JP2002524816A - 電界放出表示装置調整方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 新たに組み立てられた電界放出ディスプレイにおける汚染物質の粒子を除去する方法である。汚染物質の粒子は、以下のステップを含む調整プロセスにより除去される。ａ）電界放出ディスプレイ（ＦＥＤ―Field Emission Display―）のアノード（２０）を駆動し、ｂ）このアノードが所定電圧を有した後に前記ＦＥＤの放出電流を徐々に増加させ、ｃ）放出された電子（４０）により叩き落とされるか、さもなければ解磁（release ―帯電または帯磁状態を解法する―）されたイオンおよび粒子を捕まえるイオン捕捉装置を提供する。前記アノードを所定電圧にし、ＦＥＤの放出電流を徐々に増加させることにより、汚染物質の粒子はＦＥＤに損傷を与えることなく有効に除去される。ＦＥＤの動作方法はまた、ターンオンおよびターンオフの間にゲートからエミッタへの電流を阻止することを可能とし、この動作方法は以下のステップを備えている。ａ）アノード表示画面（２０）を表示可能な状態とし、ｂ）アノード表示画面が表示可能な状態となった後に電子放出部（４０）を動作可能な状態にする。エミッタが動作可能な状態となる前に、アノード表示画面が所定電圧に到達するのに充分な時間を確保することにより、放出された電子（４０）はアノード（２０）に引きつけられるであろう。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】

この発明は平面パネルディスプレイ画面の電界に関する。さらに詳しくは、こ
の発明は平面パネル電界放出ディスプレイ画面の電界に関するものである。この
明細書には、電界放出ディスプレイ装置内の素子をターンオンおよびターンオフ
する手順および装置が開示されている。

【０００２】

【背景技術】

平面パネル電界放出ディスプレイ（ＦＥＤｓ―Field Emission Displays―）
は、標準的な陰極線管（ＣＲＴ―Cathode Ray Tube―）ディスプレイと同様に、
蛍光体画面の画素（ピクセル―pixel―）に高エネルギーの電子をぶつけること
により光を発生させる。励起された蛍光体は、電子のエネルギーを可視光に変換
する。しかしながら、１つの信号を用いる従来のＣＲＴディスプレイとは異なり
、または、３つの電子ビームがラスターパターン内の蛍光体画面を越えて走査す
る幾つかの場合には、ＦＥＤｓはそれぞれの画素のそれぞれの色素のための静電
子ビームを用いている。これは、電子源から画面までの距離が従来のＣＲＴの走
査用電子ビームにおいて求められている距離に比較して非常に小さくなるべきこ
とを要求している。さらに、ＦＥＤはＣＲＴよりもはるかに少ない電力を消費す
るだけである。これらの要素は、ＦＥＤを例えばラップトップコンピュータ、ポ
ケットテレビ、パーソナルディジタルアシスタント、携帯用電子ゲーム等の携帯
用電子製品に最適なものである。

【０００３】 ＦＥＤに関連する１つの問題は、ＦＥＤ真空管（vacuum tube ）が電子放出素
子、フェースプレート（面板）、（誘電膜や金属膜を含む）ゲート電極およびス
ペーサ壁面等の表面に付着するようになる、ほんの僅かな量の汚染物質を含むで
あろうということである。これらの汚染物質は、充分なエネルギーを有する電子
により衝撃を与えられたときに、叩き落とされるであろう。このように、ＦＥＤ
がスイッチオンまたはスイッチオフされたときに、これらの汚染物質がＦＥＤ真
空管内で高いイオン圧力の小さな区域を形成するであろうことは高い蓋然性があ
る。ゲートがエミッタに対して陽性（positive―ポジティブ，プラス―）である
という事実に加えて、イオン圧力が高いことはエミッタからゲート電極への電子
の放出を促進にしている。この結果、幾つかの電子はディスプレイ画面に対して
よりはむしろゲート電極に対して衝撃を与えるであろう。この状況はゲート電極
のオーバヒート（過熱）を導く可能性がある。ゲート電極に対する放出はまた、
エミッタおよびゲート電極間の電圧差に影響を与える。さらに、電子放出素子と
ゲート電極との間の間隙を電子が飛び越えるので、電流の輝度放電もまた、観察
される。繊細な電子エミッタに対する深刻な衝撃もまた結果される。当然、「ア
ーク放電（arcing）」として一般的に知られているこの現象は、非常に好ましく
ないことである。

【０００４】 従来、アーク放電の問題を避ける１つの方法は、汚染物質の原因を除去するた
めにＦＥＤ真空管を手作業により洗浄することによるものである。しかしながら
この方法によって全ての汚染物質を除去することは難しいことである。さらに、
手作業による洗浄の過程は、時間を消費すると共に労働力を集約することとなっ
て、ＦＥＤ画面の製造コストを不必要に増加させることになる。

【０００５】 したがって、この発明はＦＥＤ画面から汚染物質の粒子を除去する改善された
方法を提供するものである。この発明はまた、ターンオンおよびターンオフする
間のゲートからエミッタへの電流を阻止するために電界放出ディスプレイを動作
させる改善された方法を提供するものでもある。この発明におけるこれらおよび
特に上述しなかった他の長所は、以下に述べるこの発明に関する議論の中で明ら
かとなる。

【０００６】

【開示の概要】

この発明は、新たに組み立てられた電界放出ディスプレイにおける汚染物質を
除去する方法を提供する。この発明の１つの態様によれば、汚染物質の粒子は、
ａ）電界放出ディスプレイ（ＦＥＤ―Field Emission Display―）のアノードを
所定電圧となるように駆動し、ｂ）このアノードの電圧が所定電圧に達した後に
前記ＦＥＤの放出電流を徐々に増加させ、ｃ）放出された電子により叩き落とさ
れたイオンまたは汚染物質を捕集するためのイオン捕集装置を提供する、ステッ
プを含む調整プロセスにより除去される。この態様においては、アノードを所定
電圧により、また、ＦＥＤの放出電流を徐々に増加させることにより、ＦＥＤに
対してダメージを与えることなく汚染物質の粒子が有効に除去される。

【０００７】 この発明はまた、ターンオンおよびターンオフの間にゲート−エミッタ電流を
阻止するようにＦＥＤを動作させる方法を提供している。この態様においては、
動作方法は、ａ）アノード表示画面を動作可能にし、ｂ）アノード表示画面が動
作可能な状態となった後に電子エミッタを所定時間だけ動作可能にする、ステッ
プを含んでいる。この態様においては、エミッタが動作可能となる前にアノード
表示画面が所定の電圧に到達するための充分な時間を許容することにより、放出
された電子がアノードへと引きつけられるだろう。このようにして、ＦＥＤがタ
ーンオンされたときにはゲート−エミッタ電流は有効に消去される。この態様に
おいては、アノード表示画面は表示画面に所定の高電圧を供給することにより動
作可能な状態となっており、電子エミッタはＦＥＤのゲート電極およびエミッタ
電極を適切な電圧で駆動することにより動作可能な状態となっている。

【０００８】 この発明のさらに他の態様においては、ゲート−エミッタ電流を阻止して電界
放出ディスプレイを動作させる方法は、ａ）所定の時間の間だけエミッタを動作
不能な状態にするステップと、ｂ）電子エミッタが動作不能とされた後にアノー
ド表示画面を動作不能な状態にするステップと、を備えている。この態様におい
ては、アノード表示画面を動作不能な状態にする前に電子エミッタを動作不能な
状態とするために充分な時間を許容することにより、全ての残りの電子がアノー
ドに引きつけられることになる。このようにして、ＦＥＤのターンオフ周期の間
だけ、ゲート−エミッタ電流が消去される。この態様においては、ＦＥＤのアノ
ードに対して接地電圧を供給することによりアノード表示画面が動作不能状態と
され、ゲート電極とエミッタ電極とを接地電圧で駆動することにより電子エミッ
タが動作不能な状態とされる。

【０００９】 この発明の上記および他の態様は、以下のステップを含む電界放出ディスプレ
イを動作させる方法を含んでいる。この方法は、電子を放出するための電子放出
素子と、この電子放出素子から放出される電子を制御するためのゲート電極と、
前記電子を集めるための表示画面とを提供するステップと、前記表示画面と前記
電子放出素子との間の電圧差を前記表示画面で確立可能な状態にさせるステップ
と、前記表示画面の電圧差の確立可能な状態を維持しながら、前記電子を前記表
示画面側に向かわせると共に前記電子が前記ゲート電極に打撃を与えることを実
質的に阻止するように前記電圧差をが確立されるまで、前記電子放出阻止からの
実質的な電子の放出を遅延させることによりゲート電極を動作可能な状態にする
ステップと、を備えている。

【００１０】 この発明の態様は、ベースプレートと、このベースプレート上に設けられた複
数の電子放出素子と、前記電子放出素子からの電子の放出を制御するために前記
ベースプレート上に設けられたゲート電極と、前記ベースプレートから間隔を持
って設けられると共に前記電子放出素子より放出される電子を集めてその上に画
像を形成するために設けられた表示画面と、この装置がターンオンされている間
に実質的なゲート−エミッタ電流を阻止するために前記電子放出素子からの実質
的な電子放出に先だって前記表示画面と前記電子放出素子との間に確立されるべ
き電圧差を許容する、電子放出素子への電子の流れを制御するために設けられた
制御回路と、を備える電界放出ディスプレイ装置を、さらに備える。

【００１１】

【発明の実施の形態】

この明細書に組み込まれてこの明細書の一部を構成する添付図面は、この発明
の実施形態を示し、詳細な説明と共にこの発明の原理を説明するための役割を果
たしている。

【００１２】 添付された図面にその例が示されたこの発明の実施形態に関する参考を詳細に
説明する。この発明はこれらの実施形態に関連して説明されるが、これらはこの
発明をこれらの実施形態に限定することを意図するものではない。これに対して
この発明は、この明細書の特許請求の範囲により定義されているようにこの発明
の精神および範囲内に含まれるであろう選択肢、変形例および均等物をカバーす
ることを意図するものである。さらに、以下の詳細な説明において、説明の便宜
上、この発明の完全な理解を提供するために多数の特定の詳細構成が提示されて
いる。しかしながら、当業者がこの詳細な説明を読んで、これら特定の詳細構成
なしにこの発明が実施され得るであろうことは明らかである。他の実例において
は、この発明のアスペクトを曖昧にすることを避けるために、公知の構成や装置
については説明されていない。

【００１３】電界放出ディスプレイの一般的な説明 電界放出ディスプレイの一般的な説明がなされる。図１は、ＦＥＤ平面パネル
ディスプレイの一部分の断面図である多層構造７５を示している。この多層構造
７５は、ベースプレート構造とも呼ばれる電界放出バックプレート構造４５と、
電子受け止めフェースプレート構造７０と、を含んでいる。画像は、フェースプ
レート構造７０に生成される。バックプレート構造４５は、電気的に絶縁された
バックプレート６５と、エミッタ（カソード）電極６０と、電気的な絶縁層５５
と、パターン化されたゲート電極５０と、絶縁層５５を介してアパーチャ内に配
置されたコニカル（円錐形）電子放出素子４０と、を共通に備えている。電子放
出素子４０の１つのタイプは、１９９７年３月４日にトウィチェル（Twichell）
に対して発行された米国特許第５，６０８，２８３号公報に開示されており、他
のタイプは、１９９７年３月４日にスピント他（Spindt at al.）に対して発行
された米国特許第５，６０７，３３５号公報に開示され、これらは共に参考とし
てこの明細書に組み入れられる。電子放出素子４０の先端は、ゲート電極５０内
の対応する開口部を介して露出される。エミッタ電極６０および電子放出素子４
０は、共にＦＥＤ平面パネルディスプレイの図示された部分７５のカソードを構
成している。フェースプレート構造７０は、電気的に絶縁するフェースプレート
１５と、アノード２０と、蛍光体被覆２５と、により形成されている。素子４０
より放出される電子は、蛍光体部分３０により受け止められている。１つの実施
形態において、電子放出素子４０は、コニカルモリブデンチップを含んでいる。
この発明の他の実施形態において、アノード２０は蛍光体２５の上方側に位置付
けられていても良く、エミッタ４０は例えばフィラメントのような他の幾何学的
な形状を含むようにしても良い。

【００１４】 電子放出素子４０からの電子の放出は、適合する電圧（Ｖ_Ｇ）をゲート電極５
０に供給することにより制御されている。他の電圧（Ｖ_Ｅ）は、エミッタ電極６
０の方法により直接電子放出素子４０に供給されている。電子の放出は、ゲート
からエミッタへの電圧例えばＶ_ＧマイナスＶ_ＥまたはＶ_ＧＥが増加するのに連れ
て増加する。蛍光体２５に対して電子を指向させることは、アノード２０に対し
て高電圧（Ｖ_Ｃ）を供給することにより行なわれている。適合するゲート−エミ
ッタ電圧Ｖ_ＧＥが供給されたときに、オフノーマル放出角度シータ４２の種々の
値で電子放出素子４０から電子が放出される。放出された電子は、図１で線３５
により表示される非線形（例えば放物線）の軌跡に追従し、蛍光体２５の標的部
分３０上に衝撃を与える。このようにして、電圧Ｖ_Ｇおよび電圧Ｖ_Ｅは、放出電
流（Ｉ_Ｃ）の大きさを決定し、アノード電圧Ｖ_Ｃは、所定の角度で放出される所
定の電子のための電子の軌跡の方向を制御している。

【００１５】 図２は、例示的なＦＥＤ画面１００の一部分を示している。ＦＥＤ画面１００
は、水平方向に整列された画素列と垂直方向に整列された画素行とのアレイに副
分割されている。各画素１２５の境界は、破線により表示されている。３つに独
立した列方向の線２３０が示されている。それぞれの列方向の線２３０は、アレ
イにおける複数の画素列のうちの１つの列毎の列電極である。１つの実施形態に
おいて、各列の線２３０は、電極により補助される個々の列のエミッタ毎のエミ
ッタ電極に接続されている。１つの画素列の一部分は、図２に示されており、隣
接する１対の隔壁１３５の間に位置している。他の実施形態においては、隔壁１
３５は個々の列の間にある必要はない。さらに、幾つかのディスプレイにおいて
は、隔壁１３５が設けられていなくとも良い。画素列は１つの列線２３０に沿っ
た全ての画素を含んでいる。２つまたはそれ以上の画素列（および２４−１００
画素列と同じくらい）は、一般的には、隣接する各対の隔壁１３５間に配置され
ている。

【００１６】 カラーディスプレイにおいては、画素の各行は（１）赤用の第１、（２）緑用
の第２、（３）青用の第３、の３つの行線２５０を有している。同様に、各画素
の行は、それぞれの蛍光体ストライプ（赤、緑、青）１つずつからなる全部で３
つのストライプを含んでいる。モノクロームのディスプレイにおいては、各行は
ただ１つのストライプを含んでいる。この実施形態においては、行の線２５０の
ぞれぞれが、補助的な行の各エミッタ構造のゲート電極に接続されている。さら
に、この実施形態においては、行の線２５０が行駆動回路（図示されず）に接続
するために設けられており、列の線２３０が列駆動回路（図示されず）に接続す
るために設けられている。

【００１７】 動作においては、赤、緑、青の蛍光体ストライプが、エミッタ−カソード６０
／４０の電圧に関連する正極の高電圧で維持されている。電子放出素子のセット
のうちの１つが対応する列の線２３０および行の線２５０の電圧を調整すること
により良好に励起されたときに、そのセット内の素子４０が、対応する色におけ
る蛍光体の標的部分３０を目掛けて加速されている電子を放出する。励起された
蛍光体はその後光を放出する。（１つの実施形態において約６０Ｈｚの割合で実
行される）画面フレームリフレッシュサイクルの間、ただ１つの列が同時にアク
ティブになり、行の線はオン−タイム期間の間だけ１つの列の画素を発光させる
ためにエネルギを与えられる。これは、フレームを表示するために全ての画素列
が完全に照らされ切ってしまうまで、列毎に時間内で連続的に行なわれる。上記
のＦＥＤ構成は以下に示す米国特許：１９９６年７月３０日にデュボック・ジュ
ニア他に対して発行された米国特許第５，５４１，４７３号公報、１９９６年９
月２４日にスピンドゥト他に対して発行された米国特許第５，５５９，３８９号
公報、１９９６年１０月１５日にスピンドゥト他に対して発行された米国特許第
５，５６４，９５９号公報、１９９６年１１月２６日にハーヴェン他に対して発
行された米国特許第５，５７８，８９９号公報により詳細に説明されており、こ
れらの公報はこの明細書内に参考文献として組み入れられる。

【００１８】この発明の一実施形態に係るＦＥＤの調整手順 この発明は、その中に含まれている汚染物質の粒子を除去するために、新たに
製造されたＦＥＤを調整するプロセスを提供している。この調整プロセスは、Ｆ
ＥＤ装置が通常の動作で用いられる前に行なわれ、典型的には製造中に行なわれ
る。この発明の調整プロセスの間、ＦＥＤの真空管内に含まれている汚染物質は
大量の電子により衝撃を与えられる。この衝撃が与えられた結果として、汚染物
質は叩き落とされて、ガス捕集装置（例えばゲッター）により捕集される。新た
に製造されたＦＥＤは大量の汚染物質を含んでいるので、本発明にしたがった調
整プロセスの間にアーク放電が発生しないことを保証するために、予防ステップ
が採用されなければならない。この目的を達成するために、本発明によれば、調
整プロセスが所定の高電圧でアノードを駆動するステップと、放出カソードを動
作可能な状態にしてその後電子がアノードに対して掃引されることを保証するス
テップとを含んでいる。この発明の１つの実施形態の増進のために、放出電流は
アノード電圧が所定の高電圧に到達した後に最大値にまで徐々に増加する。

【００１９】 図３は、この実施形態による調整プロセスの間に、個々のＦＥＤのアノード電
圧レベルと放出電流レベルにおける変化を示す図３００を表している。線図３０
１は、アノード電圧（Ｖ_Ｃ）における変化を表しており、線図３０２は放出電流
（Ｉ_Ｃ）における変化を表している。とりわけ、Ｖ_Ｃは駆動電子装置により提供
される最大アノード電圧のパーセンテージとして表現されている。例えば、高電
圧蛍光のためには、最大アノード電圧が３０００ボルトになるかも知れない。こ
の最大アノード電圧がアノードの通常の動作電圧ではないであろうことは注目さ
れるべきである。例えば、表示画面の通常の動作電圧は最大アノード電圧の２５
％から７５％であろう。Ｉ_ＣはＦＥＤの駆動回路により提供される最大放出電流
のパーセンテージとして表現されている。ＦＥＤに対して高電圧および大電流を
供給するための駆動電子装置および電子装置はこの技術分野においては公知であ
り、それゆえに、この発明のアスペクトを不明確にしないために、ここではこれ
以上の議論を差し控える。

【００２０】 この発明によれば、線図３０１は電圧ランプ（スロープ）セグメント３０１ａ
と、第１のレベルセグメント３０１ｂと、電圧ドロップセグメント３０１ｃとを
含み；線図３０２は第１の電流ランプ（スロープ）セグメント３０２ａと、第２
の電流ランプセグメント３０２ｂと、第２のレベルセグメント３０２ｃと、第３
の電流ランプセグメント３０２ｄと、第３のレベルセグメント３０２ｅと、電流
ドロップセグメント３０２ｆと、を含んでいる。示された個々の実施形態におい
て、電圧ランプセグメント３０１ａ内では、Ｖ_Ｃは約５分間の期間を超えて最大
アノード電圧の０％から１００％まで増加している。はっきりとして、Ｉ_Ｃはゲ
ート電極の代わりに表示画面（アノード）の方向に電子が掃引されることを保証
するために増加させられている。

【００２１】 Ｖ_Ｃが最大アノード電圧の１００％にまで到達した後、Ｖ_Ｃは略々２５分の間
その電圧レベルで保持される。同時に、約１０分間（第１の電流ランプセグメン
ト３０２ａ）を超えて、Ｉ_Ｃは最大放出電流の０％から１％にまで徐々に増加す
る。それゆえに、Ｉ_Ｃは約２０分間（第２の電流ランプセグメント３０２ｂ）を
超えて最大放出電流の５０％にまで徐々に増加する。Ｉ_Ｃはおよそ１０分の間（
第２のレベルセグメント３０２ｃ）５０％レベルで持続する。この発明によれば
、Ｉ_Ｃは、電子エミッタの脱離により形成される高イオン圧力ゾーンの形成を避
けるために低レートで増加させられる。取り除かれた微粒子は、高イオン圧力の
小さなゾーンを幾つか形成する可能性もあり、それらのゾーンはアーク放電の危
険性を増加させるかも知れない。このようにして、放出電流を徐々に増加させる
ことにより、アーク放電の発生は顕著に減少する。

【００２２】 図３に従って、Ｉ_Ｃは、「ソーキング」（soaking―温洗、均熱処理―）発生
のためにおよそ１０分（第２のレベルセグメント３０２ｃ）の間、一定のレベル
に持続される。ソーキングは、汚染物質粒子がガス捕集装置により除去されるこ
とによるプロセスのことである。一般的には「ゲッター」として知られているガ
ス捕集装置は、調整プロセスのこの段階においてこの発明では用いられ、この技
術分野においては公知のものである。

【００２３】 １つの実施形態において、ソーキング期間経過後、Ｉ_Ｃはその最大レベル（第
３の電流ランプ３０２ｄ）の１００％にまで増加し、その後、およそ２時間（第
３のレベルセグメント３０２ｅ）の間、そのレベルを維持する。同時に、Ｖ_Ｃは
その最大値で維持される。その後、Ｖ_ＣおよびＩ_Ｃは次第にそれぞれの最大値の
０％にまで戻される。とりわけ、図３にセグメント３０２ｆおよび３０１ｃによ
り示されているように、Ｉ_Ｃは、Ｖ_Ｃが遮断される前に、遮断される。このよう
にして、放出される電子の全てが表示画面（アノード）方向に掃引され、ゲート
−エミッタ電流が阻止されることが保証される。

【００２４】 この発明の調整プロセスの間、叩き落とされたかさもなければ解放された汚染
物質のいかなるものでもガス捕集装置、さもなければ公知の「ゲッター」により
集められる。上述したように、ゲッターはこの技術分野では公知のものである。
図３に示されているような個々の実施形態において、調整期間の合計は、およそ
６時間である。この調整期間の後に、汚染物質のほとんどは、叩き落とされてゲ
ッターにより集められ、新たに製造されたＦＥＤは通常の動作のために用意され
るであろう。

【００２５】 図４は、この発明によるＦＥＤ調整プロセスの処理ステップを示す流れ図４０
０である。この発明の検討を容易にするために、流れ図４００は図１に示される
例示的なＦＥＤ構造７５に関連付けて説明される。いま、図１および図４を参照
して、ステップ４１０ではＦＥＤのアノード２０が高電圧で駆動される。ステッ
プ４１０では、放出電流（Ｉ_Ｃ）が最大値の０％のところで維持され、それゆえ
に電流が遮断された状態であることが注目されるべきである。この発明の１つの
実施形態においては、ゲート電極５０およびエミッタ−カソード６０／４０の電
圧は接地レベルで維持される。アノード電圧は、一旦放出された電子がゲート電
極５０よりもむしろアノード２０に掃引されることを確実にするために、０％の
放出電流を維持している間は、高電圧で駆動される。

【００２６】 図４のステップ４２０では、放出電流Ｉ_Ｃは、ＦＥＤの駆動電子装置より提供
される最大放出電流の１％まで徐々に増加させられる。この発明の１つの個別の
実施形態においては、ステップ４２０が完了するまで約５分を要する。ゆっくり
としたランプアップ（ramp up ―立ち上がり―）は、高イオン圧力の限局された
ゾーンが電子エミッタの脱離によって形成されるわけではないことを保証してい
る。さらに、この実施形態においては、放出電流Ｉ_Ｃは、ファウラー・ノルドハ
イム理論（Fowler-Nordheim theory）により予測されるように、ゲート−エミッ
タ電圧（Ｖ_ＧＥ）に比例する。このようにして、本発明においては、放出電流Ｉ _Ｃ は、ゲート−エミッタ電圧Ｖ_ＧＥを調整することにより制御されても良い。

【００２７】 図４のステップ４３０では、ＦＥＤの駆動電子装置によって与えられる最大放
出電流のおよそ５０％にまで引き上げられる。１つの実施形態において、ステッ
プ４３０が完了するまでおよそ１０分を要する。ステップ４３０において、ゆっ
くりとした立ち上がりは、脱離される微分子が発散されるために充分な時間を許
容し、高イオン圧力の限局されたゾーンが形成されないように保証する。

【００２８】 図４のステップ４４０では、放出電流Ｉ_Ｃおよびアノード電圧Ｖ_Ｃは、大量の
電子が放出されるようなそれぞれの最大値の１００％に保たれる。この放出電子
は、上述した製造プロセスによっても除去されない最も解放された汚染物質に衝
撃を与えて叩き落とすであろう。叩き落とされた汚染物質は、例えばゲッターの
ようなイオン捕集装置により引き続いて捕集される。上述したように、ゲッター
はこの技術分野では公知であり、それゆえに、この発明の様相を不明確にするこ
とを避けるためここでは説明しない。

【００２９】 ステップ４５０では、放出電流が最大値の０％にまで移行される。引き続いて
ステップ４６０では、アノード電圧が最大値の０％にまで移行される。全ての放
出電子がアノードに付着されるようにアノード電圧をターンオフするのに先立っ
て、放出電流がターンオフされることを注目することは重要なことである。その
後、調整プロセス４００は終了する。

【００３０】 図５は、この発明の１つの実施形態に係る調整プロセスを制御する装置を示す
ブロック図である。図１におけるＦＥＤをさらに簡略化した図面が、示されてい
る。図５によれば、この装置はＦＥＤ７５に接続するために設けられた制御回路
７１０を備えている。とりわけ、制御回路７１０は、ＦＥＤ７５のアノード２０
にアノード電圧を供給するための第１の電圧制御回路７１０ａを備えている。制
御回路７１０は、ゲート電極５０にゲート電圧を提供するための第２の電圧制御
回路７１０ｂと、エミッタカソード６０／４０にエミッタ電圧を提供するための
第３の制御回路７１０ｃと、をさらに備えている。制御回路７１０は例示的なも
のであり、制御回路７１０の多くの異なる実施例もまた用いられることは、正し
く理解されるべきである。

【００３１】 動作において、電圧制御回路７１０ａ−７１０ｃは、この発明の調整プロセス
の間に、異なる電圧や放出電流を供給するために、ＦＥＤ７５のアノード２０，
ゲート電極５０およびエミッタ電極６０／４０に種々の電圧を供給している。こ
の発明の１実施形態においては、制御回路７１０は、非常に高電圧を提供するこ
の調整プロセスのために特別に作成される独立型（stand alone ）電子装置であ
る。しかし、制御回路７１０は、ＦＥＤターンオンおよびターンオフの間に、ア
ノード電圧および放出電流を制御するＦＥＤ内に内蔵されていても良い。

【００３２】この発明のＦＥＤのターンオン／オフ手順 この発明はまた、ＦＥＤユニットの電源投入および切断の間に、アーク放電の
危険性を少なくする電界放出ディスプレイを動作させる方法を提供するものであ
る。とりわけ、この発明の１つの実施形態において、ＦＥＤを動作させる方法は
ＦＥＤの陽極の表示画面をターンオンさせるステップと、その後に放出カソード
をターンオンさせるステップと、を備えている。この発明の他の実施形態におい
て、アーク放電の危険性を最小にするＦＥＤ動作方法は、放出カソードをターン
オフするステップと、その後に陽極の表示画面をターンオフするステップと、を
備える。この発明によれば、アーク放電の発生は以下に説明するステップにより
実質的に低減される。

【００３３】 図６は、本発明の他の実施形態に従ったＦＥＤターンオフ手順におけるステッ
プの流れ図５００を示すものである。この発明の議論を容易にするために、流れ
図５００は図１に示された例示的なＦＥＤ７５に関連させて説明する。ここで、
図１および図６を参照すると、ステップ５１０で、ＦＥＤ７５がスイッチオンさ
れたときに、アノード２０は動作可能な状態になる。この実施形態においては、
所定のしきい値電圧（例えば３００ボルト）の供給により、アノードは動作可能
な状態となる。さらに、この発明においては、アノード２０に対して電源を供給
する電源供給回路（図示されず）をスイッチオンさせることにより、アノードを
動作可能な状態にしても良い。ＦＥＤに対する電源供給は、この技術分野におい
て公知のものであり、多数の公知の電源供給装置の何れでもこの発明に用いるこ
とができる。

【００３４】 ステップ５２０で、ＦＥＤの７５のアノード２０が動作可能な状態になった後
で、アノードが所定のしきい値電圧に到達した後に、ＦＥＤ７５のエミッタカソ
ード６０／４０およびゲート電極５０が動作可能な状態となる。この発明におい
ては、ＦＥＤ７５のエミッタカソード６０／４０は、アノード２０が電子をアノ
ード２０方向に向けるため、および電子がゲート電極５０に衝突するのを阻止す
るために、動作可能な状態となった後、所定の期間だけ動作可能な状態となる。
一実施形態において、エミッタカソード６０／４０およびゲート電極５０は、Ｆ
ＥＤの行・列駆動回路（図示されず）をスイッチオンさせることにより、動作可
能な状態にするようにしても良い。

【００３５】 図７は、この発明の他の実施形態に係るＦＥＤターンオフ手順のステップを示
す流れ図６００である。以下の説明において、流れ図６００は、図１の例示的な
ＦＥＤ７５に関連させて議論されている。ここで、図１および図７において、Ｆ
ＥＤ７５がスイッチオフされたとき、ＦＥＤ７５のエミッタカソード６０／４０
およびゲート電極５０は動作不能な状態になる。同時に、アノード２０は高電圧
のままである。さらに、一実施形態において、エミッタカソード６０／４０およ
びゲート電極５０は、接地電位にする列駆動部および行駆動部（図示されず）に
よりそれぞれ供給される列方向の電圧および行方向の電圧に設定することにより
動作不能な状態となる。

【００３６】 ステップ６２０で、エミッタカソード６０／４０およびゲート電極５０が動作
不能な状態となった後に、ＦＥＤのアノード２０が動作不能な状態となる。この
発明によれば、ステップ６２０は、エミッタカソードより放出される全ての電子
がアノード表示画面に引きつけられることを確実にするためにステップ６１０の
後で行なわれる。一実施形態において、アノード２０は、このアノード２０に電
力を供給する電力供給回路（図示せず）をスイッチオフすることにより動作不能
な状態となっている。このようにして、ＦＥＤ内におけるアーク放電の発生を小
さくしている。

【００３７】本発明の他の実施形態によるＦＥＤ調整プロセス 図８は、この発明の他の実施形態に係る個別のＦＥＤ装置を調整する電圧およ
び電流供給技術を示すプロット８００である。プロット８０１は、アノード電圧
（Ｖ_Ｃ）における変化を示し、プロット８０２は、アノード放出電流（Ｉ_Ｃ）に
おける変化を示している。詳しくは、Ｖ_Ｃは駆動電子装置により供給される最大
アノード電圧のパーセンテージとして表現されている。Ｉ_ＣはＦＥＤの駆動回路
により供給される最大放出電流のパーセンテージとして表現されている。

【００３８】 この発明によれば、プロット８０１は電圧ランプセグメント８１０ａ−ｄと、
コンスタント電圧セグメント８２０ａ−ｆと、電圧ドロップセグメント８３０ａ
−ｃとを含み、プロット８０２は電流ランプセグメント８４０ａ−ｅと、コンス
タント電流セグメント８５０ａ−ｅと、電流ドロップセグメント８６０ａ−ｃと
を含んでいる。図示された詳細な実施形態において、電圧ランプセグメント８１
０ａでは、Ｖ_Ｃはおよそ１０分の期間を超えて最大アノード電圧の０％から５０
％へと増加する。電子がゲート電極の代わりに表示画面（アノード）に向かって
引き寄せられることを確実にするためにＶ_Ｃが増加するのに連れて、Ｉ_Ｃは顕著
に０％のままである。

【００３９】 Ｖ_Ｃが最大アノード電圧の５０％に達した後に、およそ３０分の間（コンスタ
ント電圧セグメント８２０ａ）、Ｖ_Ｃはその電圧レベルを維持する。同時に、お
よそ１０分以上（電流ランプセグメント８４０ａ）を掛けて、Ｉ_Ｃは最大放出電
流を０％から１％へと徐々に増加させる。その後、およそ１０分以上（電流ラン
プセグメント８４０ｂ）を掛けて、Ｉ_Ｃは最大放出電流を５０％へと徐々に増加
させる。およそ１０分以上の間（コンスタント電流セグメント８５０ａ）、Ｉ_Ｃ は５０％のレベルを維持する。この発明によれば、Ｉ_Ｃは電子エミッタの脱離に
より形成される高イオン圧力ゾーンの形成を避けるために、ゆっくりとした割合
で増加する。脱離される微分子は高イオン圧力のゾーンを形成するかも知れず、
それはアーク放電の危険性を増加させるかも知れない。放出電流を徐々に増加さ
せることにより、脱離される微分子がガス捕集装置（例えばゲッター）に対して
拡散されるかも知れないのを充分な時間が許容する。このようにして、アーク放
電の発生は顕著に低減される。

【００４０】 図８によれば、Ｖ_Ｃは５０％〜２０％のレベルに低減（電圧ドロップセグメン
ト８３０ａ）され、およそ３０分（コンスタント電圧セグメント８２０ｂ）の間
２０％のレベルを維持する。Ｖ_Ｃが２０％のレベルに達した後、Ｉ_Ｃはゆっくり
と１００％のレベルへと立ち上がる（電流ランプセグメント８４０ｃ）。放出さ
れた電子を引き付けるためにアノード電圧がＦＥＤのアノードの最小のしきい値
レベルに近づくために２０％のレベルが選択されることは、注目されるべきであ
る。Ｉ_Ｃはその後およそ２０分（コンスタント電流セグメント８２０ｂ）の間、
「ソーキング」を発生させるためにコンスタントレベルで維持される。

【００４１】 この実施形態においては、Ｉ_Ｃはその後、引き続いてその最大レベルの５０％
まで（電流ドロップセグメント８６０ａ）減少し、さらにその後、およそ２０分
（コンスタント電流セグメント８５０ｃ）の間、そのレベルで維持される。Ｉ_Ｃ が５０％のレベルに達した後、Ｖ_Ｃは５０％のレベル（電圧ランプセグメント８
１０ｂ）まで増加し、およそ２０分（コンスタント電流レベル８２０ｃ）の間そ
のレベルに維持される。その後、Ｉ_Ｃは最大値の０％（電流ドロップセグメント
８６０ｂ）へとターンオフされる。

【００４２】 Ｉ_Ｃがターンオフされた後、Ｖ_Ｃはおよそ２．５時間（電圧ランプセグメント
８１０ｃ）の期間を超えてその最大レベルの１００％にまでゆっくりと立ち上げ
られ、およそ１時間（コンスタント電圧セグメント８２０ｄ）の間、最大値を維
持する。その後、Ｖ_Ｃが５０％のレベルにまで低減され（電圧ドロップセグメン
ト８３０ｂ）、およそ２０分（コンスタント電圧セグメント８２０ｅ）の間、そ
のレベルを維持する。Ｖ_Ｃが５０％のレベルのとき、Ｉ_Ｃは０％から５０％のレ
ベル（電流ランプ８４０ｄ）へとゆっくりと増加される。Ｖ_ＣおよびＩ_Ｃはその
後、それらのそれぞれ最大値の１００％（電圧ランプセグメント８１０ｄおよび
電流ランプセグメント８４０ｅ）で引き続いて駆動され、およそ１．５時間の間
（コンスタント電圧セグメント８２０ｆおよびコンスタント電流セグメント８５
０ｅ）だけそれらのレベルをそれぞれ維持する。その後、Ｖ_ＣおよびＩ_Ｃは０％
にまで引き戻される（電圧ドロップセグメント８３０ｃおよび電流ドロップセグ
メント８６０ｃ）。

【００４３】 図８にセグメント８１０ｄおよび８４０ｅにより示されているように、Ｖ_Ｃが
最大値で駆動された後に、Ｉ_Ｃが最大値で駆動され、Ｖ_Ｃがターンオフされる前
に、Ｉ_Ｃがターンオフされる。このようにして、全ての放出された電子は表示画
面（アノード）の方向に引き寄せられることが保証されると共に、ゲート−エミ
ッタ電流が阻止されることも保証される。

【００４４】 この発明、ＦＥＤにおけるアーク放電の発生を小さくさせるＦＥＤの動作方法
は、このように開示された。この発明を実現するための電子回路、とりわけしき
い値電圧の電位が確立されるまでに放出カソードの活性化を遅らせるための回路
は、公知であることは正しく認識されるべきである。例えば、この明細書を読む
ことにより、この発明の属する技術分野における熟練者にとって、電子制御信号
に応答する制御回路が、アノード電圧を検知し、かつ、アノード電圧がしきい値
に達した後に列および行駆動部への電源供給をターンオンするために用いられ得
るであろうことは明白であろう。また、本発明が特定の実施形態により説明され
ているからと言って、この発明がこのような実施形態により限定されて構成され
ることはなく、むしろ特許請求の範囲の記載に従って構成されるべきであること
もまた、正しく評価されるべきである。

【図面の簡単な説明】

【図１】 列方向の線および行方向の線に沿って切断した状態のゲーティッド電界エミッ
タを実用化する例示的な平面パネルＦＥＤの一部を示す切断面図である。

【図２】 本発明の一実施形態に係る例示的なＦＥＤ画面を示す説明図である。

【図３】 本発明の一実施形態に係るＦＥＤ装置をターンオフするための電圧および電流
適用技術を示す特性図である。

【図４】 この発明の一実施形態に係るＦＥＤ調整プロセスのステップを示す流れ図であ
る。

【図５】 この発明の一実施形態に係るＦＥＤを調整するためのシステムを示すブロック
図である。

【図６】 この発明の他の実施形態に係るＦＥＤターンオン手順のステップを示す流れ図
である。

【図７】 この発明の他の実施形態に係るＦＥＤターンオフ手順のステップを示す流れ図
である。

【図８】 この発明の他の実施形態に係るＦＥＤ装置をターンオンするための電圧および
電流技術を示す特性図である。

【符号の説明】

２０ アノード ２５ 蛍光体被覆 ３０ 蛍光体部分 ４０ 電子放出素子（エミッタ） ４５ バックプレート構造 ６０ エミッタ電極 ６５ バックプレート ７０ フェースプレート構造 ６０／４０ エミッタカソード ５０ ゲート電極 ７１０ 制御回路 ７１０ａ−７１０ｃ 電圧制御回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 デビッド、エル．モリス アメリカ合衆国カリフォルニア州、サンノ ゼ、エル、グランド、コート、3644 (72)発明者 ウィリアム、ジェイ．スキャネル アメリカ合衆国カリフォルニア州、メン ロ、パーク、リングウッド、1041 (72)発明者 クリストファー、ジェイ．スピント アメリカ合衆国カリフォルニア州、メン ロ、パーク、ヒルサイド、アベニュ、115 Ｆターム(参考） 5C012 AA05 VV02 5C031 DD17 5C036 EE08 EE19 EF01 EF06 EF09 EG12 EG24 EG48 EH26 【要約の続き】 ノード表示画面が所定電圧に到達するのに充分な時間を 確保することにより、放出された電子（４０）はアノー ド（２０）に引きつけられるであろう。

Claims (25)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電界放出ディスプレイを調整する方法であって、 ａ）前記電界放出ディスプレイに、電子を放出する電子放出素子と、この電子
   放出素子からの電子放出を制御するゲート電極と、前記電子を回収する表示画面
   とを設けるステップと、 ｂ）前記表示画面と前記電子放出素子との間の電圧差を前記表示画面に設定可
   能にさせるステップと、 ｃ）前記電子を前記表示画面方向に向かわせるため、および前記電子が前記ゲ
   ート電極に衝突するのを実質的に防止するために、前記電圧差が設定されるまで
   前記電子放出素子からの実質的な電子の放出を遅延させることにより、前記表示
   画面を動作可能な状態に設定し続けると共に前記ゲート電極を動作可能な状態に
   設定可能とするステップと、 ｄ）前記ゲート電極を動作可能な状態に設定し続けると共に前記表示画面の電
   圧を所定のレベルにまで低下させるステップと、 ｅ）前記表示画面の電圧を低下させ続けると共に放出電流を増加させるために
   ゲート電極の電圧を増加させるステップと、 ｆ）表示画面の電圧がしきい値電圧に達するまで前記ステップ（ｄ）およびス
   テップ（ｅ）を繰り返すステップと、 を備える方法。
2. 【請求項２】 前記表示画面はアノードを備える請求項１に記載の方法。
3. 【請求項３】 前記ステップ（ｂ）は前記表示画面を所定のアノード電圧で駆動するステップ
   をさらに備える請求項１に記載の方法。
4. 【請求項４】 前記ステップ（ｃ）は前記ゲート電極を所定のゲート電圧で駆動するステップ
   をさらに備える請求項１に記載の方法。
5. 【請求項５】 前記電子放出素子は、複数のコニカル（円錐）電子エミッタである請求項１に
   記載の方法。
6. 【請求項６】 前記コニカル電子エミッタは、モリブデンの先端をそれぞれ備えている請求項
   ５に記載の方法。
7. 【請求項７】 ｇ）ゲート電極を動作不能な状態に設定することによって更なる電子の放出を
   阻止するステップと、 ｈ）ゲート電極の動作不能な状態に設定し続けると共に、前記電子が前記ゲー
   ト電極に衝突するのを阻止するために表示画面を動作不能な状態にするステップ
   と、 をさらに備える請求項１に記載の方法。
8. 【請求項８】 アノードと、ゲート電極と、エミッタカソードとを有する電界放出ディスプレ
   イ画面を調整する方法であって、 前記電界放出ディスプレイの前記アノードをしきい値電圧で駆動する駆動ステ
   ップと、 実質的にゼロレベルから最大レベルまで増加させるように前記電界放出ディス
   プレイの放出電流を制御すると共に、前記電界放出ディスプレイが最初にターン
   オンされたときに、電界放出ディスプレイ画面内での電弧の形成を避けるために
   前記駆動ステップの後に実行される制御ステップと、 を備える方法。
9. 【請求項９】 前記放出電流は、前記ゲート電極と前記エミッタカソードに適切な電圧をそれ
   ぞれ供給することにより制御される請求項８に記載の方法。
10. 【請求項１０】 前記最大レベルから前記実質的にゼロレベルへと、前記電界放出ディスプレイ
    の放出電流を低下させるステップと、 前記電界放出ディスプレイの前記アノードを動作不能に設定するステップと、 をさらに備え、 前記電界放出ディスプレイがターンオフされたときに、前記電子を前記アノー
    ドに向かわせるため、および、前記電子が前記ゲート電極に衝突するのを阻止す
    るため、に前記アノードの動作を不能にするステップに先だって、前記放出電流
    を低下させるステップが実行される請求項８に記載の方法。
11. 【請求項１１】 前記アノードを前記所定の電圧に維持するステップと、 前記電界放出ディスプレイ画面内に含まれる汚染物質を叩き落とすために、所
    定期間の間だけ、前記放出電流を前記最大レベルに維持するステップと、 をさらに備える請求項１０に記載の方法。
12. 【請求項１２】 前記汚染物質を捕獲するためにガス捕集装置を設けるステップをさらに備える
    請求項１０に記載の方法。
13. 【請求項１３】 前記エミッタカソードが、複数のコニカル電子エミッタに接続されている請求
    項８に記載の方法。
14. 【請求項１４】 前記コニカル電子エミッタは、モリブデンの先端をそれぞれ備えている請求項
    １３に記載の方法。
15. 【請求項１５】 前記制御ステップは、ゼロレベルから、少なくとも１０分の時間を超える最大
    レベルの約１％のレベルまで前記放出電流を徐々に増加させるステップを含む請
    求項８に記載の方法。
16. 【請求項１６】 前記制御ステップは、少なくとも２０分の時間を超える最大レベルの１％のレ
    ベルから約５０％のレベルまで前記放出電流を徐々に増加させるステップを含む
    請求項１２に記載の方法。
17. 【請求項１７】 電界放出ディスプレイを調整する装置であって、 前記電界放出ディスプレイに、電子を放出する電子放出素子と、前記電子放出
    素子からの電子放出を制御するゲート電極と、前記電子を回収する表示画面と、 を設ける手段と、 前記表示画面と前記電子放出素子との間の電圧差を、前記表示画面に設定可能
    にさせる手段と、 前記表示画面に設定可能にさせるのに引き続いて、前記電子を前記表示画面方
    向に向かわせるため、および前記電子が前記ゲート電極に衝突するのを実質的に
    防止するために、前記電圧差が設定されるまで前記電子放出素子からの実質的な
    電子の放出を遅延させることにより、前記ゲート電極を動作可能な状態に設定可
    能とする手段と、 前記ゲート電極を動作可能な状態にするのに続いて、前記表示画面の電圧を所
    定のレベルにまで低下させる手段と、 前記表示画面の電圧を低下させるのに続いて、放出電流を増加させるためにゲ
    ート電極の電圧を増加させる手段と、 前記表示画面の電圧がしきい値に達するまで、交互に、前記表示画面の電圧を
    低減させたり、前記電子放出を増加させたりする手段と、 を備える装置。
18. 【請求項１８】 前記表示画面は、アノードを備える請求項１７に記載の装置。
19. 【請求項１９】 前記表示画面に電圧差を設定させる手段は、前記表示画面を所定のアノード電
    圧で駆動する手段をさらに備える請求項１７に記載の装置。
20. 【請求項２０】 前記ゲート電極を動作可能な状態に設定させる手段は、前記ゲート電極を所定
    のゲート電圧で駆動する手段をさらに備える請求項１７に記載の装置。
21. 【請求項２１】 前記電子放出素子はコニカル電子エミッタを備える請求項１７に記載の装置。
22. 【請求項２２】 前記コニカル電子エミッタはモリブデンの先端をそれぞれ備える請求項２１に
    記載の装置。
23. 【請求項２３】 前記ゲート電極を不能な状態にさせることにより更なる電子の放出を阻止する
    手段と、 前記ゲート電極を不能な状態にするのに引き続いて、前記電子が前記ゲート電
    極に衝突するのを阻止することを、前記表示画面にできなくさせる手段と、 をさらに備える請求項１７に記載の装置。
24. 【請求項２４】 ａ）電界放出ディスプレイ（ＦＥＤ）のアノードを所定の電圧で駆動するステ
    ップと、 ｂ）アノードの電圧が所定の電圧に達した後に、前記ＦＥＤの放出電流を増加
    させるステップと、 ｃ）磁化を解かれたイオンや粒子を捕獲するためのイオン捕集装置を設けるス
    テップと、 を備える調整プロセス。
25. 【請求項２５】 ゲートからエミッタへの電流を阻止する方法であって、 ａ）アノード表示画面を動作可能な状態させるステップと、 ｂ）アノード画面が動作可能な状態となった後に、電子エミッタを動作可能な
    状態にするステップと、 を備える方法。