CN1744267A - 图像显示装置 - Google Patents

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CN1744267A
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Abstract

本发明提供一种图像显示装置，可以抑制因各色的荧光体的发光亮度的不同而引起的色温减低，并能获得良好的白平衡。本发明的图像显示装置，备有包含多个电子发射元件(106～108)的阴极基板(102)、与该阴极基板相对地配置并包含由来自所述电子发射元件的电子激发而发光的蓝、绿、红3色的荧光体(123、104、125)的阳极基板(101)。而且，使红色荧光体(123)或蓝色荧光体(125)的面积小于绿色荧光体(104)的面积。

Description

图像显示装置
技术领域
本发明涉及为获得良好的白平衡而构成的场致发射显示器(FieldEmission Display：以下，简称FED)等图像显示装置。
背景技术
在逐个地激发红、蓝、绿的荧光体而发光并形成图像的平面型图像显示装置中，由于各色的荧光体的发光亮度不同有时得不到良好的白平衡。作为用于在这种装置中获得良好的白平衡的现有技术，例如已知有日本特开2002-63847号公报(文献1)或日本特开2003-249361号公报(文献2)所述的技术。在文献1中对等离子体显示板(PDP)、或在文献2中对有机EL(电致发光)公开了一种因蓝的荧光体与绿、红相比亮度较低因而使蓝的荧光体的面积比其他2种大的技术。
PDP，由等离子体放电中产生的紫外线激发荧光体而发光，与此不同，FED，由来自电子发射元件的电子束激发荧光体而发光。即，PDP和FED激发荧光体的方法互不不同，所使用的荧光体的种类、材质也各不相同。在PDP中使用的荧光体，例如，使用红：(Y、Gd)BO3:Eu、绿：ZnSiO4:Mn、蓝：BaMgAl10O17:Eu，在显示白色时，如以绿的亮度为基准，则蓝的亮度较低。另一方面，在FED中使用的荧光体，例如，使用红：Y2O3:Eu、绿：Y2SiO5:Tb、蓝：ZnS:Ag、Cl，在显示白色时，如以绿的亮度为基准，则红和蓝的亮度较高。因此，即使将文献1的技术应用于FED也很难得到良好的白平衡。
文献2表明，使蓝荧光体的面积比其他2种大的技术，不仅是对有机EL而且对FED也可以适用(参照段落序号0022)。但是，如上所述，在FED中使用的荧光体，绿的亮度比红和蓝的亮度低，因此即使将该技术手段应用于FED也很难得到良好的白平衡。
本发明，是鉴于上述课题而开发的，其目的是提供一种可以在FED中得到良好的白平衡的技术。
发明内容
本发明的图像显示装置的第一特征在于，蓝或红的荧光体的面积(荧光体的光发出区域的面积)，小于绿的荧光体的面积。当使蓝或红的荧光体的面积小于绿的荧光体的面积时，也可以在形成该蓝或红的各荧光体的区域的大致中央设置将来自该荧光体的光的一部分遮蔽的遮蔽部。
另外，本发明的图像显示装置的第二特征在于，与绿的荧光体对应的电子发射元件的面积，大于与蓝或红的荧光体对应的电子发射元件的面积。
另外，本发明的图像显示装置的第三特征在于，供给与绿的荧光体对应的电子发射元件的驱动信号的增益，大于供给上述与蓝或红的荧光体对应的电子发射元件的驱动信号的增益。
附图说明
图1是应用本发明的FED的系统结构的概略图。
图2是表示本发明的第一实施方式的图。
图3是表示本发明的第二实施方式的图。
图4是表示本发明的第三实施方式的图。
图5是表示本发明的第四实施方式的图。
图6是表示各色的荧光体的发光亮度特性的图。
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的优选实施方式。图1是应用本发明的FED的系统结构的概略图。
FED面板1，是无源矩阵方式的图像显示装置，具有如后文所述的多条数据线和多条扫描电极线、及在数据线和扫描电极线的交点部连接的多个电子发射元件。在扫描电极线上连接着扫描驱动器2、3，在数据线上连接着数据驱动器4～6。当设FED面板1的水平像素数为n、垂直像素数为m时，如数据驱动器的输出数使用i个LSI，则数据驱动器需用n/i个。另外，如扫描驱动器的输出数使用j个LSI，则扫描驱动器需用m/j个。在本实施方式中，为简化说明，假定数据驱动器为3个、扫描驱动器为2个，但实际上需使用数量更多的驱动器。在FED面板1的阳极端子上连接高压发生电路7和高压控制电路8。从电源端子10向高压控制电路8供给电源。扫描驱动器2和3、数据驱动器4～6及高压控制电路8，由来自时序控制电路13的信号控制。以下，说明各部的动作。
从视频信号端子11输入的图像信号，由视频信号处理电路12进行振幅、黑电平、色匹配等各种调整后，输入到时序控制器13。时序控制器13，根据由视频信号处理电路12调整后的图像信号及随图像信号一起输入的水平和垂直同步信号，分别对扫描驱动器2和3、数据驱动器4～6及高压控制电路8发送用于将图像显示在FED面板1的显示面上的适当时序的信号和图像数据。数据驱动器4～6，将FED面板1的1行部分的图像数据保持1水平期间，并与来自时序控制器13的水平同步的时序信号同步地按每1水平期间改写数据。然后，所保持的1行部分的图像数据，由数据驱动器4～6内部所装有的D/A转换器转换为模拟信号，并将其作为用于驱动电子发射元件的驱动信号从数据驱动器4～6供给各数据线。另一方面，扫描驱动器2、3，沿垂直方向逐行地(或每次几行地)依次选择FED面板1的扫描电极线。扫描线电极的选择，通过对某个扫描线电极施加例如5V的选择电压进行。在非选择时，对扫描电极线施加例如0V的选择电压。响应来自时序控制器13的水平同步的时序信号，自上而下地按顺序逐行地(或每次几行地)对扫描线电极施加上述选择电压，从而进行垂直扫描。
当对某扫描电极线施加选择电压时，从与该扫描线电极连接的1行的电子发射元件发射与该选择电压和来自数据驱动器4～6的驱动信号的电位差对应的电子。在FED面板1的阳极端子上，施加着几kV的来自高压发生电路7的高压(阳极电压)。来自电子发射元件的电子，由该阳极电压加速后轰击与电子发射元件对应设置的FED面板1内的荧光体并激发荧光体。其结果是，使1行部分的荧光体发光，并将1水平行的图像显示在FED面板1的显示面上。当由扫描驱动器2、3在1帧期间内依次对所有扫描线电极进行选择时，在显示面上显示出1帧的图像。显示在FED面板1上的图像明亮时来自高压发生电路7的负荷电流增多，图像暗时负荷电流减少。高压发生电路7的电压值，随负荷电流的增多而降低，但通过由电流检测电路9检测该负荷电流并由高压控制电路8进行反馈控制，可以将电压值保持恒定。由此，进行使高压稳定的控制。
在下文中，详细说明本发明的各实施方式。作为电子发射元件，说明采用了MIM(Metal Insulator Metal：金属-绝缘体-金属)型的电子发射元件的情况。
[实施例1]
用图2说明本发明的第一实施方式。图2是表示FED面板1的内部结构的图，示意地示出1个RGB(红绿蓝)各色组成的像素。FED面板1，包括作为玻璃等具有透光性的第二基板的阳极板101和作为第一基板的阴极板102，在阳极板101上形成红色荧光体123、绿色荧光体104、蓝色荧光体125。红色荧光体123和蓝色荧光体125的面积(光发出区域)，小于绿色荧光体104的面积。在阴极板102上，与红、绿、蓝的各荧光体对应地形成作为电子发射元件的电子源106～108。在电子源106～108上，连接着公用的扫描电极线110和独立的数据线111～113。电子源106～108，发射其强度与所选定的扫描线(施加了选择电压的扫描线电极)的选择时间及施加于数据线111～113的驱动电压的电压值对应的电子束120～122。
这里，荧光体123、104、125，假定与投射型布劳恩管等所采用的荧光体相同，例如，作为红色荧光体123使用Y2O3:Eu，作为绿色荧光体104使用Y2SiO5:Tb，作为蓝色荧光体125使用ZnS:Ag、Cl。在这种情况下，红色和蓝色荧光体的发光强度较强(即绿色荧光体的发光强度与红色和蓝色荧光体的发光强度相比较弱)。因此，在红色荧光体123、绿色荧光体104及蓝色荧光体125的面积彼此相等的情况下，即使为了在FED面板1的显示面上显示白色图像而使各电子源106～108的驱动电压的电平相同并使从各电子源106～108生成的各电子束120～122的强度大致相等，显示图像也是带有强的品红色的白色。这时的显示图像的色温约为4500K，低于NTSC的标准白色即9300K。即，使用了如上所述的荧光体的FED，各荧光体的发光亮度互不相同，因此，即使照射各荧光体的电子束量相等，也得不到高色温的白色，因而得不到良好的白平衡。
本实施方式，为了在上述结构的FED中得到良好的白平衡并得到高的色温，如图2所述，使红色荧光体123和蓝色荧光体125的面积(光发出区域)小于绿色荧光体104的面积。并且，在本实施方式中，使各荧光体的光发出区域分别为长方形，通过缩短该长方形的长边尺寸，使红色荧光体123和蓝色荧光体125的面积小于绿色荧光体104的面积。按照这种结构，使红色荧光体123和蓝色荧光体125的光发出区域小于绿色荧光体104的光发出区域，因此可以减少红色荧光体123和蓝色荧光体125的发光量。红色和蓝色的各荧光体的面积，优选是使红色荧光体123的面积为绿色荧光体104的0.85～0.9倍、使蓝色荧光体125的面积为绿色荧光体104的0.9～0.95倍。
关于该红色荧光体的面积和绿色荧光体的面积的比率及蓝色荧光体的面积和绿色荧光体的面积的比率的数值范围，从本发明者的实验得出的各荧光体的发光亮度特性导出。该各荧光体的发光亮度特性示于图6。在图6中，黑四方形表示与来自电子源的电子束量(相对值)对应的绿色荧光体的亮度特性，黑三角表示与来自电子源的电子束量(相对值)对应的红色荧光体的亮度特性，黑圆形表示与来自电子源的电子束量(相对值)对应的蓝色荧光体的亮度特性。如图6所示，在电子束量的相对值为1.0(大致为最大值)时想要显示白色的情况下，如红色荧光体的亮度为白三角所示的值、且蓝色荧光体的亮度为白圆形所示的值，就可以得到9300K的色温。可是，电子束量的相对值为1.0时的实际的红色荧光体的亮度，如黑三角所示，比红的亮度目标值(白三角)高，实际的蓝色荧光体的亮度，如黑圆形所示，比蓝的亮度目标值(白圆形)高。在这种情况下，如上所述，显示图像为带有强的品红色的白色。要在电子束量的相对值1.0得到9300K的色温时的红的亮度目标值(白三角)与实际值(黑三角)之比约为0.85、且蓝的亮度目标值(白圆形)与实际值(黑圆形)之比约为0.9。因此，如使红色荧光体123的面积约为绿色荧光体104的0.85倍、使蓝色荧光体125的面积约为绿色荧光体104的0.9倍，就可以抑制来自红色和蓝色的各荧光体的发光亮度。即，来自红色荧光体的发光亮度，与使其面积和绿色荧光体相等时相比抑制到0.85倍，来自蓝色荧光体的发光亮度，与使其面积和绿色荧光体相等时相比抑制到0.90倍。按照这种结构，即使来自电子源106～108的各电子束120～122的量大致相等，也能得到具有作为标准白色的9300K色温的白色。同样，如使红色荧光体123的面积约为绿色荧光体104的0.9倍、使蓝色荧光体125的面积约为绿色荧光体104的0.92～0.95倍，则可以得到接近6500K的白色。这样，按照本实施方式，可以防止因各荧光体的发光亮度特性的不同而引起的白平衡的恶化。进一步，即使对与红、绿、蓝的各荧光体分别对应的电子源106～108施加电平大致相同的驱动电压，也能获得高色温的白色及良好的白平衡。
[实施例2]
用图3说明本发明的第二实施方式。在图3中，与图2相同的符号，表示与图2相同的构成要素。本实施方式的特征在于，在形成红色和蓝色荧光体的区域的大致中央部，设置将来自荧光体的光的一部分遮蔽的遮蔽部151、152，由该遮蔽部151、152将红色和蓝色荧光体的各光发出区域分割为2部分。在图3中，红色荧光体用符号126、127表示，蓝色荧光体用符号128、129表示。即，红色荧光体的光发出区域，由遮蔽部151分割为区域126和127，蓝色荧光体的光发出区域，由遮蔽部152分割为区域128和129。这里，区域126和127的面积彼此相等，而区域128和129的面积也彼此相等。此外，区域126和127及遮蔽部151的合计面积、绿色荧光体104的面积、区域128和129及遮蔽部152的合计面积，彼此相等。
这样，来自红色荧光体123的光的一部分由遮蔽部151遮蔽、而来自蓝色荧光体125的光的一部分由遮蔽部152遮蔽，所以，可以使红色荧光体的光发出区域(区域126和127的合计面积)及蓝色荧光体的光发出区域(区域128和129的合计面积)小于绿色荧光体104的面积。因此，可以减低红色荧光体及蓝色荧光体的发光量。这里，如适当地设定上述遮蔽部151及152的宽度，就可以控制红色荧光体及蓝色荧光体的发光量。例如，如使红色荧光体的光发出区域(区域126和127的合计面积)约为绿色荧光体104的0.85倍、使蓝色荧光体125的光发出区域约为绿色荧光体104的0.9倍，则可以得到具有作为标准白色的9300K色温的白色。并且，如使红色荧光体123的面积约为绿色荧光体104的0.9倍、使蓝色荧光体125的面积约为绿色荧光体104的0.92～0.95倍，可以得到接近6500K的白色。
另外，在本实施方式中，红色和蓝色荧光体的光发出区域的整体的长边尺寸及短边尺寸，与蓝绿色荧光体的光发出区域的整体的长边尺寸及短边尺寸相等。因此，与图2所示的第一实施方式那样将红色和蓝色荧光体的光发出区域的长边尺寸缩短的情况相比，因电子源106～108与荧光体123、104、125的位置偏移引起的发光强度的降低很小。即，本实施方式，与减小荧光体的整体的光发出区域相比，在使电子源与荧光体的位置偏移量的容许范围(容限)增大的同时，可以限制来自蓝和红的荧光体的发光强度。
[实施例3]
用图4说明本发明的第三实施方式。在图4中，与图2相同的符号，表示与图2相同的构成要素。在图4中，与红色荧光体103对应的电子源用符号130表示，与蓝色荧光体105对应的电子源用符号131表示。在下文中，将与红色荧光体103对应的电子源130称为电子源R130，将与绿色荧光体104对应的电子源107称为电子源G107，将与蓝色荧光体105对应的电子源131称为电子源B131。
本实施方式，与第一及第二实施方式不同，各色的荧光体103～105的面积(光发出区域)彼此相等，但与各色荧光体对应的电子源的面积互不相同。这里，当设电子源的发射面积为S、从电子源产生的电子束的密度为Je、来自荧光体的发光强度为Bph时，下列式1的关系成立。
(式1)        Bph∝S·Je
即，荧光体的发光强度Bph与电子源的面积S存在着比例关系，所以，当供给红、绿和蓝的电子源的驱动信号的电平相等时，通过适当地变更电子源的面积S，可以改变红、绿和蓝的荧光体的亮度比。因此，如使电子源R130及电子源B131的面积小于电子源G104，就可以限制来自电子源R130及电子源B131的电子发射量，从而可以抑制与各电子源对应的荧光体的发光量。在本实施方式中，电子源R130的面积，与电子源G107的面积相比，例如设定为85％～90％。由此，可以将红色荧光体103的发光量抑制为绿色荧光体104的发光量的85％～90％。并且，电子源B131的面积，与电子源G107的面积相比，例如设定为90％～95％。由此，可以将蓝色荧光体105的发光量抑制为绿色荧光体104的发光量的90％～95％。这里，如使电子源R130的面积约为电子源G107的0.85倍、使电子源B131的面积约为电子源G107的0.90倍，则可以得到具有作为标准白色的9300K色温的白色。并且，如使电子源R130的面积约为电子源G107的0.9倍、使电子源B131的面积约为电子源G107的0.92～0.95倍，则可以得到接近6500K的白色。
电子源面积的变更，当电子源为MIM型时，通过变更夹在扫描线电极110和数据线11～113中间的绝缘层的面积进行。即，使电子源R130和电子源B131的各绝缘层的面积小于电子源G107的绝缘层的面积即可。此外，变更与电子源R130和电子源B131连接的扫描线电极110的面积，也可以变更电子源的面积。
这样，在本实施方式中，也可以防止因各荧光体的发光亮度特性的不同而引起的白平衡的恶化。进一步，即使对与红、绿、蓝的荧光体分别对应的电子源130、107及131施加电平大致相同的驱动电压，也能获得高色温的白色及良好的白平衡。
[实施例4]
用图5说明本发明的第四实施方式。在图5中，与图2或图4相同的符号，表示与图2、图4相同的构成要素。本实施方式，各色的荧光体103～105的面积彼此相等、且电子源106～108的面积也彼此相等，但由可变增益放大器146～148控制供给数据线11～113的各驱动信号的增益，使其互不相同。
可变增益放大器146、147、148，分别与连接到对应于红色荧光体103的电子源106的数据线111、与连接到对应于绿色荧光体104的电子源107的数据线112、与连接到对应于蓝色荧光体105的电子源108的数据线113联接。可变增益放大器146～148，内置于数据驱动器4～6，分别备有驱动信号的输入端子143～145及驱动电路的增益设定端子140～142。而且，可变增益放大器146～148，根据输入到增益设定端子140～142的增益，分别将输入到输入端子143～145的驱动信号放大。增益设定端子140～142，引出到数据驱动器的外部，并分别与具有规定电平的电压源连接。在下文中，将可变增益放大器146作为红色用放大器并称为可变增益放大器R146，将可变增益放大器147作为绿色用放大器并称为可变增益放大器G147，将可变增益放大器148作为蓝色用放大器并称为可变增益放大器B148。
如果输入到可变增益放大器G147的增益设定端子141的增益为1，则将可变增益放大器R146的增益设定为0.85～0.90、将可变增益放大器B148的增益设定为0.90～0.95。即，连接于增益设定端子140的电压源的电平，为连接于增益设定端子141的电压源的0.85～0.90倍，连接于增益设定端子142的电压源的电平，为连接于增益设定端子141的电压源的0.90～0.95倍。由此，可以将红色荧光体103的发光量抑制为绿色荧光体104的发光量的85％～90％。同样，可以将蓝色荧光体105的发光量抑制为绿色荧光体104的发光量的90％～95％。这里，如使可变增益放大器R146的增益为0.85、使可变增益放大器B148的增益约为0.90，则可以得到具有作为标准白色的9300K色温的白色。并且，如使可变增益放大器R146的增益约为0.9、使可变增益放大器B148的增益约为0.92～0.95，则可以得到接近6500K的白色。
这样，按照本实施方式，当红、绿、蓝的信号振幅相同时，无需为得到标准白色而在视频信号处理区12进行每种色温的振幅调整。因此，可以实现无灰度级缺失的高画质显示。
在上文中，说明了使绿色荧光体的发光强度高于红色和蓝色荧光体双方的发光强度的实施方式。但是，也可以使绿色荧光体的发光强度只高于红色和蓝色荧光体的任一方的发光强度。例如，当绿色荧光体的发光强度和蓝色荧光体的发光强度相差不太大时，也可以使绿色和蓝色荧光体的面积彼此相等、且使其大于红色荧光体的面积。而当想要得到比9300K高的色温时也可以采用与此相同的结构。此外，在上述各实施方式中，作为电子发射元件说明了采用MIM型电子发射元件的例，但对于MIM以外的电子发射元件(例如，碳纳米管型、表面传导型等)当然也同样可以应用本发明。

Claims (15)

1.一种图像显示装置，包括：
第一基板，包含多个电子发射元件；和
第二基板，与该第一基板相对地配置，包含由来自所述电子发射元件的电子激发而发光的蓝、绿、红3色的荧光体，
该图像显示装置的特征在于：
所述蓝或红的荧光体的面积，小于所述绿的荧光体的面积。
2.根据权利要求1所述的图像显示装置，其特征在于，还包括：
数据驱动电路，根据所输入的图像信号生成驱动信号；和
扫描驱动电路，生成选择信号，
所述第一基板包括：施加来自所述数据驱动电路的驱动信号的多条数据线；施加来自所述扫描驱动电路的选择信号并排列成与所述数据线正交的多条扫描电极线；和设在该数据线和该扫描电极线的交点部并根据所述驱动信号与所述选择信号的电位差发射电子的多个电子发射元件。
3.根据权利要求2所述的图像显示装置，其特征在于：
所述红、蓝和绿的荧光体为长方形，该红和蓝的荧光体的长边尺寸，比该绿的荧光体的长边尺寸短。
4.根据权利要求2所述的图像显示装置，其特征在于：
在形成所述红或蓝的各荧光体的区域的大致中央，设置了将来自该荧光体的光的一部分遮蔽的遮蔽部。
5.根据权利要求4所述的图像显示装置，其特征在于：所述红或蓝的各荧光体，由所述遮蔽部分割。
6.根据权利要求2所述的图像显示装置，其特征在于：
所述红的荧光体的面积，为所述绿的荧光体面积的0.85～0.9倍。
7.根据权利要求2所述的图像显示装置，其特征在于：
所述蓝的荧光体的面积，为所述绿的荧光体面积的0.9～0.95倍。
8.一种图像显示装置，包括：
数据驱动电路，根据所输入的图像信号生成驱动信号；
扫描驱动电路，生成选择信号；
第一基板，包括：施加来自所述数据驱动电路的驱动信号的多条数据线、施加来自所述扫描驱动电路的选择信号并排列成与所述数据线正交的多条扫描电极线、设在该数据线和该扫描电极线的交点部并根据所述驱动信号与所述选择信号的电位差发射电子的多个电子发射元件；和
第二基板，配置由来自所述电子发射元件的电子激发而发光的蓝、绿、红3色的荧光体，并使来自该荧光体的光透过而在与该荧光体的配置面相反的面上形成图像，
该图像显示装置的特征在于：
与所述蓝或红的荧光体对应的电子发射元件的面积，小于与绿的荧光体对应的电子发射元件的面积。
9.根据权利要求8所述的图像显示装置，其特征在于：
所述电子发射元件的形状为长方形，与该蓝和红的荧光体对应的电子发射元件的长边尺寸，比与该绿的荧光体对应的电子发射元件的长边尺寸短。
10.根据权利要求8所述的图像显示装置，其特征在于：
与所述红的荧光体对应的电子发射元件的面积，为与所述绿的荧光体对应的电子发射元件的面积的0.85～0.9倍。
11.根据权利要求8所述的图像显示装置，其特征在于：
与所述蓝的荧光体对应的电子发射元件的面积，为与所述绿的荧光体对应的电子发射元件的面积的0.9～0.95倍。
12.根据权利要求8所述的图像显示装置，其特征在于：
所述电子发射元件为MIM即金属—绝缘体—金属型。
13.一种图像显示装置，包括：
数据驱动电路，根据所输入的图像信号生成驱动信号；
扫描驱动电路，生成选择信号；
第一基板，包括：施加来自所述数据驱动电路的驱动信号的多条数据线、施加来自所述扫描驱动电路的选择信号并排列成与所述数据线正交的多条扫描电极线、设在该数据线和该扫描电极线的交点部并根据所述驱动信号与所述选择信号的电位差发射电子的多个电子发射元件；和
第二基板，配置由来自所述电子发射元件的电子激发而发光的蓝、绿、红3色的荧光体，并使来自该荧光体的光透过而在与该荧光体的配置面相反的面上形成图像，
供给与所述蓝或红的荧光体对应的电子发射元件的驱动信号的增益，小于供给与所述绿的荧光体对应的电子发射元件的驱动信号的增益。
14.根据权利要求1所述的图像显示装置，其特征在于：
在形成所述蓝、绿和红的至少一种荧光体的区域的大致中央，设置了将来自该荧光体的光的一部分遮蔽的遮蔽部。
15.根据权利要求14所述的图像显示装置，其特征在于：
所述遮蔽部，设置在所述蓝、绿、红的荧光体中形成红或蓝的荧光体的区域。
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