JP2000221935A - マトリクス型表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 階調数を増大することができ、表示画像の品
位を飛躍的に向上させることができるマトリクス型表示
装置を提供する。 【解決手段】 パネル９には、画素となる発光素子がマ
トリクス状に配置されている。入力されたアナログ映像
信号はアナログスイッチ１１を介してサンプルホールド
（ＳＨ）回路１２に順次入力される。ＳＨ回路１２は、
パネル９の画素に順次入力するアナログ映像信号の電圧
値を保持して出力する。パルス幅変調回路であるモノマ
ルチバイブレータ（ＭＭ）１３は、ＳＨ回路１２からの
電圧値に応じたパルス幅を有するドライブパルスを発生
する。ドライバ７′は、ＭＭ１３より出力されたドライ
ブパルスによってパネル９の列電極を駆動する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アクティブマトリ
クス方式とされた表示ピクセルを有する画像を表示する
マトリクス型表示装置に係り、特に、電界放出型カソー
ドを用いたフィールド・エミッション・ディスプレイ
（ＦＥＤ）表示装置や、有機エレクトロルミネセンス
（有機ＥＬ）表示装置に用いて好適なマトリクス型表示
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】発光素子がマトリクス状に配置され、互
いに直交する電極群の交点を画素とし、各画素への印加
電圧を調整することにより画像を表示するマトリクス型
表示装置には、液晶ディスプレイ装置の他、ＦＥＤ表示
装置、プラズマディスプレイ装置、有機ＥＬ表示装置等
がある。例えば、ＦＥＤ表示装置は、各画素に微小な電
界放出陰極を多数配置し、そこからの電界放出電子を真
空中で加速して蛍光体に照射し、発光させるものであ
る。

【０００３】これらのマトリクス型表示装置において
は、ある行に適当な電圧を印加して半選択状態とし、そ
の時点で各列に適当な信号電圧を印加することにより、
行と列との交点にある各発光素子の発光状態を制御して
画像を表示する。この際、列信号への信号電圧の印加の
仕方を工夫することにより、各発光素子の輝度、即ち階
調を調整する。この階調の調整方法には、発光時間を調
整するパルス幅変調や印加電圧振幅を調整する電圧変調
等がある。

【０００４】例えば、電圧変調によって２５６階調を得
ようとする場合には、発光輝度が２のｎ乗（ｎ＝０〜
７）に比例するように印加電圧を設定し、この印加電圧
を組み合わせて各発光素子に印加することにより、２５
６階調の表示を実現する。また、パルス幅変調によって
２５６階調を得ようとする場合には、、発光輝度が２の
ｎ乗（ｎ＝０〜７）に比例するようにパルス幅を設定
し、各発光素子を駆動する。パルス幅またはパルス電圧
と発光輝度との関係は、図５に示すような特性となる。

【０００５】ここで、図６及び図７を用いて、従来のマ
トリクス型表示装置の基本的構成及び動作について説明
する。図６において、入力端子１には、一例として図７
（Ａ）に示すようなアナログ映像信号であるコンポジッ
ト映像信号が入力される。この映像信号は、デコーダ２
に入力され、３原色の輝度信号（Ｒ，Ｇ，Ｂ信号）及び
水平，垂直同期信号に分離される。Ｒ，Ｇ，Ｂ信号は、
Ａ／Ｄ変換部３によってデジタル信号に変換され、パラ
レル・シリアル（Ｐ／Ｓ）変換部５に入力される。

【０００６】水平，垂直同期信号はタイミング発生部４
に入力される。Ｐ／Ｓ変換部５は、入力されたパラレル
信号を、パネル９の各蛍光体の並びに対応した順番に並
んだシリアル信号に変換して出力する。このシリアル信
号は、シリアル・パラレル（Ｓ／Ｐ）変換部６に入力さ
れ、パネル９の１行毎に対応したパラレル信号に変換さ
れ出力される。

【０００７】一方、タイミング発生部４は、水平，垂直
同期信号に同期した各種のタイミング信号を発生し、Ｐ
／Ｓ変換部５，パルス幅変調器（ＰＷＭ）／ドライバ
７，走査ドライバ８に入力する。図７（Ｂ），（Ｃ）に
は、タイミング発生部４がＰＷＭ／ドライバ７に供給す
るクリア信号，ラッチ信号を示しており、図７（Ｄ）に
は、タイミング発生部４が各部に供給するクロックを示
している。ＰＷＭ／ドライバ７には、Ｓ／Ｐ変換部６よ
りパラレル信号に変換された映像信号が入力される。Ｐ
ＷＭ／ドライバ７は、図７（Ｅ）に示すように、入力さ
れた各映像信号の輝度に応じたパルス幅を有するドライ
ブパルスを生成し、パネル９の列電極に供給する。

【０００８】走査ドライバ８は、図７（Ｆ）に示すよう
な走査パルスをパネル９の行電極に供給し、パネル９に
おける選択する行を順次走査する。パネル９にドライブ
パルスが供給されると、走査ドライバ８が選択した行に
接続された画素のみが、ドライブパルスの各パルス幅に
応じた期間だけ電子を放出し、蛍光体が発光する。これ
によって、パネル９上に２次元画像が形成される。な
お、以上の説明はＰＷＭの場合であり、電圧変調の場合
には、ドライバ７は映像信号の強度に応じた電圧の所定
幅のドライブパルスを生成する。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、これらのマ
トリクス型表示装置における課題の１つとして、表示品
位を上げるために良好な階調表現を実現するということ
がある。入力ビデオ信号に応じて発光輝度を制御し、良
好な階調表現を実現するには、例えば、入力ビデオ信号
の値に基づいてパルス幅変調（ＰＷＭ）した信号をドラ
イブ信号とする方式がある。この場合、入力ビデオ信号
の値に応じて各画素の発光時間が制御され、階調が表現
される。

【００１０】この場合は一般に、入力映像信号をＡ／Ｄ
変換し、そのデジタルデータとカウンタのカウント値と
の一致を検出することでパルス幅を変調することになる
が、実際上、配線数やカウンタ用クロックの周波数の制
限等から、Ａ／Ｄ変換は８ビット程度、つまり２５６階
調程度が限界となってしまい、それ以上の階調を実現す
ることは非常に困難なものとなっていた。即ち、ＰＷＭ
方式では階調表現に実用上の限界があり、飛躍的な表示
の高品位化は望めないという問題点があった。

【００１１】また他の方式として、ドライブ電圧、即ち
ＦＥＤ表示装置におけるゲート・カソード間電圧や、有
機ＥＬ表示装置における電極間電圧を変調することによ
って階調を表現するパルス振幅変調方式も考えられてい
る。しかしながら、ＦＥＤ表示装置や有機ＥＬ表示装置
におけるアノード電流特性上のアノード電流立上がり点
電圧のばらつき（各画素毎のばらつき）や駆動回路の温
度特性、電力損失の点等から、階調を精密に制御するこ
とができず、良好な表示品位が得られないという問題点
があった。

【００１２】本発明はこのような問題点に鑑みなされた
ものであり、階調数を増大することができ、表示画像の
品位を飛躍的に向上させることができるマトリクス型表
示装置を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、上述した従来
の技術の課題を解決するため、画素となる発光素子がマ
トリクス状に配置されたパネルを有し、入力されるアナ
ログ映像信号に応じて前記パネルに供給するパルス幅を
変調して階調を表現するマトリクス型表示装置におい
て、前記パネルの画素に順次入力する前記アナログ映像
信号の電圧値を出力する電圧出力回路（１２）と、前記
電圧出力回路より出力された電圧値に応じたパルス幅を
有するドライブパルスを発生するパルス幅変調回路（１
３もしくは１４，１５）と、前記パルス幅変調回路より
出力されたドライブパルスによって前記パネルを駆動す
るドライバ（７′）とを備えて構成したことを特徴とす
るマトリクス型表示装置を提供するものである。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明のマトリクス型表示
装置について、添付図面を参照して説明する。図１は本
発明のマトリクス型表示装置の第１実施例を示すブロッ
ク図、図２は本発明のマトリクス型表示装置の第１実施
例の動作を説明するための波形図、図３は本発明のマト
リクス型表示装置の第２実施例を示すブロック図、図４
は本発明のマトリクス型表示装置の第２実施例の動作を
説明するための波形図である。なお、図１，図３におい
て、図６と同一部分には同一符号が付してある。

【００１５】＜第１実施例＞図１において、入力端子１
には、一例として図２（Ａ）に示すようなアナログ映像
信号であるコンポジット映像信号が入力される。この映
像信号は、デコーダ２に入力され、３原色の輝度信号
（Ｒ，Ｇ，Ｂ信号）及び水平，垂直同期信号に分離され
る。第１実施例では、Ｒ，Ｇ，Ｂ信号をデジタル信号に
は変換せず、アナログ信号のままパネル９の列駆動回路
へと供給する。従って、Ａ／Ｄ変換部３は必要ない。ま
た、Ｐ／Ｓ変換部５とＳ／Ｐ変換部６も必要ない。

【００１６】水平，垂直同期信号はタイミング発生部４
に入力される。タイミング発生部４は、水平，垂直同期
信号に同期した各種のタイミング信号を発生し、走査ド
ライバ８やシフトレジスタ１０に供給する。タイミング
発生部４は、タイミング信号の１つとして、図２（Ｂ）
に示すようなクロックをシフトレジスタ１０に供給す
る。

【００１７】デコーダ２より出力された映像信号は、パ
ネル９の列電極の数に対応して設けられたアナログスイ
ッチ１１に入力される。シフトレジスタ１０は、図２
（Ｃ）に示すように、アナログスイッチ１１を例えば図
１中の左側（第１列）より右側（第ｍ列）へと順次導通
させる制御信号をアナログスイッチ１１に供給する。ア
ナログスイッチ１１が導通すると、入力された映像信号
は、パネル９の列電極の数に対応して設けられたサンプ
ルホールド回路１２（以下、ＳＨ回路１２）に順次入力
される。

【００１８】ＳＨ回路１２は、入力された時点の映像信
号の電圧値を保持するので、ＳＨ回路１２からは、図１
中の左側（第１列）より右側（第ｍ列）へと、図２
（Ｄ）に示すようなサンプルホールド電圧が順次出力さ
れる。ＳＨ回路１２の出力は、パネル９の列電極の数に
対応して設けられた、パルス幅変調回路の一例であるモ
ノマルチバイブレータ１３（以下、ＭＭ１３）に順次入
力される。ＭＭ１３は、図２（Ｅ）に示すように、ＳＨ
回路１２からの電圧に応じたパルス幅のドライブパルス
を発生する。パネル９の列電極を駆動するためのドライ
バ７′は、入力されたドライブパルスによってパネル９
の列電極を駆動する。

【００１９】走査ドライバ８は、図２（Ｆ）に示すよう
な走査パルスをパネル９の行電極に供給し、パネル９に
おける選択する行を順次走査する。パネル９にドライブ
パルスが供給されると、走査ドライバ８が選択した行に
接続された画素のみが、ドライブパルスの各パルス幅に
応じた期間だけ電子を放出し、蛍光体が発光する。これ
によって、パネル９上に２次元画像が形成される。

【００２０】以上の構成では、図２（Ｅ）に示すドライ
ブパルスのパルス幅は、入力されるアナログ映像信号の
振幅に応じて決まるので、従来のように、Ａ／Ｄ変換等
による分解能（ビット数）に制限されることはない。従
って、連続的な階調表現が可能となり、階調数を増大す
ることができ、表示画像の品位を飛躍的に向上させるこ
とができる。

【００２１】＜第２実施例＞図３において、入力端子１
には、一例として図４（Ａ）に示すようなアナログ映像
信号であるコンポジット映像信号が入力される。この映
像信号は、デコーダ２に入力され、３原色の輝度信号
（Ｒ，Ｇ，Ｂ信号）及び水平，垂直同期信号に分離され
る。第２実施例でも、Ｒ，Ｇ，Ｂ信号をデジタル信号に
は変換せず、アナログ信号のままパネル９の列駆動回路
へと供給する。従って、Ａ／Ｄ変換部３は必要ない。ま
た、Ｐ／Ｓ変換部５とＳ／Ｐ変換部６も必要ない。

【００２２】水平，垂直同期信号はタイミング発生部４
に入力される。タイミング発生部４は、水平，垂直同期
信号に同期した各種のタイミング信号を発生し、走査ド
ライバ８やシフトレジスタ１０に供給する。タイミング
発生部４は、タイミング信号の１つとして、図４（Ｂ）
に示すようなクロックをシフトレジスタ１０に供給す
る。

【００２３】デコーダ２より出力された映像信号は、パ
ネル９の列電極の数に対応して設けられたアナログスイ
ッチ１１に入力される。シフトレジスタ１０は、図４で
は図示を省略しているが、図２（Ｃ）と同様、アナログ
スイッチ１１を例えば図３中の左側（第１列）より右側
（第ｍ列）へと順次導通させる制御信号をアナログスイ
ッチ１１に供給する。アナログスイッチ１１が導通する
と、入力された映像信号は、パネル９の列電極の数に対
応して設けられたサンプルホールド回路１２（以下、Ｓ
Ｈ回路１２）に順次入力される。

【００２４】ＳＨ回路１２は、入力された時点の映像信
号の電圧値を保持するので、ＳＨ回路１２からは、図１
中の左側（第１列）より右側（第ｍ列）へと、図４
（Ｃ）に示すようなサンプルホールド電圧が順次出力さ
れる。ＳＨ回路１２の出力は、パネル９の列電極の数に
対応して設けられた、コンパレータ１５の一方の端子に
順次入力される。コンパレータ１５の他方の端子には、
のこぎり波発生回路１４によって発生された図４（Ｄ）
に示すような基準のこぎり波が、図１中の左側（第１
列）より右側（第ｍ列）へと順次入力される。

【００２５】コンパレータ１５は、ＳＨ回路１２の出力
とのこぎり波発生回路１４からの基準のこぎり波とを比
較することによって、図４（Ｅ）に示すように、ＳＨ回
路１２からの電圧に応じたパルス幅のドライブパルスを
発生する。のこぎり波発生回路１４とコンパレータ１５
とは、パルス幅変調回路として動作している。パネル９
の列電極を駆動するためのドライバ７′は、入力された
ドライブパルスによってパネル９の列電極を駆動する。

【００２６】走査ドライバ８は、図４（Ｆ）に示すよう
な走査パルスをパネル９の行電極に供給し、パネル９に
おける選択する行を順次走査する。パネル９にドライブ
パルスが供給されると、走査ドライバ８が選択した行に
接続された画素のみが、ドライブパルスの各パルス幅に
応じた期間だけ電子を放出し、蛍光体が発光する。これ
によって、パネル９上に２次元画像が形成される。

【００２７】以上の構成では、図４（Ｅ）に示すドライ
ブパルスのパルス幅は、入力されるアナログ映像信号の
振幅に応じて決まるので、従来のように、Ａ／Ｄ変換等
による分解能（ビット数）に制限されることはない。従
って、連続的な階調表現が可能となり、階調数を増大す
ることができ、表示画像の品位を飛躍的に向上させるこ
とができる。

【００２８】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明のマ
トリクス型表示装置は、パネルの画素に順次入力するア
ナログ映像信号の電圧値を出力する電圧出力回路と、こ
の電圧出力回路より出力された電圧値に応じたパルス幅
を有するドライブパルスを発生するパルス幅変調回路
と、このパルス幅変調回路より出力されたドライブパル
スによってパネルを駆動するドライバとを備えて構成し
たので、階調数を増大することができ、表示画像の品位
を飛躍的に向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示すブロック図である。

【図２】本発明の第１実施例の動作を説明するための波
形図である。

【図３】本発明の第２実施例を示すブロック図である。

【図４】本発明の第２実施例の動作を説明するための波
形図である。

【図５】マトリクス型表示装置におけるパルス幅または
パルス電圧と発光輝度との関係を示す特性図である。

【図６】従来例を示すブロック図である。

【図７】従来例の動作を説明するための波形図である。

【符号の説明】

１ 入力端子 ４ タイミング発生部 ７′ ドライバ ８ 走査ドライバ ９ パネル １０ シフトレジスタ １１ アナログスイッチ １２ サンプルホールド回路（電圧出力回路） １３ モノマルチバイブレータ（パルス幅変調回路） １４ のこぎり波発生回路（パルス幅変調回路） １５ コンパレータ（パルス幅変調回路）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） // Ｈ０５Ｂ 33/14 Ｈ０５Ｂ 33/14 Ａ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】画素となる発光素子がマトリクス状に配置
   されたパネルを有し、入力されるアナログ映像信号に応
   じて前記パネルに供給するパルス幅を変調して階調を表
   現するマトリクス型表示装置において、 前記パネルの画素に順次入力する前記アナログ映像信号
   の電圧値を出力する電圧出力回路と、 前記電圧出力回路より出力された電圧値に応じたパルス
   幅を有するドライブパルスを発生するパルス幅変調回路
   と、 前記パルス幅変調回路より出力されたドライブパルスに
   よって前記パネルを駆動するドライバとを備えて構成し
   たことを特徴とするマトリクス型表示装置。