路と、を備えることとした。
【００１６】
この画像表示装置は、絶縁性材料を有する基板部と、前記基板部上に形成される複数のカソード電極に接続されるエミッタと、前記エミッタに近接して設けられたゲート電極と、を備える。このような構造を有することによって、ゲート電極とカソード電極との間に電圧を加えて各々のエミッタから電子を放出することができる。
【００１７】
また、基板部には、複数の第１カソード電流制御用素子及び第２カソード電流制御用素子が形成される。この第１カソード電流制御用素子の各々は、各々のカソード電極に接続される第１カソード電流制御用電力端子と、この第１カソード電流制御用電力端子からの電流を通過させる第２カソード電流制御用電力端子と、第１カソード電流制御用電力端子と第２カソード電流制御用電力端子との間を通過する電流量を制御する第１カソード電流制御端子とを具備している。そして、各々の第２カソード電流制御用電力端子が第１グループ単位で相互に接続され、各々の第１カソード電流制御端子が第２グループ単位で相互に接続されている。また、第１グループ単位で相互に接続される各々の第２カソード電流制御用電力端子を通過する電流量を制御する第２カソード電流制御端子を有する第２カソード電流制御用素子を備えている。
さらに、選択信号を印加する選択信号発生回路と制御信号を印加する制御信号発生回路とを備えており、第１カソード電流制御端子又は第２カソード電流制御端子のいずれかの一方に、当該グループに属するカソード電流制御用素子を導通させるための選択信号を印加し、第１カソード電流制御端子又は前記第２カソード電流制御端子の他の一方、すなわち、選択信号が印加されなかった第１カソード電流制御端子又は第２カソード電流制御端子のいずれかの一方に、当該グループに属するカソード電流制御用素子に流れる電流量を制御する制御信号を印加する。
【００１８】
また、さらに、ゲート電極に加えられる信号は、繰り返し一定電圧が印加される時間の比率である時比率が変化する信号であり、このような信号を発生するゲート電極制御回路を備えている。一定値の電圧を時比率に応じた時間ゲート電極に印加して、この時比率の大きさに応じて、そのゲート電極に対応するエミッタからの電子放出量を制御できるので、広範囲な画面の輝度の調整をゲート電極に対する制御のみで、精度良くおこなえる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、色調、コントラスト等に悪影響を与えることなく、画像の全体の輝度あるいは、一部領域の輝度を容易に変化させることができる電界放出素子を用いる画像表示装置を提供することができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、発明を実施するための最良の形態について、図を参照して説明する。図１は、本実施形態の画像表示装置の要部を表した図である。
【００２１】
図１の図面上部は、画像表示装置の電子放出と制御に係る電極である、カソード電極１５およびゲート電極１３を主要部とするカソード部並びにアノード電極３の電極構造を示す模式図であり、カソード電極１５ｎｍは、ｎ行ｍ列目に配置された１個のカソード電極１５を示すものである。図面中央部は、薄膜トランジスタ部１の回路構成を示す図であり、薄膜トランジスタ部１ｎｍは、カソード電極１５ｎｍを駆動する１個の薄膜トランジスタ部１を示すものである。図面下部は、ゲート電極制御回路２３を含む電極制御部２０を示すものである。図１に沿って、各部の内容をより詳細に説明する。
【００２２】
図１に示す電極構造および薄膜トランジスタ部１ｎｍは、図５、図６に背景技術として示すものとほぼ同様である。電極構造については、コーン状のエミッタ１６とエミッタ１６が接続されるカソード電極１５ｎｍを含むカソード電極１５ｎｍと同一構成を有する複数のカソード電極１５と、多数個の穴部１３ａが形成されるゲート電極１３とを有するカソード部（ＦＥＣ部）と、表示基板部としてのアノード電極３と、蛍光体層５と、を備えている。ここで、カソード電極１５ｎｍは、行方向にｎ番目、列方向にｍ番目のカソード電極を示す。カソード電極は行方向にＮ個、列方向にＭ個設けられており、カソード電極の総数はＭ×Ｎ個配置されている。このカソード電極は絶縁性材料からなる基板部の上に配置されている。
【００２３】
ゲート電極１３は、エミッタ１６に近接して設けられ、１の画面に１枚のゲート電極１３が配置されるようにしても良いが、１画面を複数、例えば、縦方向（列方向）に２面、横方向（行方向）に２面の４画面に分割するように１枚のゲート電極１３を４枚の図示しないゲート電極１３Ａ（図示せず）、ゲート電極１３Ｂ（図示せず）、ゲート電極１３Ｃ（図示せず）、ゲート電極１３Ｄ（図示せず）に分割しても良いものである。このように、ゲート電極１３を４枚に分割して、その各々に異なる種類の画像（コンテンツ）を表示する場合には、そのコンテンツごとに輝度の制御が可能となる。ゲート電極１３には、コーン状のエミッタ１６の各々に対応して穴部１３ａが設けられており、この各々の穴部１３ａの周囲部と各々のエミッタ１６との間に生じる電界によってエミッタ１６から電子の電界放出が生じ、放出された電子はこの穴部を通って、対抗する面の蛍光体層５が配されたアノード電極３に衝突して発光するようになされている。
【００２４】
また、薄膜トランジスタ部１ｎｍは、背景技術に示すと同様に、基板部に形成される薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）とされている。そして、複数からなるカソード電極１５の各々に接続されるカソード電流制御用電力端子として機能するドレイン８と、このドレインを通過する電流量を制御するカソード電流制御端子として機能するゲート１１とを有する複数のカソード電流制御用素子として機能するトランジスタＴｒ１を有している。また、複数のトランジスタＴｒ１の各々に接続される複数のコンデンサ１２を有している。さらに、複数のコンデンサ１２の各々に接続されるコンデンサ電圧制御用電力端子として機能するソース７ａ、複数のコンデンサ１２の各々に保持される電圧値を定める第１コンデンサ電圧制御端子として機能するドレイン８ａおよびこれらのコンデンサ１２のいずれに電圧値を保持するかを定める第２コンデンサ電圧制御端子として機能するゲート１１ａを有するコンデンサ電圧制御用電力素子として機能する複数のトランジスタＴｒ２を有している。
【００２５】
そして、カソード電極１５ｎｍに薄膜トランジスタ部１ｎｍのトランジスタＴｒ１のドレイン８が接続されている。また、トランジスタＴｒ１のゲート１１とトランジスタＴｒ２のソース７ａとが接続されている。また、このトランジスタＴｒ１のゲート１１にコンデンサ１２が接続されている。図１に示す薄膜トランジスタ部１ｎｍは薄膜トランジスタ部１の１要素を示し、カソード電極１５ｎｍに接続されているが、他の薄膜トランジスタ部１の各々も個別に各々のカソード電極１５に接続されているので、画像表示装置を構成する薄膜トランジスタ部１およびカソード電極１５の総数は、Ｍ×Ｎ個となっている。このＭ×Ｎの個数は蛍光体で構成される画素数に対応する。
【００２６】
さらに、薄膜トランジスタ部１に配置されるＭ×Ｎ個のトランジスタＴｒ２のドレイン８ａは、列方向に配列されたＭ個（第１グループ単位）が相互に接続されている。そして、この第１グループ単位の数はＭ個あり、この第１グループ単位で相互に接続されるＭ個のドレインは、各々のコンデンサ１２に保持される電子放出量に応じた電圧値を定める第１のコンデンサ電圧制御端子として機能する。一方、薄膜トランジスタ部１に配置されるＭ×Ｎ個のトランジスタＴｒ２のゲート１１ａは、行方向に配列されたＮ個（第２グループ単位）が相互に接続されている。そして、この第２グループ単位の数はＮ個あり、この第２グループ単位で相互に接続されるＮ個のゲートは、各々のコンデンサ１２のいずれの電圧値を更新するか（電圧値を保持するか）を定める第２のコンデンサ電圧制御端子として機能する。このように行方向にＮ個、列方向にＭ個にグループ単位で分けることによって、Ｍ×Ｎ個の画素の各々のアノード電流（カソード電流）の値をＭ＋Ｎ本の制御線（制御情報）で制御することが可能となる。
【００２７】
第１グループ単位を列方向ではなく行方向に選択し、第２グループ単位を行方向ではなく列方向に選択することも可能であり、さらに、第１グループ単位を行方向でも列方向でもなく斜め方向に選択することも可能であり、この場合に、第２グループ単位をこれと幾何学的に直交する方向に選択する場合には、制御線に加えられる制御情報に変化がない場合には、画面の表示内容を適宜所望の角度で回転させることができる。また、第１グループと第２グループとを必ずしも直交させる必要はなく、どのように選択するかによって、正常な画像表示のみならず、種々のトリック画像を演出することができる。この選択は、予め行われるトランジスタＴｒ２の各々のゲート１１ａの相互接続、および各々のドレイン８ａの相互接続、さらには、後述する電極制御部２０の信号分離・駆動信号発生部２５において行われる。なお、列方向、行方向は、特定の方向を示す用語ではないが、本実施形態の説明の中では、列方向は、重力の働く方向、行方向はこれと直交する方向として、説明をするものであるが、どのように定義をしても技術思想の特定に特段影響をおよぼすものではない。
【００２８】
また、表示基板部上に形成されたアノード電極３には蛍光体層５が被着され、かつ陽極電圧が付与されている。したがって、各々のエミッタ１６から放出された電子は、蛍光体層５の相対する部分に衝突し、発光が生ずる。そして、この蛍光体層の相対する部分は、次にコンデンサ１２の電圧値が、更新されるまで、同一輝度で発光し、発光の時比率（Ｄｕｔｙ Ｒａｔｉｏ）Ｄｕは、ほぼ１となり、高輝度発光が可能となる。
【００２９】
本実施形態においても薄膜トランジスタ部１とカソード電極１５との関係は、背景技術を示した図６におけると同様の構成を有しており、図６を再び参照して説明すると、向かって左側は、基板部に形成された薄膜トランジスタ部１の第１のトランジスタＴｒ１の断面図を示し、向かって右側はカソード部のエミッタ１６とエミッタ１６が接続されるカソード電極１５とを示すものである。絶縁材料であるガラス製の陰極基板６上にソース７およびドレイン８を形成し、これら電極を橋絡するようにポリＳｉの半導体層９を被着し、その上にＳｉＯ２等のゲート絶縁膜１０を積層してゲート１１を形成し、トランジスタＴｒ１とするものである。一方、ゲート絶縁膜１０及びドレイン８のリードは、陰極基板６上をＦＥＣ部まで延在してカソード電極１５を形成する。さらに、図示はしていないが、ソース７のリードは接地され、またソース７のリードとゲート１１のリードは、絶縁層を介して積設され、ここにコンデンサ１２が形成される。そしてゲート１１のリードが、前段のトランジスタＴｒ２のソース７aとリード線を介して接続される。
【００３０】
このような、アクテイブマトリックス方式においては、Ｌを発光輝度（ｃｄ／ｍ×ｍ）、Ｓをアノード面積（ｍ×ｍ）、Ｖａをアノード電圧、Ｉａをアノード電流（カソード電流と等しい）（Ａ）、Ｄｕを時比率（１以下の実数）、ηを蛍光体の発光効率（Ｌｍ／Ｗ）、αを有効電流効率（１以下の実数）、τｒを蛍光体光透過効率（１以下の実数）とすると、輝度Ｌは（式１）で表される。
【００３１】
（式１）
Ｌ＝（Ｖａ×Ｉａ×η×Ｄｕ×α×τｒ）／（π×Ｓ）
【００３２】
（式１）から明らかなように、高輝度を得るためには、分子部分をできるだけ大きくし、分母部分をできるだけ小さくすることとなる。しかしながら、各々のパラメータには制限がある。例えば、蛍光体の発光効率η、有効電流効率αおよび蛍光体光透過効率τｒの各々の値は、画像表示装置の構造によりほぼ決まるものである。また、背景技術に示すアクテイブマトリックス方式においては、時比率Ｄｕの値は、１である。
【００３３】
一方本実施形態においては、新たな制御方式として、ゲート電極１３に付与する電圧の時比率Ｄｕを制御する方式を採用している。すなわち、後述するゲート電極制御回路２３を用いて、時比率Ｄｕを可変としている。なお、アノード電極の電圧である電圧Ｖａは、アノード電極３とカソード電極１５との間の最大電圧（耐電圧）以上には上げることができないので一定の制限がある。また、アノード電極３に流れる電流である電流Ｉａ（カソード電極に流れる電流と等しい）の値は、各々の第１グループ単位で相互に接続されるＮ個のドレインに加えられる電圧ＶＹとゲート電極１３の電圧ＶＧとの電位差によって原理的には特定されるものである。すなわち、ゲート電極１３の電圧ＶＧを固定した場合には、アノード電極３に流れる電流である電流Ｉａ（カソード電極に流れる電流と等しい）の値は、電圧ＶＹによって制御される。
【００３４】
以上のような条件の下に、画像表示装置における輝度を変化させる場合には、第１グループ単位ごとのトランジスタＴｒ２のドレイン電圧である電圧ＶＹと第２グループ単位ごとのトランジスタＴｒ２のゲートの電圧である電圧ＶＸとを制御して各々のコンデンサ１２に保持される電圧ＶＣを変化させることとなる。時比率Ｄｕの制御については後述する。
【００３５】
図２に、電圧ＶＹと電圧ＶＸとをどのように選択するかのタイムチャートを示す。図２の各々の縦軸は電圧値を示し、第１グループ単位（１行目ないしＮ行目各々が該当するが、図２では、第１行目、第ｎ行目、第Ｎ行目が表されている）の第１列目に対応する電圧ＶＹ１、第１グループ単位の第ｍ列目に対応する電圧ＶＹｍ、第１グループ単位の第Ｍ列目に対応する電圧ＶＹＭのみが表され、他は省略されている。また、横軸は時間軸を表し、上述したように、第２グループ単位の第１行目に対応する電圧ＶＸ１、第２グループ単位の第ｎ行目に対応する電圧ＶＸｎ、第２グループ単位の第Ｎ行目に対応する電圧ＶＸＮのみが表され、他は省略されている。
【００３６】
例えば、電圧ＶＸ１がハイレベル（図２において上方の電位）となる場合には、電圧ＶＹ１、電圧ＶＹｍ、電圧ＶＹＭ、および他の第１グループ単位の電圧（図２において、（１、１）、（１、ｍ）、（１、Ｍ））に応じた値がサンプルされ、電圧ＶＸ１がローレベル（図２において下方の電位）となる場合には、それらの値が各々のコンデンサ１２にホールドされる。すなわち、各々の薄膜トランジスタ部１に配された各々のコンデンサ１２の電圧ＶＣの値が更新されて、保持される。このようにして、例えば、第１行の列方向の各々のエミッタ１６の電圧が定まり、水平走査がなされる。次の第２グループ単位である２行目を同様に走査して、図２に示す第ｎ番目の行を走査して（図２において、（ｎ、１）、（ｎ、ｍ）、（ｎ、Ｍ）が該当）、最後に第Ｎ番目の行を走査して（図２において、（Ｎ、１）、（Ｎ、ｍ）、（Ｎ、Ｍ）が該当）、再び、第１行目の走査を行う。ここで、ゲート電極１３に与える電圧ＶＧの値を所定の一定電圧に保ち続ければ所定の輝度の画像が画像表示装置の蛍光体層５を介して視認可能となる。
【００３７】
次に、図３にゲート電極１３の値を所定の一定電圧に保つ場合において、トランジスタＴｒ２のドレイン電圧である電圧ＶＹ（電圧ＶＹ１ないし電圧ＶＹＭを総称して電圧ＶＹで表す）の値に対するアノード電流である電流Ｉａの関係を示す。電圧ＶＹの値が閾値の電圧ＶＹｔに達すると電子放出が開始され、電圧ＶＹｂに達し、電流Ｉａの値が電流Ｉｂとなると、黒レベルの輝度で発光する。また、電圧ＶＹｗに達し、電流Ｉａの値が電流Ｉｗとなると、白レベルの輝度で発光する。なお、黒レベル、白レベルは予め定める所定の輝度であり、例えば黒レベルは発光していると視認できる最小の輝度であり、白レベルは蛍光体層５の寿命等を考慮して制限する最大の輝度である。図３に示す特性は、１個のカソード電極１５、例えば、カソード電極１５ｎｍの特性を示すものであり、画像表示装置に配されるＭ×Ｎ個のカソード電極１５は各々異なる特性を有している。この特性の異なりの原因は、トランジスタＴｒ１、トランジスタＴｒ２、コンデンサ１２、カソード電極に配されたエミッタ１６の構造に基づく電界強度分布の差異、等のばらつきによるものである。
【００３８】
次に、図１に示す電極制御部２０について説明する。電極制御部２０は、信号分離・駆動信号発生部２５、ドレイン駆動回路２１、ゲート駆動回路２２、ゲート電極制御回路２３、光センサ２４を備える。
【００３９】
信号分離・駆動信号発生部２５は、コンポジット映像信号Ｓｖを入力され、水平同期信号、垂直同期信号、映像信号を生成する。そして、水平同期信号に基づき、行方向に配列する各々の列方向の映像信号である電圧ＶＹ１ないし電圧ＶＹＭをドレイン駆動回路２１に出力する。ドレイン駆動回路２１は、電力増幅回路であり、各々のトランジスタＴｒ２のドレイン８ａを駆動する電力を発生する。また、信号分離・駆動信号発生部２５は、垂直同期信号に基づき、各々の列方向のどの行を選択するかを決定するための電圧ＶＸ１ないし電圧ＶＸＮをゲート駆動回路２２に出力する。電圧ＶＸ１ないし電圧ＶＸＮは、トランジスタＴｒ２のドレインとソース間をＯＮ／ＯＦＦするための電圧であり、ハイレベルの場合にトランジスタＴｒ２のドレインとソース間をＯＮとし、ローレベルの場合にトランジスタＴｒ２のドレインとソース間をＯＦＦとする。ゲート駆動回路２２は、電力増幅回路であり、各々のトランジスタＴｒ２のゲート１１ａを駆動する電力を発生する。また、信号分離・駆動信号発生部２５は、ゲート電極制御回路２３に第１ゲート制御信号を出力する。光センサ２４は、ゲート電極制御回路２３に第２ゲート制御信号を出力する。第１ゲート制御信号および第２ゲート制御信号については後述する。
【００４０】
次に上述した構成を有する画像表示装置において、本実施形態において採用する新規なゲート電極１３の駆動方式についての具体的形態の代表例について説明する。
【００４１】
（第１実施形態）
第１実施形態におけるゲート電極１３に印加される電圧の波形は、後述する他の実施形態と同様に、一周期の間のある時間には、ゲート電極１３に印加される電圧の電圧値を電界放出が可能とされる一定の値とし、一周期における残りの時間は、ゲート電極１３に電界放出ができないような電圧値の電圧を印加する繰り返し波形である。ここで、上述の一周期を１の割合とするときの時比率Ｄｕの範囲は、０から１までの値ある。すなわち、時比率Ｄｕに応じた時間、すなわち一周期の時間と時比率Ｄｕとの積で表される時間は、ゲート電極１３に印加される電圧によってエミッタ１６からの電界放出が可能となり、一周期における残りの時間は、ゲート電極１３に印加される電圧によってエミッタ１６からの電界放出ができないようになされている。第１実施形態においては、時比率Ｄｕが１である場合に、画面の発光輝度が白レベルとなるような電圧を電圧ＶＹ１ないし電圧ＶＹＭとしてドレイン駆動回路２１に出力するものである。このようにすれば、色調、コントラスト等に悪影響を与えることなく、時比率Ｄｕを１から０までの範囲で変化させて、画像の全体の輝度を容易に変化させることができる。
【００４２】
（第２実施形態）
第１実施形態に示した制御方法では、各々のＦＥＣ部の放射特性のばらつきの影響を受け、輝度の制御が、電圧ＶＹ１ないし電圧ＶＹＭの制御のみでは困難な場合もある。例えば、低輝度領域においては、電圧ＶＹ１ないし電圧ＶＹＭをすべて同じ値とした場合でも、各々のトランジスタの特性誤差、各々のコンデンサに生じるリーク電流の大きさのばらつき等によって、あるＦＥＣ部からは、十分に電子放出が行われて、発光が視覚によって関知され、別のあるＦＥＣ部からは、十分に電子放出が行われず、発光が視覚によって関知されない状態が生じてしまう場合があった。このように、輝度のばらつきが、表示画面の部分（画素）ごとにばらつく場合においては、その都度、表示画面の部分ごとの輝度のばらつきを補正しなければならない場合も生じる。第２実施形態は係る点を考慮したものである。図３にトランジスタＴｒ２のドレインに与える電圧ＶＹと、各々のカソード電極１５に対応したアノード電極３の当該部分に流れる電流Ｉａ（すなわち、各々のカソード電極１５に流れる電流Ｉａ）との関係を示した。ここで、各々のカソード電極１５に流れる電流Ｉａの大きさのばらつきは、電圧ＶＹが大きい領域ほど小さいことが統計的に知られている。すなわち、（式２）で与えられる、電圧ＶＹが比較的大きい範囲である電圧ＶＹ１のときの標準偏差値Ｎｖ１の値は、電圧ＶＹが比較的小さい範囲である電圧ＶＹ２のときの標準偏差値Ｎｖ２の値よりも小さいことが統計的に明らかにされている。Ｖａｒは、Ｍ×Ｎ個について、電圧ＶＹを一定としたときの電流Ｉａの標準偏差を求めることを略記するものである。
【００４３】
（式２）
Ｎｖ１＝Ｖａｒ（Ｉａ１ｉｊ）
Ｎｖ２＝Ｖａｒ（Ｉａ２ｉｊ）
【００４４】
したがって、低輝度で画面全体を発光させる場合においては、ゲート電極１３に直流の一定の電圧ＶＧを印加（時比率Ｄｕの値を１として使用）し、電圧ＶＹの値を低くするような制御をおこなうよりも、ゲート電極１３の電圧ＶＧの印加の時比率Ｄｕを小さくして、電圧ＶＹの値を高くした制御をおこなう方が、より、良質の画像が得られる。そこで、電圧ＶＧの値として、連続印加（時比率Ｄｕを１）とする場合には、蛍光体層の輝度が白レベル以上となるような電圧値に電圧ＶＧを設定し、時比率Ｄｕを蛍光体層５の輝度が白レベル以下となるような範囲に設定して発光させれば良好な画質を得ることができることとなる。例えば、直流の電圧（時比率Ｄｕを１）であれば、白レベルに対応する電流Ｉｗの２倍の電流を流すことができる電圧ＶＧを予め与えておき、時比率Ｄｕの値を０．５に固定して使用することにより、トランジスタＴｒ１、トランジスタＴｒ２、コンデンサ１２、カソード電極に配されたエミッタ１６の構造のばらつきが、抑圧されて、より良好なる画質を得ることができる。
【００４５】
この場合において、このような大きな値に電圧ＶＧを定め電圧ＶＧの値を固定して、時比率Ｄｕの値を０から０．５の範囲で調整すれば、時比率Ｄｕを制御することによって良好な制御が可能となるものである。すなわち、発光輝度が低い場合には時比率Ｄｕを小さくして対応するので、このばらつきの小ささの効果はそのまま維持され、さらに、時比率Ｄｕが小さくなるのに比例してばらつきの絶対量も小さくなるので、このような制御をおこなえば、良質な画面が得られるものである。
【００４６】
このような輝度調整を行う具体例としては、光センサ２４で周囲の明るさを検出し、暗い場合には、ゲート電極１３の電圧ＶＧの時比率Ｄｕを小さくし、明るい場合には、電圧ＶＧの時比率Ｄｕを大きくすることにより、色調、コントラスト等に悪影響を与えることなく、画像の全体の輝度を容易に変化させることができる。図２にゲート電極１３の電圧ＶＧの時比率Ｄｕが大きい場合をパルス幅Ｔ１で示し、時比率Ｄｕが小さい場合をパルス幅Ｔ２で示す。パルス幅Ｔ１またはパルス幅Ｔ２の時間だけ所定値の電圧ＶＧが印加され、他の時間では電圧ＶＧの値は零とされている。ここで、一周期幅Ｔに対するパルス幅Ｔ１の時比率Ｄｕの値はＴ１／Ｔ、パルス幅Ｔ２の時比率Ｄｕの値はＴ２／Ｔで表せる。
【００４７】
また、ゲート電極１３を複数に分割して、その各々の分割部分で、異なる画面を表示する場合、例えば、ゲート電極１３Ａのカバーする範囲の画面においては、野球放送を受像し、ゲート電極１３Ｂのカバーする範囲の画面においては、ニュースを受像する場合などは、ゲート電極１３Ａとゲート電極１３Ｂの電圧ＶＧの時比率Ｄｕを各々異ならせ、一方を比較的暗くする等も容易にできる。
【００４８】
（第２実施形態の変形例）
上述した時比率Ｄｕの調整は、画像表示装置を用いる者が手動で時比率Ｄｕを制御し、好みの画像輝度を得るものであっても良いが、この他、種々の方法で時比率Ｄｕを制御することもできる。例えば、信号分離・駆動信号発生部２５からの第１ゲート制御信号によって電圧ＶＧの時比率Ｄｕを制御し、周囲の明るさを光センサ２４で検出して、光センサ２４からの情報に基づく第２ゲート制御信号によって、電圧ＶＧの値を制御しても良く、また、第１ゲート制御信号によって電圧ＶＧの値を制御し、第２ゲート制御信号によって、時比率Ｄｕを制御しても良く、このように、電圧ＶＧとの制御を併用しても良い。
【００４９】
（第３実施形態）
信号分離・駆動信号発生部２５は、図示しないＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）を有して、上述した電圧ＶＹに対するアノード電極３に流れる電流である電流Ｉａのばらつきを個々のカソード電極１５ごとに吸収するようにすることもできる。ここで、図３に示すように、電圧ＶＹに対する電流Ｉａの関係は非線形であり、電圧ＶＹｔ、電圧ＶＹｂ、電圧ＶＹｗの値は、別個独立にばらつくものである。すなわち、図３に示す特性のカーブの形状は各々のカソード電極１５ごとにばらつくものである。したがって、電圧ＶＹに対する電流Ｉａのばらつき幅を狭領域ではある程度合わせ込めたとしても、すべての領域における特性をＲＡＭで合わせ込むのは極めて困難である。そこで、本実施形態では、以下のようにして、ＲＡＭで各々のトランジスタＴｒ１、トランジスタＴｒ２、コンデンサ１２、カソード電極に配されたエミッタ１６の構造のばらつき、さらには蛍光体層５のばらつきを吸収している。
【００５０】
図２より、電流Ｉａの値が白レベルに近い部分の比較的狭い範囲では、電圧ＶＹに対する電流Ｉａの関係は、ほぼ線形と見なせるので、（式３）で両者の関係を近似することができる。ここで、（式３）は、ｉ行ｊ列目の薄膜トランジスタ部１のトランジスタＴｒ２の電圧ＶＹｊとｉ行ｊ列目のカソード電極１５に関して成立する式であり、［ｋｉｊ］はｉ行ｊ列のマトリックスであり、各々の要素である係数ｋｉｊは図３に示す破線の傾きｋの各々を示すものである。また。［Ｖｋｉｊ］はｉ行ｊ列のマトリックスであり、係数Ｖｋｉｊは、この破線が横軸と交わる点の電圧であるオフセット電圧Ｖｋの各々の値を示すものである。［ＶＹｊ］は列ベクトルであり、各々の列に属するトランジスタＴｒ２のドレイン８ａに印加される電圧の値を示すものである。
【００５１】
（式３）
［Ｉａｉｊ］＝［ｋｉｊ］×［ＶＹｊ］−［Ｖｋｉｊ］
【００５２】
（式３）は、所定の電圧ＶＹに対する各々の電流Ｉａｉｊを表しているので、逆にこの電圧ＶＹに補正をおこなえば、各々の電流Ｉａｉｊをばらつくことなく一定の値に納めることができる。すなわち、（式３）から（式４）を得て、これに基づき処理をおこなうことを考える。ここで、［Ｌｉｊ］は、各々の列に属するトランジスタＴｒ２のドレイン８ａに同一の電圧を与えた場合の各々の電流Ｉａｉｊの値を等しくするような予め求めた行列である。
【００５３】
（式４）
［ＶＹｎｊ］＝｛［Ｌｉｊ］｝｛［Ｉａ］＋［Ｖｋｉｊ］｝
＝［ｋｎｉｊ］｛［Ｉａ］＋［Ｖｋｉｊ］｝
【００５４】
Ｍ×Ｎ個の要素を有する、マトリックス［ｋｎｉｊ］の値と［Ｖｋｉｊ］の値とを予め求めておけば、（式２）に示す変換式を用いてその特性変化を容易に吸収することができる。このとき、ＲＡＭに収納する係数の数は２×Ｍ×Ｎ個となる。
【００５５】
さらに、（式４）に、蛍光体層５の輝度のばらつきの要素も入れておけば、さらに、電子衝突効果のばらつき、蛍光体の発光効率η、蛍光体光透過効率τｒのばらつきも吸収することができ、ばらつきがすくないものとできる。（式４）の変換式の演算は、信号分離・駆動信号発生部２５でおこなわれ、第２ゲート制御信号によってゲート電極制御回路２３を制御する。
【００５６】
このような、電圧変換の操作をおこないつつ、第２実施形態と同様に、ゲート電極１３の制御も併用している。つまり、電圧ＶＧの時比率Ｄｕの値を制御して低輝度領域の輝度調整をおこなっている。例えば、ゲート電極１３に印加する電圧ＶＧの時比率Ｄｕを半分とすると、（式１）から明らかなように、電圧ＶＹ１ないし電圧ＶＹＭを制御することなく、輝度Ｌを半分としたこととなり、電圧ＶＧの時比率Ｄｕを変化させると輝度は完全に比例して極めて良好な制御ができることとなる。つまり、画面全体が低輝度で発光している場合には、時比率Ｄｕの値を小さくして、ゲート電極１３とカソード電極１５の間の電圧に関係する電圧ＶＹの値は大きくして使うことにより、各々のトランジスタＴｒ１、トランジスタＴｒ２、コンデンサ１２、カソード電極に配されたエミッタ１６の構造に基づく電界強度分布の差異、等に基づくばらつきを圧縮して、簡便なる回路構成で良質な画像を得ることができるものである。
【００５７】
さらに、第２実施形態と同様に具体例としては、光センサ２４で周囲の明るさを検出し、暗い場合には、ゲート電極１３の電圧ＶＧの時比率Ｄｕを小さくし、明るい場合には、電圧ＶＧの時比率Ｄｕを大きくすることにより、色調、コントラスト等に悪影響を与えることなく、画像の全体の輝度を容易に変化させることができる。
【００５８】
（第４実施形態）
図４を参照して、第４実施形態の画像表示装置について説明する。第１実施形態ないし第３実施形態におけると同一部分については、同一の符号を付して説明を省略する。図４に示す第４実施形態は、絶縁性材料を有する基板部（図４では省略、図６を参照）と、この基板部上に形成される複数のカソード電極１５の各々に接続されるエミッタ１６と、このエミッタ１６に近接して設けられるゲート電極１３と、各々のエミッタ１６から放出する電子が衝突し発光する蛍光体層５を備えるアノード電極３と、を備える。また、基板部には、第１カソード電流制御用素子として機能するトランジスタＴｒ３が複数個、形成されている。このトランジスタＴｒ３の各々は、各々のカソード電極１５に接続される第１カソード電流制御用電力端子として機能するドレイン５８と、このドレイン５８からの電流を通過させる第２カソード電流制御用電力端子として機能するソース５７と、ドレイン５８とソース５７との間を通過する電流量を制御する第１カソード電流制御端子として機能するゲート５１とを具備している。そして、各々のトランジスタＴｒ３のソース５７は、第１グループ単位の一例である行方向に相互に接続され、各々のトランジスタＴｒ３のゲート５１は、第２グループ単位の一例である列方向に相互に接続されている。また、行方向に相互に接続される各々のソース５７には、トランジスタＴｒ３を通過する電流量が第２カソード電流制御端子であるゲート４１によって制御される第２カソード電流制御用素子として機能するトランジスタＴｒ４が備えられている。
【００５９】
さらに、信号分離・駆動信号発生部２５と同様の機能を有する信号分離・駆動信号発生部３５、ドレイン駆動回路２１と同様の機能を有する制御信号発生回路３１、ゲート駆動回路２２と同様の機能を有する選択信号発生回路３２及び光センサ２４と同様の機能を有する光センサ３４とを電極制御部３０として具備するものである。そして、行方向の各行に属する各々のトランジスタＴｒ３のゲート５１には、当該列に属する各々のトランジスタＴｒ３のソース５７を導通させるための選択信号である選択信号である電圧ＶＸ’１ないし電圧ＶＸ’Ｎを印加する。この選択信号は、選択信号発生回路３２から発生される。また、他の一方である、トランジスタＴｒ４のゲート４１には、当該行に属する各々のトランジスタＴｒ３に流れる電流に流れる電流量を制御する制御信号である電圧ＶＹ’１ないし電圧ＶＹ’Ｍを印加する。この制御信号は、制御信号発生回路３１から発生される。なお、図４では、行としてＹ’ｍ行の一部のみが表示され、列としてＸ’ｎ列の一部のみが表示され他の部分の記載は省略されている。また、選択信号発生回路３２から発生される電圧ＶＸ’１ないし電圧ＶＸ’Ｍ（この場合には、個数Ｎの数が個数Ｍとなる）をトランジスタＴｒ４のゲート４１に与え、制御信号発生回路３１から発生する電圧ＶＹ’１ないし電圧ＶＹ’Ｎ（この場合には、個数Ｍの数が個数Ｎとなる）をトランジスタＴｒ３のゲート５１に与えるようにしても同様の効果を奏するものである。
【００６０】
また、さらに、ゲート電極１３に加える一定の電圧が印加される時間の比率である時比率Ｄｕを変化させるための、ゲート電極制御回路２３と同様の機能を有するゲート電極制御回路３３を本実施形態においては備えており、一定の電圧を時比率Ｄｕに応じた時間、ゲート電極１３に印加して、この時比率Ｄｕの大きさに応じて、そのゲート電極１３に対応するエミッタからの電子放出量を制御できるので、広範囲な画面の輝度の調整をゲート電極１３に対する制御のみで精度良くおこなえる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】実施形態の画像表示装置の要部を示す図である。
【図２】実施形態の画像表示装置のタイムチャートを示す図である。
【図３】トランジスタのドレイン電圧とカソード電極の電流との関係を示す図である。
【図４】実施形態の画像表示装置の要部を示す図である。
【図５】背景技術の画像表示装置の要部を示す図である。
【図６】背景技術の画像表示装置の要部の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００６２】
１ 薄膜トランジスタ部、３ アノード電極、５ 蛍光体層、７、７ａ ソース、８、８ａ ドレイン、１１、１１ａ ゲート、１２ コンデンサ、１３ ゲート電極、１３ａ 穴部、１５、１５ｎｍ カソード電極、２０、３０ 電極制御部、２１ ドレイン駆動回路、２２ ゲート駆動回路、２３ ゲート電極制御回路、２４、３４ センサ、２５、３５ 信号分離・駆動信号発生部、Ｔｒ１ トランジスタ、Ｔｒ２ トランジスタ、３０ カソード電流制御用素子制御回路、３１ 制御信号発生回路３１、３２ 選択信号発生回路３２
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性材料を有する基板部と、
前記基板部上に形成される複数のカソード電極の各々に接続されるエミッタと、
前記エミッタに近接して設けられるゲート電極と、
前記複数のエミッタの各々から放出する電子が衝突し発光する蛍光体層を備えるアノード電極と、
前記基板部に形成され、前記複数のカソード電極の各々に接続されるカソード電流制御用電力端子および該カソード電流制御用電力端子を通過する電流量を制御するカソード電流制御端子を有する複数のカソード電流制御用素子と、
前記複数のカソード電流制御端子の各々に接続され電子放出量に応じた電圧を保持する複数のコンデンサと、
前記複数のコンデンサの各々に接続されるコンデンサ電圧制御用電力端子、前記複数のコンデンサの各々に保持される電圧値を定めるために第１グループ単位で相互に接続される第１コンデンサ電圧制御端子および前記複数のコンデンサのいずれに前記電子放出量に応じた電圧値を保持するかを定めるために第２グループ単位で相互に接続される第２コンデンサ電圧制御端子を有する複数のコンデンサ電圧制御用電力素子と、
繰り返し一定電圧が印加される時間の比率である時比率が変化する信号を前記ゲート電極に与えるゲート電極制御回路と、
を備える画像表示装置。
【請求項２】
前記ゲート電極制御回路は、
前記時比率を、周囲の明るさに応じて変化させることを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項３】
前記ゲート電極制御回路は、
前記ゲート電極に前記一定電圧が連続して印加される場合において前記蛍光体層の輝度が最大輝度である白レベル以上となるような電圧に前記一定電圧を設定し、前記時比率の範囲を前記蛍光体層の輝度が白レベル以下となるように設定することを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項４】
前記ゲート電極は、複数に分割されて形成され、
前記ゲート電極制御回路は、
前記複数に分割されて形成された各々のゲート電極に、各々の時比率の一定電圧を印加することを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項５】
前記ゲート電極制御回路は、
前記複数のカソード電極の特性に合わせて、前記第１コンデンサ電圧制御端子に入力される電圧の値を変換するＲＡＭを有すことを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項６】
絶縁性材料を有する基板部と、
前記基板部上に形成される複数のカソード電極の各々に接続されるエミッタと、
前記エミッタに近接して設けられるゲート電極と、
前記複数のエミッタの各々から放出する電子が衝突し発光する蛍光体層を備えるアノード電極と、
前記基板部に形成され、前記複数のカソード電極の各々に接続される第１カソード電流制御用電力端子と、該第１カソード電流制御用電力端子からの電流を通過させる第２カソード電流制御用電力端子と、前記第１カソード電流制御用電力端子と前記第２カソード電流制御用電力端子との間を通過する電流量を制御する第１カソード電流制御端子とを具備し、各々の前記第２カソード電流制御用電力端子が第１グループ単位で相互に接続され、各々の前記第１カソード電流制御端子が第２グループ単位で相互に接続される複数の第１カソード電流制御用素子と、
前記第１グループ単位で相互に接続される各々の前記第２カソード電流制御用電力端子を通過する電流量を制御する第２カソード電流制御端子を有する第２カソード電流制御用素子と、
前記第１カソード電流制御端子又は前記第２カソード電流制御端子のいずれかの一方に、当該グループに属するカソード電流制御用素子を導通させるための選択信号を印加する選択信号発生回路と、
前記第１カソード電流制御端子又は前記第２カソード電流制御端子の他の一方に、当該グループに属するカソード電流制御用素子に流れる電流量を制御する制御信号を印加する制御信号発生回路と、
繰り返し一定電圧が印加される時間の比率である時比率が変化する信号を前記ゲート電極に与えるゲート電極制御回路と、
を備える画像表示装置。
【請求項１】
絶縁性材料を有する基板部と、
前記基板部上に形成される複数のカソード電極の各々に接続されるエミッタと、
前記エミッタに近接して設けられるゲート電極と、
前記複数のエミッタの各々から放出する電子が衝突し発光する蛍光体層を備えるアノード電極と、
前記基板部に形成され、前記複数のカソード電極の各々に接続されるカソード電流制御用電力端子および該カソード電流制御用電力端子を通過する電流量を制御するカソード電流制御端子を有する複数のカソード電流制御用素子と、
前記複数のカソード電流制御端子の各々に接続され電子放出量に応じた電圧を保持する複数のコンデンサと、
前記複数のコンデンサの各々に接続されるコンデンサ電圧制御用電力端子、前記複数のコンデンサの各々に保持される電圧値を定めるために第１グループ単位で相互に接続される第１コンデンサ電圧制御端子および前記複数のコンデンサのいずれに前記電子放出量に応じた電圧値を保持するかを定めるために第２グループ単位で相互に接続される第２コンデンサ電圧制御端子を有する複数のコンデンサ電圧制御用電力素子と、
繰り返し一定電圧が印加される時間の比率である時比率が変化する信号を前記ゲート電極に与えるゲート電極制御回路と、
を備える画像表示装置。
【請求項２】
前記ゲート電極制御回路は、
前記時比率を、周囲の明るさに応じて変化させることを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項３】
前記ゲート電極制御回路は、
前記ゲート電極に前記一定電圧が連続して印加される場合において前記蛍光体層の輝度が最大輝度である白レベル以上となるような電圧に前記一定電圧を設定し、前記時比率の範囲を前記蛍光体層の輝度が白レベル以下となるように設定することを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項４】
前記ゲート電極は、複数に分割されて形成され、
前記ゲート電極制御回路は、
前記複数に分割されて形成された各々のゲート電極に、各々の時比率の一定電圧を印加することを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項５】
前記ゲート電極制御回路は、
前記複数のカソード電極の特性に合わせて、前記第１コンデンサ電圧制御端子に入力される電圧の値を変換するＲＡＭを有すことを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項６】
絶縁性材料を有する基板部と、
前記基板部上に形成される複数のカソード電極の各々に接続されるエミッタと、
前記エミッタに近接して設けられるゲート電極と、
前記複数のエミッタの各々から放出する電子が衝突し発光する蛍光体層を備えるアノード電極と、
前記基板部に形成され、前記複数のカソード電極の各々に接続される第１カソード電流制御用電力端子と、該第１カソード電流制御用電力端子からの電流を通過させる第２カソード電流制御用電力端子と、前記第１カソード電流制御用電力端子と前記第２カソード電流制御用電力端子との間を通過する電流量を制御する第１カソード電流制御端子とを具備し、各々の前記第２カソード電流制御用電力端子が第１グループ単位で相互に接続され、各々の前記第１カソード電流制御端子が第２グループ単位で相互に接続される複数の第１カソード電流制御用素子と、
前記第１グループ単位で相互に接続される各々の前記第２カソード電流制御用電力端子を通過する電流量を制御する第２カソード電流制御端子を有する第２カソード電流制御用素子と、
前記第１カソード電流制御端子又は前記第２カソード電流制御端子のいずれかの一方に、当該グループに属するカソード電流制御用素子を導通させるための選択信号を印加する選択信号発生回路と、
前記第１カソード電流制御端子又は前記第２カソード電流制御端子の他の一方に、当該グループに属するカソード電流制御用素子に流れる電流量を制御する制御信号を印加する制御信号発生回路と、
繰り返し一定電圧が印加される時間の比率である時比率が変化する信号を前記ゲート電極に与えるゲート電極制御回路と、
を備える画像表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００７−１３３１１５（Ｐ２００７−１３３１１５Ａ）
【公開日】平成１９年５月３１日（２００７．５．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３２５６１７（Ｐ２００５−３２５６１７）
【出願日】平成１７年１１月１０日（２００５．１１．１０）
【出願人】（０００２０１８１４）双葉電子工業株式会社 (201)
【出願人】（３０１０２１５３３）独立行政法人産業技術総合研究所 (6,529)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年５月３１日（２００７．５．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１１月１０日（２００５．１１．１０）
【出願人】（０００２０１８１４）双葉電子工業株式会社 (201)
【出願人】（３０１０２１５３３）独立行政法人産業技術総合研究所 (6,529)
【Ｆターム（参考）】
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