CN1667683A - 图像显示装置、图像显示装置的驱动方法及电视机装置 - Google Patents

Abstract

本发明的图像显示装置为了通过修正电子发射特性的离散并均匀化来进行高品位的图像显示，而使用用于修正施加了规定的电压时的与上述各电子发射元件对应的发光亮度的离散的修正值，通过规定的运算计算施加了具有多个电压振幅值的电压时的修正值，计算出根据上述计算出的修正值修正了的图像数据，根据上述修正了的图像数据，输出上述驱动信号驱动上述电子发射元件。

Description

图像显示装置、图像显示装置 的驱动方法及电视机装置

技术领域

本发明涉及图像显示装置及图像显示装置的驱动方法及电视机装置。特别涉及具有多个电子发射元件和荧光体的图像显示装置及图像显示装置的驱动方法及电视机装置。

背景技术

作为平板形状自发光型的图像显示装置，例如，可以列举针对每个象素排列有荧光体和微小的电子发射元件的显示器、利用场致发光的显示器、或者排列许多发光二极管的显示器等。

例如，作为以单纯矩阵构成排列多个表面传导型电子发射元件(以下，称为SCE元件)作为电子发射元件，并应用到图像显示装置的例子可以列举本申请人的美国专利5,659,329号公报和特开平7-235225号公报等。在这些公报中，揭示了以下这样的装置和制造方法，即以2维排列多个被设置在基板上的一对元件电极和与这些元件电极对连接的导电膜、由被形成在导电膜内的电子发射单元组成的表面传导型电子发射元件，设置电气选择装置，使得独立地选择从各个电子发射元件释放出的发射电子，通过单纯矩阵驱动而与输入图像信号相应地形成图像。

在由多个电子发射元件组成的多电子源中，由于工序上的变动等，在各个电子发射元件的释放特性中会产生一些离散。

这样的多电子源虽然适合于制作大画面的平板图像显示装置，但因为有许多和CRT等不同的电子发射元件，所以当使用它制成图像显示装置的情况下，存在各个电子发射元件的特性离散呈现亮度差异感(色散)的问题。这样作为在多电子源中的电子发射特性对于各个电子源不同的原因，例如可以考虑有在电子发射单元中使用的材料成分的离散、元件的各部件尺寸形状的误差等各种原因。但是，如果要除去这些全部原因则需要非常高精度的制造设备和极其严密的工序管理，如果满足这些条件则制造成本巨大，是不现实的。

另外，在阴极射线管荧光屏中使用的荧光体一般使用印刷法和泥浆(slurry)法，与象素一一对应地制成荧光膜，但在大画面的显示装置中使用的情况下，有在面内产生荧光体厚度不均匀的情况，因为发光效率不均匀，所以成为亮度均匀性差的原因。另外作为提高发光效率的方法一般使用的金属壳在面内上反射率不均匀，而成为亮度不均匀的原因。

因而，在特开2001-350442号公报中，尝试通过从测量到的亮度离散信息中把修正值保存在修正存储器中，根据修正值修正驱动信号的振幅或者时间幅度来解决上述问题。另外，在特开2000-122598号公报中，尝试这样的构成，即针对全部象素的每个保存与输入图像数据的调制电平(灰度)对应的修正系数，进行调制电平的修正和修正面内的均匀性。但是在该构成中，需要对全部象素保存修正数据。当以高分辨率构成灰度分辨率高的图像显示装置的情况下，因为存储装置的容量是象素数×灰度分辨率，所以例如即使在1920×3×1080×10bit的构成下以8bit进行修正计算，由于需要6.4Gbyte因而电路规模大，在价格方面是不现实的。

以下说明驱动方法。在这种图像显示装置中，作为用于控制图像显示元件发光亮度的驱动方法，已知大致分为PWM(脉冲宽度调制)方式和PAM(脉冲振幅调制)方式。

PWM方式通过使施加在图像显示元件上的驱动电压的脉冲宽度(施加时间)变化来控制发光亮度。在典型的冷阴极型电子发射元件等的图像显示元件中，因为相对电压施加时间电子发射量线性变化，所以PWM方式与PAM方式相比具有亮度容易控制的优点。但是，为了提高一个元件的灰度性能就需要提高脉冲宽度调制的基准时钟(动作频率)，因而存在引起驱动电路的高成本化和消耗电力增大等的缺点。

另一方面，PAM方式是使驱动电压的振幅(电压值)变化控制图像显示元件的发光亮度的方式。在这种方式的情况下，虽然不提高基准时钟就可以确保灰度性能，但一般电子发射元件相对电压值表现非线性的电子发射特性，因为该发射电子的变化量也很大，所以存在难以进行稳定的亮度控制的问题。

因而，最近通过使用多个驱动电压进行脉冲宽度调制，尝试解决上述PWM方式的问题。

例如，在特开平10-39825号公报中，揭示了通过使用电压V1和电压V2的2种驱动电压，抑制驱动电路的动作频率的方法。另外，在特开平7-181916号公报中，揭示了根据亮度数据控制驱动电压、脉冲宽度双方，以PWM控制灰度，以PAM修正每个象素的离散的方法。

在组合以上那样的以往技术并用PWM和PAM，并且通过修正驱动信号的时间幅度来提高画面均匀性的情况下存在以下问题。

即，如果减小显示灰度，则存在画面均匀性变差的问题。

在此，作为表示该均匀性的指标，假设使用画面内的局部亮度离散σ/平均值(在此，σ是标准偏差)。

说明把电压设置为V1、V2，把每个电压的脉冲宽度设置为256级时进行总计512个调制电平的控制时的情况。

用图2说明与调制信号的各调制电平对应输出的调制脉冲波形的例子。图2是展示调制信号用的各电压的关系处于V1＜V2时的输出脉冲波形的概念图。各脉冲波形可以大致分为2组，例如如以下那样确定。

(a)调制电平在1～L1max之间：

是振幅V1的脉冲，脉冲宽度与调制电平对应地变化。

(b)调制电平在L1max+1～L2max之间：

是振幅为V1至V2的脉冲，V2振幅的脉冲宽度与调制电平对应地变化。

对于在该波形下进行驱动时的均匀性，图7的横轴表示调制电平，纵轴表示显示区域的均匀性(σ/平均值)。

以256灰度电平为界切换所使用的电压电平。即，在上述的(a)中是L1max＝256，在(b)中设置为L2max＝512。因而调制电平在1～256的区域成为(a)所示的驱动波形，在257～512的区域成为(b)所示的驱动波形。

从图7可知，越是低调制电平均匀性越差，另外低电压电平混合的比例越大均匀性越差。

这样因驱动方法致使均匀性变化是因为：在使用了荧光体的显示装置的情况下，存在与该电子激励的强度对应的发光特性关系不是线性的区域。

图8是横轴表示元件释放电流，纵轴表示发光亮度的图。用×点表示实测值，用虚线表示乘方近似曲线。

通过比较乘方近似曲线和实测值知道，在释放电流低的情况下和高的情况下其斜率不同。即，在表现为亮度＝(释放电流)^γ的情况下，γ(伽马)具有释放电流依存性。

由此当把电子源的发射特性的离散作为亮度观测的情况下，观测到其动作点在释放电流低处离散大，在释放电流大处离散小。

因而，在图7中所示的现象表示：当驱动电压低释放电流小的情况下，因为γ大所以均匀性差，当驱动电压高释放电流大的情况下，因为γ小所以均匀性相对良好。

另外，在使用2种动作电压的灰度变化的过程中，由于所使用的电压各自的时间比例不同，γ不同的发光部分混合比例变化。因此，如果电压大的驱动部分的比例多则均匀性比较好，如果少则均匀性差。

因为存在这样的特性，所以在低调制电平中画质劣化，出现问题。

发明内容

本发明就是为了解决上述问题而提出的，其目的在于提供一种通过在排列多个电子发射元件的显示装置中修正电子发射特性的离散并均匀化，可以进行高品位的图像显示的图像显示装置及其方法。

本发明是一种图像显示装置，具有许多被排列在基板上的电子发射元件、靠来自该电子发射元件的电子束发光的荧光体，并与图像数据相应地向该电子发射元件施加具有多个电压振幅值的进行了脉冲宽度调制的驱动信号，具备：存储用于修正在施加了规定的电压时与上述各电子发射元件对应的发光亮度的离散的修正值的存储装置；使用上述修正值通过规定的计算，计算出施加了具有上述多个电压振幅值的电压时的修正值的修正值计算装置；输出根据上述修正值计算装置的计算结果修正了图像数据的修正图像数据的修正图像数据计算装置；根据上述修正图像数据，输出上述驱动信号的驱动装置。

在本发明中，具有修正存储装置，存储某一动作条件，例如存储当进行了恒压驱动的情况下的用于修正多个电子发射元件的释放电流的离散信息或者亮度离散信息的修正值。因而，当存储了多个电子发射元件的离散信息的情况下，只修正电子发射元件的特性离散，而当存储了亮度离散信息的情况下，可以修正因荧光体的厚度不均匀和金属壳的反射率不均匀的阴极射线荧光屏引起的发光离散。

进而，在本发明中，具备计算施加多个电压值时的修正值的修正值计算装置。由此计算施加多个电压值组合驱动条件时的修正值。

作为计算方法，例如通过保存所存储的修正值的驱动条件下的离散量、计算的条件下的离散量的比，而在驱动时与条件相应地在修正值上乘以该比值。由此，可以求得不同驱动条件时的修正值。

另外，作为其他的计算方法，通过把表示释放电流和发光亮度的关系的γ的释放电流依存关系数据作为函数保存，可以计算出相对根据驱动条件存储的修正值的系数，并与修正值相乘。

如果用根据该修正图像数据进行驱动的驱动装置驱动，则可以得到均匀性良好，进而即使改变灰度均匀性也不变化的图像显示装置。

进而，在本发明中，为了对应经年变化改变修正值的计算内容，具有保存驱动时间的驱动时间保存装置。可以用该装置修正伽马的经年变化的影响。在驱动时间保存装置中，只要驱动时间的保存是针对每个象素保存其驱动时间(投入电荷量)即可，相对释放电流的亮度随着伽马经年变化而变化，通过改变修正值的计算内容，可以不依赖于显示图像而进行高精度的修正。

如一般的TV显像那样，当在长时间的视听中用于在时间平均上显示在面内没有特殊分布的图像的用途的情况下，不需要保存每个象素的驱动时间，可以保存全体的平均的驱动时间。

如果采样本发明，则通过在排列许多电子发射元件的显示装置中修正电子发射特性的离散并均匀化，可以进行高品位的图像显示。

附图说明

图1是用于说明本发明实施例的图像显示装置的框图。

图2是用于说明在本发明实施例中使用的，由多级振幅和多级脉冲宽度的组合组成的调制方式的脉冲波形的概略图。

图3是在本发明实施例中使用的修正表值上乘算的增益的调制电平(灰度)依存曲线图。

图4是在本发明实施例中使用的修正的详细说明图。

图5是展示SEC元件的释放电流分布一例的等高线图。

图6是荧光体劣化度的电流密度依存曲线图。

图7是展示通过本发明实施例中使用的变换表而关联的，输入图像亮度和输出调制脉冲宽度的关系的曲线图。

图8是发光亮度元件释放电流依存曲线图。

图9是本发明的实施例的电视机装置的框图。

具体实施方式

使用图1说明本发明的图像显示装置。

图1是展示用于实现本发明的图像显示装置以及驱动方法的电路构成一例的概略框图。

(图像显示装置的整体构成)

在图1中，101是把多个图像形成元件以单纯矩阵进行布线的显示板，Dy1～Dym是显示板的行布线的端子，Dx1～Dxm是显示板的列布线的端子，102是扫描电路，103是调制电路，104是同步信号分离电路，105是用于把来自同步信息分离电路的YRB信号变换为RGB的BGB变换电路，106是用于把RGB各颜色的亮度信息变换为调制强度的亮度数据变换单元，107是定时控制电路，108是1行图像数据的移位寄存器，109是1行图像数据的行存储器，110是由非易失性存储器组成的修正表保存电路，111是修正值计算电路，112是修正图像计算电路，113是驱动时间保存电路。

进而，当图像形成元件利用阴极发光进行发光的情况下，用于加速发射电子的高压电源(未图示)与显示板的高压端子(未图示)连接。

(同步信号分离电路、定时控制电路)

输入的图像信号由同步信号分离电路104分离同步信号Tsync(包含垂直同步，水平同步)，提供给定时控制电路107。另外，影像信号YRB由RGB变换电路105变换为作为图像数据的数字RGB信号，提供给亮度数据变换单元106。

亮度数据变换单元106在对每个RGB的输入值进行广播波的反γ修正和所希望的颜色平衡调整后，输出在修正值计算以及修正图像生成中使用的调制电平数据。

定时控制电路107与影像源的同步信号Tsync同步地确定各单元的动作定时。即，定时控制电路107产生控制移位寄存器108的动作定时的Tsft、控制行存储器109的动作定时的Tmry、控制调制电路103的动作定时的Tmod、控制扫描电路102的动作定时的Tscan等信号。

(修正表保存电路、修正值计算电路、驱动时间保存电路、修正图像数据计算电路)

修正表保存电路110作为修正表值保存以在某一驱动电压下的显示装置全部点的亮度值的标准化值作为分母，以画面内的最低值作为分子的值。修正值计算电路111将修正表值与调制电平相应地乘以增益后，计算出与全部点的灰度相应的修正系数。

根据被保存在驱动时间保存电路113中的每个象素的累计驱动时间变更该增益。

驱动时间保存电路113在来自同步信号分离电路104的每个Tsync下，保存针对每个象素积分了调制电平数据的值。修正图像计算电路112将调制电平乘以修正系数后生成修正图像数据。

(扫描电路)

扫描电路102是为了顺序逐行地扫描显示板101，而向连接端子Dy1～Dym输出选择电位Vy或者非选择电位(例如0V)的电路，内置了m个开关。进而，理想的是这些开关用晶体管或FET构成。

可以根据所使用的图像显示元件的发光亮度相对驱动电压特性，来确定扫描电路102输出的选择电位Vy的值以及后述的调制信号的值。

(移位寄存器、行存储器、调制电路)

在修正图像计算电路112中生成的修正图像数据在移位寄存器108中被串行/并行变换，在1水平扫描期间存储在行存储器109中。调制电路103根据存储在行存储器109中的修正图像数据I’1～I’n，向显示板101所对应的列布线端子Dx1～Dxn输出具有多个电压振幅值的进行了脉冲宽度调制的驱动波形。

(图像显示装置的动作)

用图1进一步详细说明根据上述基本构成形成的图像显示装置的动作。

图1所示的图像显示装置作为调制电路103使用具有多个电压振幅值的脉冲宽度调制方式。

调制电路103与从行存储器109发送的调制电平信号I’1～I’n对应地，输出由多级振幅和多级脉冲宽度的组合构成的调制脉冲。例如，当由2级振幅构成的情况下，作为调制信号用的电源114，使用V1、V2的2个电源。使用图2说明与调制信号的各调制电平对应输出的调制脉冲波形的例子。图2是展示在调制信号用电源114的各电压的关系为V1＜V2的情况下的输出脉冲波形的概念图的图。各脉冲波形可以大致分为2组，例如如下那样确定。

(a)调制电平在1～L1max之间：

输出脉冲波形是振幅V1的脉冲，脉冲宽度根据调制电平变化。

(b)调制电平在L1max+1～L2max之间：

输出脉冲是波形振幅V1至V2的脉冲，V2振幅的脉冲宽度根据调制电平变化。

把使用该驱动波形进行了驱动时的灰度变化(调制电平变化)产生的离散数据的增加比例作为增益乘算在修正表值上。该增益值为图3所示的曲线图。

如果详细说明，则图4(a)表示在施加了显示装置的电压电平V2，最大脉冲宽度(同一脉冲宽度)的驱动脉冲的情况下，取代表性的亮度分布标准化数据的元件No1、元件No2、元件No3的这3点的各自的亮度分布标准化数据。作为例子选择元件No1表示画面内的最大值，元件No2表示画面内的平均值，元件No3表示画面内的最小值的位置。

被写入到用于针对这样的数据均匀显示图像的修正表保存电路110中的修正值如图4(b)所示。

假设对于该值，修正后的值相对于修正前的标准化数据平均下降15％亮度而以0.85的亮度均匀显示。作为计算是0.85/标准化数据。作为目标的修正后的亮度电平如果是该调制电平的情况下，也可以相对于修正前的标准化数据把0.9作为目标。但是，在低调制电平一方，如图3所示因为离散量是1.5倍，所以把只减少亮度0.15后的0.85作为目标亮度值。

当调制电平是将512的图像数据输入到各3点的情况下，修正值计算电路111根据图3的数据把乘以增益1的值作为修正系数输出。

修正图像计算电路112的输出因为是将输入指示值512乘算了其修正系数的值，所以成为图4(c)所示的值。

当调制电平是将307的图像数据输入到各3点的情况下，修正值计算电路111根据图3的数据使用增益1.3进行计算。

此时被预测的亮度值是把离散值设置为1.3倍，成为图4(d)所示的值，因此计算后的修正系数是图4(e)所示的值。在此，通过以下的计算得到图4(d)的值。

(d)的值＝((a)的值-1)×1.3+1

修正图像计算电路112的输出因为是将输入指示值307乘以其修正系数的值，所以成为图4(f)所示的值。

在调制电平是其他值的情况和对每个象素不同的情况下也进行同样的计算，通过生成修正图像数据并驱动，可以得到均匀的修正。

另外，根据被保存在驱动时间保存电路113中的每个象素的驱动时间，由修正值计算电路111修正图3所示的修正后的调制电平的增益。

在此，构成为根据每个象素的驱动时间修正增益的原因是因为：如下说明的那样，不仅因驱动条件，用于与驱动条件相应地进行修正的释放电流对应的亮度的伽马也因经年变化而产生变化。

图5展示SCE元件的释放电流分布一例的等高线图。

当组合这样具有释放电流分布不一样的释放电流分布的电子源和荧光体构成显示装置的情况下，会产生以下那样的问题。

一般荧光体与在该荧光体的激励时被投入的电荷量对应地其发光效率变差。因而，根据电流分布在电流密度大的地方和电流密度小的地方其劣化程度不同。

图6展示用SEC元件驱动荧光体时的10000小时的劣化程度，该荧光体是在平均20mA/cm²的条件下具有效率减半特性并且投入电荷量是150Coulomb/cm²的荧光体。该曲线是以横轴表示电流密度，以纵轴表示劣化程度，表示10000小时的劣化程度的图。当使用了长时间显示装置的情况下产生劣化的分布。因为该象素的发光亮度是其积分值，所以由于对低电流密度部分的发光的作用大，因而与该象素的释放电流对应的亮度的伽马大。

这样，用于与驱动条件相应地进行修正的释放电流所对应的亮度伽马不仅因驱动条件而且还因经年变化而变化。

在同一条件下制成的显示装置的因经年变化造成的γ的变动为15000小时2％左右。因此，设置为根据被保存在驱动时间保存电路113中的时间在15000小时中以变动2％的斜率进行直线近似，每2500小时将用图3所示的增益值乘以经年变化的修正得到的值作为修正值，进行上述计算。

驱动时间保存电路113在来自同步信号分离电路104的每个同步信号Tsync时保存对每个象素积分了调制量数据的值。修正图像计算电路112把修正系数乘以调制电平数据，生成修正图像数据。

在本实施例中，调制电压的种类使用了V1、V2的2种，但很明显调制电压的种类还有很多，并没有限制。另外，用修正值计算电路111修正因经时变化引起的增益变化，但也可以在修正表保存电路110中使用易失性(可以改写)的电路，可以定期地改写修正表值进行修正。一般认为非易失性(不能改写)的存储器价格便宜并且速度高容易得到，但并不限于此。

这样在本实施例的图像显示装置中，在组合了多个电压值的振幅调制和脉冲宽度调制的显示装置中均匀性良好，进而，可以得到即使改变灰度或者经年变化，均匀性也不变化的显示装置。

另外，因为不需要为每个象素保存与灰度相应的修正数据，所以可以得到便宜的构成。

进而，图9是本发明的电视机装置的框图。接收电路20由高频头和译码器等组成，接收卫星广播和地上波等的电视信号、经由网络的数据广播等，把经译码的影像数据输出到图像处理单元21。图像处理单元21包含γ修正电路、分辨率变换电路、I/F电路以及在上述实施例中说明了的影像信号修正装置，把经图像处理的影像数据变换为显示装置的显示格式，把图像数据输出到显示装置25。显示装置25由显示板24、驱动电路23以及控制电路22组成。控制电路22对输入的图像数据实施适合于显示板24的修正处理等信号处理，同时向驱动电路23输出图像数据以及各种控制信号。驱动电路23根据已输入的图像数据，向显示板24输出驱动信号，显示电视影像。接收电路20和图像处理单元21可以作为机顶盒(STB26)收纳在和显示装置25不同的壳体内，也可以和显示装置25收纳在一个壳体内。

Claims (8)

1、一种图像显示装置，具有：许多被配置在基板上的电子发射元件；靠来自该电子发射元件的电子束发光的荧光体，并且与图像数据相应地向该电子发射元件施加具有多个电压振幅值的经脉冲宽度调制的驱动信号，其特征在于包括：

存储用于修正施加了规定的电压时的与上述各电子发射元件对应的发光亮度离散的修正值的存储装置；

在施加了上述规定的电压时，使用上述修正值通过规定的计算，计算出被施加了具有上述多个电压振幅值的电压时的修正值的修正值计算装置；

输出根据上述修正值计算装置的计算结果而修正了图像数据的修正图像数据的修正图像数据计算装置；

根据上述修正图像数据，输出上述驱动信号的驱动装置。

2、根据权利要求1所述的图像显示装置，其特征在于：

上述规定的计算是将用于修正施加了上述规定的电压时的与上述各电子发射元件对应的发光亮度离散的修正值，乘以与调制电平相应的增益的计算。

3、根据权利要求2所述的图像显示装置，其特征在于：

进一步具有存储上述各电子发射元件的累计驱动时间的驱动时间保存装置，

根据被存储在该驱动时间保存装置中的驱动时间，变更上述增益。

4、根据权利要求2所述的图像显示装置，其特征在于：上述规定的电压与上述多个电压振幅值中的最大振幅值大致一致。

5、根据权利要求2所述的图像显示装置，其特征在于：

根据相对于规定的目标亮度值的与上述各电子发射元件对应的发光亮度离散，计算用于修正施加了上述规定的电压时的与上述各电子发射元件对应的发光亮度离散的修正值。

6、一种图像显示装置的驱动方法，是与图像数据对应地向电子发射元件施加具有多个电压振幅值的经脉冲宽度调制的驱动信号，通过来自该电子发射元件的电子束使荧光体发光的图像显示装置的驱动方法，其特征在于包括：

使用用于修正施加了规定的电压时的与上述各电子发射元件对应的发光亮度离散的修正值，通过规定的运算计算出施加了具有上述多个电压振幅值的电压时的修正值的步骤；

计算根据上述计算出的修正值修正了的图像数据的步骤；

根据上述修正了的图像数据，输出上述驱动信号，驱动上述电子发射元件的步骤。

7、根据权利要求6所述的图像显示装置的驱动方法，其特征在于：

上述规定的运算将用于修正施加了上述规定的电压时的与上述各电子发射元件对应的发光亮度离散的修正值，乘以与调制电平相应的增益。

8、一种电视机装置，其特征在于：由以下部分构成：接收电视信号并向图像处理单元输出输入亮度信号的接收电路；根据从上述图像处理单元输出的图像数据显示影像的权利要求1所述的图像显示装置。

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