JP2004185828A - Characteristic adjusting method and characteristic adjusting device for electron source and image display device - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electron source having even characteristic by adjusting characteristic of a multi-electron source with a simple process. <P>SOLUTION: Applying time of the characteristic shift voltage to be applied to each of elements structuring the electron source is computed, and the characteristic shift voltage is applied in order per a group. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電子源および画像表示装置の特性調整方法および特性調整装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、電子放出素子として熱陰極素子と冷陰極素子の２種類が知られている。このうち冷陰極素子では、たとえば電界放出型素子や、金属／絶縁層／金属型放出素子や、表面伝導型放出素子などが知られている。
【０００３】
冷陰極素子のうち表面伝導型放出素子（以下、単に素子とも呼ぶこともある）は、基板上に形成された小面積のＳｎＯ２ 、Ａｕ、Ｉｎ２ Ｏ３ ／ＳｎＯ２ 、カ−ボン等の薄膜に、膜面に平行に電流を流すことにより電子放出が生ずる現象を利用するものである。
【０００４】
図７にその典型的な素子構成の例を示す。同図において、３００１は基板で、３００４はスパッタで形成された金属酸化物よりなる導電性薄膜である。導電性薄膜３００４は図示のようにＨ字形の平面形状に形成されている。該導電性薄膜３００４に通電フォ−ミングと呼ばれる通電処理を施すことにより、電子放出部３００５が形成される。図中の間隔Ｌは、０．５〜１［ｍｍ］，Ｗは、０．１［ｍｍ］で設定されている。
【０００５】
通電フォーミングを施した後、通電活性化処理を行うことにより電子放出特性を大幅に改善することが可能である。通電活性化処理とは、通電フォーミング処理により形成された電子放出部に適宜の条件で通電を行って、その近傍に炭素もしくは炭素化合物を堆積せしめる処理のことである。例えば、適宜の分圧の有機物が存在し、全圧が１０のマイナス２乗〜１０のマイナス３乗［Ｐａ］の真空雰囲気中において、所定電圧のパルスを定期的に印加することにより、電子放出部の近傍に単結晶グラファイト、多結晶グラファイト、非晶質カーボンのいずれかか、もしくはその混合物を約５００［オングストローム］以下の膜厚で堆積させる。
【０００６】
このような処理を行うことにより、通電フォーミング直後と比較して、同じ印加電圧における放出電流を、典型的には約１００倍以上にまで増加させることができる。従って、上述の多数の表面伝導型放出素子を利用したマルチ電子源を製造する際においても、各素子に通電活性化処理を行うのが望ましい。
【０００７】
なお、通電活性化終了後には、真空雰囲気中の有機物の分圧を低減させるのが望ましい。これを安定化工程と呼ぶ。
【０００８】
図８に、表面伝導型放出素子の（放出電流Ｉｅ）対（素子印加電圧Ｖｆ）特性、および（素子電流Ｉｆ）対（素子印加電圧Ｖｆ）特性の典型的な例を示す。
【０００９】
なお、放出電流Ｉｅは素子電流Ｉｆに比べて著しく小さく、同一尺度で図示するのが困難であるうえ、これらの特性は素子の大きさや形状等の設計パラメ−タを変更することにより変化するものであるため、２本のグラフは各々任意単位で図示した。
【００１０】
表面伝導型放出素子は、放出電流Ｉｅに関して以下に述べる３つの特性を有している。
【００１１】
１）ある電圧（これを閾値電圧Ｖｔｈと呼ぶ）以上の大きさの電圧を素子に印加すると急激に放出電流Ｉｅが増加するが、一方、閾値電圧Ｖｔｈ未満の電圧では放出電流Ｉｅはほとんど検出されない。すなわち、放出電流Ｉｅに関して、明確な閾値電圧Ｖｔｈを持った非線形素子である。
【００１２】
２）放出電流Ｉｅは素子に印加する電圧Ｖｆに依存して変化するため、電圧Ｖｆで放出電流Ｉｅの大きさを制御できる。
【００１３】
３）素子に印加する電圧Ｖｆに対して素子から放出される電流Ｉｅの応答速度が速いため、電圧Ｖｆを印加する時間の長さによって素子から放出される電子の電荷量を制御できる。
【００１４】
ところで表面伝導型放出素子は、構造が単純で製造も容易であることから、大面積にわたり多数の素子を形成できる利点がある。そこで、表面伝導型放出素子を応用した、画像表示装置、画像記録装置などの画像表示装置や、電子ビ−ム源、等が研究されている。
【００１５】
発明者らは、さまざまな材料、製法、構造の表面伝導型放出素子を試みてきた。さらに、多数の表面伝導型放出素子を配列したマルチ電子源（単に電子源とも呼ぶ）、ならびにこの電子源を応用した画像表示装置について研究を行ってきた。
たとえば図９に示す電気的な配線方法による電子源を試みてきた。図中、４００１は表面伝導型放出素子を模式的に示したもの、４００２は行方向配線、４００３は列方向配線である。図においては配線抵抗４００４および４００５として示した。
【００１６】
上述のような配線方法を、単純マトリクス配線と呼ぶ。なお、図示の便宜上、６×６のマトリクスで示しているが、マトリクスの規模はむろんこれに限ったわけではない。
【００１７】
素子を単純マトリクス配線した電子源においては、所望の放出電流を出力させるため、行方向配線４００２および列方向配線４００３に適宜の電気信号を印加する。また、同時に不図示のアノード電極に高電圧を印加しておく。
【００１８】
たとえば、マトリクスの中の任意の素子を駆動するには、選択する行の行方向配線４００２の端子には選択電圧Ｖｓを印加し、同時に非選択の行の行方向配線４００２の端子には非選択電圧Ｖｎｓを印加する。これと同期して列方向配線４００３の端子に放出電流を出力させるための変調電圧Ｖｅ１〜Ｖｅ６を印加する。この方法によれば、選択する素子には、Ｖｅ１−Ｖｓ〜Ｖｅ６−Ｖｓの電圧が印加され、また非選択の素子にはＶｅ１−Ｖｎｓ〜Ｖｅ６−Ｖｎｓの電圧が印加される。ここで、選択する素子に閾値電圧Ｖｔｈ以上の電圧、非選択の素子に閾値電圧Ｖｔｈ以下の電圧が印加されるよう、Ｖｅ１〜Ｖｅ６，Ｖｓ，Ｖｎｓを適宜の大きさの電圧にすれば選択する素子だけから所望の強度の放出電流が出力される。
【００１９】
従って、表面伝導型放出素子を単純マトリクス配線したマルチ電子源には種々の応用ができる可能性があり、例えば画像情報に応じた電気信号を適宜印加すれば、画像表示装置用の電子源として好適に用いることができる。
【００２０】
このようなマルチ電子源は、工程上の変動などにより、個々の電子源の放出特性に多少のバラツキを生じることがある。マルチ電子源は大画面のフラットな画像表示装置を作るのに好適であるが、ＣＲＴなどと違い電子源が多数あるので、これを用いて画像表示装置を作成した場合に、それぞれの電子源の特性のバラツキが輝度のバラツキとなって表れるという問題があった。
【００２１】
マルチ電子源における電子放出特性が各電子源毎に異なる理由としては、例えば電子放出部に用いた材料の成分のバラツキ、素子の各部材の寸法形状の誤差、通電フォーミング工程における通電条件の不均一、通電活性化工程における通電条件や雰囲気ガスの不均一など種々の原因が考えられる。しかしながら、これら全ての原因を除去しようとすると非常に高度な製造設備や極めて厳密な工程管理が必要となり、これらを満足させると製造コストが莫大なものとなってしまい現実的でない。
【００２２】
特開平１０−２２８８６７等において、このバラツキを押さえるためにそれぞれの特性を測定する工程と基準値に応じた値になるように特性を調整する特性シフト電圧を印加をする工程を設けて製造する方法が開示されている。
【００２３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、そこで開示された発明における特性を調整する工程では、電子源を構成する全素子について、特性調整を順次個別に行うという方法を採用している。昨今の高品位ＴＶ等の高解像度の画像表示装置に用いる場合、すなわち画素数の多い場合には、特性調整工程にかかる時間が多くかかる可能性があった。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、簡易な工程でマルチ電子源の特性を調整し、特性の均一な電子源を提供することにある。
【００２５】
【発明の実施の形態】
（実施例１）
本発明を、電子ビーム源を用いた画像表示装置に適用した例を示す。
【００２６】
まず、本発明を適用した画像表示装置の表示パネルの構成と製造法について説明する。
【００２７】
図１０は、本発明を適用した画像表示装置の表示パネルの斜視図であり、内部構造を示すためにパネルの１部を切り欠いて示している。
【００２８】
図中、１００５はリアプレ−ト、１００６は側壁、１００７はフェ−スプレ−トであり、１００５〜１００７により表示パネルの内部を真空に維持するための気密容器を形成している。気密容器を組み立てるにあたっては、各部材の接合部に十分な強度と気密性を保持させるため封着する必要があるが、フリットガラスを接合部に塗布し、大気中で、摂氏４５０度で１０分焼成することにより封着を達成した。
【００２９】
リアプレ−ト１００５には、基板１００１が固定されている。該基板上には表面伝導型放出素子１００２がｍ×ｎ個形成されている。ｍ、ｎは目的とする表示画素数に応じて適宜設定される。本実施例においては、ｍ＝３８４０，ｎ＝７６８とした。これらの素子は列方向配線電極１００３と行方向配線電極１００４により単純マトリクス状に配線されている。列方向配線電極１００３と行方向配線電極１００４の交差する部分には、電極間に絶縁層（不図示）が形成されており、電気的な絶縁が保たれている。
【００３０】
なお、各素子に対して、列方向配線電極１００３および行方向配線電極１００４を介して各素子に給電して通電フォ−ミング処理と通電活性化処理を施した。
【００３１】
１００１〜１００４によって構成される部分を電子ビ−ム源と呼ぶ。
【００３２】
図１０のフェ−スプレ−ト１００７の下面には、蛍光膜１００８が形成されている。本実施例はカラ−表示装置であるため、蛍光膜１００８の部分にはＣＲＴの分野で用いられる赤、緑、青、の３原色の蛍光体が塗り分けている。各色の蛍光体は、図１１に示すようにストライプ状に塗り分けられ、蛍光体のストライプの間には黒色の導電体（ブラックマトリックス）１０１０が設けてある。
【００３３】
蛍光膜１００８のリアプレ−ト側の面には、ＣＲＴの分野では公知のメタルバック１００９を設けてある。メタルバック１００９を設けた目的は、蛍光膜１００８が発する光の一部を鏡面反射して光利用率を向上させる事や、負イオンの衝突から蛍光膜１００８を保護する事や、電子ビ−ム加速電圧を印加するための電極として作用させる事や、蛍光膜１００８を励起した電子の導電路として作用させる事などである。メタルバック１００９は、蛍光膜１００８をフェ−スプレ−ト基板１００７上に形成した後、蛍光膜表面を平滑化処理し、その上にＡｌを真空蒸着する方法により形成した。
【００３４】
図１０のＤｘ１〜ＤｘｍおよびＤｙ１〜ＤｙｎおよびＨｖは、当該表示パネルと不図示の電気回路とを電気的に接続するために設けた気密構造の電気接続用端子である。Ｄｘ１〜Ｄｘｍは電子源の列方向配線１００３と、Ｄｙ１〜Ｄｙｎは電子源の行方向配線１００４と、Ｈｖはフェ−スプレ−トのメタルバック１００９と電気的に接続している。
【００３５】
気密容器内部を真空に排気するには、気密容器を組み立てた後、不図示の排気管と真空ポンプとを接続し、気密容器内を１ｅ−６［Ｐａ］程度の真空度まで排気する。その後、排気管を封止するが、気密容器内の真空度を維持するために、封止の直前に気密容器内の所定の位置にゲッタ−膜（不図示）を形成する。本実施例ではゲッタ−膜として、Ｂａを主成分とするゲッタ−材料を高周波加熱により加熱し蒸着して形成した。該ゲッタ−膜の吸着作用により気密容器内は１ｅ−６［Ｐａ］程度の真空度に維持される。即ち、有機物分圧の低減した安定化状態にある。
【００３６】
出願人らは表面伝導型放出素子の特性を改善するための研究を鋭意行った結果、製造工程において通常の駆動に先立ち、予備駆動処理を行うことで経時的な変化が低減することが出来ることを見出している。表面伝導型放出素子は駆動中、電子放出部近傍の電界強度が極めて高い。このため同一の駆動電圧で長期間駆動すると、放出電子量が徐々に低下するという問題があった。高い電界強度に起因する電子放出部近傍の経時的な変化が、放出電子量の低下となって現れているものと思われる。
【００３７】
予備駆動とは、安定化状態にある表面伝導型放出素子に対し、Ｖｐｒｅなる電圧でしばらく駆動を行うことである。予備駆動を行った後は、電圧Ｖｐｒｅを印加したときよりも電界強度が小さくなるような通常駆動電圧Ｖｄｒｖで通常の駆動を行う。Ｖｐｒｅ電圧印加による駆動により、素子の電子放出部を予め大きな電界強度をかけることができ、経時特性の不安定の原因となる構造部材の変化を短期間に集中的に発現させ、低電界となる通常駆動電圧Ｖｄｒｖで長時間駆動時の変動要因を減少させることが出来ると考えられる。
【００３８】
本実施例では予備駆動電圧としてとしてＶｐｒｅを１６［Ｖ］、パルス幅１［ｍｓ］、周期１０［ｍｓ］の矩形波を設定した。印加時間はパルス１０発の１００［ｍｓ］とした。
【００３９】
次に画像表示装置の特性調整の際に用いた装置について図２を用いて説明する。
【００４０】
図２において、２０１はすでに説明した表示パネルである。２０２は、表示パネル２０１のメタルバックに直流高電圧源２０８からの高電圧を印加するための端子である。
【００４１】
２０９は電流計である。電流計２０９は直流高電圧源２０８と端子２０２の間に直列に接続してあり電子源から放出される電流値を測定することができるようになっている。取得した電流値は制御回路２０７に転送することができるようにした。
【００４２】
２０５，２０６はパルス発生器で、パルス電圧Ｐｙ，Ｐｘを発生させることができる。パルス発生器２０５，２０６は制御回路２０７からの信号により任意の波高、パルス幅、周期、出力時間のパルス電圧を出力することができる。
【００４３】
２０３，２０４はスイッチマトリクスで、それぞれ行方向配線及び列方向配線を選択してパルス発生器２０５，２０６で発生させたパルス電圧を印加することができる。スイッチマトリクス２０３，２０４は制御回路２０７からの信号で制御することができる。
【００４４】
２０７は制御回路で、特性調整全体を制御する。本実施例では制御回路２０７には通常のパーソナルコンピュータを用いた。上記で説明した各装置の制御およびデータの取得等はＧＰＩＢ、シリアル、パラレルなど、一般的に用いられている信号伝達手段を用いて実現している。制御動作は制御回路２０７内に組み込んだソフトウエアにより行った。
【００４５】
次に、特性調整の方法について説明する。本発明の特性調整は、図１に示すように、大きく分けて、素子の電子放出特性の測定、各素子に印加する特性シフト電圧の印加時間の設定、設定した印加時間に基づく素子のグループ分け、グループに基づいて特性シフト電圧を印加する工程に分かれる。これらについて順次説明していく。
【００４６】
まずＳ１０１の、素子の電子放出特性の測定方法について述べる。
ここでは電子源を構成する全素子の、駆動電圧Ｖｄｒｖにおける放出電流Ｉｅ＿ｄｒｖ（ｘ、ｙ）を測定する。
【００４７】
以降、ｘは列方向配線番号、ｙは行方向配線番号を表し、（ｘ、ｙ）はｘ、ｙで選択される素子をあらわすものとするすものとする。なお、ｘ、ｙの範囲は１≦ｘ≦ｍ、１≦ｙ≦ｎである。
【００４８】
まず、制御回路２０７によりスイッチマトリクス２０３及び２０４が、所定の行方向配線および列方向配線を１本づつ選択するようにする。一方、制御回路２０７はパルス発生器２０５及び２０６からパルス電圧Ｐｘ及びＰｙを出力させる。ここで、Ｐｘ及びＰｙは、Ｖｄｒｖの１／２の波高値で、かつ互いに異なる極性のパルスとなるように設定した。このようにするとスイッチマトリクス２０３及び２０４により選択された素子にのみ波高値Ｖｄｒｖの電圧を印加することができる。またパルスの立ち上がり期間と同期して、電流計２０９は選択素子の放出電流の測定を行い、測定値を制御回路２０７へ転送する。
【００４９】
このようなＩｅ＿ｄｒｖ（ｘ、ｙ）の測定をスイッチマトリックス２０３、２０４の切り替えを全素子について順次行う。測定結果は制御回路２０７に搭載してあるメモリーに記憶させた。
【００５０】
本実施例では駆動電圧としてＶｄｒｖを１４．５［Ｖ］、パルス幅１［ｍｓ］、周期１０［ｍｓ］の矩形波を設定した。また直流高電圧源２０８の出力電圧は１［ｋｖ］とした。
【００５１】
次にＳ１０２の、各素子に印加する特性シフト電圧の印加時間の設定方法について説明する。
【００５２】
本実施の表面伝導型放出素子は、過去に印加された電圧パルスの最大波高値に応じた放出電流特性（メモリ機能性）を有している。図１２は、特性シフト電圧Ｖｓｈｉｆｔ（Ｖｓｈｉｆｔ≧Ｖｐｒｅ）を印加した際にある素子の放出電流特性がどう変化するかを示したものである。特性シフト電圧の印加により駆動電圧Ｖｄｒｖ印加時の放出電流ＩｅがＩｅ１からＩｅ２に減少する。即ち特性シフト電圧印加により放出電流特性は右方向（曲線ａからｃへ）に、シフトすることになる。
【００５３】
また、特性シフト電圧の印加時間と特性のシフト量に相関がある。図１３は波高値Ｖｓｈｉｆｔ（Ｖｓｈｉｆｔ≧Ｖｐｒｅ）の大きさの、ある特性シフト電圧を印加したときの特性シフト量とシフト電圧の印加時間の相関を模式的に示すグラフである。グラフのＸ軸には特性シフト電圧印加時間を対数で、Ｙ軸には特性シフト量をそれぞれ設定している。図１３に示すようにシフト電圧の印加時間の対数におおむね正比例して特性シフト量が増加する。直線の傾きＳｌｏｐｅ＿ｓｈｉｆｔは素子の構造や材質、印加するシフト電圧の波高値、パルス幅、周期により変化する。このため図１３のグラフは任意単位で示した。
【００５４】
本実施例では、上記の２つの特性を用いて駆動電圧Ｖｄｒｖにおける放出電流が均一となるよう、各素子の駆動電圧Ｖｄｒｖにおける放出電流を目標値Ｉｅ＿ｄｅｓｔへシフトさせる。目標値Ｉｅ＿ｄｅｓｔは先に取得したＩｅ＿ｄｒｖ（ｘ、ｙ）の中で最小のものとした。
【００５５】
この目標値に素子特性をシフトさせるために、各素子に加える特性シフト電圧の印加時間Ｔ＿ｓｈｉｆｔ（ｘ、ｙ） は次式により計算し、制御回路２０７のメモリーに記憶させる。式中の＾は乗を表す記号である。
【００５６】
Ｔ＿ｓｈｉｆｔ（ｘ、ｙ）＝１０＾（（Ｉｅ＿ｄｒｖ（ｘ、ｙ）−Ｉｅ＿ｄｅｓｔ）／Ｓｌｏｐｅ＿ｓｈｉｆｔ）
Ｓｌｏｐｅ＿ｓｈｉｆｔは、本実施例で用いた表面伝導型放出素子に以下の条件の特性シフト電圧を印加した時の特性シフト量のデータをあらかじめ実験的に取得し、制御回路２０７に搭載のソフトウエアでの計算処理で用いている。
【００５７】
本実施例では特性シフト電圧として、波高値Ｖｓｈｉｆｔ１７［ｖ］、パルス幅１［ｍｓ］、周期ｆｒｅｑ １０［ｍｓ］の矩形波を用いた。
【００５８】
次にＳ１０３で、Ｓ１０２で求めたＴ＿ｓｈｉｆｔ（ｘ、ｙ）をもとに素子のグループ分けを行う。まず、特性シフト電圧印加時間をパルス印加回数Ｐｃｏｕｎｔ（ｘ、ｙ）に変換した。変換は次式で行うことができる。ｆｒｅｑは特性シフト電圧のパルス周期である。
【００５９】
Ｐｃｏｕｎｔ（ｘ、ｙ）＝Ｔ＿ｓｈｉｆｔ（ｘ、ｙ）／ｆｒｅｑ
さらに、Ｐｃｏｕｎｔ（ｘ、ｙ）の最大桁より小さい桁の数を四捨五入しパルス印加回数を離散化した。例としては１３を１０、４５を５０、１３５を１００のようにした。特性シフト量が特性シフト電圧印加時間の対数に比例するため、印加回数の最大桁より小さい数を四捨五入しても特性のシフト量に大きな影響を与えないためである。
【００６０】
この離散化したパルス印加回数に基づいて、Ｇｒｐ＿０、Ｇｒｐ＿１〜Ｇｒｐ＿ｐｍａｘのグループに素子をグループ分けする。つまりＧｒｐ＿０にはＰｃｏｕｎｔ（ｘ、ｙ）が０の素子が所属し、Ｇｒｐ＿１にはＰｃｏｕｎｔ（ｘ、ｙ）が１の素子が所属する。以降同じように素子をグループ分けする。ｐｍａｘは特性電圧の最大印加回数である。本実施例ではｐｍａｘは３０程度であった。以上の計算処理は制御回路２０７に搭載のソフトウエアで行い、結果は制御回路２０７のメモリーに収納した。
【００６１】
次のＳ１０４で、Ｓ１０３の工程でグループ分けしたＧｒｐ＿１〜Ｇｒｐ＿ｐｍａｘごとに特性シフト電圧を順次印加した。本実施例においては特性シフト電圧の印加を行配線ごとにおこなう。これを図３を用いて説明する。
【００６２】
まずＳ３０１で制御回路２０７によりスイッチマトリクス２０３で行方向配線１番を選択する。次にＳ３０２で制御回路２０７によりスイッチマトリクス２０４で行方向配線１番上に接続されかつＧｒｐ＿１に所属する素子の列方向配線を選択する。
【００６３】
次にＳ３０３で制御回路２０７はパルス発生器２０５及び２０６からパルスＰｘ及びＰｙを１発出力させる。Ｐｘ及びＰｙは、特性シフト電圧の波高値Ｖｓｈｉｆｔの１／２の振幅で、かつ互いに異なる極性のパルスとなるように設定した。
【００６４】
Ｓ３０４の条件判断により、Ｓ３０２〜Ｓ３０３の動作をＧｒｐ＿１〜Ｇｒｐ＿ｐｍａｘ についてパルスの印加回数を変えながら順次行っていく。
【００６５】
Ｓ３０１〜Ｓ３０４の動作のように、シフト電圧印加時間によってグループ分けした素子に対し一括して特性シフト電圧を印加していくことで、素子個別に特性シフト電圧を印加していく方法と比較して工程に要する時間を大幅に短縮することができた。
【００６６】
さらにＳ３０５の条件判断により、Ｓ３０１〜Ｓ３０４の動作を、行方向配線２番以降ｎ番まで繰り返し行い、電子源を構成する全素子について調整を行った。
【００６７】
以上のような調整方法を採用することで、従来素子個別に順次調整を行っていた方法に比べ、調整に要する時間を大幅に短縮することができた。具体的には特性シフト電圧の印加回数が平均１０回、ｐｍａｘが３０回のとき、従来は（平均印加回数×列方向配線数×行方向配線数×特性シフト電圧の周期）［ｓ］だけの時間、約３０００００［ｓ］を要していたのが、本実施例の調整方法では（グループの総数×行方向配線数×特性シフト電圧の周期）［ｓ］だけの時間、約５００［ｓ］にすることができた。
【００６８】
また特性調整後の表示パネルに駆動回路を接続し動画像を表示すると、ばらつき感を感じない高品位の画像が表示できた。
【００６９】
なお、本実施例では電子放出素子として表面伝導型放出素子を用いたが、ＦＥ型、ＭＩＭ型の電子放出素子にも本発明を適用することができる。
【００７０】
（実施例２）
本実施例では、素子の特性として画像表示装置を構成する画素の発光輝度を測定し、特性を調整する例を説明する。本実施例においても、実施例１で説明したものと同じ構成および製造方法の画像表示装置を用いた。よって、画像表示装置についての説明は省略する。
【００７１】
まず、本実施例で画像表示装置の特性調整の際に用いた装置について図４を用いて説明する。図４で４０１から４０８は実施例１で用いた装置と同じもので図２の２０１から２０８に対応している。よって、その説明を省略する。
【００７２】
４１０は画像表示パネル４０１の発光を捉えて光電センシングをする輝度測定系であり光学レンズとエリアセンサーからなる。本実施例ではエリアセンサーとしてはＣＣＤカメラを用いた。輝度測定系４１０は画像表示装置の発光を撮像し、２次元の画像データとして電子化する。制御回路４０７は電子化した画像データを輝度測定系４１０から受け取り、制御回路４０７に内蔵したソフトウエアによって画素一つ一つに対応した輝度を取得する。輝度測定系４１０と制御回路４０７の接続は、制御回路４０７に汎用の画像入力ボードを備え専用のケーブルで接続することにより行った。
【００７３】
４１１はロボットシステムである。ロボットシステム４１１はボールネジとリニヤガイドからなり、制御回路４０７からの信号により表示パネル４０１のフェースプレート上の任意の位置に輝度測定系４１０を移動することができる。制御回路４０７とロボットシステム４１１の接続はシリアル接続により行った。
【００７４】
本実施例においては表示パネル４０１のフェースプレートを、行方向配線側８分割、列方向配線側１０分割、合計８０個の矩形の視野Ｖｉ（１）〜Ｖｉ（８０）に分割し、輝度測定系４１０を各視野に移動させていくことで順次輝度の測定を行う。よって、各視野に行方向配線側９６個、列方向側３８４個、合計３６，８６４個の画素が入るよう、輝度測定系４１０の表示パネル４０１からの高さをロボットシステム４１１により調整するとともに、輝度測定系４１０の光学レンズの倍率を設定した。
【００７５】
なお、視野Ｖｉ（１）〜Ｖｉ（８０）は輝度測定系４１０の移動距離が最小となるよう、図５のように連続する視野同士が隣接するように設定した。
【００７６】
次に、本実施例での画像表示装置の特性調整の方法について説明する。本実施例においても調整方法は図１に示すように、画素の輝度測定（素子の特性測定）、各素子に印加する特性シフト電圧の印加時間の設定、設定した印加時間に基づく素子のグループ分け、グループに基づいて特性シフト電圧を印加する工程に分かれる。
【００７７】
まずＳ１０１の、駆動電圧Ｖｄｒｖにおける各画素の輝度Ｂｒ（ｘ、ｙ）を測定する方法について、図６を用いて説明する。本実施例においても、ｘは列方向配線番号、ｙは行方向配線番号を表し、（ｘ、ｙ）はｘ、ｙで選択される画素および素子をあらわすものとするすものとする。
【００７８】
Ｓ６０１で、直流高電圧源４０８により表示パネル４０１のメタルバックに所定の電圧を印加する。本実施例では５［ｋｖ］の電圧を印加した。
【００７９】
Ｓ６０２で、制御回路４０７からの制御でロボットシステム４１１を動作させ、輝度測定系４１０を最初の視野Ｖｉ（１）上に移動する。
【００８０】
Ｓ６０３で、輝度測定系４１０の視野内にある素子が選択されるように、制御回路４０７によりスイッチマトリクス４０３及び４０４が選択する行方向配線および列方向配線を切り替える。例えば１番目の視野のときは、行方向配線１〜９６を選択し列方向配線１〜３８４を選択する。
【００８１】
Ｓ６０４で、制御回路４０７はパルス発生器４０５及び４０６からパルス電圧Ｐｘ及びＰｙを出力させる。これと同時に輝度測定系４１０は表示パネル４０１の発光を撮像し画像データを電子化する。
【００８２】
ここで、Ｐｘ及びＰｙは、駆動電圧Ｖｄｒｖの１／２の波高値で、かつ互いに異なる極性のパルスとなるように設定した。このようにするとスイッチマトリクス４０３及び４０４により選択された素子にのみ波高値Ｖｄｒｖの電圧を印加することができる。本実施例では輝度測定時の駆動電圧として、Ｖｄｒｖ＝１４ｖ、パルス幅２０［μｓ］、周期１００［μｓ］のパルスを１０発印加した。
【００８３】
Ｓ６０５で、制御回路４０７はＳ６０４の期間中に輝度測定系４１０で撮像された画像データを受信し、測定系４１０の視野内にあった画素の輝度Ｂｒ（ｘ、ｙ）を取得する。制御回路４０７は受信した画像データからブラックマトリックスの部分のデータを切り捨て、発光している部分のデータを加算する計算を各画素について行い輝度Ｂｒ（ｘ、ｙ）を取得できる。なお、輝度Ｂｒ（ｘ、ｙ）を取得するための計算は制御回路４０７に搭載のソフトウエアで行った。
【００８４】
Ｓ６０６の条件判断で視野Ｖｉ（１）〜Ｖｉ（８０）までの輝度取得が終了したか判断する。Ｖｉ（１）からＶｉ（８０）までについてＳ６０２からＳ６０５の工程を繰り返し行うことで表示パネル４０１の全画素について輝度Ｂｒ（ｘ、ｙ）を取得した。取得した輝度Ｂｒ（ｘ、ｙ）は制御回路４０７のメモリーに記憶させた。
【００８５】
次に、Ｓ１０２の各素子に印加する特性シフト電圧の印加時間の設定方法について説明する。
【００８６】
実施例１において、特性シフト電圧の印加時間の対数におおむね正比例して特性シフト量が増加することを説明した。ところで画素の輝度は素子の放出電流と強い相関性（ほぼ一対一の相関）があるため、特性シフト電圧を印加した際の輝度のシフト量（減少量）についても、図１３に示すような特性シフト電圧の印加時間の対数に正比例して輝度のシフト量が増加する関係がある。
【００８７】
本実施例においても、上記の特性を用いて駆動電圧Ｖｄｒｖにおける輝度が均一となるよう、各画素の駆動電圧Ｖｄｒｖにおける輝度を目標値Ｂｒ＿ｄｅｓｔへシフトさせる。目標値Ｂｒ＿ｄｅｓｔは先に取得したＢｒ（ｘ、ｙ）の中で最小のものとした。
【００８８】
この目標値に特性をシフトさせるために各素子に加える特性シフト電圧の印加時間Ｔ＿ｓｈｉｆｔ（ｘ、ｙ） は次式により計算し、制御回路４０７のメモリーに記憶させる。
【００８９】
Ｔ＿ｓｈｉｆｔ（ｘ、ｙ）＝１０＾（（Ｂｒ（ｘ、ｙ）−Ｂｒ＿ｄｅｓｔ）／ＳｌｏｐｅＢｒ＿ｓｈｉｆｔ）
ＳｌｏｐｅＢｒ＿ｓｈｉｆｔは特性シフト電圧の印加時間の対数をＸ軸に、輝度のシフト量をＹ軸にプロットした直線の傾きである。本実施例で用いた画像表示装置に以下の条件の特性シフト電圧を印加した時の輝度のシフト量のデータをあらかじめ実験的に取得し、制御回路４０７に搭載のソフトウエアでの計算処理で用いている。
【００９０】
本実施例では特性シフト電圧として、波高値Ｖｓｈｉｆｔ １７［ｖ］、パルス幅１［ｍｓ］、周期１０［ｍｓ］の矩形波を用いた。
【００９１】
以降、Ｓ１０３の設定した印加時間に基づく素子のグループ分け、Ｓ１０４のグループに基づいて特性シフト電圧を印加する工程は実施例１と同様な方法でおこない特性調整を終了した。
【００９２】
このようにして、調整を行った表示パネルに駆動回路を接続し動画像を表示したが、実施例１のときと同様にばらつき感を感じない高品位の画像が表示できた。
【００９３】
さらに本実施例では、実施例１と比較してＳ１０１の特性の測定を行う時間を短縮することができた。実施例１では測定時間は（パルス印加時間×行方向配線数×列方向配線数）であり具体的には約３０，０００［ｓ］であった。
【００９４】
一方、本実施例では測定時間は（（パルス印加時間＋輝度測定系視野間移動時間）×視野数）である。本実施例では、輝度測定系４１０の移動速度は３０「ｍｍ／ｓ」、１つの視野の大きさを約８０［ｍｍ］×６０［ｍｍ］としたので視野間の移動時間は４秒ほどであった。よって本実施例で素子特性の測定に要した時間は、約３３０［ｓ］程度で実施例１よりもさらに画像表示装置の調整に要する時間を短縮することができた。
【００９５】
なお、本実施例においても電子放出素子として表面伝導型放出素子を用いたが、ＦＥ型、ＭＩＭ型の電子放出素子にも本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の特性調整方法の概略を説明するフローチャート。
【図２】実施例１で用いた特性調整装置を説明する概略図。
【図３】実施例１での特性シフト電圧の印加方法を説明するフローチャート。
【図４】実施例２で用いた特性調整装置を説明する概略図。
【図５】実施例２での輝度測定時の視野の並び順を説明する図。
【図６】実施例２での輝度測定方法を説明するフローチャート。
【図７】表面伝導型放出素子の一例。
【図８】表面伝導型放出素子の素子特性の一例。
【図９】発明者らが試みたマルチビーム電子源の配線方法を説明する図。
【図１０】本発明の実施例で用いた画像表示装置の、一部を切り欠いて示した斜視図。
【図１１】表示パネルのフェ−スプレ−トの蛍光体配列を例示した平面図。
【図１２】電子放出特性のシフトシフトの仕方を説明する図。
【図１３】特性シフト電圧印加時間と電子放出特性シフト量の相関を説明する図。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method and a device for adjusting characteristics of an electron source and an image display device.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, two types of electron-emitting devices, a hot cathode device and a cold cathode device, are known. Among them, as the cold cathode device, for example, a field emission device, a metal / insulating layer / metal emission device, a surface conduction emission device, and the like are known.
[0003]
Among the cold cathode devices, a surface conduction electron-emitting device (hereinafter, sometimes simply referred to as a device) is formed by forming a small-area thin film of SnO2, Au, In2O3 / SnO2, carbon, or the like formed on a substrate. This utilizes a phenomenon in which electron emission occurs when a current is passed in parallel to a plane.
[0004]
FIG. 7 shows an example of a typical element configuration. In the figure, reference numeral 3001 denotes a substrate; and 3004, a conductive thin film made of metal oxide formed by sputtering. The conductive thin film 3004 is formed in an H-shaped planar shape as shown. An electron emission portion 3005 is formed by applying an energization process called energization forming to the conductive thin film 3004. The interval L in the figure is set at 0.5 to 1 [mm], and W is set at 0.1 [mm].
[0005]
The electron emission characteristics can be significantly improved by performing the energization activation process after the energization forming. The energization activation process is a process of energizing the electron-emitting portion formed by the energization forming process under appropriate conditions and depositing carbon or a carbon compound in the vicinity thereof. For example, in a vacuum atmosphere in which an organic substance having an appropriate partial pressure is present and the total pressure is 10 −2 to 10 −3 [Pa], a pulse of a predetermined voltage is applied periodically to emit electrons. One of single crystal graphite, polycrystal graphite, amorphous carbon, or a mixture thereof is deposited in the vicinity of the portion to a thickness of about 500 [angstrom] or less.
[0006]
By performing such a process, the emission current at the same applied voltage can be typically increased to about 100 times or more as compared to immediately after the energization forming. Therefore, even when manufacturing a multi-electron source using a large number of the above-described surface conduction electron-emitting devices, it is desirable to perform the activation process for each device.
[0007]
After the activation is completed, it is desirable to reduce the partial pressure of the organic substance in the vacuum atmosphere. This is called a stabilization step.
[0008]
FIG. 8 shows typical examples of (emission current Ie) versus (device applied voltage Vf) characteristics and (device current If) versus (device applied voltage Vf) characteristics of a surface conduction electron-emitting device.
[0009]
The emission current Ie is significantly smaller than the device current If, and it is difficult to show the same current on the same scale. In addition, these characteristics are changed by changing design parameters such as the size and shape of the device. Therefore, each of the two graphs is shown in an arbitrary unit.
[0010]
The surface conduction electron-emitting device has the following three characteristics regarding the emission current Ie.
[0011]
1) When a voltage higher than a certain voltage (hereinafter referred to as a threshold voltage Vth) is applied to the element, the emission current Ie sharply increases. On the other hand, when the voltage is lower than the threshold voltage Vth, the emission current Ie is hardly detected. . That is, it is a non-linear element having a clear threshold voltage Vth with respect to the emission current Ie.
[0012]
2) Since the emission current Ie changes depending on the voltage Vf applied to the element, the magnitude of the emission current Ie can be controlled by the voltage Vf.
[0013]
3) Since the response speed of the current Ie emitted from the device with respect to the voltage Vf applied to the device is high, the amount of charge of the electrons emitted from the device can be controlled by the length of time during which the voltage Vf is applied.
[0014]
The surface conduction electron-emitting device has an advantage that a large number of devices can be formed over a large area because the structure is simple and the production is easy. Therefore, an image display device such as an image display device and an image recording device, an electron beam source, and the like to which the surface conduction electron-emitting device is applied have been studied.
[0015]
The inventors have tried surface conduction emission devices of various materials, manufacturing methods and structures. Further, research has been conducted on a multi-electron source (also simply referred to as an electron source) in which a large number of surface conduction electron-emitting devices are arranged, and on an image display device using the electron source.
For example, an electron source using the electrical wiring method shown in FIG. 9 has been tried. In the figure, 4001 schematically shows a surface conduction electron-emitting device, 4002 shows a row direction wiring, and 4003 shows a column direction wiring. In the figure, they are shown as wiring resistances 4004 and 4005.
[0016]
The above-described wiring method is called simple matrix wiring. For convenience of illustration, the matrix is shown as a 6 × 6 matrix, but the size of the matrix is not limited to this.
[0017]
In an electron source in which elements are arranged in a simple matrix, an appropriate electric signal is applied to the row wiring 4002 and the column wiring 4003 in order to output a desired emission current. At the same time, a high voltage is applied to an anode electrode (not shown).
[0018]
For example, to drive an arbitrary element in the matrix, the selection voltage Vs is applied to the terminal of the row direction wiring 4002 of the selected row, and at the same time, the terminal of the row direction wiring 4002 of the non-selected row is not selected. A voltage Vns is applied. In synchronization with this, modulation voltages Ve1 to Ve6 for outputting an emission current are applied to the terminals of the column direction wiring 4003. According to this method, a voltage of Ve1-Vs to Ve6-Vs is applied to a selected element, and a voltage of Ve1-Vns to Ve6-Vns is applied to a non-selected element. Here, Ve1 to Ve6, Vs, and Vns are selected by appropriately setting voltages so that a voltage equal to or higher than the threshold voltage Vth is applied to a selected element and a voltage equal to or lower than the threshold voltage Vth is applied to an unselected element. An emission current of a desired intensity is output only from the element.
[0019]
Therefore, there is a possibility that various applications can be applied to the multi-electron source in which the surface conduction electron-emitting devices are arranged in a simple matrix. For example, if an electric signal corresponding to image information is appropriately applied, it is suitable as an electron source for an image display device. Can be used.
[0020]
In such a multi-electron source, the emission characteristics of the individual electron sources may slightly vary due to process variations. A multi-electron source is suitable for producing a large-screen flat image display device, but unlike a CRT or the like, there are many electron sources. There has been a problem that variations in characteristics appear as variations in luminance.
[0021]
The reasons why the electron emission characteristics of the multi-electron source differ from one electron source to another include, for example, variations in the components of the material used for the electron emission portion, errors in the dimensions and shapes of the elements of the element, and unevenness in the energization conditions in the energization forming process There may be various causes such as non-uniformity of energizing conditions and atmospheric gas in the energizing step. However, removing all of these causes requires extremely sophisticated manufacturing equipment and extremely strict process control, and if these are satisfied, the manufacturing cost becomes enormous, which is not practical.
[0022]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-228867 and the like, a method of manufacturing by providing a step of measuring each characteristic and a step of applying a characteristic shift voltage for adjusting the characteristic to a value corresponding to a reference value in order to suppress the variation. Is disclosed.
[0023]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the step of adjusting the characteristics in the invention disclosed therein, a method of sequentially and individually adjusting the characteristics of all the elements constituting the electron source is adopted. When used in a high-resolution image display device such as a recent high-definition TV, that is, when the number of pixels is large, it may take a long time for the characteristic adjustment process.
[0024]
[Means for Solving the Problems]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an electron source having uniform characteristics by adjusting the characteristics of a multi-electron source with a simple process.
[0025]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
(Example 1)
An example in which the present invention is applied to an image display device using an electron beam source will be described.
[0026]
First, a configuration and a manufacturing method of a display panel of an image display device to which the present invention is applied will be described.
[0027]
FIG. 10 is a perspective view of a display panel of an image display device to which the present invention is applied, in which a part of the panel is cut away to show the internal structure.
[0028]
In the figure, 1005 is a rear plate, 1006 is a side wall, 1007 is a face plate, and 1005 to 1007 form an airtight container for maintaining the inside of the display panel at a vacuum. In assembling the airtight container, it is necessary to seal the joint of each member to maintain sufficient strength and airtightness. However, apply frit glass to the joint, and in air, at 450 degrees Celsius for 10 minutes. Sealing was achieved by firing.
[0029]
The substrate 1001 is fixed to the rear plate 1005. M × n surface conduction electron-emitting devices 1002 are formed on the substrate. m and n are appropriately set according to the target number of display pixels. In this embodiment, m = 3840 and n = 768. These elements are wired in a simple matrix by column-directional wiring electrodes 1003 and row-directional wiring electrodes 1004. An insulating layer (not shown) is formed between the column-directional wiring electrodes 1003 and the row-directional wiring electrodes 1004 at the intersections thereof, so that electrical insulation is maintained.
[0030]
Power was supplied to each of the elements via the column wiring electrodes 1003 and the row wiring electrodes 1004 to perform the energization forming processing and the energization activation processing.
[0031]
The portion constituted by 1001 to 1004 is called an electron beam source.
[0032]
A fluorescent film 1008 is formed on the lower surface of the face plate 1007 in FIG. Since this embodiment is a color display device, phosphors of three primary colors of red, green, and blue used in the field of CRT are separately applied to a portion of the fluorescent film 1008. The phosphor of each color is separately applied in a stripe shape as shown in FIG. 11, and a black conductor (black matrix) 1010 is provided between the stripes of the phosphor.
[0033]
On the rear plate side surface of the fluorescent film 1008, a metal back 1009 known in the field of CRT is provided. The purpose of providing the metal back 1009 is to improve the light utilization rate by mirror-reflecting a part of the light emitted from the fluorescent film 1008, to protect the fluorescent film 1008 from the collision of negative ions, and to use an electron beam. The function may be to function as an electrode for applying an accelerating voltage, or to function as a conductive path for excited electrons of the fluorescent film 1008. The metal back 1009 is formed by forming a fluorescent film 1008 on a faceplate substrate 1007, smoothing the surface of the fluorescent film, and vacuum-depositing Al thereon.
[0034]
Dx1 to Dxm, Dy1 to Dyn, and Hv in FIG. 10 are air-tight electrical connection terminals provided for electrically connecting the display panel to an electric circuit (not shown). Dx1 to Dxm are electrically connected to the column wiring 1003 of the electron source, Dy1 to Dyn are electrically connected to the row wiring 1004 of the electron source, and Hv is electrically connected to the metal back 1009 of the face plate.
[0035]
To evacuate the inside of the hermetic container, after assembling the hermetic container, an exhaust pipe (not shown) and a vacuum pump are connected, and the inside of the hermetic container is evacuated to a degree of vacuum of about 1e-6 [Pa]. Thereafter, the exhaust pipe is sealed, but a getter film (not shown) is formed at a predetermined position in the airtight container immediately before the sealing in order to maintain the degree of vacuum in the airtight container. In this embodiment, the getter film is formed by heating and depositing a getter material mainly containing Ba by high frequency heating. The inside of the hermetic container is maintained at a degree of vacuum of about 1e-6 [Pa] by the adsorbing action of the getter film. That is, the organic substance is in a stabilized state in which the partial pressure is reduced.
[0036]
Applicants have conducted intensive studies to improve the characteristics of the surface conduction electron-emitting device. As a result, it is possible to reduce the change over time by performing a preliminary driving process prior to the normal driving in the manufacturing process. Heading. During driving, the surface conduction electron-emitting device has an extremely high electric field intensity near the electron-emitting portion. For this reason, when driven at the same driving voltage for a long time, there is a problem that the amount of emitted electrons gradually decreases. It is considered that the change with time in the vicinity of the electron emitting portion due to the high electric field strength is caused by a decrease in the amount of emitted electrons.
[0037]
Preliminary driving means that the surface conduction electron-emitting device in a stabilized state is driven for a while at a voltage of Vpre. After performing the preliminary driving, the normal driving is performed at the normal driving voltage Vdrv such that the electric field intensity becomes smaller than when the voltage Vpre is applied. By driving by applying the Vpre voltage, a large electric field intensity can be applied to the electron-emitting portion of the element in advance, and changes in structural members that cause instability of the aging characteristics are intensively expressed in a short period of time, resulting in a low electric field. It is considered that the normal driving voltage Vdrv can reduce the fluctuation factors during long-time driving.
[0038]
In this embodiment, a rectangular wave having Vpre of 16 [V], a pulse width of 1 [ms], and a period of 10 [ms] is set as the pre-driving voltage. The application time was 100 [ms] of 10 pulses.
[0039]
Next, a device used for adjusting characteristics of the image display device will be described with reference to FIG.
[0040]
In FIG. 2, reference numeral 201 denotes the display panel described above. Reference numeral 202 denotes a terminal for applying a high voltage from the DC high voltage source 208 to the metal back of the display panel 201.
[0041]
209 is an ammeter. The ammeter 209 is connected in series between the DC high voltage source 208 and the terminal 202, and can measure a current value emitted from the electron source. The obtained current value can be transferred to the control circuit 207.
[0042]
205 and 206 are pulse generators that can generate pulse voltages Py and Px. The pulse generators 205 and 206 can output a pulse voltage of an arbitrary wave height, pulse width, cycle, and output time by a signal from the control circuit 207.
[0043]
Reference numerals 203 and 204 denote switch matrices for selecting a row direction wiring and a column direction wiring, respectively, and applying a pulse voltage generated by the pulse generators 205 and 206. The switch matrices 203 and 204 can be controlled by signals from the control circuit 207.
[0044]
A control circuit 207 controls the entire characteristic adjustment. In this embodiment, a normal personal computer is used for the control circuit 207. The control of each device and the acquisition of data described above are realized by using generally used signal transmission means such as GPIB, serial, and parallel. The control operation was performed by software incorporated in the control circuit 207.
[0045]
Next, a method of adjusting the characteristics will be described. As shown in FIG. 1, the characteristic adjustment of the present invention is roughly divided into measurement of the electron emission characteristics of the devices, setting of the application time of the characteristic shift voltage applied to each device, and grouping of the devices based on the set application time. And a step of applying a characteristic shift voltage based on the group. These will be described sequentially.
[0046]
First, the method of measuring the electron emission characteristics of the device in S101 will be described.
Here, the emission current Ie_drv (x, y) at the drive voltage Vdrv of all the elements constituting the electron source is measured.
[0047]
Hereinafter, x indicates a column wiring number, y indicates a row wiring number, and (x, y) indicates an element selected by x and y. Note that the range of x and y is 1 ≦ x ≦ m and 1 ≦ y ≦ n.
[0048]
First, the control circuits 207 cause the switch matrices 203 and 204 to select predetermined row-direction wirings and column-direction wirings one by one. On the other hand, the control circuit 207 causes the pulse generators 205 and 206 to output pulse voltages Px and Py. Here, Px and Py were set so that they had a peak value of の of Vdrv and pulses of mutually different polarities. In this way, the voltage of the peak value Vdrv can be applied only to the elements selected by the switch matrices 203 and 204. The ammeter 209 measures the emission current of the selected element in synchronization with the rising period of the pulse, and transfers the measured value to the control circuit 207.
[0049]
Such measurement of Ie_drv (x, y) is performed by sequentially switching the switch matrices 203 and 204 for all elements. The measurement results were stored in a memory mounted on the control circuit 207.
[0050]
In this embodiment, a rectangular wave having Vdrv of 14.5 [V], a pulse width of 1 [ms], and a period of 10 [ms] is set as the drive voltage. The output voltage of the DC high voltage source 208 was 1 [kv].
[0051]
Next, a method of setting the application time of the characteristic shift voltage applied to each element in S102 will be described.
[0052]
The surface conduction electron-emitting device of the present embodiment has an emission current characteristic (memory function) according to the maximum peak value of a voltage pulse applied in the past. FIG. 12 shows how the emission current characteristics of an element change when the characteristic shift voltage Vshift (Vshift ≧ Vpre) is applied. By the application of the characteristic shift voltage, the emission current Ie when the drive voltage Vdrv is applied decreases from Ie1 to Ie2. That is, the emission current characteristic is shifted rightward (from the curve a to the curve c) by the application of the characteristic shift voltage.
[0053]
Further, there is a correlation between the application time of the characteristic shift voltage and the shift amount of the characteristic. FIG. 13 is a graph schematically showing the correlation between the characteristic shift amount and the application time of the shift voltage when a certain characteristic shift voltage having a peak value Vshift (Vshift ≧ Vpre) is applied. In the graph, the characteristic shift voltage application time is set as a logarithm on the X axis, and the characteristic shift amount is set on the Y axis. As shown in FIG. 13, the characteristic shift amount increases substantially directly in proportion to the logarithm of the shift voltage application time. The slope Slope_shift of the straight line changes depending on the structure and material of the element, the peak value of the applied shift voltage, the pulse width, and the cycle. Therefore, the graph of FIG. 13 is shown in arbitrary units.
[0054]
In the present embodiment, the emission current at the drive voltage Vdrv of each element is shifted to the target value Ie_dest so that the emission current at the drive voltage Vdrv becomes uniform using the above two characteristics. The target value Ie_dest was the smallest of Ie_drv (x, y) obtained earlier.
[0055]
In order to shift the element characteristics to the target value, the application time T_shift (x, y) of the characteristic shift voltage applied to each element is calculated by the following equation and stored in the memory of the control circuit 207. ＾ in the formula is a symbol representing a power.
[0056]
T_shift (x, y) = 10 ＾ ((Ie_drv (x, y) -Ie_dest) / Slope_shift)
Slope_shift is obtained by experimentally acquiring in advance the data of the characteristic shift amount when a characteristic shift voltage under the following conditions is applied to the surface conduction electron-emitting device used in this embodiment, and using software installed in the control circuit 207. Used in calculation processing.
[0057]
In the present embodiment, a rectangular wave having a peak value Vshift17 [v], a pulse width 1 [ms], and a period freq 10 [ms] was used as the characteristic shift voltage.
[0058]
Next, in S103, the devices are grouped based on T_shift (x, y) obtained in S102. First, the characteristic shift voltage application time was converted into a pulse application count Pcount (x, y). The conversion can be performed by the following equation. freq is the pulse period of the characteristic shift voltage.
[0059]
Pcount (x, y) = T_shift (x, y) / freq
Further, the number of digits smaller than the maximum digit of Pcount (x, y) was rounded off to discretize the number of pulse applications. As an example, 13 was set to 10, 45 to 50, and 135 to 100. Because the characteristic shift amount is proportional to the logarithm of the characteristic shift voltage application time, rounding off a number smaller than the maximum digit of the number of application times does not significantly affect the characteristic shift amount.
[0060]
The elements are grouped into groups of Grp_0, Grp_1 to Grp_pmax based on the discretized pulse application count. That is, an element whose Pcount (x, y) is 0 belongs to Grp_0, and an element whose Pcount (x, y) is 1 belongs to Grp_1. Hereinafter, the elements are similarly grouped. pmax is the maximum number of application times of the characteristic voltage. In this embodiment, pmax is about 30. The above calculation processing was performed by software installed in the control circuit 207, and the result was stored in the memory of the control circuit 207.
[0061]
In the next S104, a characteristic shift voltage was sequentially applied to each of Grp_1 to Grp_pmax grouped in the step of S103. In this embodiment, the application of the characteristic shift voltage is performed for each row wiring. This will be described with reference to FIG.
[0062]
First, in step S301, the control circuit 207 selects the first row-directional wiring in the switch matrix 203. Next, in step S302, the control circuit 207 selects the column-direction wiring of the element connected to the top of the row-direction wiring and belonging to Grp_1 in the switch matrix 204.
[0063]
Next, in S303, the control circuit 207 causes the pulse generators 205 and 206 to output one pulse Px and Py. Px and Py were set so as to have a pulse having a half amplitude of the peak value Vshift of the characteristic shift voltage and different polarities from each other.
[0064]
According to the condition determination of S304, the operations of S302 to S303 are sequentially performed for Grp_1 to Grp_pmax while changing the number of pulse applications.
[0065]
As in the operations of S301 to S304, the characteristic shift voltage is applied collectively to the elements grouped according to the shift voltage application time, so that the characteristic shift voltage is applied individually to the elements. The time required for the process was significantly reduced.
[0066]
Further, according to the condition determination in S305, the operations in S301 to S304 were repeated from the second row wiring to the nth row, and adjustment was performed for all elements constituting the electron source.
[0067]
By employing the adjustment method as described above, the time required for the adjustment can be greatly reduced as compared with the method in which the adjustment is sequentially performed individually for each element in the related art. Specifically, when the number of application of the characteristic shift voltage is 10 times on average and the pmax is 30 times, conventionally, (average number of application times × number of wirings in column direction × number of wirings in row direction × period of characteristic shift voltage) [s] The time, about 300,000 [s], was required. However, in the adjustment method of this embodiment, the time of (s) (total number of groups × the number of wirings in the row direction × the cycle of the characteristic shift voltage) [s] is about 500 [s]. I was able to.
[0068]
When a driving circuit was connected to the display panel after the characteristic adjustment and a moving image was displayed, a high-quality image without a sense of variation could be displayed.
[0069]
In this embodiment, a surface conduction electron-emitting device is used as an electron-emitting device. However, the present invention can be applied to FE-type and MIM-type electron-emitting devices.
[0070]
(Example 2)
In this embodiment, an example will be described in which the emission luminance of a pixel included in an image display device is measured as a characteristic of an element and the characteristic is adjusted. Also in this embodiment, an image display device having the same configuration and manufacturing method as those described in Embodiment 1 was used. Therefore, description of the image display device is omitted.
[0071]
First, a device used for adjusting the characteristics of the image display device in the present embodiment will be described with reference to FIG. In FIG. 4, reference numerals 401 to 408 are the same as those used in the first embodiment, and correspond to reference numerals 201 to 208 in FIG. Therefore, the description is omitted.
[0072]
Reference numeral 410 denotes a luminance measurement system that captures light emitted from the image display panel 401 and performs photoelectric sensing, and includes an optical lens and an area sensor. In this embodiment, a CCD camera was used as the area sensor. The luminance measurement system 410 captures the light emitted from the image display device and digitizes it as two-dimensional image data. The control circuit 407 receives the digitized image data from the luminance measurement system 410, and acquires the luminance corresponding to each pixel by software built in the control circuit 407. The connection between the luminance measurement system 410 and the control circuit 407 was performed by connecting the control circuit 407 with a general-purpose image input board and a dedicated cable.
[0073]
411 is a robot system. The robot system 411 includes a ball screw and a linear guide, and can move the luminance measurement system 410 to an arbitrary position on the face plate of the display panel 401 by a signal from the control circuit 407. The connection between the control circuit 407 and the robot system 411 was performed by serial connection.
[0074]
In the present embodiment, the face plate of the display panel 401 is divided into eight rectangular fields of view Vi (1) to Vi (80) for eight divisions in the row direction wiring and ten divisions in the column direction wiring side. The luminance is sequentially measured by moving 410 to each field of view. Therefore, the height of the luminance measurement system 410 from the display panel 401 is adjusted by the robot system 411 such that 96 pixels in the row direction and 384 pixels in the column direction are included in each field of view. The magnification of the optical lens of the luminance measurement system 410 was set.
[0075]
The visual fields Vi (1) to Vi (80) were set such that continuous visual fields were adjacent to each other as shown in FIG. 5 so that the moving distance of the luminance measurement system 410 was minimized.
[0076]
Next, a method of adjusting the characteristics of the image display device according to the present embodiment will be described. Also in the present embodiment, as shown in FIG. 1, the adjustment method is as follows: measurement of pixel luminance (measurement of element characteristics), setting of application time of characteristic shift voltage applied to each element, grouping of elements based on the set application time And a step of applying a characteristic shift voltage based on the group.
[0077]
First, the method of measuring the luminance Br (x, y) of each pixel at the drive voltage Vdrv in S101 will be described with reference to FIG. Also in the present embodiment, x represents a column wiring number, y represents a row wiring number, and (x, y) represents a pixel and an element selected by x and y.
[0078]
In step S601, a predetermined voltage is applied to the metal back of the display panel 401 by the DC high voltage source 408. In this embodiment, a voltage of 5 [kv] is applied.
[0079]
In step S602, the robot system 411 is operated under the control of the control circuit 407, and the luminance measurement system 410 is moved to the first visual field Vi (1).
[0080]
In step S603, the control circuit 407 switches the row-direction wiring and the column-direction wiring selected by the switch matrices 403 and 404 so that an element within the field of view of the luminance measurement system 410 is selected. For example, in the case of the first field of view, row wirings 1 to 96 are selected, and column wirings 1 to 384 are selected.
[0081]
In step S604, the control circuit 407 causes the pulse generators 405 and 406 to output pulse voltages Px and Py. At the same time, the luminance measurement system 410 captures light emission of the display panel 401 and digitizes image data.
[0082]
Here, Px and Py are set so that they have a peak value of の of the drive voltage Vdrv and have pulses of mutually different polarities. In this way, the voltage of the peak value Vdrv can be applied only to the element selected by the switch matrices 403 and 404. In this embodiment, ten pulses of Vdrv = 14 V, a pulse width of 20 [μs], and a period of 100 [μs] were applied as a drive voltage at the time of luminance measurement.
[0083]
In step S605, the control circuit 407 receives the image data captured by the luminance measurement system 410 during the period of S604, and acquires the luminance Br (x, y) of the pixel within the visual field of the measurement system 410. The control circuit 407 can cut off the data of the black matrix portion from the received image data and perform calculation for adding the data of the light emitting portion for each pixel to obtain the luminance Br (x, y). Note that the calculation for obtaining the luminance Br (x, y) was performed by software installed in the control circuit 407.
[0084]
In the condition determination in S606, it is determined whether or not the luminance acquisition for the visual fields Vi (1) to Vi (80) has been completed. The luminance Br (x, y) was obtained for all the pixels of the display panel 401 by repeatedly performing the steps S602 to S605 for Vi (1) to Vi (80). The acquired luminance Br (x, y) was stored in the memory of the control circuit 407.
[0085]
Next, a method of setting the application time of the characteristic shift voltage applied to each element in S102 will be described.
[0086]
In the first embodiment, it has been described that the characteristic shift amount increases substantially in direct proportion to the logarithm of the application time of the characteristic shift voltage. Incidentally, since the luminance of a pixel has a strong correlation (approximately one-to-one correlation) with the emission current of the element, the shift amount (decrease amount) of the luminance when the characteristic shift voltage is applied also has the characteristic shown in FIG. There is a relationship that the shift amount of the luminance increases in direct proportion to the logarithm of the application time of the shift voltage.
[0087]
Also in the present embodiment, the luminance at the driving voltage Vdrv of each pixel is shifted to the target value Br_dest so that the luminance at the driving voltage Vdrv is uniform using the above characteristics. The target value Br_dest was the smallest of the previously obtained Br (x, y).
[0088]
The application time T_shift (x, y) of the characteristic shift voltage applied to each element to shift the characteristic to the target value is calculated by the following equation and stored in the memory of the control circuit 407.
[0089]
T_shift (x, y) = 10 ＾ ((Br (x, y) -Br_dest) / SlopeBr_shift)
SlopeBr_shift is a slope of a straight line in which the logarithm of the application time of the characteristic shift voltage is plotted on the X axis and the shift amount of the luminance is plotted on the Y axis. Data of the amount of shift in luminance when a characteristic shift voltage under the following conditions is applied to the image display device used in this embodiment is experimentally acquired in advance and used in calculation processing by software installed in the control circuit 407. ing.
[0090]
In this embodiment, a rectangular wave having a peak value Vshift of 17 [v], a pulse width of 1 [ms], and a period of 10 [ms] was used as the characteristic shift voltage.
[0091]
Thereafter, the steps of grouping elements based on the application time set in S103 and applying the characteristic shift voltage based on the group in S104 were performed in the same manner as in Example 1, and the characteristic adjustment was completed.
[0092]
In this way, a driving circuit was connected to the adjusted display panel to display a moving image. As in the case of the first embodiment, a high-quality image without a sense of variation could be displayed.
[0093]
Further, in the present embodiment, the time for measuring the characteristics of S101 can be reduced as compared with the first embodiment. In Example 1, the measurement time was (pulse application time × the number of wirings in the row direction × the number of wirings in the column direction), specifically, about 30,000 [s].
[0094]
On the other hand, in the present embodiment, the measurement time is ((pulse application time + luminance measurement system visual field movement time) × the number of visual fields). In this embodiment, the moving speed of the luminance measuring system 410 is 30 mm / s, and the size of one visual field is about 80 mm × 60 mm, so that the moving time between the visual fields is about 4 seconds. there were. Therefore, the time required for measuring the element characteristics in the present embodiment was about 330 [s], which was shorter than that in the first embodiment.
[0095]
Although the surface conduction electron-emitting device is used as the electron-emitting device in this embodiment, the present invention can be applied to FE-type and MIM-type electron-emitting devices.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a flowchart illustrating an outline of a characteristic adjustment method according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a characteristic adjustment device used in the first embodiment.
FIG. 3 is a flowchart illustrating a method of applying a characteristic shift voltage in the first embodiment.
FIG. 4 is a schematic diagram illustrating a characteristic adjustment device used in a second embodiment.
FIG. 5 is a view for explaining an arrangement order of visual fields at the time of measuring luminance in the second embodiment.
FIG. 6 is a flowchart illustrating a luminance measurement method according to the second embodiment.
FIG. 7 shows an example of a surface conduction electron-emitting device.
FIG. 8 shows an example of device characteristics of a surface conduction electron-emitting device.
FIG. 9 is a diagram illustrating a wiring method of a multi-beam electron source attempted by the inventors.
FIG. 10 is a partially cutaway perspective view of the image display device used in the embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a plan view illustrating a phosphor array of a face plate of a display panel.
FIG. 12 is a view for explaining how to shift electron emission characteristics.
FIG. 13 is a diagram for explaining a correlation between a characteristic shift voltage application time and an electron emission characteristic shift amount.

Claims (9)

複数の電子放出素子を電気的に接続し基板上に並べた電子源の特性調整方法であって、
特性調整前に各電子放出素子の特性として電子放出特性を測定する測定工程と、
各電子放出素子の特性が所定の目標値に調整されるように、各電子放出素子に対し特性シフト電圧を印加する時間のテーブルを作成する印加時間設定工程と、
前記印加時間のテーブルをもとに、複数個の電子放出素子をグループ分けするグループ分け工程と、
前記グループに含まれる電子放出素子に対し、グループごとに印加時間を変えながら特性シフト電圧を印加する、特性シフト電圧印加工程と
を有することを特徴とする電子源の特性調整方法。A method for adjusting the characteristics of an electron source in which a plurality of electron-emitting devices are electrically connected and arranged on a substrate,
A measurement step of measuring electron emission characteristics as characteristics of each electron emission element before characteristic adjustment,
An application time setting step of creating a table of time for applying a characteristic shift voltage to each electron-emitting device so that the characteristics of each electron-emitting device are adjusted to a predetermined target value;
A grouping step of grouping a plurality of electron-emitting devices based on the table of the application time;
A characteristic shift voltage applying step of applying a characteristic shift voltage to the electron-emitting devices included in the group while changing the application time for each group. 前記電子放出素子は、表面伝導型放出素子であることを特徴とする請求項１に記載の電子源の特性調整方法2. The method according to claim 1, wherein the electron-emitting device is a surface conduction electron-emitting device. 前記電子源の特性調整を、有機ガスの分圧が１０−６［Ｐａ］以下の雰囲気で行うことを特徴とする請求項１〜２に記載の電子源の特性調整方法。3. The method according to claim 1, wherein the characteristic adjustment of the electron source is performed in an atmosphere in which a partial pressure of the organic gas is 10-6 [Pa] or less. 前記特性シフト電圧の印加時間は、離散的であることを特徴とする請求項１〜３に記載の電子源の特性調整方法。4. The method according to claim 1, wherein the application time of the characteristic shift voltage is discrete. 請求項１〜請求項４に記載の電子源の特性調整方法で、調整されたことを特徴とする電子源。An electron source characterized by being adjusted by the method for adjusting characteristics of an electron source according to claim 1. 請求項５に記載の電子源と電子放出素子からの放出電子により発光する蛍光体、とを備えることを特徴とする画像表示装置。An image display device comprising: the electron source according to claim 5; and a phosphor that emits light by electrons emitted from the electron-emitting device. 請求項６に記載の画像表示装置の特性調整方法であって、前記測定工程では、当該電子放出素子より放出される電子により発光される蛍光体の発光輝度を測定すること、を特徴とする画像表示装置の特性調整方法。7. The method according to claim 6, wherein in the measuring step, the luminance of a phosphor emitted by electrons emitted from the electron-emitting device is measured. A method for adjusting characteristics of a display device. 複数の電子放出素子を電気的に接続し基板上に並べた電子源の特性調整装置であって、
前記電子源を構成する電子放出素子を１つまたは複数個選択する選択制御回路と、
前記選択制御回路により、選択された素子に電圧パルスを印加する電圧印加回路と、
電圧印加回路からの電圧パルス出力時間を制御するパルス制御回路と、
駆動時に電子放出素子からの放出電流を測定する測定回路と、
各素子の電子放出電流測定値を格納するメモリと、
先ず、前記選択制御回路、電圧印加回路により前記電子放出素子に第１の電圧を印加し、前記測定回路に電子放出電流を測定させて前記メモリに記憶させる、
次に、電子源を構成する各電子放出素子に対し、その電子放出特性が所定の目標値となるように、特性シフト電圧を印加する時間のテーブルを作成し、
前記印加時間のテーブルをもとに、複数個の電子放出素子をグループ分けし、グループに含まれる電子放出素子を選択制御回路で選択し、グループごとに順次パルス制御回路により電圧印加回路からの電圧パルス印加時間を変えながら特性シフトを行わせる制御回路と、
を具備することを特徴とする電子源の特性調整装置。An electron source characteristic adjustment device in which a plurality of electron-emitting devices are electrically connected and arranged on a substrate,
A selection control circuit for selecting one or a plurality of electron-emitting devices constituting the electron source;
A voltage application circuit that applies a voltage pulse to a selected element by the selection control circuit;
A pulse control circuit for controlling a voltage pulse output time from the voltage application circuit;
A measurement circuit for measuring an emission current from the electron-emitting device during driving;
A memory for storing an electron emission current measurement value of each element;
First, a first voltage is applied to the electron-emitting device by the selection control circuit and a voltage application circuit, and the measurement circuit measures an electron emission current and stores the current in the memory.
Next, for each of the electron-emitting devices constituting the electron source, a table of time for applying the characteristic shift voltage is created so that the electron-emitting characteristic becomes a predetermined target value,
Based on the table of the application time, a plurality of electron-emitting devices are divided into groups, the electron-emitting devices included in the group are selected by a selection control circuit, and the voltage from the voltage application circuit is sequentially determined for each group by a pulse control circuit. A control circuit for performing a characteristic shift while changing the pulse application time;
A characteristic adjusting device for an electron source, comprising: 複数の電子放出素子を電気的に接続し基板上に並べた電子源と、電子放出素子からの放出電子により発光する蛍光体とを、備える画像表示装置の特性調整装置であって、
前記電子源を構成する電子放出素子を１つまたは複数個選択する選択制御回路と、
前記選択制御回路により、選択された素子に電圧パルスを印加する電圧印加回路と、
電圧印加回路からの電圧パルス出力時間を制御するパルス制御回路と、
駆動時に蛍光体からの発光輝度を測定する輝度測定回路と、
各素子の輝度測定値を格納するメモリと、
先ず、前記選択制御回路、電圧印加回路により前記電子放出素子に第１の電圧を印加し、前記測定回路に輝度を測定させて前記メモリに記憶させる、
次に、電子源を構成する各電子放出素子に対し、その輝度が所定の目標値となるように、特性シフト電圧を印加する時間のテーブルを作成し、
前記印加時間のテーブルをもとに、複数個の電子放出素子をグループ分けし、グループに含まれる電子放出素子を選択制御回路で選択し、グループごとに順次パルス制御回路により電圧印加回路からの電圧パルス印加時間を変えながら特性シフトを行わせる制御回路と、
を具備することを特徴とする画像表示装置の特性調整装置。An electron source in which a plurality of electron-emitting devices are electrically connected and arranged on a substrate, and a phosphor that emits light by the electrons emitted from the electron-emitting devices, a characteristic adjustment device for an image display device,
A selection control circuit for selecting one or a plurality of electron-emitting devices constituting the electron source;
A voltage application circuit that applies a voltage pulse to a selected element by the selection control circuit;
A pulse control circuit for controlling a voltage pulse output time from the voltage application circuit;
A luminance measuring circuit that measures the luminance of light emitted from the phosphor during driving,
A memory for storing a measured luminance value of each element;
First, a first voltage is applied to the electron-emitting device by the selection control circuit and a voltage application circuit, and the luminance is measured by the measurement circuit and stored in the memory.
Next, for each electron-emitting device constituting the electron source, a table of time for applying the characteristic shift voltage is created so that the brightness becomes a predetermined target value,
Based on the table of the application time, a plurality of electron-emitting devices are divided into groups, the electron-emitting devices included in the group are selected by a selection control circuit, and the voltage from the voltage application circuit is sequentially determined for each group by a pulse control circuit. A control circuit for performing a characteristic shift while changing the pulse application time;
A characteristic adjustment device for an image display device, comprising:

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