JP2004246250A

JP2004246250A - Image display

Info

Publication number: JP2004246250A
Application number: JP2003038235A
Authority: JP
Inventors: Satoru Koide; 哲小出
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2003-02-17
Filing date: 2003-02-17
Publication date: 2004-09-02

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an image display in which a luminosity is made variable without influencing gradation, and a stable display performance is constantly available. <P>SOLUTION: A housing is provided with a front substrate having image display surfaces 15 and 20, and a back substrate 12 which is arranged opposite to the front substrate and has a plurality of electron emitting elements 18 emitting electrons toward the surface of an image. A power source circuit 30 connected to the image display surfaces has a voltage supply part which applies an anode voltage onto the image display surface and a voltage regulation part which regulates the anode voltage applied by the voltage supply part, and varies the emitted light luminosity of the image display surface. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像表示面の輝度を調整可能な画像表示装置に関する
【０００２】
【従来の技術】
近年、陰極線管に代わる次世代の軽量、薄型の表示装置として様々な平面型の画像表示装置が注目されている。例えば、電子放出素子を多数並べ、蛍光面と対向配置させた平面型の画像表示装置の開発が進められている。電子放出素子にはさまざまな種類があるが、いずれも基本的には電界による電子放出を利用したもので、これらの電子放出素子を用いた表示装置は、通常、ＦＥＤ（フィールド・エミッション・ディスプレイ）と呼ばれている。このうち、表面伝導型電子放出素子を用いた表示装置は、ＦＥＤと区別してＳＥＤ（サーフェース・コンダクション・エレクトロン・エミッション・ディスプレイ）とも呼ばれるが、総称としてＦＥＤという。
【０００３】
一般に、ＦＥＤは、所定の隙間を置いて対向配置された前面基板および背面基板を有し、これらの基板は、矩形枠状の側壁を介して周辺部同士が互いに接合され真空外囲器を構成している。真空外囲器の内部は、真空度が１０^−４Ｐａ程度以下の高真空に維持されている。前面基板および背面基板は、それぞれ厚みが１〜３ｍｍ程度の板ガラスにより構成されている。
【０００４】
また、背面基板および前面基板に加わる大気圧荷重を支えるために、これら基板の間には複数の支持部材が配設されている。前面基板の内面には、ブラックマトリックスおよび蛍光体を有する蛍光体スクリーンが形成され、背面基板の内面には蛍光体を励起して発光させる多数の電子放出素子が設けられている。電子放出素子にはマトリックス配線が接続され、電子放出素子はこれらの配線を介して映像信号により駆動される。背面基板側の電位はほぼアース電位であり、蛍光面にはアノード電圧が印加される。そして、蛍光体スクリーンを構成する赤、緑、青の蛍光体に電子放出素子から放出された電子ビームを照射し、蛍光体を発光させることによって画像を表示する。
【０００５】
このようなＦＥＤの市場では、輝度、色再現性等の表示特性について、従来からある画像表示装置と同等もしくはそれ以上の性能が要求とされている。そこで、従来、ＰＷＭ（パルス幅モジュレーション）方式によりカソードをドライブするパルス幅を可変とし、輝度調整を可能とした画像表示装置が提案されている。（例えば、特許文献１参照）。この方式は、パルス幅が長いほど蛍光体の励起時間が長くなり輝度も明るくなることを利用したものであり、黒い画面から最大輝度までの間の階調特性は、分解能、すなわち、パルス幅の数（黒い画面〜最大輝度までをいくつかに分けた数）で決定される。
【０００６】
【特許文献１】
特開昭５４−５０２２４号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記ＰＷＭ方式を用いた画像表示装置においては、パルス幅の数が少ないと、隣同士のパルス幅の差が大きくなり、輝度の差も大きくなる。そのため、実際は連続的に変化している実像を表示する場合でも、階段状の輝度差が現れ、画面全体としてはモザイク状の輝度むらとなってしまう。この現象を低減するために、パルス幅の数を多くして分解能を向上させる方法が取られ、現在、２５６〜１０２４ビットの分解能を有するようになってきた。
【０００８】
しかし、上記方式において、最大輝度＝全ビット有効時（最大パルス幅）であることから、表示画像の輝度を可変とするには、通常、最大ビット数よりも小さいビット数を使用する必要がある。例えば、最大輝度を１０２４ビットに設定している場合、輝度を半分とする際、ビット数は５１２となり階調性も１０２４ビットから有効ビット数５１２ビットと低減する。その結果、分解能が劣化し、画像のざらつきが増加する要因となる。また、輝度を変化させるごとに有効ビット数が変化するため、常に均一な表示性能を得ることが困難となる。
【０００９】
この発明は以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、階調性に影響を与えることなく輝度を可変することができ、常に安定した表示性能を有した画像表示装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明の態様に係る画像表示装置は、画像表示面を有した前面基板と上記画像表面に向けて電子を放出する複数の電子放出素子を有し、上記前面基板と対向配置された背面基板とを備えた外囲器と、上記画像表示面にアノード電圧を印加する電圧供給部と、上記電圧供給部から印加するアノード電圧を調整し、上記画像表示面の発光輝度を変化させる電圧調整部と、を有した電源回路と、を備えたことを特徴としている。
【００１１】
上記のように構成された画像表示装置によれば、画像表示面に印加するアノード電圧を可変とし、駆動信号のパルス幅を変更することなく、画像表示面の発光輝度を調整可能としている。これにより、階調特性の劣化、色再現性の劣化、表示のざらつき発生などを生じることなく、表示画面の輝度を任意に調整することができる。従って、常に安定した表示性能を有する画像表示装置を得ることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照しながら、この発明の実施の形態に係る画像表示装置として、表面伝導型の電子放出素子を備えたＦＥＤを例にとって説明する。
図１および図２に示すように、このＦＥＤは、絶縁基板としてそれぞれ板厚が１〜３ｍｍ程度の矩形状のガラス板からなる前面基板１１、および背面基板１２を備え、これらの基板は１〜２ｍｍの隙間を置いて対向配置されている。そして、前面基板１１および背面基板１２は、矩形枠状の側壁１３を介して周縁部同士が接合され、内部が１０^−４Ｐａ真空状態に維持された扁平な矩形状の真空外囲器１０を構成している。
【００１３】
真空外囲器１０の内部には、前面基板１１および背面基板１２に加わる大気圧荷重を支えるため、複数のスペーサ１４が設けられている。スペーサ１４としては、板状あるいは柱状のスペーサ等を用いることができる。
【００１４】
前面基板１１の内面上には、画像表示面として、赤、緑、青の蛍光体層１６と黒色遮光層１７とを有した蛍光体スクリーン１５が形成されている。これらの蛍光体層１６はストライプ状あるいはドット状に形成してもよい。この蛍光体スクリーン１５上には、アルミニウム膜等からなるメタルバック２０が形成され、更に、メタルバックに重ねて図示しないゲッター膜が形成されている。
【００１５】
背面基板１２の内面上には、蛍光体スクリーン１５の蛍光体層１６を励起する電子源として、それぞれ電子ビームを放出する多数の表面伝導型の電子放出素子１８が設けられている。これらの電子放出素子１８は、図３に示すように、画素毎に対応して複数列および複数行に配列されている。各電子放出素子１８は、図示しない電子放出部、この電子放出部に電圧を印加する一対の素子電極等で構成されている。
【００１６】
また、背面基板１２の内面には、電子放出素子１８に電位を供給する多数本の配線２１が設けられ、その端部は真空外囲器１０の外部に引出されている。これらの配線２１は、各電子放出素子１８を駆動するために縦方向の位置を選択する互いに平行な多数本の走査線２２と、電子ビームの放出量を制御する互いに平行な多数本の変調線２３が一対となりマトリック状に設けられている。
【００１７】
走査線２２は、縦方向の表示位置を選択する走査選択回路２８に接続され、変調線２３は、駆動信号のパルス幅を変調して輝度を制御するパルス幅変調回路２７に接続されている。また、蛍光体スクリーン１５およびメタルバック２０を含む画像表示面には、アノード電圧として印加する出力電圧を調整可能な可変出力型の高圧電源回路３０が接続されている。図４に示すように、高圧電源回路３０は、基準電圧制御回路３２、比較回路３４、比較電圧増幅回路３５、電圧調整部としての高圧電圧調整回路３６、電圧供給部としての高圧電圧発生回路３８を有し、高圧電圧調整回路には、外部から操作可能な操作部４０が接続されている。
【００１８】
このような構成のＦＥＤでは、画像を表示する場合、高圧電源回路３０から蛍光体スクリーン１５にアノード電圧を印加し、電子放出素子１８から放出された電子ビームをアノード電圧により加速して蛍光体スクリーンへ衝突させる。これにより、蛍光体スクリーン１５の蛍光体層が励起されて発光し、カラー画像を表示する。
【００１９】
また、図５に示すように、画像表示面の発光輝度は、この画像表示面に印加するアノード電圧の増加関数であることから、輝度を高くする場合は高圧電源回路３０の出カ電圧を高く、輝度を低くしたい場合は高圧電源回路３０の出力電圧を低く調整することにより、画面の輝度を変化させることが出来る。操作部４０を介して出力電圧を調整することにより、例えば、予め設定されている映画モード、スポーツモード、基準モード等、複数の輝度のいずれかに選択的に切り換え、あるいは、所定の範囲で連続的に輝度を変更することができる。これにより、ＦＥＤの製造ラインで輝度調整を行うことが可能になるとともに、ユーザ自身で任意に輝度調整を行うことが可能となる。また、電子放出素子１８に接続されているパルス幅変調回路２７は、画像再現のための輝度制御だけに全ての階調（パルス幅の数）を使用することができ、高い分解能を維持することができる。
【００２０】
以上のように構成されたＦＥＤによれば、画像表示面に印加するアノード電圧を可変とし、画像表示面の発光輝度を調整可能とすることにより、階調特性の劣化、色再現性の劣化、表示のざらつき発生などを生じることなく、表示画面の輝度を任意に調整することができる。従って、常に安定した表示性能を有する画像表示装置を得ることができる。
【００２１】
なお、この発明は上述した実施の形態に限定されることなく、この発明の範囲内で種々変形可能である。例えば、この発明において、高圧電源回路は、輝度を調整するためにアノード電圧を可変とする構成であればよく、上述した実施の形態に限定されるものではない。また、この発明はＦＥＤに限定されることなく、他の画像表示装置にも適用可能である。
【００２２】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、階調性等の画像表示品位に影響を与えることなく輝度を可変することができ、常に安定した表示性能を有した画像表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】画像表示装置の一例としてのＦＥＤを示す斜視図。
【図２】図１の線Ａ−Ａに沿った上記ＦＥＤの断面図。
【図３】上記ＦＥＤの回路構成を概略的に示す平面図。
【図４】上記ＦＥＤにおける可変出力型の高圧電源回路を示すブロック図。
【図５】上記高圧電源回路の相対高圧電圧と画像表示面の相対輝度との関係を示す図。
【符号の説明】
１０…真空外囲器、１１…前面基板、１２…背面基板、
１３…側壁、１５…蛍光体スクリーン、１８…電子放出素子、
２０…メタルバック、３０…高圧電源回路、
３６…高圧電圧調整回路、４０…操作部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an image display device capable of adjusting the brightness of an image display surface.
[Prior art]
2. Description of the Related Art In recent years, various flat-panel image display devices have attracted attention as next-generation lightweight and thin display devices that can replace cathode ray tubes. For example, a flat-type image display device in which a large number of electron-emitting devices are arranged and opposed to a phosphor screen has been developed. Although there are various types of electron-emitting devices, all of them basically utilize electron emission by an electric field, and a display device using these electron-emitting devices is usually a FED (field emission display). is called. Among them, a display device using a surface conduction electron-emitting device is also called an SED (Surface Conduction Electron Emission Display) in distinction from the FED, but is generally called an FED.
[0003]
In general, an FED has a front substrate and a rear substrate which are opposed to each other with a predetermined gap, and these substrates are joined to each other via a rectangular frame-like side wall to form a vacuum envelope. are doing. The inside of the vacuum envelope is maintained at a high vacuum having a degree of vacuum of about 10 ⁻⁴ Pa or less. The front substrate and the rear substrate are each formed of a sheet glass having a thickness of about 1 to 3 mm.
[0004]
Further, in order to support the atmospheric pressure load applied to the rear substrate and the front substrate, a plurality of support members are disposed between these substrates. A phosphor screen having a black matrix and a phosphor is formed on the inner surface of the front substrate, and a number of electron-emitting devices for exciting the phosphor to emit light are provided on the inner surface of the rear substrate. Matrix wiring is connected to the electron-emitting device, and the electron-emitting device is driven by a video signal via these wirings. The potential on the back substrate side is almost the ground potential, and an anode voltage is applied to the phosphor screen. Then, an image is displayed by irradiating the red, green, and blue phosphors constituting the phosphor screen with an electron beam emitted from the electron-emitting device to cause the phosphors to emit light.
[0005]
In the FED market, display characteristics such as luminance and color reproducibility are required to have performance equal to or higher than that of a conventional image display device. Therefore, conventionally, an image display device has been proposed in which a pulse width for driving a cathode is made variable by a PWM (pulse width modulation) method to enable luminance adjustment. (For example, see Patent Document 1). This method utilizes the fact that the longer the pulse width, the longer the excitation time of the phosphor and the higher the brightness.The gradation characteristics from the black screen to the maximum brightness are determined by the resolution, that is, the pulse width. The number is determined by a number (a number obtained by dividing the range from the black screen to the maximum brightness).
[0006]
[Patent Document 1]
JP-A-54-50224
[Problems to be solved by the invention]
However, in the image display device using the PWM method, when the number of pulse widths is small, the difference between adjacent pulse widths is large, and the difference in luminance is also large. Therefore, even when a real image that is continuously changing is actually displayed, a stepwise luminance difference appears, and mosaic-like luminance unevenness occurs on the entire screen. In order to reduce this phenomenon, a method of improving the resolution by increasing the number of pulse widths has been adopted. At present, the resolution has been increased to 256 to 1024 bits.
[0008]
However, in the above method, since the maximum luminance = all bits are valid (maximum pulse width), it is usually necessary to use a bit number smaller than the maximum bit number to make the luminance of the display image variable. . For example, when the maximum luminance is set to 1024 bits, when the luminance is halved, the number of bits is 512, and the gradation is reduced from 1024 bits to 512 effective bits. As a result, the resolution is degraded, which is a factor of increasing the roughness of the image. Further, since the number of effective bits changes each time the luminance is changed, it is difficult to always obtain uniform display performance.
[0009]
The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide an image display device that can change luminance without affecting the gradation and always has stable display performance. is there.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, an image display device according to an aspect of the present invention includes a front substrate having an image display surface and a plurality of electron-emitting devices that emit electrons toward the image surface. An envelope including a rear substrate disposed in opposition, a voltage supply unit for applying an anode voltage to the image display surface, and adjusting an anode voltage applied from the voltage supply unit to emit light from the image display surface And a power supply circuit having a voltage adjusting unit for changing the voltage.
[0011]
According to the image display device configured as described above, the anode voltage applied to the image display surface is made variable, and the emission luminance of the image display surface can be adjusted without changing the pulse width of the drive signal. This makes it possible to arbitrarily adjust the luminance of the display screen without deteriorating gradation characteristics, deteriorating color reproducibility, or generating display roughness. Therefore, it is possible to obtain an image display device having always stable display performance.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an FED having a surface conduction electron-emitting device will be described as an example of an image display device according to an embodiment of the present invention with reference to the drawings.
As shown in FIGS. 1 and 2, the FED includes a front substrate 11 and a rear substrate 12 each made of a rectangular glass plate having a thickness of about 1 to 3 mm as an insulating substrate. They are arranged facing each other with a gap of 2 mm. The front substrate 11 and the rear substrate 12 are joined to each other via a rectangular frame-shaped side wall 13 to form a flat rectangular vacuum envelope 10 whose inside is maintained in a vacuum of 10 ⁻⁴ Pa. Make up.
[0013]
A plurality of spacers 14 are provided inside the vacuum envelope 10 to support an atmospheric pressure load applied to the front substrate 11 and the rear substrate 12. As the spacer 14, a plate-shaped or columnar spacer or the like can be used.
[0014]
On the inner surface of the front substrate 11, a phosphor screen 15 having red, green, and blue phosphor layers 16 and a black light-shielding layer 17 is formed as an image display surface. These phosphor layers 16 may be formed in a stripe shape or a dot shape. A metal back 20 made of an aluminum film or the like is formed on the phosphor screen 15, and a getter film (not shown) is formed on the metal back so as to overlap the metal back.
[0015]
On the inner surface of the rear substrate 12, a large number of surface conduction electron-emitting devices 18 each emitting an electron beam are provided as electron sources for exciting the phosphor layer 16 of the phosphor screen 15. As shown in FIG. 3, these electron-emitting devices 18 are arranged in a plurality of columns and a plurality of rows corresponding to each pixel. Each of the electron-emitting devices 18 includes an electron-emitting portion (not shown), a pair of device electrodes for applying a voltage to the electron-emitting portion, and the like.
[0016]
On the inner surface of the back substrate 12, a number of wires 21 for supplying a potential to the electron-emitting devices 18 are provided, and the ends of the wires 21 are drawn out of the vacuum envelope 10. These wirings 21 are composed of a number of parallel scanning lines 22 for selecting a vertical position for driving each electron-emitting device 18 and a number of parallel modulation lines for controlling the amount of emission of the electron beam. 23 are paired and provided in a matrix.
[0017]
The scanning line 22 is connected to a scanning selection circuit 28 that selects a display position in the vertical direction, and the modulation line 23 is connected to a pulse width modulation circuit 27 that modulates the pulse width of a drive signal to control luminance. A variable output type high voltage power supply circuit 30 capable of adjusting an output voltage applied as an anode voltage is connected to the image display surface including the phosphor screen 15 and the metal back 20. As shown in FIG. 4, the high-voltage power supply circuit 30 includes a reference voltage control circuit 32, a comparison circuit 34, a comparison voltage amplification circuit 35, a high-voltage voltage adjustment circuit 36 as a voltage adjustment unit, and a high-voltage voltage generation circuit 38 as a voltage supply unit. And an operation unit 40 that can be operated from the outside is connected to the high voltage regulator circuit.
[0018]
In the FED having such a configuration, when displaying an image, an anode voltage is applied from the high-voltage power supply circuit 30 to the phosphor screen 15, and an electron beam emitted from the electron-emitting device 18 is accelerated by the anode voltage to cause the phosphor screen To collide. Thereby, the phosphor layer of the phosphor screen 15 is excited to emit light, and a color image is displayed.
[0019]
Further, as shown in FIG. 5, since the emission luminance of the image display surface is a function of increasing the anode voltage applied to the image display surface, when increasing the luminance, the output voltage of the high-voltage power supply circuit 30 is increased. When it is desired to lower the luminance, the luminance of the screen can be changed by adjusting the output voltage of the high-voltage power supply circuit 30 to be lower. By adjusting the output voltage via the operation unit 40, for example, it is possible to selectively switch to any one of a plurality of brightnesses, such as a movie mode, a sports mode, a reference mode, or the like, which is set in advance, or to continuously perform a predetermined range. Brightness can be changed. As a result, the brightness can be adjusted on the FED production line, and the user can arbitrarily adjust the brightness. Further, the pulse width modulation circuit 27 connected to the electron-emitting device 18 can use all gradations (the number of pulse widths) only for luminance control for image reproduction and maintain high resolution. Can be.
[0020]
According to the FED configured as described above, the anode voltage applied to the image display surface is made variable, and the emission luminance of the image display surface can be adjusted. The brightness of the display screen can be arbitrarily adjusted without generating display roughness. Therefore, it is possible to obtain an image display device having always stable display performance.
[0021]
The present invention is not limited to the above-described embodiment, but can be variously modified within the scope of the present invention. For example, in the present invention, the high-voltage power supply circuit may have any configuration as long as the anode voltage is variable in order to adjust the luminance, and is not limited to the above-described embodiment. Further, the present invention is not limited to the FED, but can be applied to other image display devices.
[0022]
【The invention's effect】
As described in detail above, according to the present invention, it is possible to provide an image display device that can vary the luminance without affecting the image display quality such as gradation, and has always stable display performance. Can be.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing an FED as an example of an image display device.
FIG. 2 is a sectional view of the FED taken along line AA in FIG. 1;
FIG. 3 is a plan view schematically showing a circuit configuration of the FED.
FIG. 4 is a block diagram showing a variable output type high voltage power supply circuit in the FED.
FIG. 5 is a diagram showing a relationship between a relative high voltage of the high voltage power supply circuit and a relative luminance of an image display surface.
[Explanation of symbols]
10: vacuum envelope, 11: front substrate, 12: rear substrate,
13 ... side wall, 15 ... phosphor screen, 18 ... electron-emitting device,
20: metal back, 30: high voltage power supply circuit,
36: High voltage adjustment circuit, 40: Operation unit

Claims

A front substrate having an image display surface, having a plurality of electron-emitting devices that emit electrons toward the image display surface, and an envelope including a rear substrate disposed opposite to the front substrate,
A power supply circuit having a voltage supply unit that applies an anode voltage to the image display surface, a voltage adjustment unit that adjusts an anode voltage applied from the voltage supply unit, and changes light emission luminance of the image display surface,
An image display device comprising:

2. The image display device according to claim 1, wherein the voltage adjustment unit includes a voltage adjustment circuit that adjusts the anode voltage and selectively changes light emission luminance of the image display surface to a plurality of luminances. .

2. The image display according to claim 1, wherein the voltage adjustment unit includes a voltage adjustment circuit that adjusts the anode voltage and continuously changes light emission luminance of the image display surface within a predetermined range. 3. apparatus.