(57)【要約】【課題】低コストで低消費電力の表示装置及び、それに用いられる駆動回路を得る。【解決手段】駆動回路は、アノード電源１００、カソード電源８、ゲート電源１０、スイッチ７，９、及び定電流回路６ａを有している。スイッチ７，９は、高速なスイッチング動作を実現するために、トランジスタ等の半導体回路によって構成されている。定電流回路６ａの一端は表示パネルのカソード電極５に接続されており、他端はスイッチ７に接続されている。スイッチ７の切り替え動作により、カソード電源８のカソード電圧Ｖｋ及びＧＮＤ電位のいずれかが選択されて、カソード電極５に供給される。定電流回路６ａは、カソード電極５とスイッチ７との間に直列に接続されている。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示パネルの所定電極に接続された一端を有する定電流回路と、
前記定電流回路の他端に直列に接続され、前記表示パネルにおける発光／非発光に応じて、所定の電源電位及びＧＮＤ電位のいずれかを選択して、前記所定電極に供給する第１の選択手段と
を備える、駆動回路。
【請求項２】
前記定電流回路の定電流の電流値は、複数に切り替え可能である、請求項１に記載の駆動回路。
【請求項３】
前記定電流回路は、
前記所定電極に接続された第１電極、前記第１の選択手段に接続された第２電極、及び制御電極を有するトランジスタと、
電圧値が異なる複数の電圧源と、
前記複数の電圧源の中から一つを選択して前記制御電極に接続する第２の選択手段と
を有する、請求項２に記載の駆動回路。
【請求項４】
前記定電流回路の定電流が流れる方向とは逆方向に順方向電流が流れる極性で、前記定電流回路に並列に接続されたダイオードをさらに備える、請求項１〜３のいずれか一つに記載の駆動回路。
【請求項５】
前記定電流回路に並列に接続されたコンデンサをさらに備える、請求項１〜４のいずれか一つに記載の駆動回路。
【請求項６】
前記所定電極は複数存在し、
前記定電流回路及び前記第１の選択手段は、複数の前記所定電極のそれぞれに対応して存在する、請求項１〜３のいずれか一つに記載の駆動回路。
【請求項７】
前記所定電極は複数存在し、
前記定電流回路及び前記第１の選択手段は、複数の前記所定電極のそれぞれに対応して存在し、
複数の前記定電流回路のそれぞれは、前記所定電極に接続された第１電極、前記第１の選択手段に接続された第２電極、及び制御電極を有するトランジスタを有し、
複数の前記定電流回路によって共有され、複数の前記制御電極に印加する電圧値が切り替え可能な可変電圧源をさらに備える、請求項２に記載の駆動回路。
【請求項８】
前記可変電圧源は、
電圧値が異なる複数の電圧源と、
前記複数の電圧源の中から一つを選択して複数の前記制御電極に接続する第２の選択手段と
を有する、請求項７に記載の駆動回路。
【請求項９】
複数の前記定電流回路のそれぞれは、前記可変電圧源に接続されたアノードと、前記制御電極に接続されたカソードとを有する絶縁ダイオードをさらに有する、請求項７又は８に記載の駆動回路。
【請求項１０】
複数の前記定電流回路のそれぞれは、
前記可変電圧源に接続されたアノードと、前記制御電極に接続されたカソードとを有する絶縁ダイオードと、
前記絶縁ダイオードの前記カソードに接続された一方電極と、前記第２電極に接続された他方電極とを有するコンデンサと、
前記コンデンサの前記一方電極及び前記制御電極に接続されたカソードと、前記コンデンサの前記他方電極及び前記第２電極に接続されたアノードとを有する定電圧ダイオードと
をさらに有する、請求項７又は８に記載の駆動回路。
【請求項１１】
複数の前記定電流回路のそれぞれは、
前記可変電圧源に接続された一方電極と、前記制御電極に接続された他方電極とを有する絶縁コンデンサと、
前記絶縁コンデンサの前記他方電極に接続された一方電極と、前記第２電極に接続された他方電極とを有するコンデンサと、
前記コンデンサの前記一方電極及び前記制御電極に接続されたカソードと、前記コンデンサの前記他方電極及び前記第２電極に接続されたアノードとを有する定電圧ダイオードと
をさらに有し、
前記可変電圧源の出力電位、及びＧＮＤ電位のいずれかを選択して前記絶縁コンデンサに供給する第３の選択手段をさらに備える、請求項７又は８に記載の駆動回路。
【請求項１２】
前記定電流回路の定電流が流れる方向とは逆方向に順方向電流が流れる極性で、複数の前記定電流回路のそれぞれに並列に接続されたダイオードをさらに備える、請求項７〜１１のいずれか一つに記載の駆動回路。
【請求項１３】
複数の前記定電流回路のそれぞれに並列に接続されたコンデンサをさらに備える、請求項７〜１２のいずれか一つに記載の駆動回路。
【請求項１４】
電子源及び該電子源からの電子の放出を制御するための所定電極を含む表示素子を有する表示パネルと、
前記所定電極を駆動する駆動回路と、
映像信号に基づいて前記駆動回路を制御する制御回路と
を備え、
前記駆動回路は、
前記所定電極に接続された一端を有する定電流回路と、
前記定電流回路の他端に直列に接続され、前記電子源からの電子の放出／非放出に応じて、所定の電源電位及びＧＮＤ電位のいずれかを選択して、前記所定電極に供給する第１の選択手段と
を有する、表示装置。
【請求項１５】
前記表示パネルは、行列状に配設されて一画面を構成する複数の前記表示素子を有する、請求項１４に記載の表示装置。
【請求項１６】
前記定電流回路の定電流の電流値は、外部入力によって任意に設定可能である、請求項１４又は１５に記載の表示装置。
【請求項１７】
前記表示パネルが設置される周囲環境の照度を計測する計測手段をさらに備え、
前記計測手段での計測結果に基づいて、前記定電流回路の定電流の電流値が設定される、請求項１４〜１６のいずれか一つに記載の表示装置。
【請求項１８】
前記定電流回路の定電流の電流値は、複数に切り替え可能である、請求項１４〜１７のいずれか一つに記載の表示装置。
【請求項１９】
前記定電流回路は、
前記所定電極に接続された第１電極、前記第１の選択手段に接続された第２電極、及び制御電極を有するトランジスタと、
電圧値が異なる複数の電圧源と、
前記複数の電圧源の中から一つを選択して前記制御電極に接続する第２の選択手段と
を有する、請求項１８に記載の表示装置。
【請求項２０】
前記駆動回路は、前記定電流回路の定電流が流れる方向とは逆方向に順方向電流が流れる極性で、前記定電流回路に並列に接続されたダイオードをさらに有する、請求項１４〜１９のいずれか一つに記載の表示装置。
【請求項２１】
前記駆動回路は、前記定電流回路に並列に接続されたコンデンサをさらに有する、請求項１４〜２０のいずれか一つに記載の表示装置。
【請求項２２】
前記所定電極は複数存在し、
前記定電流回路及び前記第１の選択手段は、複数の前記所定電極のそれぞれに対応して存在する、請求項１４〜１９のいずれか一つに記載の表示装置。
【請求項２３】
前記所定電極は複数存在し、
前記定電流回路及び前記第１の選択手段は、複数の前記所定電極のそれぞれに対応して存在し、
複数の前記定電流回路のそれぞれは、前記所定電極に接続された第１電極、前記第１の選択手段に接続された第２電極、及び制御電極を有するトランジスタを有し、
前記駆動回路は、複数の前記定電流回路によって共有され、複数の前記制御電極に印加する電圧値が切り替え可能な可変電圧源をさらに有する、請求項１８に記載の表示装置。
【請求項２４】
前記可変電圧源は、
電圧値が異なる複数の電圧源と、
前記複数の電圧源の中から一つを選択して複数の前記制御電極に接続する第２の選択手段と
を有する、請求項２３に記載の表示装置。
【請求項２５】
複数の前記定電流回路のそれぞれは、前記可変電圧源に接続されたアノードと、前記制御電極に接続されたカソードとを有する絶縁ダイオードをさらに有する、請求項２３又は２４に記載の表示装置。
【請求項２６】
複数の前記定電流回路のそれぞれは、
前記可変電圧源に接続されたアノードと、前記制御電極に接続されたカソードとを有する絶縁ダイオードと、
前記絶縁ダイオードの前記カソードに接続された一方電極と、前記第２電極に接続された他方電極とを有するコンデンサと、
前記コンデンサの前記一方電極及び前記制御電極に接続されたカソードと、前記コンデンサの前記他方電極及び前記第２電極に接続されたアノードとを有する定電圧ダイオードと
をさらに有する、請求項２３又は２４に記載の表示装置。
【請求項２７】
複数の前記定電流回路のそれぞれは、
前記可変電圧源に接続された一方電極と、前記制御電極に接続された他方電極とを有する絶縁コンデンサと、
前記絶縁コンデンサの前記他方電極に接続された一方電極と、前記第２電極に接続された他方電極とを有するコンデンサと、
前記コンデンサの前記一方電極及び前記制御電極に接続されたカソードと、前記コンデンサの前記他方電極及び前記第２電極に接続されたアノードとを有する定電圧ダイオードと
をさらに有し、
前記駆動回路は、前記可変電圧源の出力電位、及びＧＮＤ電位のいずれかを選択して前記絶縁コンデンサに供給する第３の選択手段をさらに有する、請求項２３又は２４に記載の表示装置。
【請求項２８】
前記駆動回路は、前記定電流回路の定電流が流れる方向とは逆方向に順方向電流が流れる極性で、複数の前記定電流回路のそれぞれに並列に接続されたダイオードをさらに有する、請求項２３〜２７のいずれか一つに記載の表示装置。
【請求項２９】
前記駆動回路は、複数の前記定電流回路のそれぞれに並列に接続されたコンデンサをさらに有する、請求項２３〜２８のいずれか一つに記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、表示装置及びそれに用いられる駆動回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、表示装置の大画面化に伴い、平板型画像表示装置（フラットパネルディスプレイ）の開発が益々盛んに行われている。なかでも、平面状に配置された電子放出素子を電子源とした真空表示素子は、高輝度、広視野角、高速応答、及び低消費電力の実現が可能な自発光型表示装置として注目されている。特に、ＣＮＴ（Ｃａｒｂｏｎ　Ｎａｎｏ−Ｔｕｂｅ）の印刷膜を電子源としたものや、シリコン（Ｓｉ）やモリブデン（Ｍｏ）の先端を鋭利にしたものを電子源とした電界放出型表示装置（ＦＥＤ：Ｆｉｅｌｄ　Ｅｍｉｓｓｉｏｎ　Ｄｉｓｐｌａｙ）が注目されている。また、他の電子放出素子として、トンネル注入型（ＭＩＭ型、ＭＩＳ型）や表面伝導型（ＳＣＥ型、ＳＥＤ型）等を表示素子として応用したものがあり、学会や研究会で盛んに発表されている。
【０００３】
図２５は、電界放出型電子源を用いた従来の第１の表示装置の構成を示した模式図である（特開平８−３０５３１８号公報参照）。表示装置は、表示パネルと駆動回路とを備えている。表示パネルは、前面ガラス基板２００、アノード電極１、及び蛍光体２を含む前面パネルと、背面ガラス基板２０１、ゲート電極３、電子源４、及びカソード電極５を含む背面パネルとを有している。アノード電極１は、透明導電膜から成り、前面ガラス基板２００上に形成されている。蛍光体２は、アノード電極１上に形成されている。アノード電極１と蛍光体２の配置は逆でもよく、その場合はアノード電極１が透明である必要はない。ゲート電極３は、電子引き出し用の電極であり、電子源４の近傍に配置されている。ゲート電極３には電子通過用の複数の穴３ａが設けられている。カソード電極５は、導電膜から成り、背面ガラス基板２０１上に形成されている。
【０００４】
前面パネルと背面パネルとを互いに向かい合わせて配置し、枠状のスペーサ（図示せず）を両パネル間に配設して、これらを低融点ガラス等で気密封止することにより、真空容器が構成される。
【０００５】
駆動回路は、アノード電源１００、ゲート電源１０、スイッチ７ａ，７ｂ，９、及び定電流回路６を有している。アノード電極１には、１０ｋＶ程度のアノード電圧Ｖａがアノード電源１００から供給されている。ゲート電極３には、ゲート電圧Ｖｇのゲート電源１０が、スイッチ９を介して接続されている。ゲート電圧Ｖｇは、電子源４からの電子引き出し用の電界を発生するための電圧である。カソード電極５は、ゲート電源１０のＧＮＤ側に、定電流回路６を介して接続されている。また、カソード電極５は、スイッチ７ｂを介してゲート電源１０のＧＮＤ側に接続されている。
【０００６】
以下、図２５に示した表示装置の動作について説明する。スイッチ９の切り替えによってゲート電圧Ｖｇがゲート電極３に印加されると、ゲート電極３とカソード電極５との間にＶｇの電圧が印加され、電子源４から電子が放出される。この電子の一部はゲート電極３に達し、残りの電子はゲート電極３の穴３ａを通り抜け、アノード電極１に印加された１０ｋＶ程度のアノード電圧Ｖａによって加速されてアノード電極１に到達する。アノード電極１に到達した電子は蛍光体２に衝突して蛍光体２を励起し、蛍光体２より光（図示せず）が発せられる。この作用を用いると、ゲート駆動スイッチ９を開閉することにより、任意に発光の制御ができる。
【０００７】
図２６は、ゲート電極３に印加されるゲート電圧Ｖｇ（ゲート・カソード間電圧）と、電子源４から放出された電子によって流れた電流（放出電流）との関係を示すグラフである。図２６に示すような非線形な電気特性のものを駆動する場合には、印加電圧の小さな変動が電流の大きな変動となってしまい、ひいては蛍光体２の発光が不安定になる。そのため、図２５に示した表示装置では、定電流回路６を挿入することによって電流値の安定化が図られている。
【０００８】
また、図２５に示した表示装置において、定電流回路６で制限される発光のための電流値が非常に小さい場合は、ゲート駆動スイッチ９からみた容量性負荷を充放電するのに比較的長時間を要するため、ゲート駆動スイッチ９を高速に開閉させても発光動作は追従しなくなる。かかる問題を解決すべく、図２５に示した表示装置では、定電流回路６に並列に接続されたスイッチ７ｂを設け、カソード電極５とＧＮＤ電位との間で電流をバイパスさせている。
【０００９】
発光動作をさせるためにスイッチ９をゲート電圧Ｖｇ側に入れるが、それと同時にスイッチ７ｂを閉じると、定電流回路６で規定された電流値を大きく上回る電流がスイッチ７ｂ側に流れる。その結果、スイッチ９からみた容量性負荷が高速に充電され、ゲート電極３に印加される電圧は、ゲート電源１０の規定値（ゲート電圧Ｖｇ）に高速に達することができる。その後にカソード駆動スイッチ７ｂを開くと、正規の制限された定電流が流れて、安定した発光を行なうことができる。
【００１０】
また、図２５に示した表示装置では、定電流回路６とＧＮＤ電位との間にスイッチ７ａが接続されている。このスイッチ７ａは、一つのゲート電極３に対応してカソード電極５が複数設けられている場合に、各カソード電極ごとに発光を制御すべく、カソード側を個別に開閉するために用いられる。
【００１１】
スイッチ７ａを開いたときの電気抵抗値は、定電流を制限している抵抗値よりも十分大きいことが必要である。なぜなら、ゲート電極３に電圧が印加されて電子を放出しようとしたときに、発光させたくないカソードでは電子放出量が無視できる程度に電流値が制限されなければ、電子放出による誤発光が生じてしまうからである。同様の理由で、スイッチ７ｂを開いたときの電気抵抗値も、十分大きくなければならない。スイッチ７ａ，７ｂはトランジスタ等の半導体素子で構成されているため、機械式スイッチほど抵抗値を高くすることができず、数μＡ程度のリーク電流が存在する。そのため、発光時に流れる電流値が数μＡ程度に小さい場合に、上記の誤発光が生じてしまう。
【００１２】
図２７は、リーク電流に起因する誤発光を防止できる機能を有する、従来の第２の表示装置の構成を示した模式図である（特開平９−３１９３２７号公報参照）。図２７において、図２５で使用した参照符号と同じ参照符号を付した部分は、図２５と同一又は類似の構造・機能を有するものとする。カソード電圧Ｖｋを与えるカソード電源８が新たに追加されており、また、カソード電極５にはスイッチ７ｃが接続されている。スイッチ７ｃの切り替え動作によって、カソード電極５は、カソード電圧Ｖｋ、開放、及びＧＮＤ電位のいずれかに接続される。
【００１３】
ゲート電極３にゲート電圧Ｖｇが印加されても、それを打ち消すだけのカソード電圧Ｖｋをカソード電源８からカソード電極５に印加すれば、ゲート電極３とカソード電極５との間の電圧が無くなる。その結果、電子の放出自体が無くなって、不要な発光を無くすことができる。即ち、スイッチ７ｃがカソード電圧Ｖｋ側に切り替わったときには発光が停止する。一方、スイッチ７ｃが開放側に切り替わったときは、定電流回路６に電流が流れて規定の発光動作が行われる。また、スイッチ７ｃがＧＮＤ側に切り替わったときは、図２５に示した表示装置と同様に、高速な発光制御が実現される。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図２７に示した従来の表示装置によると、定電流回路６に並列にスイッチ７ｃが接続されているため、スイッチ７ｃがカソード電圧Ｖｋ側に切り替わって発光しない状態にある場合でも、定電流回路６側に定電流が流れる。その結果、発光とは関係ない無駄な電力を消費するという問題があった。
【００１５】
この問題を回避するために、図２５に示したスイッチ７ａを定電流回路６とＧＮＤ電位との間に追加することも考えられる。しかしながらこの場合は、耐電圧の高い開閉スイッチを追加することによってコストが上昇するという別の問題が生じる。
【００１６】
本発明はかかる問題を解決するために成されたものであり、低コストで低消費電力の表示装置及び、それに用いられる駆動回路を得ることを目的とするものである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
この発明のうち請求項１に記載の駆動回路は、表示パネルの所定電極に接続された一端を有する定電流回路と、前記定電流回路の他端に直列に接続され、前記表示パネルにおける発光／非発光に応じて、所定の電源電位及びＧＮＤ電位のいずれかを選択して、前記所定電極に供給する第１の選択手段とを備えるものである。
【００１８】
また、この発明のうち請求項２に記載の駆動回路は、請求項１に記載の駆動回路であって、前記定電流回路の定電流の電流値は、複数に切り替え可能であることを特徴とするものである。
【００１９】
また、この発明のうち請求項３に記載の駆動回路は、請求項２に記載の駆動回路であって、前記定電流回路は、前記所定電極に接続された第１電極、前記第１の選択手段に接続された第２電極、及び制御電極を有するトランジスタと、電圧値が異なる複数の電圧源と、前記複数の電圧源の中から一つを選択して前記制御電極に接続する第２の選択手段とを有することを特徴とするものである。
【００２０】
また、この発明のうち請求項４に記載の駆動回路は、請求項１〜３のいずれか一つに記載の駆動回路であって、前記定電流回路の定電流が流れる方向とは逆方向に順方向電流が流れる極性で、前記定電流回路に並列に接続されたダイオードをさらに備えることを特徴とするものである。
【００２１】
また、この発明のうち請求項５に記載の駆動回路は、請求項１〜４のいずれか一つに記載の駆動回路であって、前記定電流回路に並列に接続されたコンデンサをさらに備えることを特徴とするものである。
【００２２】
また、この発明のうち請求項６に記載の駆動回路は、請求項１〜３のいずれか一つに記載の駆動回路であって、前記所定電極は複数存在し、前記定電流回路及び前記第１の選択手段は、複数の前記所定電極のそれぞれに対応して存在することを特徴とするものである。
【００２３】
また、この発明のうち請求項７に記載の駆動回路は、請求項２に記載の駆動回路であって、前記所定電極は複数存在し、前記定電流回路及び前記第１の選択手段は、複数の前記所定電極のそれぞれに対応して存在し、複数の前記定電流回路のそれぞれは、前記所定電極に接続された第１電極、前記第１の選択手段に接続された第２電極、及び制御電極を有するトランジスタを有し、複数の前記定電流回路によって共有され、複数の前記制御電極に印加する電圧値が切り替え可能な可変電圧源をさらに備えることを特徴とするものである。
【００２４】
また、この発明のうち請求項８に記載の駆動回路は、請求項７に記載の駆動回路であって、前記可変電圧源は、電圧値が異なる複数の電圧源と、前記複数の電圧源の中から一つを選択して複数の前記制御電極に接続する第２の選択手段とを有することを特徴とするものである。
【００２５】
また、この発明のうち請求項９に記載の駆動回路は、請求項７又は８に記載の駆動回路であって、複数の前記定電流回路のそれぞれは、前記可変電圧源に接続されたアノードと、前記制御電極に接続されたカソードとを有する絶縁ダイオードをさらに有することを特徴とするものである。
【００２６】
また、この発明のうち請求項１０に記載の駆動回路は、請求項７又は８に記載の駆動回路であって、複数の前記定電流回路のそれぞれは、前記可変電圧源に接続されたアノードと、前記制御電極に接続されたカソードとを有する絶縁ダイオードと、前記絶縁ダイオードの前記カソードに接続された一方電極と、前記第２電極に接続された他方電極とを有するコンデンサと、前記コンデンサの前記一方電極及び前記制御電極に接続されたカソードと、前記コンデンサの前記他方電極及び前記第２電極に接続されたアノードとを有する定電圧ダイオードとをさらに有することを特徴とするものである。
【００２７】
また、この発明のうち請求項１１に記載の駆動回路は、請求項７又は８に記載の駆動回路であって、複数の前記定電流回路のそれぞれは、前記可変電圧源に接続された一方電極と、前記制御電極に接続された他方電極とを有する絶縁コンデンサと、前記絶縁コンデンサの前記他方電極に接続された一方電極と、前記第２電極に接続された他方電極とを有するコンデンサと、前記コンデンサの前記一方電極及び前記制御電極に接続されたカソードと、前記コンデンサの前記他方電極及び前記第２電極に接続されたアノードとを有する定電圧ダイオードとをさらに有し、前記可変電圧源の出力電位、及びＧＮＤ電位のいずれかを選択して前記絶縁コンデンサに供給する第３の選択手段をさらに備えることを特徴とするものである。
【００２８】
また、この発明のうち請求項１２に記載の駆動回路は、請求項７〜１１のいずれか一つに記載の駆動回路であって、前記定電流回路の定電流が流れる方向とは逆方向に順方向電流が流れる極性で、複数の前記定電流回路のそれぞれに並列に接続されたダイオードをさらに備えることを特徴とするものである。
【００２９】
また、この発明のうち請求項１３に記載の駆動回路は、請求項７〜１２のいずれか一つに記載の駆動回路であって、複数の前記定電流回路のそれぞれに並列に接続されたコンデンサをさらに備えることを特徴とするものである。
【００３０】
また、この発明のうち請求項１４に記載の表示装置は、電子源及び該電子源からの電子の放出を制御するための所定電極を含む表示素子を有する表示パネルと、前記所定電極を駆動する駆動回路と、映像信号に基づいて前記駆動回路を制御する制御回路とを備え、前記駆動回路は、前記所定電極に接続された一端を有する定電流回路と、前記定電流回路の他端に直列に接続され、前記電子源からの電子の放出／非放出に応じて、所定の電源電位及びＧＮＤ電位のいずれかを選択して、前記所定電極に供給する第１の選択手段とを有するものである。
【００３１】
また、この発明のうち請求項１５に記載の表示装置は、請求項１４に記載の表示装置であって、前記表示パネルは、行列状に配設されて一画面を構成する複数の前記表示素子を有することを特徴とするものである。
【００３２】
また、この発明のうち請求項１６に記載の表示装置は、請求項１４又は１５に記載の表示装置であって、前記定電流回路の定電流の電流値は、外部入力によって任意に設定可能であることを特徴とするものである。
【００３３】
また、この発明のうち請求項１７に記載の表示装置は、請求項１４〜１６のいずれか一つに記載の表示装置であって、前記表示パネルが設置される周囲環境の照度を計測する計測手段をさらに備え、前記計測手段での計測結果に基づいて、前記定電流回路の定電流の電流値が設定されることを特徴とするものである。
【００３４】
また、この発明のうち請求項１８に記載の表示装置は、請求項１４〜１７のいずれか一つに記載の表示装置であって、前記定電流回路の定電流の電流値は、複数に切り替え可能であることを特徴とするものである。
【００３５】
また、この発明のうち請求項１９に記載の表示装置は、請求項１８に記載の表示装置であって、前記定電流回路は、前記所定電極に接続された第１電極、前記第１の選択手段に接続された第２電極、及び制御電極を有するトランジスタと、電圧値が異なる複数の電圧源と、前記複数の電圧源の中から一つを選択して前記制御電極に接続する第２の選択手段とを有することを特徴とするものである。
【００３６】
また、この発明のうち請求項２０に記載の表示装置は、請求項１４〜１９のいずれか一つに記載の表示装置であって、前記駆動回路は、前記定電流回路の定電流が流れる方向とは逆方向に順方向電流が流れる極性で、前記定電流回路に並列に接続されたダイオードをさらに有することを特徴とするものである。
【００３７】
また、この発明のうち請求項２１に記載の表示装置は、請求項１４〜２０のいずれか一つに記載の表示装置であって、前記駆動回路は、前記定電流回路に並列に接続されたコンデンサをさらに有することを特徴とするものである。
【００３８】
また、この発明のうち請求項２２に記載の表示装置は、請求項１４〜１９のいずれか一つに記載の表示装置であって、前記所定電極は複数存在し、前記定電流回路及び前記第１の選択手段は、複数の前記所定電極のそれぞれに対応して存在することを特徴とするものである。
【００３９】
また、この発明のうち請求項２３に記載の表示装置は、請求項１８に記載の表示装置であって、前記所定電極は複数存在し、前記定電流回路及び前記第１の選択手段は、複数の前記所定電極のそれぞれに対応して存在し、複数の前記定電流回路のそれぞれは、前記所定電極に接続された第１電極、前記第１の選択手段に接続された第２電極、及び制御電極を有するトランジスタを有し、前記駆動回路は、複数の前記定電流回路によって共有され、複数の前記制御電極に印加する電圧値が切り替え可能な可変電圧源をさらに有することを特徴とするものである。
【００４０】
また、この発明のうち請求項２４に記載の表示装置は、請求項２３に記載の表示装置であって、前記可変電圧源は、電圧値が異なる複数の電圧源と、前記複数の電圧源の中から一つを選択して複数の前記制御電極に接続する第２の選択手段とを有することを特徴とするものである。
【００４１】
また、この発明のうち請求項２５に記載の表示装置は、請求項２３又は２４に記載の表示装置であって、複数の前記定電流回路のそれぞれは、前記可変電圧源に接続されたアノードと、前記制御電極に接続されたカソードとを有する絶縁ダイオードをさらに有することを特徴とするものである。
【００４２】
また、この発明のうち請求項２６に記載の表示装置は、請求項２３又は２４に記載の表示装置であって、複数の前記定電流回路のそれぞれは、前記可変電圧源に接続されたアノードと、前記制御電極に接続されたカソードとを有する絶縁ダイオードと、前記絶縁ダイオードの前記カソードに接続された一方電極と、前記第２電極に接続された他方電極とを有するコンデンサと、前記コンデンサの前記一方電極及び前記制御電極に接続されたカソードと、前記コンデンサの前記他方電極及び前記第２電極に接続されたアノードとを有する定電圧ダイオードとをさらに有することを特徴とするものである。
【００４３】
また、この発明のうち請求項２７に記載の表示装置は、請求項２３又は２４に記載の表示装置であって、複数の前記定電流回路のそれぞれは、前記可変電圧源に接続された一方電極と、前記制御電極に接続された他方電極とを有する絶縁コンデンサと、前記絶縁コンデンサの前記他方電極に接続された一方電極と、前記第２電極に接続された他方電極とを有するコンデンサと、前記コンデンサの前記一方電極及び前記制御電極に接続されたカソードと、前記コンデンサの前記他方電極及び前記第２電極に接続されたアノードとを有する定電圧ダイオードとをさらに有し、前記駆動回路は、前記可変電圧源の出力電位、及びＧＮＤ電位のいずれかを選択して前記絶縁コンデンサに供給する第３の選択手段をさらに有することを特徴とするものである。
【００４４】
また、この発明のうち請求項２８に記載の表示装置は、請求項２３〜２７のいずれか一つに記載の表示装置であって、前記駆動回路は、前記定電流回路の定電流が流れる方向とは逆方向に順方向電流が流れる極性で、複数の前記定電流回路のそれぞれに並列に接続されたダイオードをさらに有することを特徴とするものである。
【００４５】
また、この発明のうち請求項２９に記載の表示装置は、請求項２３〜２８のいずれか一つに記載の表示装置であって、前記駆動回路は、複数の前記定電流回路のそれぞれに並列に接続されたコンデンサをさらに有することを特徴とするものである。
【００４６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について具体的に説明する。以下の説明では、電子源の代表としてＣＮＴ等の電界放出型を用いて本発明の実施の形態について述べるが、電子放出素子であって電気特性等が同等であれば、その種類はトンネル注入型や表面伝導型等、いずれであってもよく、電界放出型に限定されるものではない。
【００４７】
実施の形態１．
図１は、電界放出型電子源を用いた、本発明の実施の形態１に係る表示装置の構成を示した模式図である。図１において、図２５，２７で使用した参照符号と同じ参照符号を付した部分は、図２５，２７と同一又は類似の構造・機能を有するものとする。また、図１に示した以外にも現実には発光素子の内部を真空に引くための穴や排気管、外部への信号取り出し電極、内部ガスを吸着するためのゲッタ等があるが、本願発明の特徴とは無関係であるため、図示は省略してある。
【００４８】
駆動回路は、アノード電源１００、カソード電源８、ゲート電源１０、スイッチ７，９、及び定電流回路６ａを有している。スイッチ７，９は、高速なスイッチング動作を実現するために、トランジスタ等の半導体回路によって構成されている。定電流回路６ａの一端は表示パネルのカソード電極５に接続されており、他端はスイッチ７に接続されている。スイッチ７の切り替え動作により、カソード電源８のカソード電圧Ｖｋ及びＧＮＤ電位のいずれかが選択されて、カソード電極５に供給される。本実施の形態１に係る表示装置の最も特徴的なところは、図１に示されているように、定電流回路６ａがカソード電極５とスイッチ７との間に直列に接続されていることである。
【００４９】
以下、図１に示した表示装置の動作について説明する。スイッチ９の切り替えによってゲート電源１０のゲート電圧Ｖｇがゲート電極３に印加されると、ゲート電極３とカソード電極５との間にＶｇの電圧が印加され、電子源４から電子が放出される。この電子の一部はゲート電極３に達し、残りの電子はゲート電極３の穴３ａを通り抜け、アノード電極１に印加された１０ｋＶ程度のアノード電圧Ｖａによって加速されてアノード電極１に到達する。アノード電極１に到達した電子は蛍光体２に衝突して蛍光体２を励起し、蛍光体２より光（図示せず）が発せられる。
【００５０】
この発光の制御は、スイッチ７，９の切り替え動作によって行なわれる。図２は、スイッチ７，９の切り替え動作を説明するためのタイミングチャートである。スイッチ７は、カソード電圧ＶｋとＧＮＤ電位とを切り替えて出力することができ、発光状態（即ち電子放出状態）の時はＧＮＤ電位を出力し、非発光状態（即ち電子が放出していない状態）の時はカソード電圧Ｖｋを出力している。スイッチ９は、ゲート電圧ＶｇとＧＮＤ電位とを切り替えて出力することができ、発光状態の時はゲート電圧Ｖｇを出力し、非発光状態の時はＧＮＤ電位を出力している。
【００５１】
スイッチ９の切り替え動作によってゲート電圧が図示のように変化し、スイッチ７の切り替え動作によってカソード電圧が図示のように変化すると、ゲート・カソード間には図示のようなゲート・カソード間電圧が印加される。そして、ゲート・カソード間電圧がＶｇのとき、図２６のグラフに示した放出電流が流れて発光する。カソード電極５により発光を制御する場合、ゲート・カソード間電圧Ｖｇ−Ｖｋと図２６に示したカットオフ電圧Ｖｏｆｆとの関係がＶｇ−Ｖｋ＜Ｖｏｆｆの条件を満たすように、カソード電圧Ｖｋの電圧値を設定する必要がある。以降の説明においては、カソード電圧Ｖｋは、この条件を満たすように電圧値が設定されているものとする。また、スイッチ７にＧＮＤ電位が現れる状態を「オン」、カソード電圧Ｖｋが現れる状態を「オフ」と称する。一方、ゲート電極１０の場合は逆に、スイッチ９にゲート電圧Ｖｇが現れる場合を「オン」、ＧＮＤ電位が現れる場合を「オフ」と称する。
【００５２】
図１に示したように、本実施の形態１に係る表示装置においては、定電流回路６ａがカソード電極５とスイッチ７との間に直列に接続されている。このような構成で発光の制御を行なう場合、大きく異なる電流値を切り替えて制御する機能が、定電流回路６ａに備わっていることが望ましい。従来技術の説明でも述べたように、発光素子で用いられる発光のための電流は数十μＡ以下と小さく、一方、スイッチ７，９からみた容量性負荷を高速に充放電するためには、数ｍＡ以上の電流を必要とするからである。
【００５３】
かかる機能を実現するために、本実施の形態１に係る表示装置において、定電流回路６ａは以下のように構成されている。図３は、本実施の形態１に係る定電流回路６ａの構成を示す回路図である。バイポーラトランジスタ６００のコレクタ電極はカソード電極５に接続されており、エミッタ電極はスイッチ７に接続されている。また、バイポーラトランジスタ６００のベース電極には、電流値を設定するための抵抗６０１及びスイッチ６０２を介して、電圧値Ｖｘ，Ｖｙが互いに異なる複数の電圧源６０３ｘ，６０３ｙが接続されている。そして、スイッチ６０２の切り替え動作によって、電圧源６０３ｘ，６０３ｙの一方が選択できるようになっている。
【００５４】
バイポーラトランジスタ６００のコレクタ電流は、抵抗６０１の抵抗値と、電圧源６０３ｘの出力電圧Ｖｘ又は電圧源６０３ｙの出力電圧Ｖｙとによって決められたベース電流によって一定値に制御される。そのため、このような接続によって、コレクタ・エミッタ間が定電流素子となる。
【００５５】
電圧源６０３ｘが選択された場合に流れる定電流値Ｉｃｈａｒｇｅは、スイッチ７，９からみた容量性負荷を充放電するためのもので、数ｍＡ以上に設定されている。一方、電圧源６０３ｙが選択された場合に流れる定電流値Ｉｄｉｓｐｌａｙは、発光のためのもので、数十μＡ以下に設定されている。
【００５６】
定電流値Ｉｃｈａｒｇｅ，Ｉｄｉｓｐｌａｙを選択するためのスイッチ６０２の切り替え動作は、スイッチ７，９の切り替え動作と連動して行なわれる。図４は、スイッチ６０２の切り替え動作を説明するためのタイミングチャートである。スイッチ７，９をオンする時（即ちゲート電圧がＶｇ、カソード電圧がＧＮＤ）、スイッチ６０２は電圧源６０３ｘ側に切り替えられて電圧Ｖｘが出力される。その後、ゲート・カソード間電圧が規定のレベルＶｇに達するタイミングで、スイッチ６０２は電圧源６０３ｙ側に切り替えられて電圧Ｖｙが出力される。なお、図４において、スイッチ７がオフ（即ちカソード電圧がＶｋ）の時は、スイッチ６０２はどちらにあっても構わない。
【００５７】
なお、図３に示した回路構成は代表的な一例を示すものであり、定電流の電流値が複数に切り替え可能な定電流回路であれば、どのような回路構成であってもよい。
【００５８】
このように本実施の形態１に係る表示装置及び駆動回路によれば、図１に示したように、定電流回路６ａがカソード電極５とスイッチ７との間に直列に接続されている。従って、スイッチ７がカソード電圧Ｖｋ側に切り替わって発光しない状態にある場合には定電流が流れないため、発光とは関係ない無駄な電力が消費されることはない。即ち、図２７に示した従来の表示装置と比較すると、消費電力を低減することが可能となる。
【００５９】
また、図３に例示したように、定電流回路６ａは、定電流の電流値を複数に切り替え可能なように構成されている。従って、発光駆動開始時点の定電流回路６ａの電流レベルを上げることによって印加電圧が急速に変化し、素早く発光状態にできるため、発光制御を自由に行なえるようになる。しかも、これらの機能がバイポーラトランジスタ６００のベース電流調整という低電圧側で行なえるので、安価に回路を構成できる。
【００６０】
実施の形態２．
図５は、本発明の実施の形態２に係る表示装置の一部を抜き出して示す回路図である。特に、駆動回路の定電流回路６ａ部分の構成を示している。図５において、図３で使用した参照符号と同じ参照符号を付した部分は、図３と同一又は類似の構造・機能を有するものとする。また、図５においては、図３に示した電圧源６０３ｘ，６０３ｙ及びスイッチ６０２を、等価的に可変電圧源６０３として表している。バイポーラトランジスタ６００のエミッタ・コレクタ間には、ダイオード６０４が接続されている。ダイオード６０４のアノード及びカソードは、それぞれバイポーラトランジスタ６００のエミッタ及びコレクタに接続されている。即ち、本実施の形態２に係る駆動回路は、定電流回路６ａの定電流が流れる方向とは逆方向に順方向電流が流れる極性で、定電流回路６ａに並列に接続されたダイオード６０４を備えている。
【００６１】
本実施の形態２に係る表示装置は、このダイオード６０４を用いて定電流値よりも大きい電流を流し、高速に発光制御することを特徴としている。図６は、本実施の形態２に係る駆動回路の動作を説明するためのタイミングチャートである。以下の説明では、便宜上、ゲート電極３とカソード電極５との間の容量成分がゲート電圧Ｖｇになる方を「充電」、カソード電圧Ｖｋで逆バイアスされる方を「放電」と呼ぶ。
【００６２】
図１に示したスイッチ７，９をオンすると、図５に示したダイオード６０４のリカバリ特性によってダイオード６０４に逆方向電流が流れる。この逆方向電流が発光素子の充電電流Ｉｃｈａｒｇｅとして作用して、ゲート電極３及びカソード電極５の各電圧が急速に規定値に達し、電子放出が起こって発光状態となる。その後、逆方向電流が止まった後は、バイポーラトランジスタ６００の定電流機能で電流値は一定に制御され、安定した発光が行なわれる。
【００６３】
一方、スイッチ７，９をオフすると、カソード電源８からカソード電極５にダイオード６０４の順方向電流が流れる。この順方向電流が発光素子の放電電流Ｉｄｉｓｃｈａｒｇｅとして作用して、カソード電極５の電位が急速にカソード電圧Ｖｋとなり、これによって発光が停止される。
【００６４】
このように本実施の形態２に係る表示装置及び駆動回路によれば、定電流回路６ａに並列に接続されたダイオード６０４の作用によって、発光の開始及び停止を素早く制御することができる。
【００６５】
図７〜９は、図５に示した回路の変形例をそれぞれ示す回路図である。図７に示す回路は、図５に示した回路の定電流動作の安定度を向上させるために、カレントミラー回路を構成したものである。バイポーラトランジスタ６０５，６０６、抵抗６０１、及び電圧源６０３で構成された定電流回路に、ダイオード６０４が並列に接続されている。
【００６６】
図８に示す回路は、図５に示した回路の定電流部を電界効果トランジスタ６０８で構成したものである。電圧源６０３によって電界効果トランジスタ６０８のゲート電圧を制御し、これによってドレイン電流を一定に保つ作用をする。電界効果トランジスタ６０８及び電圧源６０３で構成された定電流回路に、ダイオード６０４が並列に接続されている。但し、ダイオード６０４と並列同方向に電界効果トランジスタ６０８の寄生ダイオード６０７ａが存在するため、寄生ダイオード６０７ａが働かないように、ダイオード６０７ｂが挿入されている。
【００６７】
図９に示す回路は、電界効果トランジスタ６０８の寄生ダイオード６０７ａを、図８に示したダイオード６０４として利用したものである。図８に示したダイオード６０４，６０７ｂが不要となり、回路構成を簡略化することができる。
【００６８】
図７〜９に示した回路によっても、図５に示した回路と同様の効果が得られる。また、ここには記載していないが、一般的な定電流回路、例えば定電流ダイオードや演算増幅器検出型等にダイオードを並列接続しても、上記と同様の効果が得られる。
【００６９】
実施の形態３．
図１０は、本発明の実施の形態３に係る表示装置の一部を抜き出して示す回路図である。特に、駆動回路の定電流回路６ａ部分の構成を示している。図１０において、図３で使用した参照符号と同じ参照符号を付した部分は、図３と同一又は類似の構造・機能を有するものとする。また、図１０においては、図３に示した電圧源６０３ｘ，６０３ｙ及びスイッチ６０２を、等価的に可変電圧源６０３として表している。バイポーラトランジスタ６００のエミッタ・コレクタ間には、コンデンサ６１０が接続されている。即ち、本実施の形態３に係る駆動回路は、定電流回路６ａに並列に接続されたダイオード６１０を備えている。
【００７０】
本実施の形態３に係る表示装置は、このコンデンサ６１０を用いて定電流値よりも大きい電流を流し、高速に発光制御することを特徴としている。図１１は、本実施の形態３に係る駆動回路の動作を説明するためのタイミングチャートである。図１に示したスイッチ７，９をオンすると、図１０に示したコンデンサ６１０を充電する電流が流れる。この電流が発光素子の充電電流Ｉｃｈａｒｇｅとして作用して、ゲート電極３及びカソード電極５の各電圧が急速に規定値に達し、電子放出が起こって発光状態となる。その後、コンデンサ６１０の充電電流が止まった後は、バイポーラトランジスタ６００の定電流機能で電流値は一定に制御され、安定した発光が行なわれる。
【００７１】
一方、スイッチ７，９をオフすると、カソード電源８からカソード電極５にコンデンサ６１０の放電電流が流れる。この放電電流が発光素子の放電電流Ｉｄｉｓｃｈａｒｇｅとして作用して、カソード電極５の電位が急速にカソード電圧Ｖｋとなり、これによって発光が停止される。
【００７２】
このように本実施の形態３に係る表示装置及び駆動回路によれば、定電流回路６ａに並列に接続されたコンデンサ６１０の作用によって、発光の開始及び停止を素早く制御することができる。
【００７３】
ところで、コンデンサ６１０を用いる本実施の形態３に係る駆動回路は、ダイオード６０４を用いる上記実施の形態２に係る駆動回路とは異なり、ゲート電極３とカソード電極５との間の容量成分を充電する電流と放電する電流とを同じにできる。従って、上記実施の形態２と比較すると、充電電流Ｉｃｈａｒｇｅを大きく設定することができる。しかしながら、放電電流Ｉｄｉｓｃｈａｒｇｅの性能では上記実施の形態２には及ばない。
【００７４】
図１２，１３は、図１０に示した回路の変形例をそれぞれ示す回路図である。図１２に示す回路は、図１０に示した回路の定電流動作の安定度を向上させるために、カレントミラー回路を構成したものである。バイポーラトランジスタ６０５，６０６、抵抗６０１、及び電圧源６０３で構成された定電流回路に、コンデンサ６１０が並列に接続されている。
【００７５】
図１３に示す回路は、図１０に示した回路の定電流部を電界効果トランジスタ６０８で構成したものである。電界効果トランジスタ６０８及び電圧源６０３で構成された定電流回路に、コンデンサ６１０が並列に接続されている。
【００７６】
図１２，１３に示した回路によっても、図１０に示した回路と同様の効果が得られる。また、ここには記載していないが、一般的な定電流回路、例えば定電流ダイオードや演算増幅器検出型等にコンデンサを並列接続しても、上記と同様の効果が得られる。
【００７７】
実施の形態４．
図１４は、本発明の実施の形態４に係る表示装置の一部を抜き出して示す回路図である。特に、駆動回路の定電流回路６ａ部分の構成を示している。図１４において、図５，１０で使用した参照符号と同じ参照符号を付した部分は、図５，１０と同一又は類似の構造・機能を有するものとする。本実施の形態４に係る駆動回路は、定電流回路６ａに並列に接続されたダイオード６０４及びコンデンサ６１０を備えている。
【００７８】
本実施の形態４に係る表示装置は、ダイオード６０４及びコンデンサ６１０を用いて定電流値よりも大きい電流を流し、高速に発光制御することを特徴としている。図１５は、本実施の形態４に係る駆動回路の動作を説明するためのタイミングチャートである。スイッチ７，９をオンすると、ダイオード６０４のリカバリ特性によってダイオード６０４に逆方向電流が流れるとともに、コンデンサ６１０を充電する電流が流れる。これらの電流が発光素子の充電電流Ｉｃｈａｒｇｅとして作用して、ゲート電極３及びカソード電極５の各電圧が急速に規定値に達し、電子放出が起こって発光状態となる。その後、ダイオード６０４の逆方向電流及びコンデンサ６１０の充電電流が止まった後は、バイポーラトランジスタ６００の定電流機能で電流値は一定に制御され、安定した発光が行なわれる。
【００７９】
一方、スイッチ７，９をオフすると、ダイオード６０４に順方向電流が流れるとともに、コンデンサ６１０の放電電流が流れる。これらの電流が発光素子の放電電流Ｉｄｉｓｃｈａｒｇｅとして作用して、カソード電極５の電位が急速にカソード電圧Ｖｋとなり、これによって発光が停止される。
【００８０】
このように本実施の形態４に係る表示装置及び駆動回路によれば、定電流回路６ａに並列に接続されたダイオード６０４及びコンデンサ６１０の作用によって、上記実施の形態２，３と比較して、発光の開始及び停止をより素早く制御することができる。その結果、発光のための時間を十分に確保できるために輝度を高めることができ、また、時間階調制御の階調数を増やすことができるために高性能の表示装置を実現できる。
【００８１】
図１６，１７は、図１４に示した回路の変形例をそれぞれ示す回路図である。図１６に示す回路は、図１４に示した回路の定電流動作の安定度を向上させるために、カレントミラー回路を構成したものである。バイポーラトランジスタ６０５，６０６、抵抗６０１、及び電圧源６０３で構成された定電流回路に、ダイオード６０４及びコンデンサ６１０が並列に接続されている。
【００８２】
図１７に示す回路は、図１４に示した回路の定電流部を電界効果トランジスタ６０８で構成したものである。電界効果トランジスタ６０８及び電圧源６０３で構成された定電流回路に、コンデンサ６１０が並列に接続されている。また、電界効果トランジスタ６０８の寄生ダイオード６０７ａが、図１４に示したダイオード６０４として利用されている。
【００８３】
図１６，１７に示した回路によっても、図１４に示した回路と同様の効果が得られる。また、ここには記載していないが、一般的な定電流回路、例えば定電流ダイオードや演算増幅器検出型等にダイオード及びコンデンサを並列接続しても、上記と同様の効果が得られる。
【００８４】
実施の形態５．
図１８は、本発明の実施の形態５に係る表示装置の構成を示した模式図である。図１８に示す表示装置は、図１に示した発光素子をマトリクス状に複数配置したものであり、図１８において図１で使用した参照符号と同じ参照符号を付した部分は、図１と同一又は類似の構造・機能を有するものとする。
【００８５】
表示パネルは、前面ガラス基板２００、アノード電極１、及び蛍光体２を含む前面パネルと、背面ガラス基板２０１、ゲート電極３１，３２、電子源４、及びカソード電極５１，５２を含む背面パネルとを有している。ゲート電極３１，３２は、電子引き出し用の電極であり、電子源４の近傍に配置されている。電子源４は複数に分割されており、ゲート電極３１，３２には、各電子源４に対応した箇所に、電子通過用の複数の穴３ａが設けられている。カソード電極５１，５２は、導電膜から成り、背面ガラス基板２０１上に形成されている。ゲート電極３１，３２は、カソード電極５１，５２と直交して配置されている。
【００８６】
駆動回路は、アノード電源１００、カソード電源８、ゲート電源１０、スイッチ７１，７２，９１，９２、及び定電流回路６１，６２を有している。スイッチ７１，７２，９１，９２は、高速なスイッチング動作を実現するために、トランジスタ等の半導体回路によって構成されている。ゲート電極３１，３２には、ゲート電圧Ｖｇのゲート電源１０が、それぞれスイッチ９１，９２を介して接続されている。スイッチ９１，９２の切り替え動作により、ゲート電源１０のゲート電圧Ｖｇ及びＧＮＤ電位のいずれかが選択されて、それぞれゲート電極３１，３２に供給される。
【００８７】
定電流回路６１の一端はカソード電極５１に接続されており、他端はスイッチ７１に接続されている。また、定電流回路６２の一端はカソード電極５２に接続されており、他端はスイッチ７２に接続されている。スイッチ７１，７２の切り替え動作により、カソード電源８のカソード電圧Ｖｋ及びＧＮＤ電位のいずれかが選択されて、それぞれカソード電極５１，５２に供給される。
【００８８】
以下、図１８に示した表示装置の動作について説明する。スイッチ９１の接続によってゲート電源１０のゲート電圧Ｖｇがゲート電極３１に印加され（スイッチ９２はＧＮＤ側に接続されているとする）、スイッチ７１の接続によってカソード電極５１にＧＮＤ電位が印加されると（スイッチ７２はカソード電圧Ｖｋ側に接続されているとする）、ゲート電極３１とカソード電極５１との間にＶｇの電圧がかかり、ゲート電極３１とカソード電極５１との交差部分に対応する電子源４から電子が放出される。この電子の一部はゲート電極３１に達し、残りの電子はゲート電極３１の穴３ａを通り抜け、アノード電極１に印加された１０ｋＶ程度のアノード電圧Ｖａにより加速されてアノード電極１に到達する。アノード電極１に到達した電子は、ゲート電極３１とカソード電極５１との交差部分に対応する蛍光体２に衝突してその蛍光体２を励起し、蛍光体２より光（図示せず）が発せられる。
【００８９】
図１８に示した表示装置によると、スイッチ７１，７２及びスイッチ９１，９２の切り替えにより、表示パネル内の任意の箇所の発光を制御できる。このように複数の表示素子がマトリクス構成された表示装置においても、図１８に示したように、駆動回路を上記実施の形態１と同様に構成することにより、上記実施の形態１と同様の効果を得ることができる。また、図１８には示さないが、駆動回路を上記実施の形態２〜４と同様に構成することにより、上記実施の形態２〜４と同様の効果を得ることができる。しかも、その効果である発光制御の高速性、低コスト性、低消費電力性は、図１８に示した表示装置のように発光制御すべき対象点数が多いほど、顕著となる。
【００９０】
ところで、図１８に示したように駆動回路が複数の定電流回路６１，６２を備える場合は、図３に示した電圧源６０３ｘ，６０３ｙが定電流回路の個数分だけ必要となる。これは、定電流回路６１，６２がフローティング回路である（即ち、電位がＶｋ，ＧＮＤに変化する）ためである。しかし、多数の電圧源を使用することはコストの上昇を招くため、電圧源の個数を削減できれば望ましい。
【００９１】
図１９は、本発明の実施の形態５に係る表示装置の一部を抜き出して示す回路図である。特に、駆動回路の定電流回路６１，６２部分の構成を示している。図１９に示すように、定電流回路６１，６２の基本的な構成は図５と同様であるが、複数の定電流回路６１，６２に共通して一つの電圧源６０３のみが設けられている。電圧源６１３から絶縁ダイオード６１１，６１２を介して、定電流回路６１，６２に電圧がそれぞれ供給されるよう構成されている。
【００９２】
次に動作について説明する。通常、表示素子はオフの状態であるので、スイッチ７１，７２はカソード電圧Ｖｋ側にあり、絶縁ダイオード６１１，６１２のカソード側にカソード電圧Ｖｋが現れている。カソード電圧Ｖｋは電圧源６０３の電圧値よりも十分大きいので、絶縁ダイオード６１１，６１２には逆方向の電圧印加され、絶縁ダイオード６１１，６１２は非導通の状態となっている。この状態から、例えばスイッチ７１がオンとなった場合、即ちスイッチ７１がＧＮＤ側に切り替わって発光状態となった場合は、定電流回路６１のバイポーラトランジスタのエミッタの電位がＧＮＤになるため、絶縁ダイオード６１１のカソード側がＧＮＤに近い電位となる。従って、電圧源６０３の電圧値がこれより高ければ、絶縁ダイオード６１１が導通状態となって定電流回路６１に電圧源６０３の電圧が印加される。この印加された電圧が定電流回路６１の電流値設定電圧であれば、定電流回路６１が発光状態のとき（即ちスイッチ７１がＧＮＤ側に切り替わったとき）、定電流動作が所定の通り制御されていることになる。
【００９３】
このように図１９に示した駆動回路によれば、複数の定電流回路６１，６２に対して一つの共通の電圧源６０３から電流値設定電圧をそれぞれ供給できるので、全体としてコストの低減を図ることができる。
【００９４】
図２０は、図１９に示した回路の第１の変形例を示す回路図である。絶縁ダイオード６１１，６１２のカソードとスイッチ７１，７２との間にコンデンサ６３１，６３２がそれぞれ接続されており、絶縁ダイオード６１１，６１２のカソードには、抵抗６２１，６２２がそれぞれ接続されている。また、抵抗６２１，６２２とスイッチ７１，７２との間には、定電圧ダイオード６４１，６４２がそれぞれ接続されている。その他の部分は図１９に示した構成と同様である。
【００９５】
次に動作について説明する。絶縁ダイオード６１１，６１２がともに非導通状態になっている状態から、例えばスイッチ７１がＧＮＤ側に接続されると、絶縁ダイオード６１１が導通状態となり、コンデンサ６３１が電圧源６０３によって充電されて、コンデンサ６３１の両端の電圧が電圧源６０３の電圧に等しくなる。このコンデンサ６３１の電圧は、抵抗６２１を通して定電圧ダイオード６４１に印加される。定電圧ダイオード６４１の定電圧値がコンデンサ６３１の電圧より小さい場合、定電圧ダイオード６４１の両端が所定の定電圧値となる。この定電圧値が定電流回路６１の電流設定電圧として働き、定電流回路６１はこれに接続されるカソード電極５１を定電流制御する。
【００９６】
図２０に示した回路構成によれば、電流値設定電圧が定電圧ダイオード６４１，６４２により供給されるので、定電流動作が非常に安定して行なわる。また、定電圧ダイオード６４１，６４２は、スイッチ７１，７２がカソード電圧Ｖｋ側に切り替わった場合に、定電流回路６１，６２のバイポーラトランジスタのベース・エミッタ間に過大な逆電圧が印加されることを防止する保護回路としても作用する。なお、コンデンサ６３１，６３２は省略することも可能であるが、コンデンサ６３１，６３２を挿入することにより、ノイズ等の影響で電圧が変動するのを防ぐ効果が得られる。
【００９７】
図２１は、図１９に示した回路の第２の変形例を示す回路図である。図２１に示す回路は、定電流回路６１，６２に電流値設定電圧Ｖｘ又はＶｙを与える部分の回路構成を変形したものであり、その他の基本的な構成及び作用は、図２０に示した回路と同じである。即ち図２１は、図１８に示した表示素子及びその周辺の回路構成において、複数の定電流回路６１，６２に対して一つの電圧源６０３から電圧Ｖｘ又はＶｙを与える別の方法を示したものである。図２１を参照して、図２０に示した絶縁ダイオード６１１，６１２の代わりに絶縁コンデンサ６５１，６５２が設けられており、これらの絶縁コンデンサ６５１，６５２は、スイッチ６７０に共通に接続されている。また、スイッチ６７０は電圧源６０３に接続されており、スイッチ６０３の切り替え動作によって、電圧源６０３の電圧Ｖｘ又はＶｙがパルス状に印加される構成となっている。
【００９８】
次に動作について説明する。上記と同様に、スイッチ７１，７２は通常はカソード電圧Ｖｋ側にあり、発光のときＧＮＤ側になる。このため、定電流回路６１，６２のスイッチ７１に接続されている側がＧＮＤとなり、このときスイッチ６７０を電圧Ｖｘ又はＶｙ側に切り替えると、パルス状の電圧が絶縁コンデンサ６５１，６５２を経由してコンデンサ６３１，６３２に印加される。図２０に示した回路と同様に、この電圧を抵抗６２１，６２２及び定電圧ダイオード６４１，６４２で定電圧化して定電流回路６１，６２に与えることにより、定電流回路６１，６２が正規の定電流動作を行なう。この構成によれば、低電圧のスイッチ６７０を必要とはするものの、能動素子である絶縁ダイオード６１１，６１２よりも安価な、受動素子である絶縁コンデンサ６５１，６５２によって絶縁素子を構成することができ、全体としてコストの低減を図ることができる。また、低電圧のスイッチ６７０によって所望の時に定電流回路６１，６２を動作させられるので、低電圧で発光の制御ができるという効果が得られる。
【００９９】
なお、以上の説明では、図５に示した定電流回路を用いて本実施の形態５に係る駆動回路を構成する場合について述べたが、図３，７〜１０，１２〜１４，１６，１７に示した定電流回路を用いて、本実施の形態５に係る駆動回路を構成することもできる。また、表示装置の駆動回路に限らず、一般的に複数の定電流回路と電流値設定用の電圧源とを用いて所望の回路を構成する場合にも、図１９〜２１に示した回路構成は適用できる。
【０１００】
実施の形態６．
図２２は、本発明の実施の形態６に係る表示装置の構成を示すブロック図である。図２２において、表示素子１０００は、上記各実施の形態で述べた発光素子がマトリクス状に配列されたものである。カソード駆動回路１００１は、例えば、図１８に示したスイッチ７１，７２、カソード電源８、及び定電流回路６１，６２等を含んで構成されている。同様にゲート駆動回路１００２は、例えば、図１８に示したスイッチ９１，９２及びゲート電源１０等を含んで構成されている。アノード電源１００は、電圧値が１０ｋＶ程度の直流電源である。このように構成した表示素子と駆動回路による動作及び作用は、上記実施の形態５で説明したのと同様であり、本実施の形態６では、表示素子１０００の発光に有意な内容を持たせる。即ち、本実施の形態６に係る表示装置は、映像情報を表示させるための回路を接続し、映像表示装置を構成したものである。
【０１０１】
タイミング制御回路１００３は、表示装置の全体のタイミング制御を行なうもので、映像信号に含まれている同期信号に同期した各種制御信号を作り出す。階調制御回路１００４は、映像信号を切り替えたり、Ａ／Ｄ変換したり、蓄積したりする機能とともに、一般的に知られたパルス幅階調制御法やパルス数階調制御法等の方法によって加工した映像データを、カソード駆動回路１００１に送り制御する機能を持つ。
【０１０２】
このように構成された映像表示装置は一般的であるため、動作についての詳しい説明は省略する。以下、大まかな動作を説明する。素子自体に発光状態のメモリ機能を持たないマトリクス型表示素子においては、線順次走査という、時分割でライン発光を順次行なう方式の表示法が用いられる。図１８に示した素子構成の、一つのゲート電極３１，３２に連なる各カソード電極５１，５２を同時に発光させて行くと、各ゲートラインの選択タイミング毎にカソードラインの定電流発光が行なわれるので、全ゲートラインを走査すると全発光画素を定電流で一定した輝度に制御することができる。パルス幅階調制御やパルス数階調制御は、この一回の発光を時間軸方向に変調して発光の強弱を表現する方法であり、映像信号の垂直同期信号で表される１映像フィールド内を適当に時間分割して階調表現を終了すればよい。時間分割の方法として、１ゲートライン走査内で階調表現を終了する方式や、複数回のゲートライン走査を行い、つまり複数のサブフィールドに分けて階調表現をする方式等がある。図１８では色に関する説明は省略してあるが、もちろん表示素子１０００の構成が通常のカラーＣＲＴのように赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の蛍光体を塗り分けた構成となっていてもよく、その場合は、蛍光体の色と合った正しい色の情報によって発光制御をしなければならない。
【０１０３】
図２４は、本発明の実施の形態６に係る表示装置の変形例の構成を示すブロック図である。図２４に示すように、図１８に示した表示素子をマトリクス状に多数配列して大画面を構成することにより、いわゆるオーロラビジョン（登録商標）のような配列型の画像表示装置も構成できる。図２４では図面の簡単化のため、表示素子の配列が縦２個、横２個で構成されているが、さらに多数個の表示素子が配列されていてもよい。表示素子１１００，１２００，１３００，１４００は、基本的には図１８と同様の構成であるが、配列型の用途に用いるための工夫、例えば、表示素子間のつなぎ目が目立たないよう表示素子の表示面周囲の非発光部分を小さくする等の工夫がなされている。
【０１０４】
カソード駆動回路１１０１、１２０１、１３０１、１４０１は、上記各実施の形態で述べた定電流回路６ａ，６１，６２の電流値（特に表示電流Ｉｄｉｓｐｌａｙの電流値）を、外部入力によって任意に設定できるように構成してあり、階調制御回路１００４からこの機能を用いて発光輝度を制御することができる。定電流回路６ａ，６１，６２の設定電流値は、上記のように電圧によって設定するよう構成されているので、図２３に示すように、出力電圧Ｖｚの値を調整Ｄ／Ａコンバータ２０００（又はアナログアンプ）によって制御することによって、外部設定機能を簡単に実現できる。
【０１０５】
ゲート駆動回路１１０２，１２０２，１３０２，１４０２は、上記の通りゲート電極３１，３２を走査して線順次表示を行なっており、例えば屋外で使用する大画面の画像表示装置のように高輝度が必要な場合は、それぞれのゲート駆動回路１１０２，１２０２，１３０２，１４０２内で走査を繰り返すように構成し、１走査当りの時間を多く取るようにする。受光部１００５は、表示パネルが設置される周囲環境での、表示面の照度を測定するためのもので、この受光部１００５の情報は階調制御回路１００４によって処理及び利用される。
【０１０６】
受光部１００５で得た照度情報（アナログ又はディジタル）に基づいて、定電流回路６ａ，６１，６２の設定電流値を変えること、つまり表示素子の発光輝度を変化させることができる。例えば、屋外に設置された大画面の画像表示装置の輝度を、昼と夜で変化させることができる。その結果、表示装置の視認性を向上でき、また、消費電力を低減することができる。
【０１０７】
なお、以上実施の形態１〜６では、カソード側に定電流回路を挿入した場合について述べたが、ゲート側を定電流制御しても同様な効果が得られる。また、電子源を備えてなる発光素子で、図２６に示すような特性を持った素子であれば、その電子の発生方法や発生材料によらず、どのような素子にも適用できる。また、ここでは単純な構成の発光素子について説明したが、選択制御をより確実にする為の２系統のゲート電極（図示せず）を設けたものでもよく、またこれらのゲート電極がカソード電極と背面ガラス基板との間にある、いわゆる背面ゲート電極型でもよい。さらに、アノード電極とゲート電極の間に、ゲート電極開口部に対応した部分に開口部を持ち、ある電圧が印加されて放出された電子を収束する作用を果たすシールド電極（図示せず）等があってもよい。
【０１０８】
【発明の効果】
この発明のうち請求項１に係るものによれば、定電流回路が所定電極と第１の選択手段との間に直列に接続されている。従って、例えば第１の選択手段が電源電位側を選択して表示パネルが発光しない状態にある場合には、定電流回路に定電流が流れない。そのため、発光とは関係ない無駄な電力が消費されることはなく、消費電力の低減を図ることができる。
【０１０９】
また、この発明のうち請求項２に係るものによれば、発光のための比較的小さい電流と、容量性負荷を高速に充放電するための比較的大きい電流とを実現することができる。
【０１１０】
また、この発明のうち請求項３に係るものによれば、複数の電圧源と選択手段とを用いた比較的簡単な回路構成で、電流値を複数に切り替え可能な定電流回路を実現することができる。
【０１１１】
また、この発明のうち請求項４に係るものによれば、定電流回路に並列に接続されたダイオードの作用によって、発光の開始及び停止を素早く制御することができる。
【０１１２】
また、この発明のうち請求項５に係るものによれば、定電流回路に並列に接続されたコンデンサの作用によって、発光の開始及び停止を素早く制御することができる。
【０１１３】
また、この発明のうち請求項６に係るものによれば、複数の第１の選択手段の切り替え動作を個別に制御することによって、発光／非発光を表示パネルの位置ごとに制御することができる。
【０１１４】
また、この発明のうち請求項７に係るものによれば、可変電圧源が複数の定電流回路によって共有されるため、可変電圧源を各定電流回路ごとに個別に設ける場合と比較すると、コストの低減を図ることができる。
【０１１５】
また、この発明のうち請求項８に係るものによれば、複数の電圧源と選択手段とを用いた比較的簡単な回路構成で、可変電圧源を実現することができる。
【０１１６】
また、この発明のうち請求項９に係るものによれば、第１の選択手段の切り替え動作に応じて、可変電圧源と定電流回路との間の導通／非導通を制御することができる。
【０１１７】
また、この発明のうち請求項１０に係るものによれば、定電圧ダイオードの両端が定電流回路の電流設定電圧として働くため、定電流動作を非常に安定して行うことができる。
【０１１８】
また、この発明のうち請求項１１に係るものによれば、定電圧ダイオードの両端が定電流回路の電流設定電圧として働くため、定電流動作を非常に安定して行うことができる。
【０１１９】
また、この発明のうち請求項１２に係るものによれば、定電流回路に並列に接続されたダイオードの作用によって、発光の開始及び停止を素早く制御することができる。
【０１２０】
また、この発明のうち請求項１３に係るものによれば、定電流回路に並列に接続されたコンデンサの作用によって、発光の開始及び停止を素早く制御することができる。
【０１２１】
また、この発明のうち請求項１４に係るものによれば、定電流回路が所定電極と第１の選択手段との間に直列に接続されている。従って、例えば第１の選択手段が電源電位側を選択して表示パネルが発光しない状態にある場合には、定電流回路に定電流が流れない。そのため、発光とは関係ない無駄な電力が消費されることはなく、消費電力の低減を図ることができる。
【０１２２】
また、この発明のうち請求項１５に係るものによれば、複数の表示素子がマトリクス状に配列された表示装置への適用が可能となる。
【０１２３】
また、この発明のうち請求項１６に係るものによれば、表示パネルが設置される周囲環境の照度等に応じて、輝度を調整することが可能となる。
【０１２４】
また、この発明のうち請求項１７に係るものによれば、表示パネルが設置される周囲環境の照度等に応じて輝度が自動的に調整されるため、視認性を向上することができる。
【０１２５】
また、この発明のうち請求項１８に係るものによれば、発光のための比較的小さい電流と、容量性負荷を高速に充放電するための比較的大きい電流とを実現することができる。
【０１２６】
また、この発明のうち請求項１９に係るものによれば、複数の電圧源と選択手段とを用いた比較的簡単な回路構成で、電流値を複数に切り替え可能な定電流回路を実現することができる。
【０１２７】
また、この発明のうち請求項２０に係るものによれば、定電流回路に並列に接続されたダイオードの作用によって、発光の開始及び停止を素早く制御することができる。
【０１２８】
また、この発明のうち請求項２１に係るものによれば、定電流回路に並列に接続されたコンデンサの作用によって、発光の開始及び停止を素早く制御することができる。
【０１２９】
また、この発明のうち請求項２２に係るものによれば、複数の第１の選択手段の切り替え動作を個別に制御することによって、発光／非発光を表示パネルの位置ごとに制御することができる。
【０１３０】
また、この発明のうち請求項２３に係るものによれば、可変電圧源が複数の定電流回路によって共有されるため、可変電圧源を各定電流回路ごとに個別に設ける場合と比較すると、コストの低減を図ることができる。
【０１３１】
また、この発明のうち請求項２４に係るものによれば、複数の電圧源と選択手段とを用いた比較的簡単な回路構成で、可変電圧源を実現することができる。
【０１３２】
また、この発明のうち請求項２５に係るものによれば、第１の選択手段の切り替え動作に応じて、可変電圧源と定電流回路との間の導通／非導通を制御することができる。
【０１３３】
また、この発明のうち請求項２６に係るものによれば、定電圧ダイオードの両端が定電流回路の電流設定電圧として働くため、定電流動作を非常に安定して行うことができる。
【０１３４】
また、この発明のうち請求項２７に係るものによれば、定電圧ダイオードの両端が定電流回路の電流設定電圧として働くため、定電流動作を非常に安定して行うことができる。
【０１３５】
また、この発明のうち請求項２８に係るものによれば、定電流回路に並列に接続されたダイオードの作用によって、発光の開始及び停止を素早く制御することができる。
【０１３６】
また、この発明のうち請求項２９に係るものによれば、定電流回路に並列に接続されたコンデンサの作用によって、発光の開始及び停止を素早く制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る表示装置の構成を示した模式図である。
【図２】スイッチの切り替え動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図３】本発明の実施の形態１に係る定電流回路の構成を示す回路図である。
【図４】スイッチの切り替え動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図５】本発明の実施の形態２に係る表示装置の一部を抜き出して示す回路図である。
【図６】本発明の実施の形態２に係る駆動回路の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図７】図５に示した回路の変形例を示す回路図である。
【図８】図５に示した回路の変形例を示す回路図である。
【図９】図５に示した回路の変形例を示す回路図である。
【図１０】本発明の実施の形態３に係る表示装置の一部を抜き出して示す回路図である。
【図１１】本発明の実施の形態３に係る駆動回路の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図１２】図１０に示した回路の変形例を示す回路図である。
【図１３】図１０に示した回路の変形例を示す回路図である。
【図１４】本発明の実施の形態４に係る表示装置の一部を抜き出して示す回路図である。
【図１５】本発明の実施の形態４に係る駆動回路の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図１６】図１４に示した回路の変形例を示す回路図である。
【図１７】図１４に示した回路の変形例を示す回路図である。
【図１８】本発明の実施の形態５に係る表示装置の構成を示した模式図である。
【図１９】本発明の実施の形態５に係る表示装置の一部を抜き出して示す回路図である。
【図２０】図１９に示した回路の第１の変形例を示す回路図である。
【図２１】図１９に示した回路の第２の変形例を示す回路図である。
【図２２】本発明の実施の形態６に係る表示装置の構成を示すブロック図である。
【図２３】定電流値の外部設定機能を実現するための回路図である。
【図２４】本発明の実施の形態６に係る表示装置の変形例の構成を示すブロック図である。
【図２５】従来の第１の表示装置の構成を示した模式図である。
【図２６】ゲート電圧と放出電流との関係を示すグラフである。
【図２７】従来の第２の表示装置の構成を示した模式図である。
【符号の説明】
３，３１，３２　ゲート電極、４　電子源、５，５１，５２　カソード電極、６ａ，６１，６２　定電流回路、７，９，７１，７２，９１，９２，６０２，６７０　スイッチ、８　カソード電源、１０　ゲート電源、６００　バイポーラトランジスタ、６０３ｘ，６０３ｙ　電圧源、６０４　ダイオード、６０８　電界効果トランジスタ、６１０，６３１，６３２　コンデンサ、６１１，６１２　絶縁ダイオード、６４１，６４２　定電圧ダイオード、６５１，６５２　絶縁コンデンサ、１０００，１１００，１２００，１３００，１４００　表示素子。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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