JP2005316479A - 電子放出表示装置,表示パネルの駆動方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 消費電極を減少させ,かつ,表示パネルの輝度を改善させる。
【解決手段】 マトリックス状に配置された複数の走査電極とデータ電極とを備え,上記走査電極と上記データ電極との間に印加される電圧に応じて映像を表示する表示パネル100と,上記データ電極に,データ信号として第1レベルの電圧を印加し,データ信号を伝達しないときには第2レベルの電圧を印加するデータ電極駆動部200と,上記複数の走査電極のうち選択された走査電極には第3レベルの電圧を印加し,選択されていない走査電極には第4レベルの電圧を印加する走査電極駆動部300と,映像信号の階調情報を用いて上記第4レベルの電圧を制御する電圧補償部500と,を含むことを特徴とする,電子放出表示装置が提供される。
【選択図】 図5
【解決手段】 マトリックス状に配置された複数の走査電極とデータ電極とを備え,上記走査電極と上記データ電極との間に印加される電圧に応じて映像を表示する表示パネル100と,上記データ電極に,データ信号として第1レベルの電圧を印加し,データ信号を伝達しないときには第2レベルの電圧を印加するデータ電極駆動部200と,上記複数の走査電極のうち選択された走査電極には第3レベルの電圧を印加し,選択されていない走査電極には第4レベルの電圧を印加する走査電極駆動部300と,映像信号の階調情報を用いて上記第4レベルの電圧を制御する電圧補償部500と,を含むことを特徴とする,電子放出表示装置が提供される。
【選択図】 図5
Description
本発明は,表示装置に係り,さらに詳しくは,電子放出表示装置(Electron
Emission Display)およびその駆動方法に関する。
Emission Display)およびその駆動方法に関する。
一般に,フラットパネル表示装置(FPD:Flat Panel Display)は,両基板の間に側壁を立てて密閉容器を形成し,この容器の内部に適切な素材を配置して所望の画面を表示する装置である。近日,マルチメディアの発達に伴いその重要性が増大しつつある。このようにして,液晶ディスプレイ(LCD),プラズマディスプレイパネル(PDP),電子放出表示装置などの様々な平板(フラットパネル)型ディスプレイが実用化されている。
特に,電子放出表示装置は,陰極線管(CRT)と同様に電子線による蛍光体発光を利用しているので,陰極線管(CRT)の優れた特性を保ちつつ,かつ,画像を歪ませることなく,低消費電力の平面型ディスプレイに適応できる可能性が高い。また,電子放出表示装置は,視野角,高速応答,高輝度,高精細,薄型などの観点からも満足でき,次世代ディスプレイとして注目を浴びている。
この種の電子放出表示装置は,熱陰極(Hot Cathode)を用いるのではなく,冷陰極を用いている。このような冷陰極型電子放出表示装置は,FED(Field Emission Display),SED(Surface Conduction Emitting Display),MIM(Metal Insulator Metal)に大別される。
図1および図2は,電子放出表示装置を示し,図1は,電子放出表示装置の表示パネル10の部分分解斜視図,図2は,表示パネル10の断面図である。
図1および図2に示すように,電子放出表示装置は,表示される面に対する後面基板1と前面基板2から構成される。上記後面基板1上にはカソード電極11とゲート電極12が絶縁層を介して形成される。また,カソード電極11およびゲート電極12に印加される電圧によって電子を放出するエミッタ13がカソード電極11上に形成される(図2参照)。
上記前面基板2は,後面基板1に対向して形成される。該前面基板2上には,エミッタ13から放出された電子を引き込むためのアノード電極14が形成される。また,アノード電極14上には,R,G,B蛍光体からなる蛍光面15が形成され,該蛍光面15に引き込まれた電子が衝突して発光する。
このように構成された電子放出表示装置は,陰極,すなわちエミッタ13に高電界を集中して量子力学的なトンネル効果によって電子を放出させ,エミッタ13からの放出電子は,カソード電極11とゲート電極12との間に印加された電圧によって加速し,アノード電極14に形成されたR,G,B蛍光面15と衝突する。これにより,蛍光体が発光して映像が表示される。
放出された電子が蛍光面15に衝突することにより表示される映像の輝度は,入力されるデジタル映像信号の値に応じて変えることができる。例えば,デジタル映像信号の値が,それぞれ8ビットのRGBデータから構成されるとする。すなわち,デジタル映像信号の値は0(00000000(2))〜255(11111111(2))となることができる(括弧の中は2進数を示す。)。ここでは256個の値によって256階調が表現できる。また,このデジタル値に応じて色の輝度も表現される。
図3は,従来の電子放出表示装置を示す図であり,図4は,従来の電子放出表示装置の駆動波形図である。
図3に示すように,従来の電子放出表示装置は,表示パネル10,データ電極駆動部20,および走査電極駆動部30とを含む。
データ電極駆動部20は,データ電極D1〜DmにデータパルスVDを印加し,走査電極駆動部30は,走査電極S1〜Snに走査パルスVSを順次印加する。従来の駆動方法において,データパルスVDの低レベル電圧は,走査パルスVSの高レベル電圧と同一になるよう設定され,一般に,図4に示したように0Vが適用される。
上記のように,データ電極D1〜Dmに正のデータパルスVDを印加し,走査電極S1〜Snに負の走査電極パルスVSを印加することにより,パネル10に所望の映像を表示することが可能となる。
しかし,図3に示した電子放出表示装置を実際に駆動した場合,データ電極と走査電極とが電気的に短絡する画素が出てくる。このとき,短絡したデータ電極を介して漏れ電流が流れる。従って,データ電極駆動部20は,選択された画素のデータ電極D1〜Dmに所望の電圧を印加するために高電流ICを使用しなければならない。このため,従来の電子放出表示装置は,データ電極駆動部20のコストが上昇し,かつ,電力消費量が大きいという問題点などがあった。
また,従来の電子放出表示装置では,データパルスVDの電圧レベルを増加させると,表示パネル10に表示される映像の輝度を増加させることはできるが,選択されていない走査電極と上記データ電極間の電圧差も増加し,選択されていない画素が発光するという問題点が生じていた。このようにして,従来の駆動方法では表示パネル10の輝度改善に限界があった。
本発明は,従来の電子放出表示装置が有する上記問題点に鑑みてなされたものであり,本発明の目的は,消費電極を減少させることが可能な,新規かつ改良された電子放出表示装置,表示パネルの駆動方法を提供することである。
また,本発明の他の目的は,表示パネルの輝度を改善させることが可能な電子放出表示装置,表示パネルの駆動方法を提供することにある。
上記課題を解決するために,本発明のある観点によれば,マトリックス状に配置された複数の走査電極とデータ電極とを備え,上記走査電極と上記データ電極との間に印加される電圧に応じて映像を表示する表示パネルと;上記データ電極に,データ信号として第1レベルの電圧を印加し,データ信号を伝達しないときには第2レベルの電圧を印加するデータ電極駆動部と;上記複数の走査電極のうち選択された走査電極には第3レベルの電圧を印加し,選択されていない走査電極には第4レベルの電圧を印加する走査電極駆動部と;映像信号の階調情報を用いて上記第4レベルの電圧を制御する電圧補償部と;を含むことを特徴とする,電子放出表示装置が提供される。
ここで,上記階調情報は外部から入力される映像信号の階調レベルに関する情報を示し,上記データ信号はこの階調レベルに基づいてデータ電極駆動部で生成される信号を示す。かかる階調情報は,フレーム内の階調レベルの平均値であっても良いし,階調レベルの最高値または最低値であるとしても良い。
上記映像信号をガンマー補正して上記データ電極駆動部へ伝送し,上記映像信号の上記階調情報を抽出して上記電圧補償部へ出力する映像信号処理部をさらに含むとしても良い。
上記映像信号処理部は,上記映像信号の階調情報をフレーム別に上記電圧補償部へ出力するとしても良い。
上記電圧補償部は,上記非選択走査電極に印加される上記第4レベルの電圧をフレーム別に制御するとしても良い。
上記データ電極駆動部は,上記映像信号に応じて,上記第1レベルの電圧が上記データ電極に印加される期間を制御するとしても良い。
上記電圧補償部は,上記第4レベルの電圧を,上記第1レベルと第2レベル間の電圧範囲で設定するとしても良い。
上記電圧補償部は,上記第4レベルの電圧を下記数式1で算出するとしても良い。
ただし,上記第4レベルの電圧をV4,上記走査電極の選択期間と,この期間の間に上記データ電極に上記第1レベルの電圧が印加される期間との比をtd,上記第1レベルの電圧をV1,上記第2レベルの電圧をV2とする。
上記第3レベルの電圧は,一定に維持されるとしても良い。
上記電圧補償部は,上記映像信号の階調情報を用いて,上記データ電極に印加される上記第1レベルの電圧をさらに制御するとしても良い。
上記課題を解決するために,本発明の他の観点によれば,マトリックス状に配置された複数の走査電極とデータ電極とを備え,上記走査電極と上記データ電極との間に印加される電圧に応じて映像を表示する表示パネルと;上記データ電極に,映像信号に対応するデータ信号を印加するデータ電極駆動部と;上記走査電極に走査信号を印加する走査電極駆動部と;を含み,上記走査電極駆動部は,上記走査信号の電圧レベルを上記映像信号に対応して変化させることを特徴とする,電子放出表示装置が提供される。
上記走査電極駆動部は,上記複数の走査電極のうち選択されていない走査電極に印加される電圧を変化させるとしても良い。
上記走査電極駆動部は,上記映像信号のフレーム別の階調情報を用いて上記走査信号の電圧レベルを変化させるとしても良い。
上記データ電圧が第1および第2レベルの電圧を有する場合,上記選択されていない走査電極に印加される電圧は,上記第1レベルと第2レベル間の電圧範囲で設定されるとしても良い。
上記課題を解決するために,本発明のある観点によれば,マトリックス状に配置された複数の走査電極とデータ電極とを備え,上記走査電極と上記データ電極との間に印加される電圧に応じて映像を表示する表示パネルの駆動方法において:上記データ電極に,上記映像信号に対応するデータ信号を印加する第1段階と;上記複数の走査電極に第3レベルの走査パルスを順次印加した後,第4レベルの電圧を維持する第2段階と;を含み,上記第4レベルの電圧は一つのフレームと他のフレームでお互い異なるように設定されることを特徴とする,表示パネルの駆動方法が提供される。
上記第4レベルの電圧は上記映像信号の階調情報を用いて設定されるとしても良い。
以上説明したように本発明によれば,消費電力を減少し,表示パネルの輝度を改善させることが可能な電子放出表示装置,表示パネルの駆動方法を提供することができる。
以下に添付図面を参照しながら,本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお,本明細書および図面において,実質的に同一の機能構成を有する構成要素については,同一の符号を付することにより重複説明を省略する。また,ある部分が他の部分と連結(接続)されているというとき,これは,直接連結されている場合だけでなく,その中間に他の素子を介して連結されている場合も含む。
図5は,本発明の一実施形態に係る電子放出表示装置を概略的に示す図である。
図5に示すように,本発明の一実施形態に係る電子放出表示装置は,表示パネル100,データ電極駆動部200,走査電極駆動部300,映像信号処理部400,電圧補償部500を含んで構成される。
上記データ電極駆動部200は,データ電極D1〜Dmにデータ信号を印加し,上記走査電極駆動部300は,走査電極S1〜Snに走査信号を印加する。
上記映像信号処理部400は,入力された映像信号をガンマー補正してデータ電極駆動部200へ伝送し,また,上記映像信号の階調情報を抽出して電圧補償部500へ伝送する。本実施形態によれば,映像信号処理部400は,入力される映像信号の階調情報をフレーム別に走査電極駆動部300へ伝送する。
上記電圧補償部500は,走査電極S1〜Snに印加される走査パルスの電圧レベルを制御することにより,短絡したデータ電極へ流れる漏れ電流を最小化する。上記短絡したデータ電極に流れる漏れ電流は,データ電極に印加されるデータパルスの維持期間が長いほど増加し,表示パネル100に表示される映像の階調に影響される。したがって,電圧補償部500は,映像信号処理部400から伝送された映像の階調情報を用いて走査パルスの電圧レベルを制御する。
本実施形態によれば,電圧補償部500は,フレーム別に走査パルスの電圧レベルを制御する。このような走査パルスの電圧レベル制御方法については後述する。
また,本実施形態に係る電子放出表示装置の表示パネル100は,図1および図2に示すように形成することができ,実施形態によって様々な表示パネル100を使用することができる。
また,カソード電極11が走査電極として,ゲート電極12がデータ電極として設けられるとしても良く,これとは逆に,カソード電極11がデータ電極として,ゲート電極12が走査電極として設けられるとしても良い。
図1および図2によれば,カソード電極11上にゲート電極12が絶縁層を介して形成されているが,実施形態によってはゲート電極をカソード電極の下に形成することもできる。
次に,図6〜図8を参照して,本発明の一実施形態に係る駆動方法について詳細に説明する。
図6は,データ電極および走査電極に印加される駆動電圧を示す図であり,ここでは,データ電極D1〜Dmの中のm番目のデータ電極Dmと,走査電極S1〜Snの中のn番目の走査電極Snとに印加される電圧を代表的に示している。
図6に示すように,区間T1で,データ電極Dmには高レベルのデータパルスV1(第1レベル)が印加され,走査電極Snには低レベルの走査パルスV3(第3レベル)が印加される。この際,データ電極Dmと走査電極Snとの間に印加される電圧(V1−V3)によってエミッタから電子が放出され,放出された電子がアノードに形成された蛍光面に衝突して映像が表示される。
区間T2において,データ電極Dmには低レベルの電圧V2(第2レベル)が印加され,走査電極Snには低レベルの電圧V3が印加される。したがって,データ電極Dmと走査電極Snとの間に印加される電圧が減少し(V2−V3),エミッタから電子が放出されなくなる。
このように,図6におけるデータパルスの持続期間T1によって映像の階調が表現され,所望の映像を表示パネル100に表示することができる。
以下,走査電極Snに走査パルスが印加される画素選択時間(T1+T2)と,データ電極Dmにデータパルスが印加される持続期間T1との比を「階調表現比td」と定義する。
次に,電圧補償部500が走査電極に印加される走査パルスの制御方法について説明する。
表示パネル100において,データ電極と走査電極との間に電気的な短絡状態が発生した場合,データ電極を介して漏れ電流が発生する。この際,大部分の漏れ電流は,走査パルスV3が印加されていない,すなわち高レベルの電圧V4(第4レベル)が印加されている走査電極(以下,「非選択走査電極」という)とデータ電極間の電圧差によって生じる。
具体的には,非選択走査電極に印加される電圧V4がデータパルスの低レベルの電圧V2と実質的に同一に設定された場合,データ電極に流れる漏れ電流Idは,数式2のようになる。
ここで,Vdはデータ電極に印加される電圧,tdは階調表現比,Rdはデータ電極の内部抵抗をそれぞれ示す。
上記数式2に示したように,非選択走査電極に印加される電圧V4がデータパルスの低レベルの電圧V2と実質的に同一に設定された場合,データ電極に印加される電圧が低レベルV2から高レベルV1に変更されるとき,瞬間的に多量の電流がデータ電極に流れる。これは,データ電極駆動部200に大きな負担となる。
したがって,上記のように設定された場合には,表示パネル100に表示される映像の階調が全体的に高いほど(例えば,全面に白色(white)が表示された場合),データ電極駆動部200の負担は大きくなる。
これとは逆に,非選択走査電極に印加される電圧V4が,データパルスの高レベルの電圧V1と実質的に同一に設定された場合,データ電極に流れる漏れ電流Idは,数式3のようになる。
かかる数式3の定義は,数式2と等しい。
このような場合,数式3から分かるように,データパルスが高レベルV1から低レベルV2に変更されたとき,データ電極に,瞬間的に高い電流が流れる。すなわち,全体的に暗い画面の階調を表現する場合,データ電極駆動部200の負担が大きくなる。この際のデータ電極に流れる電流は,数式2での電流と逆の方向に流れる。
したがって,非選択走査電極に印加される電圧V4をデータパルスの高レベルV1と低レベルV2との間で適切に設定する必要がある。
非選択走査電極に印加される電圧V4を,電圧V1と電圧V2との間で設定する場合,図6の区間T1ではデータ電極から走査電極へ数式4の電流(以下,「正の漏れ電流」という)が流れ,区間T2では走査電極からデータ電極へ数式5の電流(以下,「負の漏れ電流」という)が流れる。
このようにして,データパルスが高レベルを維持する間,データ電極に正の漏れ電流(Id+)が流れ,データパルスが低レベルを維持する間,データ電極に陰の漏れ電流(Id−)が流れる。したがって,データ電極に流れる漏れ電流の量が相対的に減少し,かつ,漏れ電流が流れるタイミングも分散され,データ電極駆動部200の負担を効果的に減らすことができる。
このとき,正の漏れ電流(Id+)と負の漏れ電流(Id−)が実質的に同一になると,データ電極に流れる電流は平均的に0となり,データ電極駆動部200の負担を最も減らすことができる。
PWM駆動方式を採用する場合,データパルスの高レベルV1と低レベルV2は一定に維持されるので,非選択走査電極に印加される電圧は映像信号の階調表面比tdに比例して増加する。
したがって,1フレームの映像信号毎に階調表現比tdを計算し,計算された階調表現比tdに応じて非選択走査電極に印加される電圧を制御することにより,データ電極と走査電極との間に短絡状態が生じた場合においてもデータ電極に流れる漏れ電流を最小化することができる。
図7は,本発明の一実施例に係る電子放出表示装置の駆動波形を示す図であり,図8は第1フレームと第2フレームにおける走査パルスを拡大して示した図である。
図7および図8は,第1フレームより第2フレームの階調がさらに高い場合を示しており,ここでは非選択走査電極に印加される電圧が第2フレームでさらに高く設定されている。
また,選択走査電極に印加される走査パルスの電圧V3は,第1フレームと第2フレームで実質的に同一に設定される。したがって,エミッタから電子を放出させるデータパルスV1と走査パルスV3間の電圧差は継続的に維持されるので,映像表示には影響が及ばない。
また,本発明の一実施形態のように非選択走査電極の電圧V4をデータパルスの低レベル電圧V2より高く設定すると,データパルスの高レベル電圧V1をある程度高くした場合においても,非選択走査電極とデータ電極間の電圧差(V1−V4)による発光が生じない。したがって,従来の駆動方法に比べてデータパルスの高レベルをさらに高めることができ,電子放出表示装置の輝度も高めることができる。
すなわち,本発明の他の実施形態によれば,電圧補償部500は,映像信号の階調情報を用いて非選択走査電極の電圧V4を制御し,さらに,データ電極D1〜Dmに印加されるデータパルスの電圧V1を制御することにより,電子放出表示装置の輝度を高めることができる。
以上,添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが,本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば,特許請求の範囲に記載された範疇内において,各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり,それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
例えば,上記の実施形態では,映像信号処理部400から電圧補償部500へ映像信号の階調情報を伝送すると説明したが,実施形態によっては,電圧補償部500がデータ電極駆動部200から階調情報を抽出して用いるとしても良い。また,電圧補償部500は,走査電極駆動部300と別体に形成されるとして説明したが,走査電極駆動部300の内部に形成されるとしても良いことは言うまでもない。
本発明は,表示装置である電子放出表示装置(Electron Emission Display)およびその駆動方法に適用可能である。
100 表示パネル
200 データ電極駆動部
300 走査電極駆動部
400 映像信号処理部
500 電圧補償部
200 データ電極駆動部
300 走査電極駆動部
400 映像信号処理部
500 電圧補償部
Claims (15)
- マトリックス状に配置された複数の走査電極とデータ電極とを備え,前記走査電極と前記データ電極との間に印加される電圧に応じて映像を表示する表示パネルと;
前記データ電極に,データ信号として第1レベルの電圧を印加し,データ信号を伝達しないときには第2レベルの電圧を印加するデータ電極駆動部と;
前記複数の走査電極のうち選択された走査電極には第3レベルの電圧を印加し,選択されていない走査電極には第4レベルの電圧を印加する走査電極駆動部と;
映像信号の階調情報を用いて前記第4レベルの電圧を制御する電圧補償部と;
を含むことを特徴とする,電子放出表示装置。 - 前記映像信号をガンマー補正して前記データ電極駆動部へ伝送し,前記映像信号の前記階調情報を抽出して前記電圧補償部へ出力する映像信号処理部をさらに含むことを特徴とする,請求項1記載の電子放出表示装置。
- 前記映像信号処理部は,前記映像信号の階調情報をフレーム別に前記電圧補償部へ出力することを特徴とする,請求項2記載の電子放出表示装置。
- 前記電圧補償部は,前記非選択走査電極に印加される前記第4レベルの電圧をフレーム別に制御することを特徴とする,請求項1〜3記載の何れかに記載の電子放出表示装置。
- 前記データ電極駆動部は,前記映像信号に応じて,前記第1レベルの電圧が前記データ電極に印加される期間を制御することを特徴とする,請求項1記載の電子放出表示装置。
- 前記電圧補償部は,前記第4レベルの電圧を,前記第1レベルと第2レベル間の電圧範囲で設定することを特徴とする,請求項1〜5記載の何れかに記載の電子放出表示装置。
- 前記第3レベルの電圧は,一定に維持されることを特徴とする,請求項1記載の電子放出表示装置。
- 前記電圧補償部は,前記映像信号の階調情報を用いて,前記データ電極に印加される前記第1レベルの電圧をさらに制御することを特徴とする,請求項1記載の電子放出表示装置。
- マトリックス状に配置された複数の走査電極とデータ電極とを備え,前記走査電極と前記データ電極との間に印加される電圧に応じて映像を表示する表示パネルと;
前記データ電極に,映像信号に対応するデータ信号を印加するデータ電極駆動部と;
前記走査電極に走査信号を印加する走査電極駆動部と;
を含み,
前記走査電極駆動部は,前記走査信号の電圧レベルを前記映像信号に対応して変化させることを特徴とする,電子放出表示装置。 - 前記走査電極駆動部は,前記複数の走査電極のうち選択されていない走査電極に印加される電圧を変化させることを特徴とする,請求項10記載の電子放出表示装置。
- 前記走査電極駆動部は,前記映像信号のフレーム別の階調情報を用いて前記走査信号の電圧レベルを変化させることを特徴とする,請求項10または11記載の何れかに記載の電子放出表示装置。
- 前記データ電圧が第1および第2レベルの電圧を有する場合,前記選択されていない走査電極に印加される電圧は,前記第1レベルと第2レベル間の電圧範囲で設定されることを特徴とする,請求項12記載の電子放出表示装置。
- マトリックス状に配置された複数の走査電極とデータ電極とを備え,前記走査電極と前記データ電極との間に印加される電圧に応じて映像を表示する表示パネルの駆動方法において:
前記データ電極に,前記映像信号に対応するデータ信号を印加する第1段階と;
前記複数の走査電極に第3レベルの走査パルスを順次印加した後,第4レベルの電圧を維持する第2段階と;
を含み,
前記第4レベルの電圧は一つのフレームと他のフレームでお互い異なるように設定されることを特徴とする,表示パネルの駆動方法。 - 前記第4レベルの電圧は前記映像信号の階調情報を用いて設定されることを特徴とする,請求項14記載の表示パネルの駆動方法。
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