JP2006184458A - 平面表示装置および表示用駆動方法 - Google Patents

Abstract

【課題】走査線に沿って広がる放電ダメージを軽減する。
【解決手段】平面表示装置は複数の走査線Ｙ、複数の信号線Ｘ、並びに各々対応走査線Ｙおよび対応信号線Ｘ間に接続される電子放出素子１１を含む複数の表示画素ＰＸを有する表示パネル１と、複数の走査線Ｙを走査信号により順次駆動し、各走査線Ｙが駆動される間に１水平ライン分の映像信号に対応するパルス幅を持ち走査信号とは逆の電圧極性である複数の駆動信号により複数の信号線Ｘを駆動し、これにより走査信号および駆動信号の和として発光対象の表示画素ＰＸに印加される画素電圧を電子放出素子１１の駆動スレッショルドを越える値に設定すると共に走査信号および駆動信号の和として発光対象でない表示画素ＰＸに印加される画素電圧を電子放出素子１１の駆動スレッショルド未満の値に設定する駆動回路２，３，４とを備える。特に、駆動回路２，３，４は各走査線Ｙの駆動直後において発光対象でない表示画素ＰＸの画素電圧を一時的に増大させる構成である。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の表示画素が例えば表面伝導型電子放出素子を用いて構成されるフィールド・エミッション・ディスプレイ（ＦＥＤ）のような平面表示装置および表示用駆動方法に関する。

ＦＥＤは、一般に表示パネル並びにこの表示パネルを駆動する駆動回路を備える。表示パネルは、横（水平）方向に伸びる複数の走査線、これら走査線に交差して縦（垂直）方向に伸びる複数の信号線、並びにこれら走査線および信号線の交差位置に配置される複数の表示画素を含む（例えば、特許文献１参照）。カラー表示用の表示パネルでは、例えば水平方向において隣接する３個の表示画素がカラー表示画素として用いられる。各表示画素は表面伝導型電子放出素子およびこの電子放出素子から放出される電子ビームにより発光する赤（Ｒ）、緑（Ｇ）または青（Ｂ）の蛍光体で構成される。

駆動回路は複数の走査線の一端に接続されるＹドライバと、複数の信号線の一端に接続されるＸドライバを含む。Ｙドライバは走査信号により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の階調レベルに対応したパルス幅のＰＷＭ駆動信号により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より発光し、その輝度は画素電圧の印加時間に対応する。具体的には、走査信号およびＰＷＭ駆動信号が対応走査線の走査線電位Ｖyおよび対応信号線の信号線電位ＶxをＶy＝−１０．５Ｖ、Ｖx＝＋８Ｖ程度に設定し、これにより走査線および信号線間に得られる１８．５Ｖの画素電圧で電子放出素子を駆動させる。また、発光させる必要のない表示画素については、画素電圧がＰＷＭ駆動信号のパルス幅をゼロに設定することにより電子放出素子の駆動スレッショルド以下に維持される。
特開２００２−２２１９３３号公報

ところで、上述した従来のＦＥＤで表示動作を行っていると、表示パネル平面内の輝度特性が不均一に劣化するという問題があった。この問題は、ある表示画素の電子放出素子が放電した場合に、これと同一走査線に沿った電子放出素子がダメージを受けることが原因となっていることが詳細な解析により確認された。解析方法は以下の通りである。表示パネル全面を青画素（Ｂ）で単色表示し、その放電後に赤画素（Ｒ），緑画素（Ｇ），および青画素（Ｂ）で全白表示して輝度測定からダメージの確認を行った。放電前と放電後の輝度変化を比較することで、放電に起因した輝度劣化の解析を行った。

図５〜図８は、各表示パネルで第３１５番目の信号線および第９６番目の走査線を介して駆動される平面座標位置(315,96)の表示画素、第７１７番目の信号線および第１８２番目の走査線を介して駆動される平面座標位置(717,182)の表示画素、第２９９７番目の信号線および第３３９番目の走査線を介して駆動される平面座標位置(2997,339)の表示画素、第２７８７番目の信号線および第３７５番目の走査線を介して駆動される平面座標位置(2787,375)の表示画素を放電点としたときに得られる輝度比（放電後の輝度／放電前の輝度）の移動平均値の分布を示す。ここでは、放電点が全て青色の表示画素である。図５〜図８を参照すると、各画素色によってダメージの広がり度合いが異なっていることが分かる。放電時に駆動した青画素の電子放出素子のダメージ広がりが小さく、放電時に駆動していなかった赤画素および緑画素の電子放出素子のダメージ広がりが大きい。

本発明の目的は走査線に沿って広がる放電ダメージを軽減することができる平面表示装置および表示用駆動方法を提供することにある。

本発明の第１観点によれば、複数の走査線、複数の信号線、並びにこれら複数の走査線および複数の信号線の交差位置近傍にそれぞれ配置されて各々対応走査線および対応信号線間に接続される電子放出素子を含む複数の表示画素を有する表示パネルと、複数の走査線を走査信号により順次駆動し、各走査線が駆動される間に１水平ライン分の映像信号にそれぞれ対応するパルス幅を持ち走査信号とは逆の電圧極性である複数の駆動信号により複数の信号線を駆動し、これにより走査信号および駆動信号の和として発光対象の表示画素に印加される画素電圧を電子放出素子の駆動スレッショルドを越える値に設定すると共に走査信号および駆動信号の和として発光対象でない表示画素に印加される画素電圧を電子放出素子の駆動スレッショルド未満の値に設定する駆動回路とを備え、駆動回路はさらに各走査線の駆動直後において少なくとも発光対象でない表示画素の画素電圧を一時的に増大させるように構成される平面表示装置が提供される。

本発明の第２観点によれば、複数の走査線、複数の信号線、これら複数の走査線および複数の信号線の交差位置近傍にそれぞれ配置されて各々対応走査線および対応信号線間に接続される電子放出素子を含む複数の表示画素を有する表示パネルの表示用駆動方法であって、複数の走査線を走査信号により順次駆動し、各走査線が駆動される間に１水平ライン分の映像信号にそれぞれ対応するパルス幅を持ち走査信号とは逆の電圧極性である複数の駆動信号により複数の信号線を駆動し、これにより走査信号および駆動信号の和として発光対象の表示画素に印加される画素電圧を電子放出素子の駆動スレッショルドを越える値に設定すると共に走査信号および駆動信号の和として発光対象でない表示画素に印加される画素電圧を電子放出素子の駆動スレッショルド未満の値に設定し、さらに各走査線の駆動直後において少なくとも発光対象でない表示画素の画素電圧を一時的に増大させる表示用駆動方法が提供される。

これら平面表示装置および表示用駆動方法では、少なくとも発光対象でない表示画素の画素電圧が各走査線の駆動直後において一時的に増大される。これは、発光対象の表示画素での放電に伴って瞬間的に遷移する走査線の電位および信号線の電位との電位差として発光対象でない表示画素の電子放出素子に印加される実効電圧を抑制するため、その放電ダメージを軽減することができる。さらに、画素電圧が一時的な増大において電子放出素子の駆動スレッショルドを越える値に設定される場合には、放電ダメージを軽減する効果がより顕著となる。

以下、本発明の一実施形態に係る平面表示装置について図面を参照して説明する。この平面表示装置はｎ×ｍドットの解像度を有するフィールド・エミッション・ディスプレイ（ＦＥＤ）装置である。

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、Ｘドライバ２、Ｙドライバ３、および映像処理回路４を備える。表示パネルは横（水平）方向に伸びるｍ本の走査線Ｙ（Ｙ１〜Ｙｍ）、これら走査線Ｙ１〜Ｙｍに交差して縦（垂直）方向に伸びるｎ本の信号線Ｘ（Ｘ１〜Ｘｎ）、並びにこれら走査線Ｙ１〜Ｙｍおよび信号線Ｘ１〜Ｘｎの交差位置近傍に配置されるｍ×ｎ個の表示画素ＰＸを含む。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個表示画素ＰＸがそれぞれ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。各走査線Ｙは対応水平ラインの表示画素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、および映像処理回路４は表示用駆動回路として表示パネル１の周囲に配置される。Ｘドライバ２は、信号線Ｘ１〜Ｘｎの一端に接続される信号線ドライバであり、Ｙドライバ３は走査線Ｙ１〜Ｙｍの一端に接続される走査線ドライバである。映像処理回路４は外部の信号源から供給されるＲＧＢ映像信号をデジタル形式で処理する。Ｙドライバ３は、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信号線Ｘ１〜Ｘｎを駆動する。

映像処理回路４は例えば１フレーム分のＲＧＢ映像信号のレベルを合計して平均レベルを検出するＡＰＬ検出回路４０、および高輝度部分の面積が多い画像パターンについて輝度を一律に低下させるためにＡＰＬ検出回路４０によって検出された平均レベルに基づいてＲＧＢ映像信号を調整するＡＢＬ回路４１を含む。尚、ＡＰＬ検出回路４０は１または複数フレーム分のＲＧＢ映像信号の平均階調レベルおよび１または複数水平ライン分のＲＧＢ映像信号の平均階調レベルの少なくとも一方を検出するように構成されてもよい。また、ＡＰＬ検出回路４０は１または複数フレーム分の映像信号、あるいは１または複数水平ライン分の映像信号の平均階調レベルを複数の表示画素ＰＸに実際に流れる放電電流あるいは発光電流から検出するように構成されてもよい。

Ｘドライバ２は映像処理回路４から供給される１水平ライン分の映像信号を水平同期信号ＨＤに同期してサンプリングし保持するラインメモリ２０、およびラインメモリ２０に保持された１水平ライン分の映像信号にそれぞれ対応してｎ個のＰＷＭ駆動信号Ｖxを発生する駆動信号発生部２１を含む。駆動信号発生部２１は各々対応表示画素ＰＸに対する映像信号の階調レベルに比例するパルス幅のパルス信号を発生するｎ個のパルス幅変調回路２２、および各々対応パルス幅変調回路２２からのパルス信号のパルス幅に等しい期間だけ駆動用基準電圧端子からの基準電圧Ｖrefを信号線Ｘ１〜ＸｎにＰＷＭ駆動信号Ｖxとして出力するｎ個の出力バッファ２３を含む。各パルス幅変調回路２２は例えば映像信号の最小レベルに対応する第０階調から入力映像信号の最大レベルに対応する第１０２３階調までの１０２４階調分のパルス幅を設定可能に構成されている。ここで、走査信号ＶyはＶy＝−１０．５Ｖであり、ＰＷＭ駆動信号ＶxはＶx＝＋８Ｖである。

Ｙドライバ３は垂直同期信号ＶＤを１水平走査期間毎にシフトしてｍ個の出力端の１つから出力するシフトレジスタ３１、およびこれらｍ個の出力端から出力されるパルスにそれぞれ応答して走査信号Ｖyを１水平走査期間（１Ｈ）づつ走査線Ｙ１〜Ｙｍに出力するｍ個の出力バッファ３２を含む。この走査信号Ｖyは走査電圧端子から供給される電圧Ｖyonであり、図２に示すように１水平走査期間（１Ｈ）内において出力される。各電子放出素子１１では、走査信号Ｖy(走査電極の電圧)とＰＷＭ駆動信号Ｖx（信号電極の電圧）との和が電子放出素子１１の駆動スレッショルドを越えたときに素子が駆動状態、つまりＯＮ状態になり、これにより放出される電子ビームが蛍光体１２を励起する。

図２に示すように、ＰＷＭ駆動信号のパルス幅は第０階調のときにａ（ここで、ａ＝１０ｎｓ）に設定され、第１階調のときにＴ(ここで、Ｔ＞ａ)に設定され、第ｊ階調のときにＴのｊ倍に設定される。ここで、Ｔは１水平走査期間（１Ｈ）の有効映像期間の例えば１／１０２４に等しい期間に予め設定されている。これにより、映像信号の階調レベルが最大となる第１０２３階調のときでも、ＰＷＭ駆動信号のパルス幅が上述の有効映像期間を超えることはない。

Ｙドライバ３が走査信号Ｖyにより走査線Ｙ１を駆動すると、この間にＸドライバ２が１水平ライン分の映像信号に対応したパルス幅を持つ複数のＰＷＭ駆動信号Ｖxにより信号線Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３，…を駆動する。図３に示す例では、信号線Ｘ１が第ｊ階調に対応したパルス幅のＰＷＭ駆動信号Ｖxにより駆動され、信号線Ｘ２が第０階調に対応したパルス幅のＰＷＭ駆動信号Ｖxにより駆動され、信号線Ｘ３が第０階調に対応したパルス幅のＰＷＭ駆動信号Ｖxにより駆動されている。全ての信号線Ｘ１〜Ｘｎに対するＰＷＭ駆動信号Ｖｘのパルス幅の最小値がこのようにゼロよりも大きい値に設定される。素子放電は信号変化の著しい場合に生じるため、パルスの立ち上がりで発生する確率が極めて高い。したがって、この駆動方法とすることで、発光対象である表示画素ＰＸの電子放出素子１１が放電した時に、これと同一走査線Ｙ上にある、他の発光対象でない表示画素ＰＸの電子放出素子１１にそれぞれ接続される全ての信号線Ｘにも正電圧（Ｖx ’）が一時的であるが印加されていることになる。発光対象である表示画素ＰＸの電子放出素子１１が実際に放電すると、その電子放出素子１１に接続している走査線Ｙの電位が正側に瞬間的に持ち上げられるように遷移する（ΔＶy：３０Ｖ程度）。したがって、放電直後の走査線Ｙの電位はΔＶy−|Ｖy|と表現できる（ここで、Ｖyは前述した通り、例えば−１０．５Ｖ）。もし、発光対象でない表示画素ＰＸに割り当てられた信号線Ｘに正電圧の印加がない場合、この遷移電圧が電子放出素子１１に印加されることになるが、この信号線ＸにＶx ’の正電圧が印加されている場合の素子実効印加電圧は、(ΔＶy−|Ｖy|)−Ｖx ’となり、Ｖx ’だけ負荷が軽減され、その分だけ素子劣化に対するマージンが広げられることになる。ここで、第０階調に対応したパルス幅はａであり、このパルス幅ａは０＜ａ＜Ｔを満足する値、例えばａ＝１０ｎｓに設定されている。このような極短パルスであれば、各表示画素ＰＸの階調視認性を損なうことがない。

本実施形態の平面表示装置では、１水平ラインの表示画素ＰＸの全ての画素電圧が各走査線Ｙの駆動直後において駆動スレッショルドを越える値に増大される。すなわち、１水平ラインの表示画素ＰＸのうちで発光対象でない表示画素ＰＸの電子放出素子１１にも対応信号線Ｘから正電圧が印加される。これは、発光対象の表示画素ＰＸでの放電に伴って瞬間的に遷移する走査線Ｙの電位および信号線Ｘの電位との電位差として発光対象でない表示画素ＰＸの電子放出素子１１に印加される実効電圧を抑制するため、その放電ダメージを軽減することができる。

尚、本発明は上述の実施形態に限定されず、その要旨を逸脱しない範囲で様々に変形可能である。

上述の実施形態では、Ｘドライバ３が１水平ライン分の映像信号にそれぞれ対応する複数のＰＷＭ駆動信号のパルス幅の最小値をゼロよりも大きい値に設定するように構成されたが、Ｙドライバ２が図４に示すように各走査線Ｙの駆動直後だけ一時的に走査信号Ｖyの電圧を増大させてもよい。この走査信号Ｖyの電圧で電子放出素子１１の駆動スレッショルドＶthを越える画素電圧を得るように構成されてもよい。具体的には、走査信号Ｖyの電圧が上述のパルス幅ａに等しい期間だけ増大される。この場合には、ＰＷＭ駆動信号Ｖｘのパルス幅の最小値はゼロでよい。

また、上述の実施形態では、Ｘドライバ２が各表示画素ＰＸの輝度をＰＷＭ駆動信号のパルス幅によって可変するように構成されているが、ＰＷＭ駆動信号のパルス幅および電圧振幅によって可変するように構成されてもよい。

また、上述の実施形態では、走査信号Ｖyが負電圧で、ＰＷＭ駆動信号Ｖｘが正電圧であったが、これらの電圧極性は逆であってもよい。すなわち、走査信号Ｖyが正電圧で、ＰＷＭ駆動信号Ｖｘが負電圧であってもよい。

本発明の一実施形態に係る平面表示装置の回路構成を概略的に示す図である。 図１に示す平面表示装置において発生されるＰＷＭ駆動信号のパルス幅について説明するためのタイムチャートである。 図２に示すパルス幅ａのＰＷＭ駆動信号が第０階調の映像信号に対応して信号線に供給されることを説明するためのタイムチャートである。 図２に示す走査信号の電圧を電子放出素子の駆動スレッショルドを越える画素電圧を得るために増大させる変形例を説明するためのタイムチャートである。 従来の表示パネルにおいて平面座標位置(315,96)の表示画素を放電点としたときに得られる輝度比の移動平均値の分布を示すグラフである。 従来の表示パネルにおいて平面座標位置(717,182)の表示画素を放電点としたときに得られる輝度比の移動平均値の分布を示すグラフである。 従来の表示パネルにおいて平面座標位置(2997,339)の表示画素を放電点としたときに得られる輝度比の移動平均値の分布を示すグラフである。 従来の表示パネルにおいて平面座標位置(2787,375)の表示画素を放電点としたときに得られる輝度比の移動平均値の分布を示すグラフである。

符号の説明

１…表示パネル、２…Ｘドライバ、３…Ｙドライバ、４…映像処理回路、１１…表面伝導型電子放出素子、１２…蛍光体、２０…ラインメモリ、２２…パルス幅変調回路、２３…出力バッファ、４０…ＡＰＬ検出回路、４１…ＡＢＬ回路、Ｘ…信号線、Ｙ…走査線、ＰＸ…表示画素。

Claims (8)

1. 複数の走査線、複数の信号線、並びに前記複数の走査線および前記複数の信号線の交差位置近傍にそれぞれ配置されて各々対応走査線および対応信号線間に接続される電子放出素子を含む複数の表示画素を有する表示パネルと、前記複数の走査線を走査信号により順次駆動し、各走査線が駆動される間に１水平ライン分の映像信号にそれぞれ対応するパルス幅を持ち前記走査信号とは逆の電圧極性である複数の駆動信号により前記複数の信号線を駆動し、これにより前記走査信号および前記駆動信号の和として発光対象の表示画素に印加される画素電圧を前記電子放出素子の駆動スレッショルドを越える値に設定すると共に前記走査信号および前記駆動信号の和として発光対象でない表示画素に印加される画素電圧を前記電子放出素子の駆動スレッショルド未満の値に設定する駆動回路とを備え、前記駆動回路はさらに各走査線の駆動直後において少なくとも前記発光対象でない表示画素の画素電圧を一時的に増大させるように構成されることを特徴とする平面表示装置。
2. 前記駆動回路は前記発光対象でない表示画素の画素電圧を一時的に増大させるために前記１水平ライン分の映像信号にそれぞれ対応する前記複数の駆動信号のパルス幅の最小値をゼロよりも大きい値に設定する信号線ドライバを含むことを特徴とする請求項１に記載の平面表示装置。
3. 前記駆動回路は前記発光対象でない表示画素の画素電圧を一時的に増大させるために前記走査信号の電圧を増大させる走査線ドライバを含むことを特徴とする請求項１に記載の平面表示装置。
4. 前記発光対象でない表示画素の画素電圧は一時的な増大において前記電子放出素子の駆動スレッショルドを越える値に設定されることを特徴とする請求項１乃至３に記載の平面表示装置。
5. 複数の走査線、複数の信号線、前記複数の走査線および前記複数の信号線の交差位置近傍にそれぞれ配置されて各々対応走査線および対応信号線間に接続される電子放出素子を含む複数の表示画素を有する表示パネルの表示用駆動方法であって、前記複数の走査線を走査信号により順次駆動し、各走査線が駆動される間に１水平ライン分の映像信号にそれぞれ対応するパルス幅を持ち前記走査信号とは逆の電圧極性である複数の駆動信号により前記複数の信号線を駆動し、これにより前記走査信号および前記駆動信号の和として発光対象の表示画素に印加される画素電圧を前記電子放出素子の駆動スレッショルドを越える値に設定すると共に前記走査信号および前記駆動信号の和として発光対象でない表示画素に印加される画素電圧を前記電子放出素子の駆動スレッショルド未満の値に設定し、さらに各走査線の駆動直後において少なくとも前記発光対象でない表示画素の画素電圧を一時的に増大させることを特徴とする表示用駆動方法。
6. 前記発光対象でない表示画素の画素電圧を一時的に増大させるために前記１水平ライン分の映像信号にそれぞれ対応する前記複数の駆動信号のパルス幅の最小値をゼロよりも大きい値に設定することを特徴とする請求項５に記載の表示用駆動方法。
7. 前記発光対象でない表示画素の画素電圧を一時的に増大させるために前記走査信号の電圧を増大させることを特徴とする請求項５に記載の表示用駆動方法。
8. 前記発光対象でない表示画素の画素電圧は一時的な増大において前記電子放出素子の駆動スレッショルドを越える値に設定されることを特徴とする請求項５乃至７に記載の表示用駆動方法。

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