JPH08211845A - 蛍光ディスプレイ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高輝度で直線性の良い階調表示を可能とした
蛍光ディスプレイ装置を提供する。 【構成】 複数の画素に対応して蛍光体を用いた表示セ
ルがマトリクス配列され、各表示セルに対応して励起パ
ルスを供給する励起源が配置された表示パネル１と、こ
の表示パネル１の表示セルを順次走査して駆動する縦方
向駆動回路２及び横方向駆動回路３とを備え、これらの
走査駆動回路２，３により順次選択される表示セルに対
して、画像データの階調値に応じて単位時間当たりの励
起パルス数を可変制御して階調表示を行わせる階調処理
部５を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、多階調表示を行う蛍
光ディスプレイ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、真空マイクロデバイス技術を応用
したフラットパネルディスプレイが注目されている。こ
れは、電界放射型電子源（Field Emitter Array 、以
下ＦＥＡと言う）に対して、蛍光体膜を形成した対向基
板を配置して真空封入して、表示パネルが構成される。
この表示パネルは、ＦＥＡ基板のエミッタ（電子源）配
置に対応して複数の表示セルがマトリクス配列されたこ
とになる。この表示パネルを例えば線順次で駆動するこ
とにより、画像表示がなされる。

【０００３】この種のフラットパネル型ディスプレイ装
置において、フルカラーの階調表示を行う為には、一般
に各表示セルの蛍光体を励起する電流パルスのパルス幅
を変調するパルス幅階調表示方式が用いられる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、パルス幅階調
表示方式では、パルス幅が大きくなると輝度が飽和する
という特性を示し、パルス幅と輝度の比例関係が保たれ
ない。従って例えば、２５６階調といった多階調の正確
なフルカラー表示は難しい。例えば蛍光材料として、Ｙ
₂ ０₂ Ｓ：Ｅｕを用いたとき、照射電流パルス幅が２０
〜３０μｓｅｃ以上になると、輝度が飽和して、パルス
幅と輝度の直線性が大きく劣化する。他の蛍光材料の場
合も同様の傾向を示す。これは、蛍光材料が高抵抗物質
であって、長時間パルス電流を照射するとチャージアッ
プが生じて表面電位が低下し、発光効率が低下するため
と思われる。

【０００５】この発明は、上記事情を考慮してなされた
もので、高輝度で直線性の良い階調表示を可能とした蛍
光ディスプレイ装置を提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明に係る蛍光ディ
スプレイ装置は、複数の画素に対応して蛍光体を用いた
表示セルがマトリクス配列され、各表示セルに対応して
励起パルスを供給する励起源が配置された表示パネル
と、この表示パネルの表示セルを順次走査して駆動する
走査駆動手段と、この走査駆動手段により順次選択され
る表示セルに対して、前記画像データに応じて単位時間
当たりの励起パルス数を可変制御して階調表示を行わせ
る階調処理手段とを有することを特徴としている。

【０００７】

【作用】この発明においては、パルス幅階調表示方式に
代わって、一つのパルス幅を一定として単位時間の励起
パルス数を可変制御することにより階調表示を行う。励
起パルスの幅は好ましくは２０μｓｅｃ以下として、Ｎ
階調の場合であれば、０〜Ｎ個の範囲でパルス数を可変
制御して階調表示を行う。この発明によると、蛍光体の
長時間の連続的な励起を回避することにより、蛍光体の
チャージアップによる輝度飽和が避けられ、パルス数と
輝度の直線性が改善される。

【０００８】

【実施例】以下、図面を参照して、この発明の実施例を
説明する。図１は、この発明の一実施例に係るフラット
パネルディスプレイの概略構成である。複数の表示セル
がマトリクス配列された表示パネル１は、この実施例で
は図２に示すように、励起源としてのＦＥＡ基板１０
と、これに対向配置した対向基板１５とを封止材１７に
より真空封止して構成されている。ＦＥＡ基板１０は、
集積回路製造技術を用いて所定基板１１上に多数の電界
放射型エミッタのアレイからなるＦＥＡ部１２を形成し
たものである。対向基板１５は、ガラス等の透明基板１
３に蛍光体１４を形成したものである。蛍光体１４と透
明基板１３の間には、図では省略しているがアノード電
極が設けられる。

【０００９】表示パネル１を等価的に表せば、図３に示
すように、表示セル３１がマトリクス配列されて、アド
レス線としてのゲート線Ｇ１，Ｇ２，…と、データ線と
してのエミッタ線Ｅ１，Ｅ２，…により選択駆動される
ようになっている。ゲート線Ｇ１，Ｇ２，…はＦＥＡ部
１２のゲート電極を横方向に連続させた配線であり、エ
ミッタ線Ｅ１，Ｅ２，…は同じくＦＥＡ部１２の縦方向
に並ぶエミッタを共通接続する配線である。

【００１０】例えば、選択されたゲート線には５０〜１
００Ｖのアドレスパルスが与えられる。エミッタ線には
データパルスとしして、５０〜１００Ｖの“Ｈ”レベル
電圧と０Ｖの“Ｌ”電圧が選択的に与えられる。アノー
ド電極には高い正電圧が加速電圧として印加される。こ
れにより、選択されたゲート線と“Ｌ”レベルのエミッ
タ線の交点位置でエミッタから電子が電界放射されて、
その電流パルスにより表示セル３１が発光することにな
る。階調表示動作については後述する。

【００１１】図４は、一つの表示セル３１部のより具体
的な構成を示している。この実施例では実際にはフルカ
ラー画像表示を行う。そのため表示セル３１は、図４に
示すように、Ｒ，Ｇ，Ｂ三原色用の蛍光材１４Ｒ，１４
Ｇ，１４Ｂが配置されて１画素の表示セルを構成する。
蛍光材１４と基板１３の間には、アノード電極１７が配
設されている。ＦＥＡ部１２は、図示のようにエミッタ
４４とゲート電極４３とから構成される。ゲート電極４
３がは横方向に連続的に配設されて前述のゲート線Ｇ
１，Ｇ２，…となる。エミッタ４４は、縦方向に共通接
続されて前述のエミッタ線Ｅ１，Ｅ２，…となる。図３
の一つのエミッタ線は、図４のＲ，Ｇ，Ｂ用エミッタ線
ＥＲ，ＥＧ，ＥＢをまとめて示したものである。図５は
図４の表示セルを等価的に示している。

【００１２】表示パネル１は、図１に示すように、縦方
向駆動回路２及び横方向駆動回路５によりマトリクス駆
動がなされる。画像処理部４からの画像データは、階調
処理部５で後述する階調処理がなされた後、横方向駆動
回路３を介して表示パネル１のエミッタ線に送られる。
また画像処理部４から得られる同期信号が縦方向駆動回
路２を介して表示パネル１のゲート線に供給される。例
えば、縦方向駆動回路２によって表示パネル１のゲート
線Ｇ１，Ｇ２，が順次選択され、これに同期して表示パ
ネル１のエミッタ線Ｅ１，Ｅ２，…に並列に一列分のデ
ータ信号が供給される。即ち線順次による画像表示がな
される。

【００１３】図１の階調処理部５では、従来のパルス幅
階調表示方式に代わって、単位時間当たりの励起パルス
数によって輝度を可変制御する方式をとる。例えば単位
時間を、１フレーム期間内で表示パネル１の各ゲート線
を駆動するゲートパルス幅として、その幅内で表示すべ
き画像データのＲ，Ｇ，Ｂ各色データの階調値に相当す
る数の電流パルスを発生する。Ｒ，Ｇ，Ｂの各色データ
が８ビット（＝２５６階調）であれば、それぞれデータ
が示す数０〜２５６個の間のデータパルスを発生して、
これをエミッタ線に供給する。具体的にこの様な階調処
理部５は例えば、エミッタパルスとなる高速クロックを
生成するクロック生成手段と、各色データの階調値に相
当するタイミングパルスを生成するタイミング信号生成
手段と、そのタイミングパルスで高速クロックをゲート
する手段とから構成することができる。

【００１４】具体的な階調表示制御の動作を次に図６を
参照して説明する。表示パネル１のゲート線Ｇ１，Ｇ
２，…には縦方向駆動回路２から図示のように、フレー
ム周期Ｔで順次、幅ｔのゲートパルスがアドレスパルス
として与えられる。ゲートパルスは５０〜１００Ｖの正
電圧である。例えば、表示パネル１が、縦４８０×横６
４０ドットとし、フレーム周期をＴ＝１０〜２０［ｍｓ
ｅｃ］（６０フレーム／ｓｅｃの場合、１６．７［ｍｓ
ｅｃ］）とすると、ゲートパルス幅は、ｔ＝２１〜４２
［μｓｅｃ］である。

【００１５】階調表示が例えば、各色２５６階調である
とすると、上述のゲートパルス幅内に、０〜２５６個の
間で選択された数の負のエミッタパルス電圧が、Ｒ，
Ｇ，Ｂ各色データとしてエミッタ線に与えられる。図６
では、一つのゲートパルスを拡大して、その範囲で与え
られる各色エミッタ線ＥＲ，ＥＧ，ＥＢのパルスを示し
ている。エミッタパルス周期は、ｔ／２５６であり、パ
ルス幅は約０．０８〜０．１６［μｓｅｃ］となる。図
では、各エミッタ線ＥＲ，ＥＧ，ＥＢのパルス数がそれ
ぞれ、７個、８個、４個の場合を示しており、これらの
パルス数が階調値である。即ち、負のエミッタパルスで
各エミッタから電子線が放射され、そのパルス電流の数
に比例した輝度の発光が得られる。

【００１６】例えば、用いる蛍光材がＹ₂ Ｏ₂ Ｓ系の場
合、残光が約１ｍｓｅｃであり、ＺｎＳ系の場合の残光
は約１００μｓｅｃである。このような残光特性がある
ということは、発光の立ち上がりにも時間がかかること
を意味し、その残光時間よりはるかに短い幅のエミッタ
パルスで駆動を行ったとき、チャージアップが防止され
て、総合的に与えられるエミッタパルス数に比例した発
光の明るさが得られることになる。従って正確な色表示
が可能になり、また輝度飽和がなく、明るい画面を表示
する際の輝度が高いものとなる。

【００１７】図７は、実施例と従来例の階調表示方式の
比較実験データである。試験用セルは、蛍光材としてＹ
₂ ０₂ Ｓ：Ｅｕを用いたもので、加速電圧１．８ｋＶ、
電流密度４．５ｍＡ／ｃｍ² の条件で駆動される。この
試験用セルを、周期１６．７ｍｓｅｃでエミッタ駆動を
行い、パルス幅を可変して輝度変調を行った場合の輝度
を測定したデータがＡであり、これが従来方式に対応す
る。データＢは、１０［μｓｅｃ］幅一定のエミッタパ
ルスを用いて、同じ駆動周期でエミッタパルス数を可変
して輝度変調を行ったもので、これが実施例の方式に対
応する。図から明らかなように、データＡのパルス幅変
調方式では、パルス幅が２０［μｓｅｃ］以上になる
と、輝度飽和が生じている。データＢのパルス数変調方
式では、パルス数０〜８の間で輝度とパルス数の直線性
が非常によく、しかもパルス幅変調方式では得られない
高輝度が得られている。

【００１８】この発明は上記実施例に限られない。例え
ば上記実施例では、１フレームで１枚の絵を構成する例
を示したが、１枚の絵を階調毎に２５６個に分割して、
２５６個のゲートパルスにより１枚の絵を表示するよう
にして、ゲートパルス幅とエミッタパルス幅を同じにす
ることができる。図８は、その実施例でのあるゲート線
のゲートパルス波形と、２例のエミッタパルス波形を示
す。

【００１９】例えば６０フレーム／ｓｅｃ、６４０×４
８０画素の表示の場合、１枚の絵を２５６階調毎に分割
して、２５６個のゲートパルスで１枚の絵を表示するた
めの期間は、１６．７［ｍｓｅｃ］となり、ゲートパル
ス１周期は６５［μｓｅｃ］、ゲートパルス幅はその１
／４８０、即ち０．１３５［μｓｅｃ］となる。そし
て、図８に例示したように、階調値＝３であれば、ゲー
トパルスと同期してこれと同じ幅のエミッタパルスを３
個与える。同様に階調値＝２であれば、エミッタパルス
２個を与える。１枚の絵としては、エミッタパルス数０
〜２５６個の範囲で選択できるから、先の実施例と同様
に２５６階調の表示ができる。

【００２０】この実施例によると、ある単位期間には各
表示ドットにパルスを与えるか否かだけで済むから、駆
動回路の構成は簡単になる。但し、１枚の絵を階調毎の
複数枚の絵のデータに再構成するためのソフトウェア系
の処理に負担がかかるから、ソフトウェアとハードウェ
アの双方を考慮したとき、先の実施例とこの実施例とは
一長一短があると言えるが、高速ソフトウェア処理系が
安価に入手できれば、この実施例により大きなメリット
が得られる。

【００２１】また図６の実施例でのエミッタパルス付与
の方式は、図９（ａ）に示すように、２５６階調に相当
する単位時間としてのゲートパルス幅内で、１２８階調
であれば時間的に連続的に１２８個のエミッタパルスを
与えるものであった。これに対して、図９（ｂ）に示す
ように、１２８個のエミッタパルスをゲートパルス幅内
で分散させても良く、これによっても総合的に与えられ
たエミッタパルス数に相当する輝度を得ることができ
る。

【００２２】実施例では、ＦＥＡ基板を用いたディスプ
レイを説明したが、この発明はこれに限られない。例え
ば、蛍光マトリクス管を用いたものや、ＥＬデバイスを
用いたものにも同様にこの発明を適用することができ
る。更にプラズマディスプレイは励起源が電子線ではな
く紫外線であるが、やはりこの発明を適用することがで
きる。

【００２３】

【発明の効果】以上述べたようにこの発明による蛍光デ
ィスプレイ装置は、パルス幅階調表示方式に代わって、
一つのパルス幅を一定として単位時間のパルス数を可変
制御することにより階調表示を行う。この発明による
と、蛍光体の長時間の連続的な励起が回避される結果、
蛍光体のチャージアップによる輝度飽和が避けられ、パ
ルス数と輝度の直線性が改善されて、明るい画面の高輝
度表示が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の一実施例に係るディスプレイの構
成を示す。

【図２】 同実施例の表示パネルの断面図である。

【図３】 同実施例の表示パネルの表示セルレイアウト
である。

【図４】 フルカラー表示の場合の一つの表示セル部の
断面構造である。

【図５】 同じくフルカラー表示の場合の一つの表示セ
ルレイアウトである。

【図６】 同実施例の表示動作タイミング図である。

【図７】 同実施例の輝度特性を従来方式と比較して示
す図である。

【図８】 他の実施例のエミッタパルス印加方式を示
す。

【図９】 他の実施例のエミッタパルス印加方式を示
す。

【符号の説明】

１…マトリクス型表示パネル、２…縦方向駆動回路、３
…横方向駆動回路、４…画像処理部、５…階調処理部、
１０…ＦＥＡ基板、１１…基板、１２…ＦＥＡ部、１３
…基板、１４…蛍光体、１５…対向基板、３１…表示セ
ル。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の画素に対応して蛍光体を用いた表
   示セルがマトリクス配列され、各表示セルに対応して励
   起パルスを供給する励起源が配置された表示パネルと、 この表示パネルの表示セルを順次走査して駆動する走査
   駆動手段と、 この走査駆動手段により順次選択される表示セルに対し
   て、前記画像データに応じて単位時間当たりの励起パル
   ス数を可変制御して階調表示を行わせる階調処理手段と
   を有することを特徴とする蛍光ディスプレイ装置。
2. 【請求項２】 前記表示パネルは、マトリクス配列され
   た表示セルの線順次駆動を行うための複数本のアドレス
   線と、前記励起パルスを発生させるデータパルスを与え
   る複数本のデータ線とを有し、 前記走査駆動手段は、前記複数のアドレス線に順次アド
   レスパルスを供給する縦方向駆動回路と、これと同期し
   て前記複数のデータ線に並列にデータパルスを供給する
   横方向駆動回路とから構成され、 前記階調処理手段は、前記アドレスパルスのパルス幅を
   単位時間として、その単位時間内で階調値に対応する数
   のデータパルスを生成することを特徴とする請求項１記
   載の蛍光ディスプレイ装置。