(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アノードと、エミッタと、ゲート電極と、ガス捕集装置を有する電界放出ディスプレイの製造方法であって、
前記アノード、エミッタ、ゲート電極を形成し、
前記エミッタから放出される電子を引き付けることのできる所定電圧を前記アノードに印加し、
前記所定電圧が前記アノードに印加されている状態で前記エミッタから前記アノードへの電子の放出を開始し、
前記エミッタから前記アノードへ電子が放出されることにより前記アノードと前記エミッタとの間を流れる放出電流を、前記電子の放出の開始から所定期間かけて増加させ、かつ、
前記所定期間の間に時間に対する前記放出電流の増加率を大きくし、
放出された電子によって脱離した汚染物質を前記ガス捕集装置により捕集することを特徴とする電界放出ディスプレイの製造方法。
【請求項２】
アノードと、エミッタと、ゲート電極と、ゲッターとを有する電界放出ディスプレイの製造方法であって、
前記アノード、エミッタ、ゲート電極、ゲッターを形成し、
前記エミッタから放出される電子を引き付けることのできる所定電圧を前記アノードに印加し、
前記所定電圧が前記アノードに印加されている状態で前記エミッタから前記アノードへの電子の放出を開始し、
前記エミッタから前記アノードへ電子が放出されることにより前記アノードと前記エミッタとの間を流れる放出電流を、前記電子の放出の開始から所定期間かけて増加させ、かつ、
前記所定期間の間に時間に対する前記放出電流の増加率を大きくすることを特徴とする電界放出ディスプレイの製造方法。
【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４０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（ＶＧ）をゲート電極５０に供給することにより制御されている。他の電圧（ＶＥ）は、エミッタ電極６０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ＶＧマイナスＶＥまたはＶＧＥ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（ＶＣ）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ＶＧＥ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ＶＧおよび電圧ＶＥは、放出電流（ＩＣ）の大きさを決定し、アノード電圧ＶＣ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１３５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、ＦＥＤ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３０１は、アノード電圧（ＶＣ）における変化を表しており、線図３０２は放出電流（ＩＣ）における変化を表している。とりわけ、ＶＣ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。ＩＣ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、ＶＣ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、ＩＣ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】
ＶＣが最大アノード電圧の１００％にまで到達した後、ＶＣ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、ＩＣ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、ＩＣ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。ＩＣ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、ＩＣ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、ＩＣ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、ＩＣ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、ＶＣはその最大値で維持される。その後、ＶＣおよびＩＣ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、ＩＣは、ＶＣ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４００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（ＩＣ）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ＩＣ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ＩＣ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（ＶＧＥ）に比例する。このようにして、本発明においては、放出電流ＩＣは、ゲート−エミッタ電圧ＶＧＥ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ＩＣおよびアノード電圧ＶＣ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、ＦＥＤ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、ＦＥＤ７５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（ＶＣ）における変化を示し、プロット８０２は、アノード放出電流（ＩＣ）における変化を示している。詳しくは、ＶＣ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。ＩＣ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８１０ａでは、ＶＣ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ＶＣが増加するのに連れて、ＩＣは顕著に０％のままである。
【００３９】
ＶＣ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）、ＶＣ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、ＩＣ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、ＩＣ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）、ＩＣは５０％のレベルを維持する。この発明によれば、ＩＣ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、ＶＣ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。ＶＣが２０％のレベルに達した後、ＩＣ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。ＩＣ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、ＩＣ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。ＩＣが５０％のレベルに達した後、ＶＣは５０％のレベル（電圧ランプセグメント８１０ｂ）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、ＩＣ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】
ＩＣがターンオフされた後、ＶＣ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、ＶＣ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。ＶＣが５０％のレベルのとき、ＩＣ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。ＶＣおよびＩＣ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８５０ｅ）だけそれらのレベルをそれぞれ維持する。その後、ＶＣおよびＩＣ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、ＶＣが最大値で駆動された後に、ＩＣが最大値で駆動され、ＶＣがターンオフされる前に、ＩＣ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
【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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