專利名稱：電子發(fā)射裝置及其驅動方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電子發(fā)射元件，特別涉及將多個電子發(fā)射元件設置成例如矩陣狀等圖像顯示排列的電子發(fā)射裝置及其驅動方法。
背景技術：
以往，嘗試開發(fā)了具備無需陰極加熱的冷陰極電子發(fā)射源陣列的平面型電子發(fā)射裝置。例如，有使用Spindt型冷陰極作為顯示裝置的電子發(fā)射部的FED，其發(fā)光原理與CRT(陰極射線管)相同，利用與陰極隔離開的柵極將電子引出到真空中，使電子轟擊涂布在透明陽極上的熒光體，使熒光體發(fā)光(參照下述的專利文獻1～3)。
但是，該電子發(fā)射源存在如下問題細微的Spindt型冷陰極的制作工序復雜，其工序數(shù)量多，制造成品率低。
并且，作為平面型電子發(fā)射裝置，具有使用了金屬-絕緣體-半導體(MIS)結構或金屬-絕緣體-金屬(MIM)結構的電子發(fā)射元件的裝置。例如，具有本申請人在下述的專利文獻4中記載的電子發(fā)射裝置。
通常，對于絕緣體層的膜厚為幾十nm～幾μm厚的MIM或MIS型電子發(fā)射元件，僅制造出元件也很難得到電子發(fā)射，需要進行所謂的發(fā)泡(foaming)處理。該發(fā)泡處理的控制性非常差，難以穩(wěn)定且再現(xiàn)性良好地制造元件。
而且，作為其它電子發(fā)射元件，具有如下的表面?zhèn)鲗碗娮影l(fā)射元件在設置于絕緣基板上的對置電極之間架設導電性薄膜，進行通電處理，從而在導電性薄膜內設置由裂縫構成的電子發(fā)射部。該裂縫是使導電性薄膜局部破壞、變質或變形而形成，因此，存在電子發(fā)射部內部的均勻性和形狀的初期性能的再現(xiàn)性差等問題。為了改善這些問題，對電子發(fā)射裝置進行了各種改良(參照下述專利文獻5～8)。
專利文獻1日本特開2003-141983號公報專利文獻2日本特開平08-171877號公報專利文獻3日本特開平07-029520號公報專利文獻4USP6,285,123公報專利文獻5日本特開2000-251677號公報專利文獻6日本特開2000-251688號公報專利文獻7日本特開2000-82388號公報專利文獻8日本特開平09-199006號公報根據(jù)現(xiàn)有的固態(tài)電子發(fā)射元件，發(fā)射電流密度隨著驅動時間而減少。因此，在將這類元件用于顯示器時的驅動中經常見到的、利用脈沖寬度調制(電壓恒定)來表現(xiàn)灰度的恒壓驅動中，會發(fā)生亮度劣化。相反，若通過恒流控制來進行驅動，則可以通過提高驅動電壓來防止發(fā)射電流下降。但是，若提高驅動電壓，則元件的經時變化增大。即，這種驅動正反饋地促進經時變化，其結果，不能實現(xiàn)顯示器的長壽命化。
在需要進行發(fā)泡處理的固態(tài)電子發(fā)射元件中，通常會隨著驅動時間而發(fā)生發(fā)射電流密度的經時變化。為了實現(xiàn)元件的長壽命化，要求盡可能減小該經時變化。
并且，在為了增大發(fā)射電流密度而在制造過程中在含有碳的氣體氣氛中進行固態(tài)電子發(fā)射元件的活化的情況下，即使可以在初始階段通過活化來對特性偏差進行校正，但出廠后，無法對于經時變化使特性恢復(參照上述的專利文獻6)。

發(fā)明內容
因此，在本發(fā)明所要解決的課題中，作為一個例子，可以舉出提供一種能夠抑制經時變化的電子發(fā)射裝置及其驅動方法。
本發(fā)明的電子發(fā)射裝置驅動方法是具有多個被封裝的電子發(fā)射元件的電子發(fā)射裝置的驅動方法，各個電子發(fā)射元件包括電子供給層，其由硅或主成分為硅的混合物或硅的化合物構成；絕緣體層，其形成于所述電子供給層上；以及金屬薄膜電極，其形成于所述絕緣體層上，所述驅動方法的特征在于，其包括驅動步驟，對所述電子供給層和所述金屬薄膜電極層之間供電，從所述電子發(fā)射元件發(fā)射電子；以及再活化步驟，在所述驅動步驟之后施加再活化電壓，所述再活化電壓是使得在所述電子供給層和所述金屬薄膜電極之間流動的元件電流關于施加電壓的微分值中產生不連續(xù)的施加電壓值以上的電壓。
本發(fā)明的電子發(fā)射裝置具有多個被封裝的電子發(fā)射元件，各個電子發(fā)射元件包括電子供給層，其由硅或主成分為硅的混合物或硅的化合物構成；絕緣體層，其形成于所述電子供給層上；以及金屬薄膜電極，其形成于所述絕緣體層上，所述電子發(fā)射裝置的特征在于，其包括再活化裝置，所述再活化裝置施加再活化電壓，所述再活化電壓是使得在所述電子供給層和所述金屬薄膜電極之間流動的元件電流關于施加電壓的微分值中產生不連續(xù)的施加電壓值以上的電壓。


圖1是示出本發(fā)明的實施方式中的電子發(fā)射元件以及使用了該電子發(fā)射元件的發(fā)光部的結構的結構圖。
圖2是示出本發(fā)明的實施方式中的電子發(fā)射元件以及使用了該電子發(fā)射元件的發(fā)光部的結構的結構圖。
圖3是示出本發(fā)明的實施方式中的電子發(fā)射元件的電流電壓特性曲線的曲線圖。
圖4是示出本發(fā)明的實施方式中的電子發(fā)射元件的電流電壓特性曲線的曲線圖。
圖5是示出本發(fā)明的實施方式中的電子發(fā)射元件的發(fā)射電流密度相對于驅動時間的變化的曲線圖。
圖6是示出本發(fā)明的實施方式中的電子發(fā)射元件的電流電壓特性曲線的曲線圖。
圖7是示出本發(fā)明的實施方式中的電子發(fā)射元件以及使用了該電子發(fā)射元件的發(fā)光部的結構的結構圖。
圖8是示出本發(fā)明的實施方式的電子發(fā)射裝置的再活化處理動作的流程圖。
圖9是示出本發(fā)明的實施方式的電子發(fā)射裝置的再活化處理動作中的、以到再活化的基準時間為基準、反復進行再活化時的發(fā)射電流密度相對于驅動時間的變化的曲線圖。
圖10是示出本發(fā)明的實施方式的電子發(fā)射裝置的再活化處理動作中的、以到再活化的基準時間為基準、反復進行再活化時的發(fā)射電流密度相對于驅動時間的變化的曲線圖。
圖11是示出本發(fā)明的另一實施方式中的電子發(fā)射元件以及使用了該電子發(fā)射元件的發(fā)光部的結構的結構圖。
圖12是示出本發(fā)明的另一實施方式的電子發(fā)射裝置的再活化處理動作的流程圖。
圖13是示出本發(fā)明的另一實施方式中的電子發(fā)射元件以及使用了該電子發(fā)射元件的發(fā)光部的結構的結構圖。
圖14是示出本發(fā)明的另一實施方式的電子發(fā)射裝置的再活化處理動作的流程圖。
圖15是示出使用了本發(fā)明的另一實施方式的電子發(fā)射裝置的顯示裝置的結構的方框圖。
圖16是示出使用了本發(fā)明的另一實施方式的電子發(fā)射裝置的顯示裝置中的單位像素的電路結構例的方框圖。
具體實施例方式
下面，參照附圖，說明本發(fā)明的實施方式。
(電子發(fā)射元件)圖1示出層積結構的實施方式的MIS型電子發(fā)射元件101，所述MIS型電子發(fā)射元件101在玻璃的元件基板10上依次層疊有下部電極(歐姆電極)11、電子供給層12、絕緣體層13、金屬薄膜電極(上部電極)15。下部電極11由例如鋁(Al)、鎢(W)、氮化鈦(TiN)、銅(Cu)、鉻(Cr)等構成。電子供給層12由硅(Si)或主成分為硅的混合物或硅的化合物等非晶相的半導體構成。絕緣體層13由SiOx(X＝0.1～2.2)等電介質構成。該元件的情況下，絕緣體不是完全的絕緣體，而是具有多個子帶(sub-band)的不完全的絕緣體，所述多個子帶是由懸空鍵(dangling bond)、缺氧、或者所含有的雜質產生的。金屬薄膜電極15由鎢(W)、鉬(Mo)、鉑(Pt)、金(Au)等金屬構成。在電子發(fā)射元件101中，在絕緣體層13和金屬薄膜電極15上形成有島區(qū)域14，所述島區(qū)域14的膜厚隨著朝向中央逐漸減小。如圖1所示，例如，島區(qū)域14形成為金屬薄膜電極15的平坦表面中的凹部。并且，雖然所述電子供給層為非晶質，但在后述的活化處理中使一部分結晶是很有效的。
絕緣體層13和金屬薄膜電極15上形成有凹部14，即膜厚隨著朝向中央逐漸減小的島區(qū)域14。如圖1所示，島區(qū)域14形成為金屬薄膜電極15的平坦表面中的凹部(圓形、橢圓、長圓、槽等)，在島區(qū)域14上層積有碳區(qū)域40。在島區(qū)域14中，金屬薄膜電極15以絕緣體層13上的緣部A為終端。并且，島區(qū)域14中的絕緣體層13以電子供給層12上的緣部B為終端。
基板、電子發(fā)射元件的電子供給層12、絕緣體層13、金屬薄膜電極15的材料以及各膜厚、成膜法、制造方法在本申請人提出的上述專利文獻4中已有記載，所以引用其內容。
此外，如圖2所示，可以在電子發(fā)射元件101的上部的至少凹部的島區(qū)域14上形成碳區(qū)域40，所述碳區(qū)域40由碳或主成分為碳的混合物或碳化合物構成。將碳層覆蓋在上部電極上也能夠得到同樣的效果，是有效的。
作為碳區(qū)域40的材料，有效的是無定形碳、石墨、富勒烯(Fullerene)(C2n)、類金剛石碳(diamond like carbon)、碳納米管、碳納米纖維、碳納米角、碳納米線圈、碳納米板、金剛石等形態(tài)的碳、或者ZrC、SiC、WC、MoC等碳化合物。碳區(qū)域40覆蓋金屬薄膜電極15、絕緣體層13、以及電子供給層12。
(使用了電子發(fā)射元件的發(fā)光元件)將該電子發(fā)射元件101用于發(fā)光元件時，如圖1所示，將電子發(fā)射元件101的元件基板10作為背面，與電子發(fā)射元件101對置的透光性的第二基板1隔著真空空間4作為前面基板保持。在第二基板1的內面設置有透光性的陽極2和熒光體層3R、G、B，所述陽極2與加速電源Vc連接。陽極2、各基板的材料、以及各膜厚、成膜法、制造方法在本申請人提出的上述專利文獻4中已有記載，所以引用其內容。
電子發(fā)射元件與元件電源Vd連接，將前面的金屬薄膜電極15作為正電位Vd，將背面的下部電極11作為接地電位。在下部電極11和金屬薄膜電極15之間施加電壓Vd例如50V左右、向電子供給層12注入電子時，部分電子通過預先利用活化處理形成的發(fā)射點(emission site)發(fā)射到真空中。電子從島區(qū)域14的底部以某一角度分散地發(fā)射。圖1的元件結構中，在作為凹部的島區(qū)域14的上部空間，電場形成透鏡狀，發(fā)射電子的軌道向沿著法線的方向改變。其結果，得到角度分散非常小的發(fā)射電子。
從該島區(qū)域14的凹部發(fā)射的電子e(發(fā)射電流Ie)被施加到對置的陽極(透明電極)2上的高加速電壓Vc例如5kV左右加速，匯集到陽極2上。若在陽極上涂布有熒光體3R，G，B，則能夠得到對應的可見光的發(fā)光。
在電子發(fā)射元件中具有絕緣體層和上部電極朝著零膜厚逐漸減少的島區(qū)域，所以對發(fā)射電流的穩(wěn)定性和低驅動電壓化很有效。
(電子發(fā)射元件的活化處理以及再活化處理)上述的活化處理是通過施加電壓的掃描(Sweep)進行的通電處理。掃描是指如下的施加方式以電子供給層為基準，均勻地增加金屬薄膜電極的電位。
將一個例子的電子發(fā)射元件在真空中封裝之后，進行按0.3V/秒的幅度將Vd從0V升到20V的通電處理，測定其電流電壓變化。圖3是示出掃描活化處理中的電子發(fā)射元件的元件電流密度(Id)與發(fā)射電流密度(Ie)的電流電壓特性曲線。元件電流密度和發(fā)射電流密度根據(jù)元件電流和發(fā)射電流的測定值以及實驗中使用的元件的面積計算。
由圖3可知，特征在于，在活化時的Id特性曲線中觀察到負性電阻特性，從該負性電阻開始處開始發(fā)射電子(Ie)。
此處，活化處理是指如下的通電處理在下部電極、由半導體構成的電子供給層、絕緣體層以及電子供給層所形成的MIS型電子發(fā)射元件中，施加負性電阻開始點Vact以上的再活化電壓，該負性電阻開始點Vact使得元件電流Id曲線的關于施加電壓的微分值不連續(xù)。
由圖3可推測出，負性電阻開始點Vact之后看到的負性電阻是在SiOx絕緣體層的陷阱(trap)中捕獲電荷的過程，由此SiOx絕緣體層的表面附近的電場增強，發(fā)生電子發(fā)射。
對于活化來說，該掃描速度是重要的參數(shù)。
若掃描速度慢，則負性電阻開始點Vact在更低電壓側出現(xiàn)，若掃描速度快，則出現(xiàn)在高電壓側。
其原因推測為，在活化中，元件中積蓄的熱(焦耳熱)也作出貢獻。
并且，自不必說，不必一定需要以恒定速度進行電壓掃描(Sweep)，為了在預定時間內進行預定的活化處理而升壓到充分的電壓的過程中，升壓方式沒有限定。而且，也可以施加矩形波電壓。此時，在所謂的過渡現(xiàn)象中可以觀察到元件電流Id的微分曲線不連續(xù)的點。
此外，掃描活化處理電源也不必一定是直流電源，但在用于驅動顯示器的例如60Hz、占空比為1/120這樣的脈沖波形中，不出現(xiàn)負性電阻開始點Vact。其原因推測為，元件中積蓄的熱(焦耳熱)不足以出現(xiàn)Vact。
圖4示出剛剛活化后在與活化相同的條件下掃描電壓時的電子發(fā)射元件的電流電壓曲線。此次，沒有在Id中觀察到負性電阻。即，未出現(xiàn)Vact。其原因推測為，所捕獲的電子被固定。
接著，將該電子發(fā)射元件在真空中封裝之后，假想通常的驅動，以60Hz、占空比1/120的脈沖連續(xù)通以元件電壓Vd＝20V，測定發(fā)射電流密度相對于驅動時間的變化。由圖5可知，發(fā)射電流密度隨驅動時間而減少。因此，在顯示器的驅動中經常見到的、通過脈沖寬度調制(電壓恒定)來表現(xiàn)灰度的恒壓驅動中，會發(fā)生亮度劣化。通常，作為顯示器的壽命的定義使用的亮度的半衰時間在該情況下為約3000小時。并且，為了作為顯示器得到充分的亮度，需要1mA/cm2的發(fā)射電流密度。即使將該觀點定義為顯示器的壽命，也為約7000小時。
相反，若以恒流控制進行驅動，則可以通過提高驅動電壓來防止發(fā)射電流下降。但是，若提高驅動電壓，則經時變化增大。即，這種驅動正反饋地促進經時變化，其結果，不能實現(xiàn)元件的長壽命化。
發(fā)明者在上述MIS型電子發(fā)射元件中，在真空封裝后的長期驅動引起的經時變化后，嘗試進行再次的活化處理。即，將電子發(fā)射元件封裝到真空中后，假想通常的驅動，以60Hz、占空比1/120的脈沖連續(xù)通以元件電壓Vd＝20V，驅動3000小時之后，通過以0.3V/秒的幅度從0V到20V進行Vd的掃描而進行通電處理，測定其電流電壓變化。圖6示出再活化處理中的電子發(fā)射元件的元件電流密度(Id)和發(fā)射電流密度(Ie)的電流電壓特性曲線。
根據(jù)圖6，在Id曲線上出現(xiàn)再活化負性電阻開始點Vact，再次出現(xiàn)表現(xiàn)出負性電阻的區(qū)域。與緊接初次的活化后的圖4的特性相比，即該元件中的發(fā)射電流密度的下降與其說是元件劣化，不如說是返回到活化前狀態(tài)的過程。這可以推測為在SiOx絕緣體層中捕獲的電子漏出的過程。因此，若對電子發(fā)射元件施加驅動電壓，則通過漂移電導(hoppingconduction)而流過電流，但在某一電壓以上，電子再次被捕獲到陷阱中，所以與最初的活化處理時相同地出現(xiàn)負性電阻。可以推測，由于該捕獲的電子，SiOx絕緣體層的表面附近的電場再次增強，電子發(fā)射量恢復。
即，發(fā)明者發(fā)現(xiàn)，MIS型電子發(fā)射元件(包括下部電極、由半導體構成的電子供給層、絕緣體層以及電子供給層)的長時間驅動引起的發(fā)射電流密度的下降并不是不可逆的劣化，可以通過再活化返回到初始特性。通過施加使電子發(fā)射元件的電流電壓特性中的元件電流Id曲線的微分值不連續(xù)的負性電阻開始點Vact以上的再活化電壓，可以實現(xiàn)元件的活化。
再活化負性電阻開始點Vact是如下情況時的施加電壓值在對電子供給層和金屬薄膜電極之間施加均勻增加的施加電壓的情況下，在電子供給層和金屬薄膜電極之間的元件電流的關于施加電壓的微分值中產生不連續(xù)。
(電子發(fā)射裝置)發(fā)明者提出使用了電子發(fā)射元件并包括活化裝置的電子發(fā)射裝置，所述電子發(fā)射元件具有發(fā)現(xiàn)上述電流電壓特性的電子供給層、膜厚逐漸減少的絕緣體層和金屬薄膜電極(島區(qū)域電子發(fā)射部)。
圖7示出該電子發(fā)射裝置。電子發(fā)射元件101與圖1和圖2中示出的電子發(fā)射元件相同。
在電子發(fā)射裝置中設置有例如使用開關SW，其串聯(lián)連接在元件電源和下部電極11之間；通電開關SWr，其串聯(lián)連接在上部電極15和下部電極11之間；以及掃描活化處理電源Vr。電子發(fā)射裝置具備作為控制部的控制器110，所述控制器110監(jiān)視使用開關SW的狀態(tài)且控制通電開關SWr的接通斷開，并控制掃描活化處理電源Vr的施加狀態(tài)(向電子供給層和金屬薄膜電極之間施加再活化電壓)?？刂破?10中內置有用于存儲所需要的數(shù)據(jù)等的存儲裝置和計時器(計時單元)。由這些構成的活化裝置與電子供給層和金屬薄膜電極連接，具有在兩者之間施加負性電阻開始點Vact以上的再活化電壓的功能。例如，再活化裝置的控制器110進行如下控制對開始向電子發(fā)射元件供電的時刻起的經過時間的累計進行計時，并在經過時間的累計值大于基準(例如，電子發(fā)射元件的發(fā)射電流的半衰期，本實施例中為3000小時)的時刻，將通電開關SWr接通，執(zhí)行從掃描活化處理電源Vr向電子供給層和金屬薄膜電極之間施加再活化電壓。
圖8是本實施方式的例如顯示器的電子發(fā)射裝置的控制器110的再活化處理動作的流程圖。
首先，顯示器被啟動，使用開關SW接通，處于電子發(fā)射裝置的通常驅動狀態(tài)(步驟S1)時，元件電源和元件連接，由控制器110的計時器開始計時(使用時間的累積)(步驟S2)。接著，控制器110判斷計時器的計時是否達到了基準時間(Tre＝3000小時)(步驟S3)，判斷為經過了基準時間時，判斷使用開關SW的接通或斷開的狀態(tài)(步驟S4)。此處，若判斷為使用開關SW斷開、處于待機狀態(tài)，則將通電開關SWr接通，從掃描活化處理電源Vr向電子供給層和金屬薄膜電極之間施加掃描電壓，執(zhí)行再活化(步驟S5)。再活化之后，使控制器110的計時器的計時的累積值恢復為初始值，進行復位(步驟S6)，結束。在步驟S3和步驟S4中，判斷為未經過基準時間以及使用開關SW接通、處于驅動狀態(tài)時，都不進行再活化處理。
圖9示出將到再活化的基準時間Tre設為3000小時來反復進行再活化時的發(fā)射電流密度相對于驅動時間的變化。由該圖可知，發(fā)射電流密度不會低于1mA/cm2，壽命得到大幅改善。
并且，圖10示出同樣地反復進行再活化時的元件電流密度相對于驅動時間的變化。由兩個圖可知，元件電流Id的行為就象是發(fā)射電流Ie反轉過來。即，除了驅動時間之外，發(fā)射電流和元件電流也成為檢測應進行再活化的時期的指標。另外，按本來的目的使用電子發(fā)射元件的驅動中，很難進行再活化。因此，例如為顯示器時，在電源處于待機的時機進行。圖8的流程圖中示出的是否為待機狀態(tài)的判斷就是據(jù)此進行的。并且，在圖8的步驟S5中，除了根據(jù)控制器的自動判斷進行再活化之外，控制器使得向使用者通報處于需要再活化的狀態(tài)的指示器工作，讓使用者按下開始再活化動作的開關也是有效的。該情況下，具有使用者明確地選擇不使用裝置的時間，能夠根據(jù)自己的判斷進行再活化的優(yōu)點。此外，即使在根據(jù)控制器的自動判斷進行再活化的情況下，使得向使用者通報處于需要進行再活化的狀態(tài)的指示器工作也是有效的。該情況下，可以提醒防止在再活化中撥出插頭等而強制地解除待機狀態(tài)，失去再活化所需的電源供給。并且，將本實施方式的電子發(fā)射元件用于與HARP(高增益雪崩倍增非晶光電導體High-gain Avalanche Rushing amorphousPhotoconductor)等光電轉換裝置組合的攝像元件時，即使在使用中，也可以設置消隱計時器(blanking timer)來依次對像素進行再活化。
圖11示出了另一實施方式。作為發(fā)射電流測定單元，設置連接在陽極2和加速電源之間的電流檢測器Cs，連接成將電流檢測器Cs的測定值(A/D轉換值)提供給控制器110，測定從電子發(fā)射元件的金屬薄膜電極發(fā)射的電子所產生的發(fā)射電流。在所測定的發(fā)射電流下降到基準電流值(例如圖9的特性中的Iere)以下的時刻，向電子供給層和金屬薄膜電極之間施加再活化電壓(再活化處理)。該情況下，在電子發(fā)射源的陣列中，除了以本來的目的使用的電子發(fā)射源之外，另外具有發(fā)射電流監(jiān)視專用的電子源也很有效。這是因為，在以本來的目的使用時，電子源調制電壓或電壓的施加時間來調整電子量的情況較多，這類電子源不適合于穩(wěn)態(tài)發(fā)射電流量的測定。
圖12是示出本實施方式的例如顯示器的電子發(fā)射裝置的控制器110的再活化處理動作的流程圖。
首先，啟動顯示器，接通使用開關SW，電子發(fā)射裝置處于通常驅動狀態(tài)(步驟S11)時，元件電源和元件連接，開始控制器110的發(fā)射電流Ie的測定(步驟S12)。接著，控制器110判斷測定值是否下降到基準電流值Iere(步驟S13)，若判斷為達到基準值或以下，則判斷使用開關SW的接通或斷開的狀態(tài)(步驟S14)。此處，若判斷為使用開關SW斷開、處于待機狀態(tài)，則將通電開關SWr接通，從掃描活化處理電源Vr向電子供給層和金屬薄膜電極之間施加掃描電壓，執(zhí)行再活化(步驟S15)。再活化之后，結束處理。在步驟S13和步驟S14中，判斷為未達到基準以及使用開關SW接通而處于驅動狀態(tài)時，分別結束再活化處理動作。
圖13示出又一實施方式。作為發(fā)射電流測定單元，設置連接在電子發(fā)射元件的金屬薄膜電極15和元件電源之間的電流檢測器Cs，連接成將電流檢測器Cs的測定值提供給控制器110，測定電子供給層和金屬薄膜電極之間的電流。在所測定的元件電流超過基準電流值(例如圖10的特性中的Idre)的時刻，向電子供給層和金屬薄膜電極之間施加再活化電壓(再活化處理)。
圖14是示出本實施方式的例如顯示器的電子發(fā)射裝置的控制器110的再活化處理動作的流程圖。
首先，啟動顯示器，接通使用開關SW，電子發(fā)射裝置處于通常驅動狀態(tài)(步驟S21)時，元件電源和元件連接，開始控制器110的元件電流Id的測定(步驟S22)。接著，控制器110判斷測定值是否達到了基準電流值Idre(步驟S23)，若判斷為超過了基準，則判斷使用開關SW的接通或斷開的狀態(tài)(步驟S24)。此處，若判斷為使用開關SW斷開而處于待機狀態(tài)，則將通電開關SWr接通，從掃描活化處理電源Vr向電子供給層和金屬薄膜電極之間施加掃描電壓，執(zhí)行再活化(步驟S25)。再活化之后，結束處理。在步驟S23和步驟S24中，判斷為未達到基準以及使用開關SW接通而處于驅動狀態(tài)時，分別結束再活化處理動作。
這樣，發(fā)現(xiàn)電子發(fā)射元件是可再活化的元件，從而通過在電子供給層和金屬薄膜電極之間施加預定的電壓，能夠在用于顯示器、攝像元件、平面光源等中的電子發(fā)射元件的密封后進行再活化。
(使用了電子發(fā)射裝置的顯示面板)圖15是示出使用了上述結構的電子發(fā)射元件的顯示裝置102的結構的方框圖。圖15中，103表示A/D轉換電路，104表示幀存儲器，105表示掃描電路，106表示寫入電路，107表示元件電源電路，108表示加速電源電路，109表示顯示面板，110表示控制器。雖未圖示，在顯示面板的多個電子發(fā)射元件對面的一側隔著真空空間設置有陽極，所述陽極帶有熒光體。
控制器110與幀存儲器104～加速電源電路108的各電路連接，與輸入視頻信號的水平和垂直同步信號同步地控制它們。
A/D轉換電路103接收模擬視頻信號的輸入，將模擬視頻信號轉換為數(shù)字視頻信號數(shù)據(jù)。另外，在輸入數(shù)字視頻信號數(shù)據(jù)的情況下，不需要A/D轉換電路103。數(shù)字視頻信號從A/D轉換電路103提供給幀存儲器104，通過控制器110的控制寫入并積蓄。
幀存儲器104根據(jù)控制器110的指令將所積蓄的數(shù)字視頻信號數(shù)據(jù)發(fā)送至寫入電路106。并且，利用控制器110依次控制與顯示面板的各行和列連接的寫入電路106和掃描電路105，通過例如子場(subfield)法等，控制與幀存儲器中積蓄的圖像對應的顯示面板109的電子發(fā)射元件的電子發(fā)射時間，得到希望的圖像顯示。元件電源電路107向全部電子發(fā)射元件的上部電極15提供固定的電壓。加速電源電路108向顯示面板109的陽極供電。
接著，圖16示出由與顯示面板109的單位像素Px對應的FET(場效應晶體管Field Effect Transistor)201和發(fā)光部形成的電路結構的例子。FET 201的柵極G與掃描電極線連接，所述掃描電極線被提供了來自掃描電路105的進行行掃描的掃描信號，F(xiàn)ET 201的源極S與數(shù)據(jù)電極線連接，所述數(shù)據(jù)電極線被提供了來自寫入電路106的與幀存儲器104的數(shù)據(jù)對應的信號。
FET 201的漏極D與電子發(fā)射元件的下部電極11連接，與電子發(fā)射元件對置的陽極2與加速電源電路108連接。
在行和列上排列了多個這種電路的顯示面板109的單元像素的電子發(fā)射控制動作如下若向FET 201的柵極G供給了導通電壓，則電流從源極S流向漏極D，由于施加在電極上的電壓，從上部電極15發(fā)射出電子。
若FET 201的柵極G成為截止電壓，則FET 201處于截止狀態(tài)，停止從上部電極15發(fā)射電子。
除了上述的控制電子發(fā)射時間來表現(xiàn)亮度灰度的所謂的子場法之外，還可以應用根據(jù)從FET 201的源極S供給的與數(shù)字亮度灰度相對應的電壓來控制電子發(fā)射元件的電子發(fā)射亮度的方法。
在上述的例子中，對于再活化處理，示出了通過控制器110的控制，在斷開裝置的電源之前計測各電子發(fā)射元件的電子發(fā)射電流的例子，但是，也可以在向裝置投入電源時進行，并且，若內置有計時器，則也可以按照預定的時間間隔來進行。
在任何情況下，全部電子發(fā)射元件均以相同電壓進行再活化處理，所以整個面以大致相同的狀態(tài)恢復電子發(fā)射特性。
另外，也可以將再活化處理的基準值的初始值作為初期基準值存儲到合適的存儲器中，將每次的基準值與初期基準值比較，控制再活化處理時的電源電壓本身，所以利用于顯示面板的情況下，能夠控制整個面板的亮度，維持穩(wěn)定的亮度。
如上所述，根據(jù)本實施方式，即使在因長時間的驅動而在每個電子發(fā)射元件的特性劣化程度上產生偏差的情況下，在出廠后也能夠消除每個電子發(fā)射元件的亮度劣化比例的偏差。因此，能夠提供不會在畫面上產生亮度不均的電子發(fā)射顯示裝置。
權利要求
1.一種電子發(fā)射裝置的驅動方法，該電子發(fā)射裝置具有封裝起來的多個電子發(fā)射元件，各個電子發(fā)射元件包括電子供給層，其由硅或主成分為硅的混合物或硅的化合物構成；絕緣體層，其形成于所述電子供給層上；以及金屬薄膜電極，其形成于所述絕緣體層上，所述驅動方法的特征在于，其包括驅動步驟，對所述電子供給層和所述金屬薄膜電極層之間供電，從所述電子發(fā)射元件發(fā)射出電子；以及再活化步驟，在所述驅動步驟之后施加下述施加電壓值以上的再活化電壓，所述施加電壓值使得在所述電子供給層和所述金屬薄膜電極之間流動的元件電流關于施加電壓的微分值中產生不連續(xù)。
2.根據(jù)權利要求1所述的驅動方法，其特征在于，所述絕緣體層具有至少一個作為電子發(fā)射部的島區(qū)域，所述島區(qū)域的膜厚減小到零。
3.根據(jù)權利要求1所述的驅動方法，其特征在于，所述電子供給層為非晶質。
4.根據(jù)權利要求1所述的驅動方法，其特征在于，所述電子發(fā)射元件的所述金屬薄膜的表面被主成分為碳的碳層覆蓋。
5.根據(jù)權利要求1所述的驅動方法，其特征在于，所述驅動方法包括計時步驟，所述計時步驟中對從開始向所述電子發(fā)射元件進行所述供電起的經過時間的累計進行計時，所述再活化步驟根據(jù)所述經過時間的累計來執(zhí)行。
6.根據(jù)權利要求1所述的驅動方法，其特征在于，所述驅動方法包括發(fā)射電流測定步驟，在所述發(fā)射電流測定步驟中測定從所述電子發(fā)射元件的所述金屬薄膜電極發(fā)射的電子所產生的發(fā)射電流，所述再活化步驟在所測定到的所述發(fā)射電流值下降到基準電流值以下的時刻執(zhí)行。
7.根據(jù)權利要求1所述的驅動方法，其特征在于，所述再活化步驟包括元件電流測定步驟，在所述元件電流測定步驟中測定所述元件電流，所述再活化步驟在所測定到的所述元件電流值上升到基準電流值以上的時刻執(zhí)行。
8.根據(jù)權利要求1所述的驅動方法，其特征在于，使得在所述元件電流關于施加電壓的微分值中產生不連續(xù)的施加電壓值是負性電阻開始點。
9.一種電子發(fā)射裝置，其具有多個封裝起來的電子發(fā)射元件，各個電子發(fā)射元件包括電子供給層，其由硅或主成分為硅的混合物或硅的化合物構成；絕緣體層，其形成于所述電子供給層上；以及金屬薄膜電極，其形成于所述絕緣體層上，所述電子發(fā)射裝置的特征在于，其包括再活化裝置，所述再活化裝置施加下述施加電壓值以上的再活化電壓，所述施加電壓值使得在所述電子供給層和所述金屬薄膜電極之間流動的元件電流關于施加電壓的微分值中產生不連續(xù)。
10.根據(jù)權利要求9所述的電子發(fā)射裝置，其特征在于，所述絕緣體層具有至少一個作為電子發(fā)射部的島區(qū)域，所述島區(qū)域的膜厚減小到零。
11.根據(jù)權利要求9所述的電子發(fā)射裝置，其特征在于，所述電子供給層為非晶質。
12.根據(jù)權利要求9所述的電子發(fā)射裝置，其特征在于，所述電子發(fā)射元件的所述金屬薄膜的表面被主成分為碳的碳層覆蓋。
13.根據(jù)權利要求9所述的電子發(fā)射裝置，其特征在于，所述再活化裝置具有計時單元，其對開始向所述電子發(fā)射元件進行所述供電起的經過時間的累計進行計時；以及控制部，其進行如下控制在所述經過時間的累計值超過了基準的時刻，向所述電子供給層和所述金屬薄膜電極之間施加所述再活化電壓。
14.根據(jù)權利要求9所述的電子發(fā)射裝置，其特征在于，所述再活化裝置具有發(fā)射電流測定單元，其測定從所述電子發(fā)射元件的所述金屬薄膜電極發(fā)射的電子所產生的發(fā)射電流；以及控制部，其進行如下控制在測定到的所述發(fā)射電流值下降到基準電流值以下的時刻，向所述電子供給層和所述金屬薄膜電極之間施加所述再活化電壓。
15.根據(jù)權利要求9所述的電子發(fā)射裝置，其特征在于，所述再活化裝置具有元件電流測定單元，其測定所述元件電流；以及控制部，其進行如下控制在測定到的所述元件電流值上升到基準電流值以上的時刻，向所述電子供給層和所述金屬薄膜電極之間施加所述再活化電壓。
16.根據(jù)權利要求9～15的任意一項所述的電子發(fā)射裝置，其特征在于，使得在所述元件電流關于施加電壓的微分值中產生不連續(xù)的施加電壓值是負性電阻開始點。
17.根據(jù)權利要求9～16的任意一項所述的電子發(fā)射裝置，其特征在于，所述電子發(fā)射裝置由所述電子發(fā)射元件以成行和成列的方式排列成矩陣狀而構成。
18.根據(jù)權利要求13～17的任意一項所述的電子發(fā)射裝置，其特征在于，所述控制部包括監(jiān)視部，所述監(jiān)視部監(jiān)視所述電子發(fā)射元件發(fā)射電子的驅動狀態(tài)的停止，所述控制部根據(jù)所述驅動狀態(tài)的停止，指示向所述電子供給層和所述金屬薄膜電極之間施加所述再活化電壓。
全文摘要
本發(fā)明提供一種電子發(fā)射裝置及其驅動方法，所述電子發(fā)射裝置用于顯示器、攝像元件、平面光源等，能夠抑制經時變化。電子發(fā)射裝置的驅動方法是具有多個封裝起來的電子發(fā)射元件的電子發(fā)射裝置的驅動方法，各個電子發(fā)射元件包括電子供給層，其由硅或主成分為硅的混合物或硅的化合物構成；絕緣體層，其形成于電子供給層上；以及金屬薄膜電極，其形成于絕緣體層上，驅動方法的特征在于，其包括驅動步驟，對電子供給層和金屬薄膜電極層之間供電，從電子發(fā)射元件發(fā)射電子；以及再活化步驟，在驅動步驟之后施加再活化電壓，所述再活化電壓為使得在電子供給層和金屬薄膜電極之間流動的元件電流關于施加電壓的微分值中產生不連續(xù)的施加電壓值以上的電壓。
文檔編號H01J29/04GK1985292SQ200580022818
公開日2007年6月20日 申請日期2005年6月24日 優(yōu)先權日2004年7月8日
發(fā)明者根岸伸安, 酒村一到, 吉川高正, 小笠原清秀 申請人:先鋒株式會社