JP2005346039A - 電子放出装置の駆動方法および記録媒体 - Google Patents

電子放出装置の駆動方法および記録媒体 Download PDF

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Abstract

【課題】 走査駆動部を成す集積回路の所要耐圧を低減して製造コストの減少,ノイズの現象およびバックエミッションの防止といった効果等をもたらすことが可能な電子放出装置の駆動方法を提供する。
【解決手段】 走査電極ラインに印加される走査信号は,走査期間に印加される走査区間と,非走査期間に印加されるオフセット区間とを含み,データ電極ラインに印加される表示データ信号は,前記走査信号の前記走査区間の電圧と前記表示データ信号の電圧間の電圧差が放出開始電圧を超過する第1データ区間と,前記走査信号の前記走査区間の電圧と前記表示データ信号の電圧間の電圧差が前記放出開始電圧未満である第2データ区間とを含み,前記オフセット区間の電圧は0より大きいことを特徴とする,電子放出装置の駆動方法が提供される。
【選択図】図4

Description

本発明は,電子放出装置の駆動方法に係り,より詳しくは,電子放出パネルの走査電極ラインに印加される走査信号波形を印加するにおいて,走査信号が保たれない区間にオフセット電圧を加えることにより,走査駆動部を成す集積回路の所要耐圧を低減して製造コストの減少,ノイズの減少およびバックエミッションの防止といった効果等をもたらすことが可能な電子放出装置の駆動方法に関するものである。
一般に,電子放出装置は,大きく電子放出パネルとその駆動装置からなり,駆動装置が電子放出パネルのアノード電極に正極性電圧を印加した状態で,ゲート電極に正極性電圧,カソード電極に負極性電圧をそれぞれ印加してゲート電極とカソード電極との間に放出開始電圧以上の電圧差が発生したとき,カソード電極から電子が放出されてゲート電極の方向へ加速し,アノード電極へ収束し,アノード電極の前にある蛍光セルと衝突して光を発散する。
また,ゲート電極がカソード電極の下部に配置され,ゲート電極とカソード電極との間に放出開始電圧以上の電圧差が発生したとき,カソード電極から放出された電子がアノードの方向へ加速する構造の電子放出パネルもある。パネルの構造によっては,ゲート電極が走査電極として,カソード電極がデータ電極として用いられることもあり,逆にゲート電極がデータ電極として,カソード電極が走査電極として用いられることもある。
電子放出パネルの輝度を調節するための階調制御方式には,データ信号パルスの印加時間を制御するパルス幅変調(Pulse Width Modulation;PWM)方式と,データ信号パルスの電圧の大きさを制御するパルス振幅変調(Pulse Amplitude Modulation;PAM)方式がある。パルス幅変調(PWM)方式によれば,パネル制御部では映像データに含まれた階調情報に基づいて階調信号を発生させ,データ駆動部では入力されたデータ駆動制御信号Sに含まれたデータ駆動信号を階調信号に基づいてパルス幅変調した後,パネル電極が駆動できる電圧に昇圧させることにより,表示データ信号を完成させてデータ電極ラインに出力する。パルス振幅変調PAM方式によれば,データ駆動部では入力されたデータ駆動制御信号Sに含まれたデータ駆動信号を階調信号に基づいてパルス振幅変調した後,パネル電極が駆動できる電圧に昇圧させることにより,表示データ信号を完成させてデータ電極ラインへ出力する。本発明は,このようなパルス幅変調方式およびパルス振幅変調方式を問わずに適用される。
図1は従来の電子放出パネルのアノード電極,データ電極ラインおよび走査電極ラインに印加される信号の波形図である。
図1の(a)はパネルの最上部に配置されたアノード電極に印加される電圧VAnodeである。図1の(a)に示すように,アノード電極には非常に強い正極性電圧4K Voltが印加される。アノード電極は,放出された電子が最終的に収束する電極である。
図1の(b)はパネルの走査電極ラインに印加される走査信号の波形図である。図1の(b)に示すように,走査信号のパルス電圧VScanは,150Vの高電圧パルスが印加される走査区間と,0Vの電圧が印加される非走査区間とからなる。
図1の(c)はパネルのデータ電極ラインに印加される表示データ信号の波形図である。放出開始電圧Vthは,走査信号の走査区間の電圧と表示データ信号の電圧間の電圧差によって電子放出が開始される電圧をいう。
図1の(d)はパネルの電極ラインに印加される走査信号の波形図と表示データ信号の波形図を同時に示す。図1の(d)に示すように,表示データ信号のパルス電圧VDataは,走査信号の走査区間の電圧150Vに対して電圧差が放出開始電圧Vthを超過する電圧0Vを有する第1データ区間t1〜t2と,走査信号の走査区間の電圧150Vに対して電圧差が放出開始電圧Vth未満である電圧を有する第2データ区間t2〜t3とを含む。
例えば,電子放出パネルから十分な放出が行われる電圧が150Vであり放出開始電圧が120Vである場合には,走査信号の走査区間電圧が150Vのとき,表示データ信号の電圧が0Vであれば十分な電子放出が行われ,表示データ信号の電圧が70V(または30V以上)であれば電子放出が全く行われない。そして,表示データ信号の電圧が0Vである区間(ON区間)の長さ(すなわち,パルスの幅)を変調し,或いは表示データ信号の電圧が0V〜30Vである区間(ON区間)の走査信号とのパルス電圧差(すなわち,パルス振幅)を変調することにより,放出される電子密度が変わり,これによりパルルから出力される光の輝度が変わる。
ところが,電子放出パネルから十分な放出が行われる電圧が150Vであり,放出開始電圧が120Vである場合には,走査信号の走査区間電圧として150Vが印加されなければならないので,パネルの走査電極ラインに走査信号を印加する集積回路のスキャンドライバ(Integrated Circuit As Scan Driver)は,少なくとも使用電圧150Vの120%,すなわち180Vの耐電圧を備えなければならない。これにより,電子放出装置は180V以上の耐電圧を備えた走査ドライバを使用しなければならないが,このような高耐圧型走査ドライバは,一般に高価なので,電子放出装置の製造コストを著しく上昇させる要因となる。また,150Vに達する高電圧の印加により,走査ドライバにはノイズが発生する可能性が高くなる。また,走査電極ラインのインピーダンスによるRC遅延現象により,150Vの高電圧が走査区間の終了直後にも相当な時間遅延して下降する。この際,低電圧のデータ信号が相対的に急激に下降するため,バックエミッション(Back Emission)現象が発生するという問題点もある。
そこで,本発明はこのような問題点に鑑みてなされたもので,その目的とするところは,電子放出パネルの走査電極ラインに印加される走査信号波形を印加するにおいて,走査駆動部を成す集積回路の所要耐圧を低減して製造コストの減少,ノイズの現象およびバックエミッションの防止といった効果等をもたらすことが可能な電子放出装置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,電子放出パネルの走査電極ラインに走査信号が印加され,前記走査電極ラインと交差するデータ電極ラインに階調による表示データ信号が印加される電子放出装置の駆動方法であって,前記走査電極ラインに印加される前記走査信号は,走査期間に印加される走査区間と,非走査期間に印加されるオフセット区間とを含み,前記データ電極ラインに印加される前記表示データ信号は,前記走査信号の前記走査区間の電圧と前記表示データ信号の電圧間の電圧差が放出開始電圧を超過する第1データ区間と,前記走査信号の前記走査区間の電圧と前記表示データ信号の電圧間の電圧差が前記放出開始電圧未満である第2データ区間とを含み,前記オフセット区間の電圧は0より大きいことを特徴とする,電子放出装置の駆動方法が提供される。
このように,電子放出パネルの走査電極ラインに印加される走査信号波形を印加するにおいて,走査信号が保たれない区間にオフセット電圧を加えることにより,走査駆動部を成す集積回路の所要耐圧を低減して製造コストの減少,ノイズの減少およびバックエミッションの防止といった効果などを得ることができる。
前記走査信号の前記オフセット区間の電圧は,前記表示データ信号の前記第2データ区間の電圧と同一になるように印加できる。
前記走査信号の前記オフセット区間の電圧は,前記表示データ信号の前記第2データ区間の電圧より大きくなるように印加できる。これにより,前記表示データ信号の前記第2データ区間の電圧を相対的に低めることにより,電力効率の向上を図ることができる。
前記方法をコンピュータで実行させるためのプログラムを記録した記録媒体を介して,前記方法をコンピュータまたは制御装置によって行うことができる。
本発明に係る電子放出装置の駆動方法によれば,次の効果がある。
第一に,従来の技術に係る駆動方法では,電子放出パネルにかかる走査駆動用集積回路の耐電圧が高かったが,本発明に係る駆動方法によれば,最大耐電圧を著しく低減させることができる。低耐圧型走査ドライバは一般に低価なので,本発明に係る駆動方法によれば,電子放出装置の製造コストを従来の技術に比べて著しく低減することができる。
第二に,走査駆動用集積回路で使用される波形の電位差が低くなることにより,走査駆動用集積回路の内部でノイズが発生する可能性が従来の技術に比べて非常に低くなるので,システムの安定性の向上を図ることができる。
第三に,走査電極ラインのインピーダンスによるRC遅延現象に起因する遅延が従来の技術に比べて低減し,非走査区間のオフセット区間で低電圧のデータ信号との電圧差が放出開始電圧より低いので,バックエミッション現象を予防することができるという効果がある。
以下に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。
図2は本発明に係る電子放出装置の駆動方法が適用できる電子放出装置の概略ブロック図である。
図2の電子放出装置は,電子放出パネル10およびその駆動装置15〜19を含む。電子放出パネルの駆動装置は,映像処理部15,パネル制御部16,走査駆動部17,データ駆動部18および電源供給部19を含む。
映像処理部15は,外部アナログ映像信号をデジタル信号に変換して内部映像信号,例えば赤色(R),緑色(G)および青色(B)の映像データ,クロック信号,垂直および水平同期信号を発生させる。
パネル制御部16は,映像処理部15からの内部映像信号に応じて,データ駆動信号Sおよび走査駆動信号Sからなる駆動制御信号S,Sを発生させる。データ駆動部18は,パネル制御部16からの駆動制御信号S,Sの中でもデータ駆動信号Sを処理して表示データ信号を発生させ,発生した表示データ信号を電子放出パネル10のデータ電極ラインに印加する。データ電極ラインはパネル10内のカソード電極ラインCR1,・・・,CBmまたはゲート電極ラインG,・・・,Gに接続できる。走査駆動部17はパネル制御部16からの駆動制御信号S,Sの中でも走査駆動信号Sを処理して走査電極ラインに印加する。走査電極ラインはパネル10内のゲート電極ラインG,・・・,Gまたはカソード電極ラインCR1,・・・,CBmに接続できる。
そして,電源供給部19は,映像処理部15,パネル制御部16,走査駆動部17,データ駆動部18および電子放出パネル10のアノード電極に所定の電源を印加する。
図3は本発明に係る電子放出装置の駆動方法が適用できる電子放出装置の電子放出パネルの斜視図である。
図3を参照すると,本発明の一実施形態において,電子放出パネル10は,前面パネル2と背面パネル3がスペースバー(Space bar)41,・・・,44によって支持される。
背面パネル3は,背面基板31,カソード電極ラインCR1,・・・,CBm,電子放出源ER11,・・・,EBm,絶縁層33,ゲート電極ラインG,・・・,Gを含む。
データ信号が印加されるカソード電極ラインCR1,・・・,CBmは,電子放出源ER11,・・・,EBmと電気的に接続される。第1絶縁層33,ゲート電極ラインG,・・・,Gには電子放出源ER1,・・・,EBnmに対応する貫通孔HR11,・・・,HBnmが形成される。したがって,走査信号が印加されるゲート電極ラインG,・・・,Gにおいて,カソード電極ラインCR1,・・・,CBmと交差する領域に貫通孔HR11,・・・,HBnmが形成される。
前面パネル2は,前面透明基板21,アノード電極22,および蛍光セルFR11,・・・,FBnmを含む。アノード電極22には電子放出源ER11,・・・,EBnmからの電子が蛍光セルへ移動するように1K〜4K[Volt]の高い正極性電位が印加される。
例えば,電子放出パネル10のカソード電極にデータ電極ラインCR1,・・・,CBmが接続されており,ゲート電極に走査電極ラインG,・・・,Gが接続されている場合,アノード電極に高い正極性電圧を印加した状態で,走査電極ラインG,・・・,Gを介してゲート電極に高い第1電圧を印加し,データ電極ラインCR1,・・・,CBmを介して,前記第1電圧に対する電圧差が放出開始電圧以上である第2電圧をカソード電極に印加すると,カソード電極から電子が放出されてゲート電極へ加速し,アノード電極へ収束し,アノード電極の前にある蛍光セルと衝突して光を発散する。
また,図3には,ゲート電極がカソード電極の上部に配置される通常構造の電子放出パネルが示されているが,その他にもゲート電極がカソード電極の下部に配置され,ゲート電極とカソード電極間に放出開始電圧以上の電圧差が発生したとき,カソード電極から放出された電子がアノードへ加速する構造の電子放出パネルに対しても本発明が適用されることに留意すべきである。
また,図3では,カソード電極CR1,・・・,CBmにデータ電極ラインが接続されており,ゲート電極G,・・・,Gに走査電極ラインが接続された場合を基準として説明したが,逆にゲート電極G,・・・,Gにデータ電極ラインが接続されており,カソード電極CR1,・・・,CBmに走査電極ラインが接続された場合でも,本発明が適用されるのは当然のことである。
本発明は,電子放出パネルの走査電極ラインに走査信号が印加され,前記走査電極ラインと交差するデータ電極ラインに階調による表示データ信号が印加される電子放出装置の駆動方法に関するもので,表示データ信号は階調によってパルス幅またはパルス振幅を異にすることにより,パネルにおける光出力の輝度が調節できる。
図4は本発明の一実施形態に係る電子放出装置の駆動方法において,アノード電極,データ電極ラインおよび走査電極ラインに印加される信号の波形図である。
図4の(a)はパネルの最上部に配置されたアノード電極に印加される電圧VAnodeである。図4の(a)に示すように,アノード電極には非常に強い正極性電圧4K Voltが印加される。アノード電極は放出された電子が最終的に収束する電極である。
図4の(b)はパネルの走査電極ラインに印加される走査信号の波形図である。図4の(b)に示すように,走査電極ラインに印加される走査信号のパルス電圧VScanは,150Vの高電圧パルスが印加される走査区間と,前記走査区間ではない非走査期間でオフセット電圧が印加されるオフセット区間とを含む。図4の(b)では一実施形態として前記オフセット電圧が70Vと例示されている。
図4の(c)はパネルのデータ電極ラインに印加される表示データ信号の波形図である。表示データ信号は,前半の第1区間t1〜t2では0Vの低レベル電圧を有し,後半の第2区間t2〜t3では70Vの高レベル電圧を有する。放出開始電圧Vthとは,走査信号の走査区間の電圧と表示データ信号の電圧間の電圧差により電子放出が開始される電圧をいう。
図4の(d)はパネルの電極ラインに印加される走査信号の波形図と表示データ信号の波形図を同時に示す。図4の(d)に示すように,表示データ信号のパルス電圧VDataは走査信号の走査区間の電圧150Vとの電圧差が放出開始電圧Vthを超過する電圧0Vを有する第1データ区間t1〜t2と,走査信号の走査区間の電圧150Vとの電圧差が放出開始電圧Vth未満である電圧を有する第2データ区間t2〜t3とを含む。
例えば,電子放出パネルから十分な放出が行われる電圧が150Vであり,放出開始電圧が120Vである場合には,走査信号の走査区間電圧が150Vのとき,表示データ信号の電圧が0Vであれば十分な電子放出が行われ,表示データ信号の電圧が70V(または30V以上)であれば電子放出が全く行われない。そして,表示データ信号の電圧が0VであるON区間の長さ(すなわち,パルスの幅)を変調し,または表示データ信号の電圧が0V〜30VであるON区間の走査信号とのパルス電圧差(すなわち,パルス振幅)を変調することにより,放出される電子密度が変わり,これによりパネルから出力される光の輝度が変わる。
本発明に係る電子放出パネルの駆動方法では,走査信号のオフセット区間で印加されるオフセット電圧offset voltageによって,走査駆動部は常時少なくともオフセット電圧以上の電圧を保つ。これは,走査駆動部を成す集積回路の耐電圧がオフセット電圧と最大駆動電圧間の差と同一であることを意味する。すなわち,図4の(b)のオフセット電圧70Vと150V間の差80Vが集積回路の耐電圧になれる。+20%を勘案しても,集積回路の最大耐電圧は僅か96Vに過ぎない。
したがって,従来の技術に係る駆動方法では,電子放出パネルにかかる走査駆動用集積回路の耐電圧が180Vであったが,これに対し,本発明に係る駆動方法によれば,最大耐電圧96Vの低廉な走査駆動用集積回路を採用することができる。このような低耐圧型走査ドライバは一般に低価なので,本発明に係る駆動方法によれば,電子放出装置の製造コストを従来の技術に比べて著しく低減することができる。
また,本発明に係る駆動方法では,走査駆動用集積回路で使用される波形の電位差が80Vなので,ノイズが発生する可能性が従来の技術に比べて非常に低くなる。また,走査電極ラインのインピーダンスによるRC遅延現象に起因する遅延が従来の技術に比べて低減するうえ,非走査区間のオフセット区間で低電圧のデータ信号との電圧差が放出開始電圧より低いので,バックエミッション現象が発生しない。
前記実施形態では,オフセット区間の走査信号の電圧として,データ信号のオフ区間の電圧(第2データ区間の電圧)と同様に70Vを印加した。一方では,前記実施形態とは異なり,オフセット区間で走査信号の電圧は表示データ信号の第2データ区間の電圧より大きくなるように印加できる。これは,相対的に表示データ信号の第2データ区間の電圧VDataがオフセット電圧offset voltageより小さいことを意味する。
図5は本発明の一実施形態に係る電子放出パネルのアノード電極,データ電極ラインおよび走査電極ラインに印加される信号の波形図である。図5の波形図は図4の波形図と大同小異であるが,図5の(d)の波形図において,第2データ区間の電圧VDataとして50Vが印加されている。すなわち,第2データ区間の電圧VDataがオフセット電圧70Vより小さくなるように印加される。これにより,表示データ信号の第2データ区間の電圧を相対的に低くすることにより,電力効率の向上を図ることができる。
ここで,表示データ信号の第2データ区間の電圧は,走査信号の走査区間電圧との電圧差が放出開始電圧未満にならなければならない。もし走査区間電圧が150Vであり放出開始電圧が120Vであれば,OFF区間である第2データ区間のデータ電圧VDataは30Vより大きくなければならない。
一方,前述した本発明に係る電子放出装置の駆動方法は,コンピュータで読み出し可能な記録媒体に,コンピュータで読み出し可能なコードとして実現することが可能である。コンピュータで読み出し可能な記録媒体は,コンピュータシステムによって読み出し可能なプログラムまたはデータが格納される全種類の記録装置を含む。コンピュータで読み出し可能な記録媒体の例としてはROM,RAM,CD−ROM,磁気テープ,ハードディスク,フラッシュメモリ,光データ記憶装置などがある。ここで,記録媒体に格納されるプログラムとは,特定の結果を得るために,コンピュータなどの情報処理能力付き装置内で直接または間接的に使用される一連の指示命令で表現されたものをいう。したがって,コンピュータという用語も,実際使用される名称の如何にかかわらず,メモリ,入出力装置,演算装置を備えてプログラムによって特定の機能を行うための情報処理能力を有する全ての装置を総括する意味で使用される。パネルを駆動する装置の場合も,単にその用途がパネル駆動という特定の分野に限定されるだけで,その実体においては一種のコンピュータといえる。
特に,本発明に係る電子放出装置の駆動方法は,コンピュータ上でスケマティック(schematic)または超高速集積回路ハードウェア記述言語(VHDL)などによって作成され,コンピュータに接続されてプログラム可能な集積回路,例えばFPGA(Field Programmable Gate Array)によって実現できる。前記記録媒体はこのようなプログラム可能な集積回路およびメモリ素子を含む。
以上,図面と明細書において最適の実施形態が開示された。ここで,特定の用語が使用されたが,これは本発明を説明するための目的で使用されたものに過ぎず,意味を限定しまたは特許請求の範囲に記載された本発明の範囲を制限するために使用されたものではない。したがって,当該技術分野で通常の知識を有する者であれば,これから様々な変形および均等な他の実施が可能なのは理解できよう。よって,本発明の真正な技術的保護範囲は特許請求の範囲の技術的思想によって定められるべきである。
一方,本発明を好適な実施形態を基準として説明したが,これらの実施形態は単なる本発明の理解を助けるためのもので,本発明の内容は前記実施形態に限定されるものではない。当業者であれば,特許請求の範囲に記載された本発明の範囲および目的内で置換,消去,併合などによって前述した実施形態に対して多くの変形が可能であろう。
例えば,走査信号およびデータ信号の波形および極性は,前記実施形態で示した波形と異なってもよいが,本発明に係るオフセット電圧が印加される限り,図3とは異なる構造のパネルに対しておよび/または図4および図5とは異なる波形および極性を有する走査信号およびデータ信号が印加されても,本発明の範囲に属するものと了解される。
従来の電子放出パネルのアノード電極,データ電極ラインおよび走査電極ラインに印加される信号の波形を示す説明図である。 本発明の一実施形態に係る電子放出装置の概略を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係る電子放出装置の電子放出パネルの斜視図である。 本発明の一実施形態に係る電子放出パネルのアノード電極,データ電極ラインおよび走査電極ラインに印加される信号の波形を示す説明図である。 本発明の一実施形態に係る電子放出パネルのアノード電極,データ電極ラインおよび走査電極ラインに印加される信号の波形を示す説明図である。
符号の説明
2 前面パネル
3 背面パネル
10 電子放出パネル
15 映像処理部
16 パネル制御部
17 走査駆動部
18 データ駆動部
19 電源供給部
21 前面基板
22 アノード電極
31 背面基板
R11,・・・,FBnm 蛍光セル
R1,・・・,CBm カソード電極ライン
R11,・・・,EBnm 電子放出源
,・・・,G ゲート電極ライン
R11,・・・,HBnm 貫通孔

Claims (4)

  1. 電子放出パネルの走査電極ラインに走査信号が印加され,前記走査電極ラインと交差するデータ電極ラインに階調による表示データ信号が印加される電子放出装置の駆動方法において,
    前記走査電極ラインに印加される前記走査信号は,走査期間に印加される走査区間と,非走査期間に印加されるオフセット区間とを含み,
    前記データ電極ラインに印加される前記表示データ信号は,前記走査信号の前記走査区間の電圧と前記表示データ信号の電圧間の電圧差が放出開始電圧を超過する第1データ区間と,前記走査信号の前記走査区間の電圧と前記表示データ信号の電圧間の電圧差が前記放出開始電圧未満である第2データ区間とを含み,
    前記オフセット区間の電圧は0より大きいことを特徴とする,電子放出装置の駆動方法。
  2. 前記走査信号の前記オフセット区間の電圧は前記表示データ信号の前記第2データ区間の電圧と同一であることを特徴とする,請求項1に記載の電子放出装置の駆動方法。
  3. 前記走査信号の前記オフセット区間の電圧は前記表示データ信号の前記第2データ区間の電圧より大きいことを特徴とする,請求項1に記載の電子放出装置の駆動方法。
  4. 請求項1〜3のいずれかに記載の電子放出装置の駆動方法をコンピュータで実行させるためのプログラムを記録した記録媒体。
JP2005092816A 2004-05-31 2005-03-28 電子放出装置の駆動方法および記録媒体 Pending JP2005346039A (ja)

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