JPH1115430A - Electric field emission display device - Google Patents

Electric field emission display device

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JPH1115430A
JPH1115430A JP16297097A JP16297097A JPH1115430A JP H1115430 A JPH1115430 A JP H1115430A JP 16297097 A JP16297097 A JP 16297097A JP 16297097 A JP16297097 A JP 16297097A JP H1115430 A JPH1115430 A JP H1115430A
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JP
Japan
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pulse
emitter
voltage
gate
field emission
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JP16297097A
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Japanese (ja)
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Masayoshi Yamashita
正芳 山下
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Yamaha Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electric field emission display device relatively easily realizing a multi-level display. SOLUTION: This device is provided with an FED device main body 1 provided with a display substrate arranged with a pixel Pij having an electric field emission type emitter in matrix, and formed with gate wiring commonly driving the pixels in the row direction and emitter wiring commonly driving the electric field emission emitters in the column direction, and a counter substrate arranged oppositely on this display substrate and formed with an anode electrode and a fluorescent body film, a gate drive circuit 2 successively supplying a gate voltage pulse to the gate wiring and an emitter drive circuit 3 supplying an emitter voltage pulse deciding an emitter emission current value of each pixel together with the gate voltage pulse synchronized with the gate voltage pulse to the emitter wiring. At this time, the emitter drive circuit 3 generates the emitter voltage pulse combining pulse width control corresponding to M-level with pulse amplitude control answering to N-level and containing M×N-level of information.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、微小な電界放出
型エミッタを配列形成してなる表示基板を用いて多階調
表示を行う電界放出型ディスプレイ装置に関する。
[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a field emission display device which performs multi-tone display using a display substrate on which minute field emission type emitters are formed and arranged.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、フラットパネルディスプレイとし
て、微小エミッタを電子源として用いたFED(Field
Emission Display)が注目されている。FEDは、ゲー
ト電極により駆動される電界放出型エミッタを持つ複数
画素が配列形成された表示基板と、この表示基板に対向
配置されたアノード電極と蛍光体膜が形成された対向基
板とから構成される。表示基板と対向基板の間は真空排
気される。表示基板上の行方向の画素を共通駆動する複
数本のゲート配線と、列方向の画素の電界放出エミッタ
を共通駆動する複数本のエミッタ配線とは外部に取り出
される。そして例えば、ゲート配線を順次駆動しなが
ら、これに同期してエミッタ配線に1ラインずつの画像
データを与えることにより、いわゆる線順次駆動の画像
表示が行われる。
2. Description of the Related Art In recent years, as a flat panel display, a field emission display (FED) using a small emitter as an electron source has been developed.
Emission Display) is attracting attention. The FED is composed of a display substrate on which a plurality of pixels having a field emission type emitter driven by a gate electrode are formed and arranged, and an opposite substrate on which an anode electrode and a phosphor film are formed facing the display substrate. You. The space between the display substrate and the counter substrate is evacuated. A plurality of gate lines that commonly drive the pixels in the row direction on the display substrate and a plurality of emitter lines that commonly drive the field emission emitters of the pixels in the column direction are taken out. Then, for example, while sequentially driving the gate wiring, synchronously, by applying image data for each line to the emitter wiring, a so-called line-sequential driving image display is performed.

【0003】この種のFEDにおいて、フルカラー画像
表示を行う場合には、R(赤),G(緑)及びB(青)
の3原色ドット3つ分を1画素として、R,G及びBの
各ドットの電界放出型エミッタに対向するアノード電極
上にそれぞれ、R,G及びB用の蛍光体膜を形成して構
成される。表示電極上のエミッタ配線としては、1画素
当たりR,G及びB用の3本ずつ配設される。
In this type of FED, when displaying a full-color image, R (red), G (green), and B (blue)
Are formed by forming phosphor films for R, G, and B on an anode electrode facing the field emission type emitter of each of the R, G, and B dots as three pixels of the three primary color dots as one pixel. You. As the emitter wiring on the display electrode, three lines for R, G and B are arranged per pixel.

【0004】ゲート配線には例えば、順次正のゲート電
圧パルス(例えば、+25V)を印加することにより、
1ラインずつの選択が行われ、これに同期して各エミッ
タ配線には画像データに応じて負のエミッタ電圧パルス
(例えば、−25V)が印加される。ゲート配線に+2
5Vが印加され、エミッタ配線に−25Vが印加された
ドットでは、ゲート・エミッタ間電圧が50Vとなって
エミッタ先端部において電子放出が生じ、この電子が正
の高電圧が印加されたアノード電極側に加速されて蛍光
体膜を叩くことにより発光する。FEDの階調表示は、
上述したエミッタ電圧パルスをPWM(パルス幅変調)
パルスとして、そのパルス幅を制御することにより可能
となる。
For example, by sequentially applying a positive gate voltage pulse (for example, +25 V) to the gate wiring,
Selection is performed line by line, and in synchronization with this, a negative emitter voltage pulse (for example, −25 V) is applied to each emitter wiring according to image data. +2 for gate wiring
In a dot where 5 V is applied and -25 V is applied to the emitter wiring, the gate-emitter voltage becomes 50 V and electrons are emitted at the tip of the emitter, and the electrons are generated on the anode electrode side where a high positive voltage is applied. Light is emitted by hitting the phosphor film. The gradation display of FED is
PWM (pulse width modulation) of the above emitter voltage pulse
It becomes possible by controlling the pulse width as a pulse.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、FED
において、上述したエミッタ電圧パルスのパルス幅制御
による階調表示は、16階調程度までは比較的容易であ
るが、更に多階調表示を行うことは難しい。例えば、6
40×480画素をフレーム周波数60Hzで表示する
場合に、エミッタ電圧パルスのパルス幅制御で256階
調を実現しようとすると、エミッタ電圧パルスとして、
1/(60×480×256)=135[nsec]の単位
パルス幅が必要となる。このとき立上り及び立下がり時
間は、パルス幅の1/10として13.5[nsec]とな
る。エミッタ線ドライバの出力段に通常のMOSトラン
ジスタを用いて、−25Vという高電圧パルスをこれだ
け高速にスイッチングする事は困難であり、消費電力も
極めて大きなものとなる。
However, the FED
In the above, gray scale display by pulse width control of the emitter voltage pulse described above is relatively easy up to about 16 gray scales, but it is difficult to perform multi-gray scale display. For example, 6
When displaying 40 × 480 pixels at a frame frequency of 60 Hz and trying to realize 256 gradations by controlling the pulse width of the emitter voltage pulse, the emitter voltage pulse is expressed as
A unit pulse width of 1 / (60 × 480 × 256) = 135 [nsec] is required. At this time, the rise and fall times are 13.5 [nsec] as 1/10 of the pulse width. It is difficult to switch a high voltage pulse of -25 V at such a high speed using a normal MOS transistor in the output stage of the emitter line driver, and the power consumption becomes extremely large.

【0006】パルス幅制御に代わって、エミッタ電圧パ
ルスをPAM(パルス振幅変調)パルスとして、ゲート
・エミッタ間電圧を可変制御して階調表示を行うことも
考えられるが、これも256階調を得るには現実的でな
い。電界放出型エミッタは、ゲート・エミッタ間電圧と
エミッション電流の関係が、約30Vで急峻に電流が立
ち上がる非線形特性(ダイオード特性)を示すため、エ
ミッション電流を256分割するべくゲート・エミッタ
間電圧を微小且つ不等間隔で256分割することは、回
路的に非常に難しいからである。
[0006] Instead of the pulse width control, it is conceivable to perform gradation display by variably controlling the gate-emitter voltage using an emitter voltage pulse as a PAM (pulse amplitude modulation) pulse. Not realistic to get. In the field emission type emitter, the relationship between the gate-emitter voltage and the emission current shows a non-linear characteristic (diode characteristic) in which the current rises sharply at about 30 V, so that the gate-emitter voltage is reduced to divide the emission current into 256. In addition, it is very difficult to divide the image into 256 at unequal intervals in terms of circuit.

【0007】この発明は、上記事情を考慮してなされた
もので、比較的容易に多階調表示を実現できるようにし
た電界放出型ディスプレイ装置を提供することを目的と
している。
The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and has as its object to provide a field emission display device which can realize multi-tone display relatively easily.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】この発明に係る電界放出
型ディスプレイ装置は、ゲート電極により駆動される電
界放出型エミッタを持つ複数の画素が行列配置され、行
方向の画素を共通駆動する複数本のゲート配線と列方向
の電界放出エミッタを共通駆動する複数本のエミッタ配
線とが形成された表示基板及び、この表示基板に対向配
置されてアノード電極と蛍光体膜が形成された対向基板
を有するディスプレイ装置本体と、前記複数本のゲート
配線に順次ゲート電圧パルスを供給するゲート駆動手段
と、前記複数本のエミッタ配線に前記ゲート電圧パルス
と同期して前記ゲート電圧パルスと共に各画素のエミッ
タ放出電流値を決定するエミッタ電圧パルスを供給する
エミッタ駆動手段とを備え、前記エミッタ駆動手段は、
前記エミッタ電圧パルスとして、M階調(Mは任意の整
数)に対応するパルス幅制御とN階調(Nは任意の整
数)に対応するパルス振幅制御とで定義されるM×N階
調の情報を含ませたパルス波形を発生する、各エミッタ
線毎に設けられたエミッタ電圧パルス発生手段を有する
ことを特徴としている。
According to the present invention, there is provided a field emission type display device in which a plurality of pixels having a field emission type emitter driven by a gate electrode are arranged in a matrix, and a plurality of pixels which commonly drive pixels in a row direction are arranged. A display substrate on which a plurality of emitter wirings for commonly driving field emission emitters in the column direction are formed, and a counter substrate disposed opposite to the display substrate and having an anode electrode and a phosphor film formed thereon. A display device main body; gate driving means for sequentially supplying a gate voltage pulse to the plurality of gate lines; and an emitter emission current of each pixel together with the gate voltage pulse in synchronization with the gate voltage pulse to the plurality of emitter lines. Emitter driving means for supplying an emitter voltage pulse for determining a value, the emitter driving means comprising:
As the emitter voltage pulse, an M × N gradation defined by pulse width control corresponding to M gradations (M is an arbitrary integer) and pulse amplitude control corresponding to N gradations (N is an arbitrary integer) An emitter voltage pulse generator is provided for each emitter line for generating a pulse waveform containing information.

【0009】この発明において例えば、前記ディスプレ
イ装置本体は、各画素がR,G及びBドットからなるフ
ルカラー画像表示用であって、前記対向基板のアノード
電極上には各画素毎にR,G及びBドットを構成する蛍
光体膜が形成され、前記表示基板の複数本のエミッタ配
線として、1画素当たりR,G及びB用の3本ずつのエ
ミッタ配線を有するものとする。
In the present invention, for example, the display device main body is for displaying a full-color image in which each pixel is composed of R, G, and B dots. It is assumed that a phosphor film constituting B dots is formed, and that the display substrate has three emitter lines for R, G and B per pixel as a plurality of emitter lines.

【0010】またこの発明において、前記エミッタ電圧
パルス発生手段は、例えば、nビットで表される階調デ
ータの下位mビットで基準振幅値の1/2mずつ振幅値
が制御されて、基準パルス幅のパルス電圧を発生するP
AMパルス生成手段と、前記階調データの上位(n−
m)ビットで前記基準パルス幅の2(n-m)倍の範囲でパ
ルス幅が制御されて、前記基準振幅値のパルス電圧を発
生するPWMパルス生成手段と、これらのPAMパルス
生成手段とPWMパルス生成手段の出力パルス電圧を時
間軸方向に合成したパルス電圧を発生する合成手段とを
有するものとする。
In the present invention, the emitter voltage pulse generating means may control the amplitude of the reference pulse by controlling the amplitude value by 1/2 m of the reference amplitude value in the lower m bits of the gradation data represented by n bits. P that generates pulse voltage of width
AM pulse generating means, and the upper (n-
m) a PWM pulse generating means for generating a pulse voltage having the reference amplitude value by controlling a pulse width in a range of 2 (nm) times the reference pulse width by bits, and a PAM pulse generating means and a PWM pulse generating means. And a synthesizing means for generating a pulse voltage obtained by synthesizing the output pulse voltage of the means in the time axis direction.

【0011】この発明によるFED装置では、エミッタ
電圧パルスとして、パルス幅制御によるM階調とパルス
振幅制御によるN階調とを組み合わせて、M×N階調の
情報を含むようにしたパルス波形を用いることにより、
パルス幅制御のみ或いはパルス振幅制御のみでは難しい
多階調表示制御が比較的簡単に実現でき、例えばM=1
6,N=16として256階調表示を行うことも容易で
ある。上述のようなパルス幅とパルス振幅に階調情報を
含むパルス電圧は、例えばPAMパルス生成手段とPW
Mパルス生成手段を組み合わせることにより作ることが
できる。即ち、階調データをnビットとして、PAMパ
ルス生成手段では、下位Mビットで基準振幅値の1/2
mずつ振幅値を制御した、基準パルス幅のパルス電圧を
発生する。PWMパルス生成手段では、上位(n−m)
ビットで基準パルス幅の2(n-m)倍の範囲でパルス幅を
制御した基準振幅値のパルス電圧を発生する。これらの
パルス電圧をその時間軸方向に合成することにより、n
ビットの階調データを含む、一般的に階段状となるパル
ス電圧を得ることができる。256階調の場合であれ
ば、n=8,m=4として、16階調のパルス振幅と1
6階調のパルス幅を組み合わせた階段状パルス電圧とな
る。
In the FED device according to the present invention, as the emitter voltage pulse, a pulse waveform including M × N gradation information by combining M gradation by pulse width control and N gradation by pulse amplitude control. By using
Multi-tone display control, which is difficult only with pulse width control or pulse amplitude control, can be realized relatively easily. For example, M = 1
It is also easy to perform 256 gradation display with 6, N = 16. The pulse voltage including the gradation information in the pulse width and the pulse amplitude as described above is, for example, PAM pulse generation means and PW
It can be made by combining M pulse generating means. That is, when the grayscale data is n bits, the PAM pulse generation means uses the lower M bits to 1 / the reference amplitude value.
Generates a pulse voltage of reference pulse width whose amplitude value is controlled by m . In the PWM pulse generation means, the upper (nm)
A pulse voltage having a reference amplitude value in which the pulse width is controlled in a range of 2 (nm) times the reference pulse width by bits is generated. By synthesizing these pulse voltages in the time axis direction, n
It is possible to obtain a generally stepped pulse voltage including bit gradation data. In the case of 256 gradations, n = 8 and m = 4, and the pulse amplitude of 16 gradations and 1
A step-like pulse voltage is obtained by combining pulse widths of six gradations.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】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、一実施例によるFED装
置の全体構成を示し、図2(a)はそのFED本体1の
表示基板10側の4画素分のレイアウトを示し、同図
(b)は(a)のA−A′位置でのFED本体1の断面
構造を示している。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows the overall configuration of an FED device according to one embodiment, FIG. 2A shows a layout of four pixels on the display substrate 10 side of the FED main body 1, and FIG. 2 shows a cross-sectional structure of the FED main body 1 at the position AA ′.

【0013】FED本体1は、図2(b)に示すように
表示基板10とこれに対向配置された対向基板20とか
ら構成される。表示基板10は例えば、シリコン基板1
1を用いて構成されて、図1に示すように複数の画素P
ij(i=1〜p,j=1〜q)が行列配置される。各画
素Pijは、R,G,Bドットにより構成され、各ドット
領域に先鋭な先端を持つ電界放出型エミッタ(以下、単
にエミッタと称する)12が、例えば4個ずつ形成され
る。図2(b)では、便宜上各ドットに一つのエミッタ
12しか示していない。
As shown in FIG. 2B, the FED main body 1 includes a display substrate 10 and an opposing substrate 20 disposed opposite to the display substrate. The display substrate 10 is, for example, a silicon substrate 1
1 and a plurality of pixels P as shown in FIG.
ij (i = 1 to p, j = 1 to q) are arranged in a matrix. Each pixel Pij is composed of R, G, and B dots, and for example, four field emission emitters (hereinafter simply referred to as emitters) 12 each having a sharp tip in each dot region are formed. FIG. 2B shows only one emitter 12 for each dot for convenience.

【0014】列方向のエミッタ12を共通駆動するエミ
ッタ配線13(131R,131G,131B,…)は、絶縁
膜15により互いに分離されて、1画素につきそれぞれ
R,G,B用の3本ずつ配設されて、外部にエミッタ端
子E(E1R,E1G,E1B,…)として取り出される。行
方向の各エミッタ12を共通駆動するゲート配線(電
極)14(141 ,142 ,…)は、基板11上に絶縁
膜16を介して形成されて、各エミッタ12が露出する
孔が加工されている。各ゲート配線14は、外部にゲー
ト端子G(G1,G2,…)として取り出される。
The emitter wirings 13 (131R, 131G, 131B,...) For commonly driving the emitters 12 in the column direction are separated from each other by an insulating film 15, and three R, G, and B lines are arranged for each pixel. , And are taken out to the outside as emitter terminals E (E1R, E1G, E1B,...). Gate wirings (electrodes) 14 (141, 142,...) For commonly driving the respective emitters 12 in the row direction are formed on the substrate 11 via the insulating film 16, and holes for exposing the respective emitters 12 are processed. I have. Each gate wiring 14 is taken out as a gate terminal G (G1, G2,...).

【0015】対向基板20は、ガラス等の透明基板21
を用いて作られ、その表面にはITO等の透明導電膜に
よるアノード電極22が形成され、アノード電極22上
には、各画素PijのR,G,Bドットに対応してそれぞ
れR,G,B用の蛍光体膜23(23R ,23G ,23
B )が形成されている。表示基板10と対向基板20の
間は、図示しないが、低融点ガラス等の封止材により真
空封止される。この場合好ましくは、FED本体1の内
部にはバリウム合金或いはジルコニウム合金等のゲッタ
ー材が封入される。
The opposing substrate 20 is a transparent substrate 21 made of glass or the like.
And an anode electrode 22 made of a transparent conductive film such as ITO is formed on the surface thereof. On the anode electrode 22, R, G, and B corresponding to the R, G, and B dots of each pixel Pij are respectively provided. B phosphor film 23 (23R, 23G, 23
B) is formed. Although not shown, the space between the display substrate 10 and the counter substrate 20 is vacuum-sealed with a sealing material such as low-melting glass. In this case, preferably, a getter material such as a barium alloy or a zirconium alloy is sealed inside the FED main body 1.

【0016】この様に構成されたFED本体1の駆動回
路として、図1に示すように、ゲート端子Gに順次ゲー
ト電圧パルスを供給するゲート駆動回路2と、このゲー
ト駆動回路2と同期してエミッタ端子Eに画像データに
対応するエミッタ電圧パルスを供給するエミッタ駆動回
路3とが設けられる。これらのゲート駆動回路2及びエ
ミッタ駆動回路3の同期制御を行うのが、コントローラ
4である。通常、線順次による画像表示を行う場合、エ
ミッタ駆動回路3には1ラインずつの画像データが順次
送り込まれ、q×3本のエミッタ端子Eには1ラインを
構成する画像データが同時に与えられ、ゲート駆動回路
2によって一つのゲート端子Gが選択駆動されて1ライ
ンの画像表示がなされ、以下順次、1ラインずつの画像
データに対してゲート端子Gが選択駆動される。
As shown in FIG. 1, a gate drive circuit 2 for sequentially supplying a gate voltage pulse to a gate terminal G, and a drive circuit for the FED main body 1 having the above-described structure, An emitter driving circuit 3 for supplying an emitter voltage pulse corresponding to image data to the emitter terminal E is provided. The controller 4 controls the synchronization of the gate drive circuit 2 and the emitter drive circuit 3. Normally, in the case of performing line-sequential image display, image data of one line is sequentially sent to the emitter drive circuit 3, and image data constituting one line are simultaneously given to q × 3 emitter terminals E, One gate terminal G is selectively driven by the gate drive circuit 2 to display an image of one line. Thereafter, the gate terminal G is selectively driven sequentially for image data of one line.

【0017】図3は、ゲート端子G及びエミッタ端子E
の動作電圧波形を示している。ゲート端子Gには図示の
ように、順次パルス幅τの正のゲート電圧パルスが与え
られ、そのパルス幅τが1ラインの表示時間となり、こ
の時間内でR,G,Bのエミッタ端子Eには、階調デー
タにより変調された負のエミッタ電圧パルスが与えられ
る。この実施例の場合、エミッタ電圧パルスは、任意の
整数をM,Nとして、M階調に対応するパルス幅制御と
N階調に対応するパルス振幅制御とを組み合わせて、時
間軸に沿った電圧の幅と電圧値(振幅)とで定義される
M×N階調の情報を含ませたパルス波形となっている。
言い換えればこのパルス波形は、図4に示すように、斜
線を施した単位パルスを振幅方向にM個の範囲、パルス
幅方向にN個の範囲で、階調の度合いに応じて積み重ね
た形で、一般的には実線で示すような階段波形として作
られる。
FIG. 3 shows a gate terminal G and an emitter terminal E.
3 shows the operating voltage waveform of the embodiment. As shown in the figure, a positive gate voltage pulse having a pulse width τ is sequentially applied to the gate terminal G, and the pulse width τ becomes a display time of one line, and within this time, the emitter terminals E of R, G, and B are applied. Is supplied with a negative emitter voltage pulse modulated by gradation data. In the case of this embodiment, the emitter voltage pulse is obtained by combining the pulse width control corresponding to the M gray scale with the pulse amplitude control corresponding to the N gray scale, where M and N are arbitrary integers. Is a pulse waveform including information of M × N gradation defined by the width and the voltage value (amplitude).
In other words, as shown in FIG. 4, the pulse waveform is formed by stacking the hatched unit pulses in the range of M in the amplitude direction and the range of N in the pulse width direction in accordance with the degree of gradation. Is generally formed as a staircase waveform as shown by a solid line.

【0018】図5は、エミッタ駆動回路3内で、階調デ
ータによって上述のようなエミッタ電圧パルスを発生す
る一つのパルス発生回路30の具体例を示している。こ
のパルス発生回路30は、階調データをnビット(2n
階調)として、その下位mビットのデータから基準パル
ス幅を持ち振幅値が基準振幅値の1/2mずつ制御され
るPAMパルスを生成する回路部と、上位(n−m)ビ
ットをデコードして基準パルス幅の2(n-m)倍の範囲で
パルス幅が制御されたPWMパルスを生成する回路部と
から構成される。PAMパルスを生成する回路部は、D
/Aコンバータ31と、その出力に応じた振幅値を持つ
基準パルス幅のPAMパルスを生成するPAM回路3
3、及び得られたPAMパルスの振幅値を、線形のエミ
ッタ電流が得られるように対数変換するlogアンプ3
4とから構成される。また、上位(n−m)ビットによ
りPWMパルスを生成する回路部は、PWMデコーダ3
2により構成される。logアンプ34の出力とPWM
デコーダ32の出力を時間軸方向に合成して階段波状の
エミッタ電圧パルスを得るために、アナログ加算器35
が設けられている。このパルス発生回路30は、R,
G,Bの各エミッタ端子E毎に設けられる。
FIG. 5 shows a specific example of one pulse generating circuit 30 for generating the above-mentioned emitter voltage pulse in accordance with the grayscale data in the emitter driving circuit 3. The pulse generation circuit 30 converts the grayscale data into n bits (2 n
Circuit section for generating a PAM pulse having a reference pulse width and controlling the amplitude value by 1/2 m of the reference amplitude value from the lower m bits of data as the gradation, and decoding the upper (nm) bits And a circuit for generating a PWM pulse whose pulse width is controlled in a range of 2 (nm) times the reference pulse width. The circuit section that generates the PAM pulse is D
/ A converter 31 and PAM circuit 3 for generating a PAM pulse having a reference pulse width having an amplitude value corresponding to the output of the A / A converter 31
3, and a log amplifier 3 that logarithmically converts the amplitude value of the obtained PAM pulse so that a linear emitter current is obtained.
And 4. Further, the circuit unit that generates the PWM pulse using the upper (nm) bits is a PWM decoder 3
2. Output of log amplifier 34 and PWM
An analog adder 35 is used to combine the outputs of the decoder 32 in the time axis direction to obtain a staircase-like emitter voltage pulse.
Is provided. This pulse generation circuit 30 includes R,
It is provided for each of the G and B emitter terminals E.

【0019】具体的に、n=8(即ち、256階調)、
m=4とした場合の、PAM回路33の出力とPWMデ
コーダ32の出力の波形を図6に示す。PAM回路33
の出力は、階調データの下位4ビットA0〜A3に応じ
て、基準振幅値P0の1/16のステップで振幅値が制
御された基準パルス幅W0のパルスとなる。PWMデコ
ーダ32の出力は、階調データの上位4ビットA4〜A
7に応じて、パルス幅が基準パルス幅が0〜15W0の
範囲で16段階にパルス幅制御された基準振幅値P0の
パルスとなる。これらのパルスを時間軸方向に合成する
ことにより、16×16=256個の異なる振幅と幅と
で定義されるエミッタ電圧パルスが得られることが分か
る。
Specifically, n = 8 (that is, 256 gradations)
FIG. 6 shows the waveforms of the output of the PAM circuit 33 and the output of the PWM decoder 32 when m = 4. PAM circuit 33
Is a pulse having a reference pulse width W0 whose amplitude value is controlled in steps of 1/16 of the reference amplitude value P0 according to the lower four bits A0 to A3 of the gradation data. The output of the PWM decoder 32 is the upper 4 bits A4 to A4 of the gradation data.
According to 7, the pulse has a reference amplitude value P0 whose pulse width is controlled in 16 steps in a range of the reference pulse width of 0 to 15W0. By combining these pulses in the time axis direction, it can be seen that 16 × 16 = 256 different emitter voltage pulses defined by different amplitudes and widths can be obtained.

【0020】上述の基準パルス幅W0は、得られる電圧
パルスの最大パルス幅15×W0が、図3に示すゲート
電圧パルスの幅τに相当するように選択される。また、
基準振幅値P0〜最小振幅値P0/16は、耐圧限界内
でエミッション電流が得られる電圧範囲内で分割設定さ
れる。
The above-mentioned reference pulse width W0 is selected such that the maximum pulse width 15 × W0 of the obtained voltage pulse corresponds to the gate voltage pulse width τ shown in FIG. Also,
The reference amplitude value P0 to the minimum amplitude value P0 / 16 are divided and set within a voltage range where an emission current can be obtained within the breakdown voltage limit.

【0021】PAM回路33から得られるPAMパルス
は、振幅がリニアに変化している。しかし、エミッショ
ン電流はゲート・エミッタ間電圧には比例せず、図7に
示すように指数関数的な特性となる。この様なエミッシ
ョン電流−電圧特性から、エミッション電流がI1 ,I
2 ,…,116のように等分割されるようなゲート・エミ
ッタ間電圧V1 ,V2 ,…,V16が得られるように、エ
ミッタ電圧パルスの振幅制御を行うこと、言い換えれ
ば、図6に示すPAM回路出力の振幅ステップが不等間
隔となるように、振幅制御を行うことが必要になる。こ
の振幅制御を行うのが、logアンプ34である。即ち
PAMパルスをこのlogアンプ34を通しておくこと
により、エミッション電流の指数関数特性が補正され
て、電流(=輝度)が入力電圧に比例するという線形特
性を得ることができる。
The amplitude of the PAM pulse obtained from the PAM circuit 33 changes linearly. However, the emission current is not proportional to the gate-emitter voltage, and has an exponential function as shown in FIG. From such an emission current-voltage characteristic, the emission current is I1, I2
The amplitude control of the emitter voltage pulse is performed so that the gate-emitter voltages V1, V2,..., V16 are equally divided as shown in FIG. 6, ie, PAM shown in FIG. It is necessary to perform amplitude control so that the amplitude steps of the circuit output are unequally spaced. The log amplifier 34 performs this amplitude control. That is, by passing the PAM pulse through the log amplifier 34, the exponential function characteristic of the emission current is corrected, and a linear characteristic that the current (= luminance) is proportional to the input voltage can be obtained.

【0022】logアンプ34を通したPAMパルスを
用いることにより出力電流がリニアになる理由を具体的
に説明すると、つぎの通りである。通常、FEDのゲー
トにはこれだけでは電子放出がないゲート電圧Vgが走
査電圧として与えられ、これにエミッタ電圧Veが与え
られて、ゲート・エミッタ間電圧Vgeは、下記数1と
なる。
The reason why the output current becomes linear by using the PAM pulse passed through the log amplifier 34 will be specifically described as follows. Normally, a gate voltage Vg that does not emit electrons alone is applied to the gate of the FED as a scanning voltage, and an emitter voltage Ve is applied to the scanning voltage. The gate-emitter voltage Vge is expressed by the following equation (1).

【0023】[0023]

【数1】Vge=Vg+|Ve|Vge = Vg + | Ve |

【0024】振幅変調をかけない場合、ゲート電圧Vg
は、エミッタ電圧Veの最大値をVemax として、Vg
=|Vemax |とするのが普通である。このときエミッ
ション電流Iは、次の指数関数で表される。
When no amplitude modulation is performed, the gate voltage Vg
Is Vg, where Vemax is the maximum value of the emitter voltage Ve.
= | Vemax |. At this time, the emission current I is represented by the following exponential function.

【0025】[0025]

【数2】 I=I0・exp[k1(|Vemax |+|Ve|)]I = I0.exp [k1 (| Vemax | + | Ve |)]

【0026】図5のPAM回路33から出力される階調
用のPAMパルスの電圧Vdをlogアンプ34を通す
と、得られるエミッタ電圧は、下記数3となる。
When the voltage Vd of the PAM pulse for gradation output from the PAM circuit 33 in FIG. 5 is passed through the log amplifier 34, the obtained emitter voltage becomes the following equation (3).

【0027】[0027]

【数3】 |Vemax |+|Ve|=k2・log(Vd)| Vemax | + | Ve | = k2 · log (Vd)

【0028】数3を数2に代入すれば、下記数4とな
る。
By substituting equation (3) for equation (2), the following equation (4) is obtained.

【0029】[0029]

【数4】I=I0・exp(k1・k2・log(V
d))=I0・k1・k2・Vd
## EQU4 ## I = I0.exp (k1, k2.log (V
d)) = I0 · k1 · k2 · Vd

【0030】数4から明らかなように、logアンプ3
4を通しておくことにより、輝度を入力電圧Vdに比例
させることができることになる。
As is apparent from Equation 4, the log amplifier 3
4, the luminance can be made proportional to the input voltage Vd.

【0031】図7は、図5の各部の出力波形例を示して
いる。PWMデコーダ32には16W0の周期内でパル
ス幅0〜15W0のいずれかのPWMパルスが得られ、
logアンプ34には、前述のように振幅値が不等間隔
に変換されたPAMパルスが得られ、加算器35にはこ
れらを合成したパルスが得られる。加算器35の出力
は、時間軸に沿って基本パルス幅W0の単位で変化す
る。例えば、640×480画素をフレーム周波数60
Hzで表示する場合、基本パルス幅W0は、1/(60
×480×16)=2.17[μsec]となる。立上
り及び立下がり時間は、パルス幅の1/10とすると、
217[nsec]となり、容易にスイッチングするこ
とが可能となる。また、パルス振幅もPAM制御を行っ
ているので、25Vの単位で変化しないので、消費電力
も低減される。
FIG. 7 shows an example of the output waveform of each part in FIG. In the PWM decoder 32, any one of the PWM pulses having a pulse width of 0 to 15W0 is obtained within a period of 16W0.
As described above, a PAM pulse whose amplitude value is converted at irregular intervals is obtained from the log amplifier 34, and a pulse obtained by synthesizing them is obtained from the adder 35. The output of the adder 35 changes in units of the basic pulse width W0 along the time axis. For example, 640 × 480 pixels are converted to a frame frequency of 60
When displaying in Hz, the basic pulse width W0 is 1 / (60
× 480 × 16) = 2.17 [μsec]. Assuming that the rise and fall times are 1/10 of the pulse width,
217 [nsec], and switching can be easily performed. Further, since the pulse amplitude is also subjected to the PAM control, it does not change in units of 25 V, so that the power consumption is reduced.

【0032】参考までに図9は、試作したFEDにおい
て、ゲート・エミッタ間に直流電圧を印加し、アノード
電圧を0Vとしてエミッション電流を測定したデータを
示している。具体的には、24×16画素マトリクスの
FED上の384点の電流−電圧特性を全て測定した平
均特性である。FEDの表示部面積は4.8mm×9.6
mmであり、蛍光体はRGBの3色を塗布してあり、低融
点ガラスで封止してある。エミッタ材料は、TiNであ
る。
For reference, FIG. 9 shows data obtained by applying a DC voltage between the gate and the emitter and setting the anode voltage to 0 V and measuring the emission current in the prototype FED. Specifically, it is an average characteristic obtained by measuring all the current-voltage characteristics of 384 points on the FED of the 24 × 16 pixel matrix. The display area of the FED is 4.8 mm x 9.6
mm, and the phosphor is coated with three colors of RGB and sealed with low melting point glass. The emitter material is TiN.

【0033】この実施例によると、階調制御をエミッタ
電圧パルスのパルス幅と振幅の組み合わせにより行うこ
とにより、パルス幅のみの制御或いは振幅のみの制御で
は実現できなかった256階調といった多階調制御が可
能となる。即ち、R,G,Bそれぞれ256階調とした
フルカラー表示で、256×256×256=1,67
7,216色の表示制御が可能となる。
According to this embodiment, the gradation control is performed by the combination of the pulse width and the amplitude of the emitter voltage pulse, so that the multi-gradation such as 256 gradations, which cannot be realized by the control of the pulse width alone or the control of the amplitude alone. Control becomes possible. That is, in a full-color display in which each of R, G, and B has 256 gradations, 256 × 256 × 256 = 1,67
Display control of 7,216 colors becomes possible.

【0034】[0034]

【発明の効果】以上述べたようにこの発明によれば、パ
ルス幅制御とパルス振幅制御との組み合わせにより階調
表示を行うようにしたエミッタ電圧パルスを発生する手
段を備えて多階調表示を容易に実現できるようにしたF
ED装置を得ることができる。
As described above, according to the present invention, a multi-gradation display is provided by providing means for generating an emitter voltage pulse for performing a gradation display by a combination of pulse width control and pulse amplitude control. F that can be easily realized
An ED device can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 この発明の一実施例に係るFEDの全体構成
を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of an FED according to an embodiment of the present invention.

【図2】 同実施例のFED装置本体の表示基板側レイ
アウトと断面図である。
FIG. 2 is a layout and cross-sectional view of a display substrate side of the FED device main body of the embodiment.

【図3】 同実施例のFED装置の動作波形を示す図で
ある。
FIG. 3 is a diagram showing operation waveforms of the FED device of the embodiment.

【図4】 同実施例のエミッタ電圧パルスの構成原理を
示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a configuration principle of an emitter voltage pulse of the embodiment.

【図5】 同実施例のエミッタ電圧パルス発生回路の構
成例を示す図である。
FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration example of an emitter voltage pulse generation circuit according to the same embodiment.

【図6】 同エミッタ電圧パルス発生回路の各部の出力
波形を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing an output waveform of each part of the emitter voltage pulse generation circuit.

【図7】 同エミッタ電圧パルス発生回路の各部の出力
波形を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing an output waveform of each part of the emitter voltage pulse generation circuit.

【図8】 同実施例のエミッション電流−電圧特性を示
す図である。
FIG. 8 is a diagram showing emission current-voltage characteristics of the example.

【図9】 試作FEDのエミッション電流特性を示す図
である。
FIG. 9 is a diagram showing emission current characteristics of a prototype FED.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…FED装置本体、2…ゲート駆動回路、3…エミッ
タ駆動回路、4…コントローラ、10…表示基板、12
…電界放出型エミッタ、13…エミッタ配線、14…ゲ
ート配線、20…対向基板、22…アノード電極、23
…蛍光体膜、30…エミッタ電圧パルス発生回路、31
…D/Aコンバータ、32…PWMデコーダ、33…P
AM回路、34…logアンプ、35…アナログ加算
器。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... FED device main body, 2 ... Gate drive circuit, 3 ... Emitter drive circuit, 4 ... Controller, 10 ... Display board, 12
... Field emission emitters, 13 emitter wirings, 14 gate wirings, 20 counter substrate, 22 anode electrodes, 23
... Phosphor film, 30 ... Emitter voltage pulse generation circuit, 31
... D / A converter, 32 ... PWM decoder, 33 ... P
AM circuit, 34 ... log amplifier, 35 ... analog adder.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ゲート電極により駆動される電界放出型
エミッタを持つ複数の画素が行列配置され、行方向の画
素を共通駆動する複数本のゲート配線と列方向の電界放
出エミッタを共通駆動する複数本のエミッタ配線とが形
成された表示基板、及びこの表示基板に対向配置されて
アノード電極と蛍光体膜が形成された対向基板を有する
ディスプレイ装置本体と、 前記複数本のゲート配線に順次ゲート電圧パルスを供給
するゲート駆動手段と、 前記複数本のエミッタ配線に前記ゲート電圧パルスと同
期して前記ゲート電圧パルスと共に各画素のエミッタ放
出電流値を決定するエミッタ電圧パルスを供給するエミ
ッタ駆動手段とを備え、 前記エミッタ駆動手段は、前記エミッタ電圧パルスとし
て、M階調(Mは任意の整数)に対応するパルス幅制御
とN階調(Nは任意の整数)に対応するパルス振幅制御
とで定義されるM×N階調の情報を含ませたパルス波形
を発生する、各エミッタ配線毎に設けられたエミッタ電
圧パルス発生手段を有することを特徴とする電界放出型
ディスプレイ装置。
A plurality of pixels having a field emission type emitter driven by a gate electrode are arranged in a matrix, and a plurality of gate lines for commonly driving pixels in a row direction and a plurality of pixels for commonly driving a field emission emitter in a column direction. A display substrate on which a plurality of emitter wirings are formed, a display device main body having a counter substrate disposed opposite to the display substrate and having an anode electrode and a phosphor film formed thereon, and a gate voltage sequentially applied to the plurality of gate wirings A gate driving unit for supplying a pulse; and an emitter driving unit for supplying an emitter voltage pulse to the plurality of emitter lines together with the gate voltage pulse to determine an emitter emission current value of each pixel in synchronization with the gate voltage pulse. The emitter driving means includes, as the emitter voltage pulse, a pulse width control corresponding to M gradations (M is an arbitrary integer). And an emitter voltage provided for each emitter wiring to generate a pulse waveform including information of M × N gradation defined by pulse control and pulse amplitude control corresponding to N gradations (N is an arbitrary integer) A field emission display device comprising pulse generation means.
【請求項2】 前記ディスプレイ装置本体は、各画素が
R,G及びBドットからなるフルカラー画像表示用であ
って、前記対向基板のアノード電極上には各画素毎に
R,G及びBドットを構成する蛍光体膜が形成され、前
記表示基板の複数本のエミッタ配線として、1画素当た
りR,G及びB用の3本ずつのエミッタ配線を有するこ
とを特徴とする請求項1記載の電界放出型ディスプレイ
装置。
2. The display device main body according to claim 1, wherein each of the pixels is for displaying a full-color image including R, G, and B dots, and R, G, and B dots are provided for each pixel on an anode electrode of the counter substrate. 2. A field emission device according to claim 1, wherein a constituent phosphor film is formed, and each of said plurality of emitter wires of said display substrate has three emitter wires for R, G and B per pixel. Type display device.
【請求項3】 前記エミッタ電圧パルス発生手段は、 nビットで表される階調データの下位mビットで基準振
幅値の1/2mずつ振幅値が制御されて、基準パルス幅
のパルス電圧を発生するPAMパルス生成手段と、 前記階調データの上位(n−m)ビットで前記基準パル
ス幅の2(n-m)倍の範囲でパルス幅が制御されて、前記
基準振幅値のパルス電圧を発生するPWMパルス生成手
段と、 これらのPAMパルス生成手段とPWMパルス生成手段
の出力パルス電圧を時間軸方向に合成したパルス電圧を
発生する合成手段とを有することを特徴とする請求項1
記載の電界放出型ディスプレイ装置。
3. The emitter voltage pulse generation means controls the pulse voltage having a reference pulse width by controlling an amplitude value by 1/2 m of a reference amplitude value in lower m bits of gradation data represented by n bits. A PAM pulse generating means for generating, and a pulse width of 2 (nm) times the reference pulse width is controlled by upper (nm) bits of the gradation data to generate a pulse voltage of the reference amplitude value. 2. A PWM pulse generating means for generating a pulse voltage, wherein said PAM pulse generating means and a synthesizing means for generating a pulse voltage obtained by synthesizing output pulse voltages of said PWM pulse generating means in a time axis direction.
Field emission display device as described in the above.
【請求項4】 前記PAMパルス生成手段は、 前記階調データの下位mビットのデータをアナログ値に
変換するD/Aコンバータと、 このD/Aコンバータの出力に応じて基準振幅値の1/
mずつ振幅値が制御された基準パルス幅のパルス電圧
を発生するPAM回路と、 このPAM回路の出力を対数変換するlogアンプとを
有することを特徴とする請求項3記載の電界放出型ディ
スプレイ装置。
4. The PAM pulse generating means includes: a D / A converter that converts lower-order m-bit data of the grayscale data into an analog value; 1/1 of a reference amplitude value according to an output of the D / A converter.
4. The field emission display according to claim 3, further comprising: a PAM circuit that generates a pulse voltage having a reference pulse width whose amplitude value is controlled by 2 m; and a log amplifier that logarithmically converts an output of the PAM circuit. apparatus.
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