JP2663654B2 - 画像表示装置の駆動方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はカラーテレビジョン受像機や計算機の端末デ
ィスプレイ等に用いられる画像表示装置の駆動方法に関
するものである。

従来の技術 カラー映像を表示させるための平板型のカラー表示装
置として、特開昭57−135590号公報に示されたカソード
ルミネッセンスを利用したものがある。以下、この表示
装置について説明する。

第２図はその基本構成を示すものであり、後方から前
方に向かって順に、背面電極51、ビーム源としての線状
カソード52、垂直集束電極53a,53b、垂直偏向電極54、
ビーム変調電極55、水平集束電極56、水平偏向電極57、
ビーム加速電極58及びスクリーン59が配置されて構成さ
れており、これらが偏平なガラスバルブ（図示せず）の
真空になされた内部に収納されている。

ビーム源としての線状カソード52は水平方向に線状に
分布する電子ビームを発生するように水平方向に架張さ
れており、かかる線状カソード52が適宜間隔を介して垂
直方向に複数本（52a〜52dの４本のみ示している）設け
られている。ここでは15本設けられているものとする。
これら線状カソードは例えば10〜20μｍφのタングステ
ン線の表面に酸化物陰極材料が塗着されて構成されてい
る。そして、後述するように、上方の線状カソード52a
から順に一定時間ずつ電子ビームを放出するように制御
される。背面電極51は、その一定時間電子ビームを放出
すべく制御される線状カソード52以外の他の線状カソー
ド52からの電子ビームの発生を抑止し、かつ、発生され
た電子ビームを前方だけに向けて押し出す作用をする。
この背面電極51はガラスバルブの後壁の内面に導電材料
を塗着して形成してもよい。また、これら線状カソード
52、背面電極51とから構成される電子ビーム源のかわり
に、面状の電子源を用いてもよい。

垂直集束極53aは線状カソード52a〜52dのそれぞれと
対向する水平方向に長いスリット60を有する板状電極で
あり、線状カソード52から放出された電子ビームをその
スリットを通して取り出し、かつ、垂直方向に集束させ
る。スリット60は途中に適宜間隔で桟が設けられていて
もよく、あるいは、水平方向に小さい間隔で多数個並べ
て設けられた貫通孔の列でもよい。垂直集束電極53bも
同様である。

垂直偏向電極54は上記スリット60のそれぞれの中間の
位置に水平方向にして複数個配置されており、それぞ
れ、絶縁基板62の上面と下面とに導電体63a,63bが設け
られたもで構成されており、相対向する導電体63a,63b
の間に垂直偏向電圧が印加され、電子ビームを垂直方向
に偏向する。ここでは、一対の導電体によって１本線状
カソードからの電子ビームを垂直方向に16ライン分の位
置に偏向するそして、16個の垂直偏向電極64によって15
本の線状カソード52のそれぞれに対応する15対の導電体
対が構成され、結局、スクリーン59上に240本の水平ラ
インを描くように電子ビームを偏向する。

次に、ビーム変調電極55はそれぞれが垂直方向にスリ
ット64を有する短冊状電極55で構成されており、所定間
隔を介して水平方向に複数個並設されている。ここでは
320本のビーム変調電極55a〜55nが設けられている（図
では10本のみ示している）。このビーム変調電極55それ
ぞれが電子ビームを水平方向に１絵素分に区切って取り
出し、かつ、その通過量をそれぞれの絵素を表示するた
めの映像信号によって変調する。従って、ビーム変調電
極を320本設ければ水平１ライン分当り320絵素を表示す
ることが出来る。また映像をカラーで表示するために、
各絵素はR,G,Bの３色の蛍光体で表示することとし、各
ビーム変調電極にはそのR,G,Bの各映像信号が順次加え
られる。また、320本のビーム変調電極55には１ライン
分の320組の映像信号が同時に加えられ、１ライン分の
映像が一時に表示される。

水平集束電極56はビーム変調電極55のスリット64と相
対向する垂直方向に長い複数本（320本）のスリット66
を有する板状電極67であり、水平方向に区分されたそれ
ぞれの絵素毎の電子ビームをそれぞれ水平方向に集束し
て細い電子ビームにする。

水平偏向電極57は上記スリット66のそれぞれの中間の
位置に垂直方向にして複数本配置された導電板68で構成
されており、それぞれの間に水平偏向電圧が印加され
て、各絵素毎の電子ビームをそれぞれ水平方向に偏向
し、スクリーン59上でR,G,B各蛍光体を順次照射して発
光させるようにする。その偏向幅は、ここでは各電子ビ
ーム毎に１絵素分の幅である。

加速電極58は垂直偏向電極54と同様の位置に水平方向
にして設けられた複数個の導電板59で構成されており、
電子ビームを十分なエネルギーでスクリーン59に射突さ
せるように加速する。

スクリーン59は電子ビームの照射によって発光させる
蛍光体70がガラス板71の裏面に塗布され、また、メタル
バック層（図示せず）が付加され構成されている。蛍光
体70はビーム変調電極55の１つのスリット64に対して、
すなわち、水平方向に区分された各１本の電子ビームに
対して、R,G,Bの３色の蛍光体が１対づつ設けられてお
り、垂直方向にストライプ状に塗布されている。第２図
中でスクリーン59に記入した破線は複数本の線状カソー
ド52のそれぞれに対応して表示される垂直方向の区分を
示し、２点鎖線は複数本のビーム変調電極55のそれぞれ
に対応して表示される水平方向の区分を示す。これら両
者で仕切られた１つの区画には、第３図に拡大して示す
ように、水平方向では１絵素分の蛍光体70があり、垂直
方向では16ライン分の幅を有している。１つの区画の大
きさは、たとえば、水平方向が1mm、垂直方向が16mmで
ある。

なお第２図においては、わかりやすくするために水平
方向の長さが垂直方向に対して非常に大きく引き延ばし
て描いてある点に注意されたい。

またここでは１本のビーム変調電極55すなわち１本の
電子ビームに対してR,G,Bの蛍光体70が１絵素分の１対
のみ設けられているが、２絵素以上分の２対以上設けら
れてもよく、その場合にはビーム変調電極には２つ以上
の絵素のためのR,G,B映像信号が順次加えられ、それと
同期して水平偏向がなされる。

発明が解決しようとする課題 以上のような従来の画像表示装置においては以下のよ
うな課題がある。すなわち変調電極55へ印加する変調信
号として信号の振幅を映像信号に応じて変化させる振幅
変調と、映像信号に応じてパルス幅を変調したパルス信
号を印加するパルス幅変調の２種の変調方式が考えられ
るが両者ともに課題がある。

前者すなわち振幅変調の場合、変調電極55の電圧が変
化することにより変調電極55を通過するビーム電流は電
圧に応じ変化するが同時に変調電極55と垂直集束電極53
b間および変調電極55と水平集束電極56間に形成される
電子レンズ系の特性が変化し、その結果、スクリーン上
でのビームスポット径が変化する問題がある。

後者すなわちパルス幅変調の場合は階調性が得にくい
という問題がある。すなわち上記画像表示装置は時分割
で順次各絵素への電子ビームの照射を行なうため１絵素
当たりの電子ビーム照射期間が短く、例えば１本の変調
電極に対して水平方向の絵素数を２つ設けた画像表示装
置を用いテレビジョン画像の表示を行なう場合の１絵素
当たりの電子ビーム照射期間は最大で１水平走査期間の
1/2すなわち約30μＳである。さらにカラー表示を行な
う場合はR,G,Bの各蛍光体への照射期間はその1/3とな
る。従って、上記期間内で充分な階調性を持つパルス幅
変調を行なうためには、パルス幅を非常に小さな単位で
変化させる必要があり、高速なパルス回路が多数（変調
電極と同数）必要となるため、駆動回路のコスト，消費
電力等を考慮すると充分な階調性を得ることが困難であ
る。

本発明は、上記従来の課題を解決し、むらのない良好
な画像を得ることのできる画像表示装置の駆動方法を提
供することを目的とする。

課題を解決するための手段 上記目的を達成するため、本発明の画像表示装置の駆
動方法は、複数の制御電極により電子源からの電子ビー
ムの集束、映像信号による変調及びスクリーン上への照
射位置の切り替えを行い画像を表示する画像表示装置
の、少なくとも相対的に大きなビーム電流値を得るため
の各制御電極への印加電圧条件と相対的に小さなビーム
電流値を得るための各制御電極への印加電圧条件の２種
類以上の各制御電極への印加電圧条件で動作する期間を
周期的に切り替えると共に前記各期間においてスクリー
ン上の各点への電子ビーム照射時間を変化させることに
よりスクリーン上の各点の発光輝度を変調するものであ
る。

作 用 上記手段によれば、スクリーン上の各点へ相対的に大
きなビーム電流値と相対的に小さなビーム電流値のビー
ム電流値が異なる２種以上の電子ビームを照射すること
により、パルス幅変調のパルス幅の変化単位に対する輝
度変化をビーム電流値により重みづけすることができ、
階調が増すのである。

実施例 以下、本発明の一実施例について第１図を用いて説明
する。同図において、Toは１絵素当たりの電子ビーム照
射時間、TfはToの前半部、TrはToの後半部を示し、本実
施例ではTf＝Tr＝To/2とした。（ａ）は変調電極55に印
加するパルス幅変調信号であり、Tf期間およびTr期間に
対応し1aおよび1bの２つのパルスで構成される。dTはパ
ルス幅変調信号１のパルス幅の変化単位であり、パルス
幅変調信号1aおよび1bのパルス幅はdT単位で最大15×Td
まで変化させることができる。この状態で０から30まで
31階調の表示が可能となる。（ｂ）は垂直集束極53aへ
の印加電圧であり、Tf期間とTr期間との間でスクリーン
上に照射されるビーム電流値を変化させるため、その電
圧値をEfからErに切り替える。（ｃ）は垂直集束極53b
への印加電圧であり、（ｂ）に示す垂直集束極53aへの
印加電圧の電圧値変化（EfからErへの変化）に伴い発生
する垂直集束極53a−垂直偏向電極54−垂直集束極53bに
より形成される電子レンズ系の特性の変化を原因とする
スクリーン上でのビームスポット径の変化を補正するた
め、（ｂ）に示す垂直集束極53aへの印加電圧２の電圧
値の切り替えと同期し、その電圧値を切り替える。
（ｄ）は前記各信号が画像表示に印加された場合にスク
リーン上へ照射されるビーム電流信号である。IfはTf期
間にスクリーン上に照射されるビーム電流の尖頭値（ビ
ーム電流信号の尖頭値）、IrはTr期間にスクリーン上に
照射されるビーム電流の尖頭値（ビーム電流信号の尖頭
値）であり、ここではIr＝If/16となるように垂直集束
極53aへの印加電圧の値EfおよびErを設定した。

次に以上のように構成された本実施例の画像表示装置
の駆動方法により表示できる画像の階調性について説明
する。Tf期間においてスクリーン上に照射されるビーム
電流の尖頭値はIfであり、照射時間は０（パルス幅変調
信号1aがoff状態）からdT単位で15×Tdまで変化する。
スクリーンの発生輝度はほぼ照射されるビーム電流の尖
頭値と照射時間の積に比例するのでTf期間内のみで、 （１）輝度の変化単位 Ａ×If×Td （Ａは比例定数） （２）最大輝度 15×Ａ×If×Td （３）階調 16 の表示ができる。一方、Tr期間においてスクリーン上に
照射されるビーム電流の尖頭値IrはIf/16であり、照射
時間は０（パルス幅変調信号1aがoff状態）からdT単位
で15×Tdまで変化し、Tr期間内のみで、 （１）輝度の変化単位 Ａ×（If/16）×Td ＝（Ａ×If×Td）/16 （Ａは比例定数） （２）最大輝度 （15/16）Ａ×If×Td （３）階調 16 の表示ができる。従って、上記両者を組み合わせること
により、 （１）輝度の変化単位 （Ａ×If×Td）/16 （Ａは比例定数） （２）最大輝度 15×Ａ×If×Td＋（15/16）×Ａ×If×Td ＝（255/16）×Ａ×If×Td （Ａは比例定数） （３）階調 256 の表示ができる。

以上本実施例によれば、パルス幅変調のパルス幅の変
化単位に対する輝度変化をビーム電流値により重みづけ
することができ、１絵素当たりの電子ビーム照射期間の
30段階の時分割とスクリーン上に照射されるビーム電流
の尖頭値の２段階の切り替えにより256階調の画像を表
示することができる。

なお、本実施例においてはスクリーン上に照射される
ビーム電流値を変化させるため垂直集束極53aへの印加
電圧を変化させたが、垂直集束極53a以外の電極でもそ
の印加電圧値を変化させることで、ビーム電流値が変化
する電極であればよく、例えば線状カソード52,背面電
極51でもよい。同様に、垂直集束極53aへの印加電圧２
の電圧値変化（EfからErへの変化）に伴い発生するスク
リーン上でのビームスポット径の変化を補正するため垂
直集束極53bへの電圧を変化させたが、ビームスポット
径の変化を調整できる電極であれば他の電極、例えば垂
直偏向電極54（印加される垂直偏向信号のバイアス値）
であってもよい。

また、本実施例においては１絵素当たりの電子ビーム
照射期間を前半部と後半部の２つの期間に分割し、各々
の期間でビーム電流値を変化させパルス幅変調のパルス
幅の変化単位に対する輝度変化量に２種の重みをつけて
いるが、同様の原理，手段により、３つ以上の期間に分
割し、３種以上の重みづけすることも可能である。

発明の効果 以上の説明から明らかなように、本発明の画像表示装
置の駆動方法によれば、きわめて容易に階調性に優れた
画像表示を実現でき、その実施効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における画像表示装置の駆動
方法の説明図、第２図は画像表示装置の構造を示す斜視
図、第３図は同装置におけるスクリーン上の蛍光体層の
要部拡大図である。 53a,53b……垂直集束極、55……変調電極、To……１絵
素当たりの電子ビーム照射期間、Tf……Toの前半部、Tr
……Toの後半部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村井 隆一 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 北尾 智 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の制御電極により電子源からの電子ビ
   ームの集束、映像信号による変調、スクリーン上への照
   射位置の切り替えを行い画像を表示する画像表示装置の
   駆動方法であって、少なくとも相対的に大きなビーム電
   流値を得るための各制御電極への印加電圧条件と相対的
   に小さなビーム電流値を得るための各制御電極への印加
   電圧条件の２種類以上の各制御電極への印加電圧条件で
   動作する期間を周期的に切り替えると共に前記各期間に
   おいてスクリーン上の各点への電子ビーム照射時間を変
   化させることによりスクリーン上の各点の発光輝度を変
   調することを特徴とする画像表示装置の駆動方法。