JP2006023577A - 平面表示装置および表示装置の輝度制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】表示素子のカットオフ電圧のばらつきによらず斑のない均一な輝度分布を得ることができる装置および方法を提供する。
【解決手段】補正データ処理回路７はタイミング・レベル制御回路５のタイミング制御に従い、補正用データ生成処理回路６のカットオフ電圧補正用テーブル６Ａからカットオフ電圧の補正値（ΔＶｘ）を補正用データとして読み出し、各走査線Ｙ（Ｙ１〜Ｙｍ）の走査毎に、走査される信号線Ｘ（Ｘ１〜Ｘｎ）に対応する１水平ライン分（ｎ個）の補正用データ（ΔＶｘ）を画像信号処理回路８に送出する。画像信号処理回路８はＲＧＢ映像信号をサンプリングして生成した１ライン分の階調データに補正データ処理回路７から受けた１ライン分の補正用データ（ΔＶｘ）を重畳して一時保持しＸドライバ２に並列的に出力する。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の表示画素が各々発光型または受光型の表示素子として形成される平面表示装置、並びにこの種表示装置の輝度制御方法に関する。

近年、偏平な平面パネル構造の画像表示装置として、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、フィールドエミッションディスプレイ（ＦＥＤ）、プラズマディスプレイ（ＰＤＰ）等が知られている。また、ＦＥＤの一種として、表面伝導型の電子放出素子を備えたＳＥＤ（Surface-conduction Electron-emitter Display）の開発が進められている。

ＳＥＤ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する。これらの基板は、矩形枠状の側壁を介して周縁部を互いに接合され、内部を真空にされて偏平な平面パネル構造の真空外囲器を構成している。前面基板の内面には３色（Ｒ，Ｇ，Ｂ）の蛍光体層が形成され、背面基板の内面には、蛍光体層を励起発光させる電子の放出源として、画素毎に対応する多数の電子放出素子が整列配置されている。また、背面基板の内面上には、電子放出素子を駆動するための多数本の配線がマトリックス状に設けられ、その端部は真空外囲器の外部に引き出されている。前面基板と背面基板の間には板状のグリッドが配設されている。このグリッドには、電子放出素子に対して整列した位置関係で多数のビーム通過孔が形成されている。

このＳＥＤを動作させる場合は、基板間に１０［ｋＶ］程度の高電圧を与え、配線に接続した駆動回路を介して各電子放出素子に選択的に駆動電圧を印加することにより、各電子放出素子から選択的に電子ビームが放出され、これら電子ビームが、グリッドの対応するビーム通過孔を通って対応する蛍光体層に照射され、蛍光体層が励起発光されてカラー画像が表示されるようになっている。この際、上記ＳＥＤの表示パネルにマトリクス状に配列された各電子放出素子は駆動回路により表示駆動される。

この駆動回路は、複数の走査線の一端に接続される走査電圧ドライバ（Ｙドライバ）と、複数の信号線の一端に接続される画像電圧ドライバ（Ｘドライバ）を含む。Ｙドライバは走査信号を用いて複数の走査線を順次駆動し、Ｘドライバは各走査線が駆動される間に映像信号に対応した駆動信号を用いて複数の信号線を駆動する。各表示画素は対応信号線および対応走査線間の画素電圧に対応した輝度で発光する。
特開２００２−２２１９３３号公報

ところで、上述のようなＳＥＤに於いては、表示画素を構成する素子（電子放出源）の製造プロセスに於いて発生する素子特性のばらつきをなくすことが困難であり、表示画面を構成する電子放出源にカットオフ電圧（電子ビームが放出されなくなる電圧）の異なる電子放出源が混在すると、画素間の輝度差により表示画面上に輝度斑（色斑を含む）が生じ、表示品質が著しく低下するという問題がある。

上述したように従来では表示素子特性のばらつきにより均一な輝度分布を得る上で問題があり、表示画面を構成する電子放出源にカットオフ電圧の異なる電子放出源が混在した場合、表示画面上に輝度斑が生じ、表示品質が著しく低下するという問題があった。

本発明の目的は、表示素子特性のばらつきによらず斑のない均一な輝度分布を得ることができる平面表示装置および表示装置の駆動制御方法を提供することにある。

本発明によれば、複数の走査線と、前記複数の走査線に交差する複数の信号線と、前記複数の走査線および前記複数の信号線との交差位置に配置され各々一対の走査線および信号線間の電圧に対応して駆動される複数の表示画素と、前記複数の走査線を順次駆動する走査線ドライバと、前記走査線ドライバによって前記複数の走査線の各々が駆動される間に映像信号の階調レベルに対応する駆動信号により前記複数の信号線を駆動する信号線ドライバと、前記走査線ドライバにより前記走査線が駆動される毎に、前記走査線ドライバによって駆動される走査線上の表示画素各々に対して当該表示素子各々のカットオフ電圧の差異を補償するように前記信号線ドライバの出力電圧を制御する処理回路とを具備した平面表示装置が提供される。

また本発明によれば、複数の走査線と、前記複数の走査線に交差する複数の信号線と、前記複数の走査線および前記複数の信号線との交差位置に配置され各々一対の走査線および信号線間の電圧に対応して駆動される複数の表示画素と、前記複数の走査線を順次駆動する走査線ドライバと、前記走査線ドライバによって前記複数の走査線の各々が駆動される間に映像信号の階調レベルに対応するパルス幅の駆動信号により前記複数の信号線を駆動する信号線ドライバとを備えた表示装置の輝度制御方法において、前記走査線ドライバが前記走査線を駆動する毎に、前記走査線ドライバによって駆動される走査線に設けられた表示画素各々に対して当該表示素子各々のカットオフ電圧の差異を補償するように前記信号線ドライバの出力電圧を制御する表示装置の輝度制御方法が提供される。

また本発明によれば、複数の走査線と、前記複数の走査線に交差する複数の信号線と、前記複数の走査線および前記複数の信号線との交差位置に配置され各々一対の走査線および信号線間の電圧に対応して駆動される複数の表示画素と、前記複数の走査線を順次駆動する走査線ドライバと、前記走査線ドライバによって前記複数の走査線の各々が駆動される間に映像信号の階調レベルに対応するパルス幅の駆動信号により前記複数の信号線を駆動する信号線ドライバとを備えた表示装置の輝度制御方法において、前記複数の表示画素各々のカットオフ電圧の値を記憶したテーブルを用意し、前記走査線ドライバにより前記走査線が駆動される毎に、前記テーブルから前記駆動される走査線に設けられた画素各々のカットオフ電圧の値を取得し、前記取得したカットオフ電圧の値をもとに前記信号線ドライバの出力電圧を制御して、前記複数の表示画素各々のカットオフ電圧の差異により生ずる輝度斑を抑制する表示装置の輝度制御方法が提供される。

表示素子特性のばらつきによらず斑のない均一な輝度分布を得ることができる。

以下、本発明の一実施形態に係る平面表示装置について添付図面を参照して説明する。ここではカラー表示画素数が横：縦＝１２８０：７２０というＸＧＡ解像度の表面伝導型の電子放出素子を備えたＳＥＤを例に採る。

図１はこの平面表示装置の回路構成を概略的に示す。平面表示装置は、表示パネル１、画像電圧ドライバ（Ｘドライバ）２、走査電圧ドライバ（Ｙドライバ）３、入力信号処理回路４、タイミング・レベル制御回路５、補正用データ生成処理回路６、補正データ処理回路７、および画像信号処理回路８等を備える。

表示パネル１は、横（水平）方向に配されたｍ（＝７２０）本の走査線Ｙ（Ｙ１〜Ｙｍ）と、これら走査線Ｙ１〜Ｙｍに交差して縦（垂直）方向に配されたｎ（＝１２８０×３）本の信号線Ｘ（Ｘ１〜Ｘｎ）と、これら走査線Ｙ１〜Ｙｍおよび信号線Ｘ１〜Ｘｎの交差位置近傍に配置され表示画面を構成するｍ×ｎ（＝約２７６万）個の表示画素ＰＸとを支持基板上に有する。

各カラー表示画素は水平方向において隣接する３個の表示画素ＰＸにより構成される。このカラー表示画素では、３個の表示画素ＰＸがそれぞれ電子放出源となる表面伝導型電子放出素子１１およびこれら電子放出素子１１から放出される電子ビームにより発光する赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、および青（Ｂ）の蛍光体１２により構成される。すなわち蛍光体スクリーンの各表示画素と電子放出源とは一対一に対応している。各走査線Ｙは対応行の表示画素ＰＸの電子放出素子１１に接続される走査電極として用いられ、各信号線Ｘは対応列の表示画素ＰＸの電子放出素子１１に接続される信号電極として用いられる。

Ｘドライバ２、Ｙドライバ３、入力信号処理回路４、タイミング・レベル制御回路５、補正用データ生成処理回路６、補正データ処理回路７、および画像信号処理回路８はそれぞれ表示パネル１に対する表示用駆動回路として用いられ、表示パネル１の周囲に配置される。Ｘドライバ２は信号線Ｘ１〜Ｘｎに接続され、Ｙドライバ３は走査線Ｙ１〜Ｙｍに接続される。入力信号処理回路４は外部の信号源から供給されるＲＧＢ映像信号および同期信号の入力処理を行い、映像信号を画像信号処理回路８に供給し、同期信号をタイミング・レベル制御回路５に供給する。タイミング・レベル制御回路５は入力信号処理回路４から受けた同期信号（垂直同期信号および水平同期信号）に基づいてＸドライバ２、Ｙドライバ３、補正データ処理回路７、および画像信号処理回路８の動作タイミングを制御する。この制御により、Ｙドライバ３は走査信号を用いて走査線Ｙ１〜Ｙｍを順次駆動し、Ｘドライバ２は走査線Ｙ１〜Ｙｍの各々がＹドライバ３によって駆動される間に画像信号処理回路８から出力される１水平ライン分の映像信号に対応して信号線Ｘ１〜Ｘｎを駆動する。

補正用データ生成処理回路６は、表示パネル１の輝度調整時において、後述する測定器２０より取得した表示パネル１の全画素データを入力し、当該入力データをもとに、カットオフ電圧補正用テーブル６Ａを生成し保持する処理機能をもつ。この補正用データ生成処理回路６により生成されるカットオフ電圧補正用テーブル６Ａには、Ｙドライバ３が走査線を駆動する毎に、駆動される走査線上の電子放出素子各々に対して当該素子各々のカットオフ電圧の差異を補償するように信号線電圧を制御するための、即ちカットオフ電圧の差異により生じる各素子毎の輝度差を補償するための補正値が記憶される。このカットオフ電圧補正用テーブル６Ａの補正データ例については後述する。

測定器２０は表示パネル１の輝度調整時においてのみ用いられるもので、表示パネル１上の表示画素に対して、カットオフ電圧近傍の電圧を印加し、その印加電圧を段階的に可変して、各段階毎の表示パネル１上の画像パターン（表示画素各々の発光状態）を観察し、各段階毎の画像パターンに対応する全画素データを生成して補正用データ生成処理回路６に供給する。この際の測定例としては、表示パネル１を、測定用に定めた段階的に可変可能な走査電圧、若しくは一定の走査電圧と最小階調（０階調）から段階的に変化する映像信号電圧とにより駆動して、その各段階毎の表示パネル１の全ての表示画素ＰＸの輝度（発光）状態を観察し、その観察結果の内容から輝度レベルを表す全画素データを生成して、この全画素データを補正用データ生成処理回路６に供給する。

補正用データ生成処理回路６は、プロセッサ機能およびカットオフ電圧補正用テーブル６Ａを有する。カットオフ電圧補正用テーブル６Ａは表示パネル１の表示画素各々に対するカットオフ電圧の値を各表示画素に対応付けて記憶する記憶領域を有して構成される。補正用データ生成処理回路６は、上記測定器２０から上記各段階毎の全画素データを受けると、その各段階の全画素データから、一定の輝度レベルに達しない画素が存在するか否かを調べ、一定の輝度レベルに達しない画素が存在するとき、その画素を特定して、周囲の一定レベルに達している画素に対して何段階分の輝度差があるかを認識し、その輝度差に応じたカットオフ電圧の補正値を算出して、この特定画素の補正値を上記カットオフ電圧補正用テーブル６Ａの上記特定画素に対応する記憶領域に記憶する。この際、カットオフ電圧補正用テーブル６Ａの上記特定画素を除いた各画素（上記一定の輝度レベルに達している各画素）に対応する記憶領域には、補正値として、実質的に補正を行わない、例えば「０」が記憶される（図３ステップｂ−１〜ｂ−３に示すΔＶｘ参照）。これらの処理はプロセッサのプログラム処理機能により実現される。ここでは上記補正値が「０」の画素を標準画素と称し、上記した特定画素を補正対象画素と称す。この際の標準画素と補正対象画素とのカットオフ電圧の差異によるＶ−Ｉ特性の一例を図２に示し、その補正対象画素を含んだ互いに隣接する複数画素の各カットオフ電圧の一例をパターン化して図３（ａ）に示している。

表示パネル１を構成する各表示画素ＰＸの電子放出素子１１に於いて、図２に示すように、カットオフ電圧Ｖａの電子放出素子の中に、カットオフ電圧Ｖｂの電子放出素子が混在すると、カットオフ電圧Ｖａの電子放出素子による画素と、カットオフ電圧Ｖｂの電子放出素子による画素との間にカットオフ電圧の差分に応じた輝度差が生じ、表示画面に輝度のばらつきによる斑が生じて、均一な輝度分布を得ることができない。そこで、本発明の実施形態では、このようなカットオフ電圧の差異により生じる輝度斑を見かけ上無くし、一様な輝度分布の表示画面を得るために、上記標準画素と補正対象画素とのカットオフ電圧の差分を補正値（ΔＶｘ）として記憶したカットオフ電圧補正用テーブル６Ａを作成し、このテーブルに記憶された補正値（図３（ｂ−１）〜（ｂ−３）のΔＶｘ参照）を用いて上記カットオフ電圧の差異を補償するように表示パネル１を駆動制御する。このカットオフ電圧補正用テーブル６Ａを用いた各画素の輝度制御については後述する。

補正データ処理回路７はタイミング・レベル制御回路５のタイミング制御に従い、上記補正用データ生成処理回路６のカットオフ電圧補正用テーブル６Ａからカットオフ電圧の補正値（ΔＶｘ）を補正用データとして読み出し、各走査線Ｙ（Ｙ１〜Ｙｍ）の走査毎に、走査される信号線Ｘ（Ｘ１〜Ｘｎ）に対応する１水平ライン分（ｎ個）の補正用データ（ΔＶｘ）を画像信号処理回路８に送出する。

画像信号処理回路８は１水平走査期間毎に上記入力信号処理回路４から受けた１水平ライン分のＲＧＢ映像信号をサンプリングして並列的に出力するラインメモリを有し、上記ＲＧＢ映像信号をサンプリングして生成した１ライン分の階調データ（映像データ）に、上記補正データ処理回路７から受けた１ライン分の補正用データ（ΔＶｘ）を重畳して上記ラインメモリに一時保持した後、Ｘドライバ２に並列的に出力する。

Ｘドライバ２は上記画像信号処理回路８から受けた１ライン分の映像データに従う階調レベルの駆動電圧をタイミング・レベル制御回路５のタイミング制御に従いＹドライバ３の走査と同期をとりながら出力制御し１ライン分の各信号線Ｘ（Ｘ１〜Ｘｎ）に印加する。

ここで上記補正用データ生成処理回路６のカットオフ電圧補正用テーブル６Ａを用いた各画素の輝度制御について図３を参照して説明する。ここでは、表示パネル１を構成する各表示画素ＰＸのうち、補正対象画素を含んだ互いに隣接する５×３（Ｘｉ〜Ｘｉ＋４・Ｙｉ〜Ｙｉ＋２）の表示画素を対象に、カットオフ電圧補正用テーブル６Ａを用いた輝度制御について、その処理動作を説明する。

図３（ａ）に示すＸｉ〜Ｘｉ＋４・Ｙｉ×Ｔｉ＋２の各表示画素のうち、Ｙｉライン上のＸｉ＋１，Ｘｉ＋２、Ｙｉ＋１ライン上のＸｉ＋２、Ｙｉ＋２ライン上のＸｉ＋３の各画素がそれぞれ補正対象画素である。そのうち、Ｙｉライン上のＸｉ＋１、Ｙｉ＋１ライン上のＸｉ＋２、Ｙｉ＋２ライン上のＸｉ＋３の各画素がそれぞれ標準画素のカットオフ電圧（１０Ｖ）より１Ｖ高いカットオフ電圧（１１Ｖ）であり、Ｙｉライン上のＸｉ＋２の画素が標準画素のカットオフ電圧より２Ｖ高いカットオフ電圧（１２Ｖ）である。

Ｙドライバ３が例えば１０Ｖの電位をもつ０階調の走査電圧によりＹｉラインを走査する走査タイミングでは、補正データ処理回路７が補正用データ生成処理回路６のカットオフ電圧補正用テーブル６Ａから取得した図３（ｂ−１）に示す補正用データ（ΔＶｘ）を画像信号処理回路８に出力する。

画像信号処理回路８は上記入力信号処理回路４から受けた１水平ライン分のＲＧＢ映像信号をサンプリングして生成した１ライン分の階調データ（映像データ）に、上記補正データ処理回路７から受けた１ライン分の補正用データ（ΔＶｘ）を重畳して上記ラインメモリに一時保持した後、Ｘドライバ２に並列的に出力する。ここでは、Ｘｉ＋１の表示画素に対して＋１Ｖのカットオフ電圧の差異に伴う補正が行われ、Ｘｉ＋２の表示画素に対して＋２Ｖの同補正が行われる。この様子を図３（ｂ−１）に示している。Ｙドライバ３がＹｉ＋１ラインを走査する走査タイミングでは、図３（ｂ−２）に示すように、補正用データ（ΔＶｘ）に従い、Ｘｉ＋２の表示画素に対して＋１Ｖのカットオフ電圧の差異に伴う補正が行われる。Ｙドライバ３がＹｉ＋２ラインを走査する走査タイミングでは、図３（ｂ−３）に示すように、補正用データ（ΔＶｘ）に従い、Ｘｉ＋３の表示画素に対して＋１Ｖのカットオフ電圧の差異に伴う補正が行われる。

このように標準画素に対してカットオフ電圧の高い画素に対して、カットオフ電圧の差異を補償するように画素単位の輝度補正が行われることにより、電子放出素子１１のカットオフ電圧のばらつきに伴う輝度斑を無くした均一な輝度分布が得られる。

なお、この発明は、上述した実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。例えば上記図２に示すＶ−Ｉ特性に於いて、カットオフ電圧を異にする電子放出素子を任意の複数のグループに分け、各グループ毎に所定階調レベル単位の電圧を補正値として割り付けて、カットオフ電圧補正用テーブルに所定のデータ形式で登録することも可能である。また、上述した実施形態ではＳＥＤを対象に電子放出素子のカットオフ電圧の差異を補償するように画素単位の輝度補正を行っているが、ＳＥＤに限らず、カットオフ電圧の差異が生じ得る電子放出素子を配列した、例えばＦＥＤ等の画像表示装置に於いても本発明を適用可能である。

本発明の実施形態に係る平面表示装置の構成を示すブロック図。 上記実施形態に係る表示画素のカットオフ電圧の差異によるＶ−Ｉ特性の一例を示す図。 上記実施形態に係る輝度補正動作を説明するための補正対象画素を含んだ複数画素のカットオフ電圧の一例および走査の状態遷移を示す図。

符号の説明

１…表示パネル、２…Ｘドライバ、３…Ｙドライバ、４…入力信号処理回路、５…タイミング・レベル制御回路、６…補正用データ生成処理回路、６Ａ…カットオフ電圧補正用テーブル、７…補正データ処理回路、８…画像信号処理回路、１１…表面伝導型電子放出素子、１２…蛍光体、２０…測定器、Ｘ…信号線、Ｙ…走査線、ＰＸ…表示画素。

Claims (10)

1. 複数の走査線と、
   前記複数の走査線に交差する複数の信号線と、
   前記複数の走査線と前記複数の信号線との各交差位置に配置され各々一対の走査線および信号線間の電圧に対応して駆動される複数の表示画素と、
   前記複数の走査線を順次駆動する走査線ドライバと、
   前記走査線ドライバによって前記複数の走査線の各々が駆動される間に映像信号の階調レベルに対応する駆動信号により前記複数の信号線を駆動する信号線ドライバと、
   前記走査線ドライバにより前記走査線が駆動される毎に、前記走査線ドライバによって駆動される走査線上の表示画素各々に対して当該表示素子各々のカットオフ電圧の差異を補償するように前記信号線ドライバの出力電圧を制御する処理回路と
   を具備したことを特徴とする平面表示装置。
2. 前記処理回路は、前記複数の表示画素各々のカットオフ電圧の値を記憶したテーブルを有し、前記走査線ドライバにより前記走査線が駆動される毎に、前記テーブルから前記駆動される走査線に設けられた画素各々のカットオフ電圧の値を取得し、前記取得したカットオフ電圧の値をもとに前記信号線ドライバの出力電圧を制御することを特徴とする請求項１記載の平面表示装置。
3. 前記テーブルには、前記複数の表示画素各々のカットオフ電圧の値が少なくとも２種にクラス分けされて保持される請求項２記載の平面表示装置。
4. 前記テーブルには、前記複数の表示画素のうちカットオフ電圧の低い画素を基準に前記カットオフ電圧の差異を補償するための補正値が保持される請求項３記載の平面表示装置。
5. 前記テーブルには、前記走査線ドライバの出力電圧を基準に前記カットオフ電圧の差異を補償するための補正値が保持される請求項３または４記載の平面表示装置。
6. 複数の走査線と、前記複数の走査線に交差する複数の信号線と、前記複数の走査線および前記複数の信号線との交差位置に配置され各々一対の走査線および信号線間の電圧に対応して駆動される複数の表示画素と、前記複数の走査線を順次駆動する走査線ドライバと、前記走査線ドライバによって前記複数の走査線の各々が駆動される間に映像信号の階調レベルに対応するパルス幅の駆動信号により前記複数の信号線を駆動する信号線ドライバとを備えた表示装置の輝度制御方法において、
   前記走査線ドライバが前記走査線を駆動する毎に、前記走査線ドライバによって駆動される走査線に設けられた表示画素各々に対して当該表示素子各々のカットオフ電圧の差異を補償するように前記信号線ドライバの出力電圧を制御することを特徴とする表示装置の輝度制御方法。
7. 複数の走査線と、前記複数の走査線に交差する複数の信号線と、前記複数の走査線および前記複数の信号線との交差位置に配置され各々一対の走査線および信号線間の電圧に対応して駆動される複数の表示画素と、前記複数の走査線を順次駆動する走査線ドライバと、前記走査線ドライバによって前記複数の走査線の各々が駆動される間に映像信号の階調レベルに対応するパルス幅の駆動信号により前記複数の信号線を駆動する信号線ドライバとを備えた表示装置の輝度制御方法において、
   前記複数の表示画素各々のカットオフ電圧の値を記憶したテーブルを用意し、前記走査線ドライバにより前記走査線が駆動される毎に、前記テーブルから前記駆動される走査線に設けられた画素各々のカットオフ電圧の値を取得し、前記取得したカットオフ電圧の値をもとに前記信号線ドライバの出力電圧を制御して、前記複数の表示画素各々のカットオフ電圧の差異により生ずる輝度斑を抑制することを特徴とする表示装置の輝度制御方法。
8. 前記テーブルには、前記複数の表示画素各々のカットオフ電圧の値が少なくとも２種にクラス分けされて保持される請求項７記載の表示装置の輝度制御方法。
9. 前記テーブルには、前記複数の表示画素のうちカットオフ電圧の低い画素を基準に前記カットオフ電圧の差異を補償するための補正値が保持される請求項８記載の表示装置の輝度制御方法。
10. 前記テーブルには、前記走査線ドライバの出力電圧を基準に前記カットオフ電圧の差異を補償するための補正値が保持される請求項８または９記載の表示装置の輝度制御方法。

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