説明

電界放出ディスプレイ装置

【課題】画質および発光効率を改善することが可能な電界放出ディスプレイ装置を提供する。
【解決手段】輝度/駆動電圧変換回路1は、パネル5の輝度を制御する輝度制御信号LCSを受けて、それを駆動電圧制御信号DVCに変換する。輝度/シールド電圧変換回路2は、輝度制御信号LCSを受けて、それをシールド電圧制御信号SVCに変換する。駆動回路用電源3は、駆動電圧制御信号DVCに従って駆動電圧DVを可変し、それを駆動回路4に供給する。駆動回路4は、駆動電圧DV、映像データVSDおよび同期信号SYNを受けて、パネル5のゲート電極6およびカソード電極7にパッシブ駆動パルス幅変調信号PDMを出力する。シールド電源8は、シールド電圧制御信号SVCに従ってシールド電圧SVを可変し、それをシールド電極9に供給する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は、電界放出ディスプレイ装置に関し、より特定的には、シールド電極をパネルに取り付けた電界放出ディスプレイ装置に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、シールド電極をパネルに取り付けた電界放出ディスプレイ装置の研究開発が進められている。具体的には、駆動電圧を可変にして電力調整および輝度調整を行なう場合に画質および発光効率を改善する駆動方法の研究開発が進められている。
【0003】
従来の画像表示装置は、電子による発光輝度を示す輝度評価値に基づいて発光輝度を制御し、発光画面全体の平均輝度がある値以上にならないように抑制し、または画像信号の平均輝度値に基づいて表示画面の発光輝度を制御することにより、装置の消費電力の増大および蛍光体の発熱を抑えている(たとえば、特許文献1参照)。
【0004】
従来の電界放出表示素子は、炭素ナノチューブエミッタの周りのエミッタ電極を覆うマスク層と、マスク層上に順次に形成されたゲート絶縁膜およびゲート電極と、ゲート電極上で炭素ナノチューブエミッタに対向する面が二重傾斜面により形成されたフォーカスゲート絶縁膜と、フォーカスゲート絶縁膜上に塗布されたフォーカスゲート電極とを含む(たとえば、特許文献2参照)。
【特許文献1】特開2003−15582号公報
【特許文献2】特開2005−174930号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
従来の画像表示装置では、装置の最大消費電力を抑えるために、映像の平均輝度の変化に合わせて、駆動電圧(ゲート電圧)を可変にしている。また、従来の電界放出表示装置では、シールド電極(フォーカスゲート電極)を一定電圧で駆動している。
【0006】
上記のような従来の表示装置は、シールド電極を一定電圧で駆動しているために、駆動電圧の変化に合わせてフォーカス特性が変化する。その結果、1つの表示セルを観たときに、色ずれが発生したり、セル内の発光が集中する。また、各表示セルの発光効率が低下するという問題が生じる。
【0007】
それゆえに、この発明の目的は、画質および発光効率を改善することが可能な電界放出ディスプレイ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
この発明は、電子ビームをフォーカスするシールド電極をパネルに取り付けた電界放出ディスプレイ装置であって、パネルを制御する制御信号を駆動電圧制御信号に変換する駆動電圧変換回路と、駆動電圧制御信号に従って、パネルの駆動に用いられる駆動電圧を可変する駆動回路用電源と、駆動電圧を受けて、パネルに変調電圧を与えるパッシブ駆動パルス幅変調信号を出力する駆動回路とを備える。シールド電極に供給されるシールド電圧は、制御信号に基づいて可変される。
【発明の効果】
【0009】
この発明によれば、画質および発光効率を改善することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0010】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【0011】
[実施の形態1]
図1は、この発明の実施の形態1による電界放出ディスプレイ装置10Aの概略的な構成を示したブロック図である。
【0012】
図1を参照して、実施の形態1の電界放出ディスプレイ装置10Aは、輝度/駆動電圧変換回路1と、輝度/シールド電圧変換回路2と、駆動回路用電源3と、駆動回路4と、パネル5と、ゲート電極6と、カソード電極7と、シールド電源8と、シールド電極9とを備える。
【0013】
輝度/駆動電圧変換回路1は、パネル5の輝度を制御する輝度制御信号LCSを受けて、それを駆動電圧制御信号DVCに変換する。輝度/シールド電圧変換回路2は、同じく輝度制御信号LCSを受けて、それをシールド電圧制御信号SVCに変換する。駆動電圧制御信号DVCおよびシールド電圧制御信号SVCは、いずれも輝度制御信号LCSがレベル変換および非線形補正された信号である。
【0014】
駆動回路用電源3は、駆動電圧制御信号DVCに従って駆動電圧DVを可変し、それを駆動回路4に供給する。駆動回路4は、駆動電圧DV、映像データVSDおよび同期信号SYNを受けて、パネル5のゲート電極6およびカソード電極7にパッシブ駆動パルス幅変調信号PDMを出力する。シールド電源8は、シールド電圧制御信号SVCに従ってシールド電圧SVを可変し、それをシールド電極9に供給する。
【0015】
図2は、図1のパネル5のガラス基板上に構成されるゲート電極6およびカソード電極7の配置の一例を示した図である。
【0016】
図2では、ゲート電極6a〜6dおよびカソード電極7a〜7cが4行3列に配置されている。ゲート電極6a〜6dとカソード電極7a〜7cとの交点には、電界放出素子101〜112がそれぞれ設けられている。以下、電界放出素子101〜112を総称して電界放出素子100とも称する。
【0017】
図3は、図2の電界放出素子100の具体的な構成の一例を示した図である。
図3を参照して、電界放出素子100は、パネル5のゲート電極6、カソード電極7およびシールド電極9上に構成され、エミッタ材料11と、高圧電源14と、蛍光パネル15とを含む。
【0018】
カソード電極7上に、エミッタ材料11が構成されている。エミッタ材料11の一例としては、微細加工が可能なカーボンナノチューブがある。エミッタ材料11に対向して、ゲート電極6にはエミッタホール12が形成されている。ゲート電極6の上には、シールド電極9が構成されている。シールド電極9の上には、エミッタ材料11に対向して蛍光パネル15が配置されている。蛍光パネル15には、高圧電源14によって高電圧がかかっている。
【0019】
カソード電極7とゲート電極6との間に所定レベル以上の電圧を印加することによって、エミッタ材料11から電子ELEが放出される。エミッタ材料11から放出された電子ELEは、エミッタホール12を通り、シールド電極9によってフォーカスされる。フォーカスされた電子ELEは、対向して設けられている蛍光パネル15に引き寄せられ、蛍光パネル15上の蛍光体に衝突して発光する。蛍光パネル15の表面には、赤、緑、青の3原色の蛍光体が形成され、カラー表示を実現している。
【0020】
図1および2に戻って、駆動回路4は、駆動電圧DV、映像データVSDおよび同期信号SYNを受けて、パネル5のゲート電極6およびカソード電極7にパッシブ駆動パルス幅変調信号PDMを出力する。具体的には、ゲート電極6a〜6dに対して、パルス電圧VgとDC電圧Vdcとからなるスキャンパルスが順次印加される。カソード電極7a〜7cに対しては、映像データVSDに従ってパルス幅変調されたパルス電圧Vkのデータパルスが印加される。
【0021】
図4は、図2のパネル5に印加されるパッシブ駆動パルス幅変調信号PDMの具体的な波形の一例を示したタイミング図である。
【0022】
図4を参照して、ゲート電極6a,6b,6b,・・・には、いずれもDC電圧Vdcが印加されている。その上で、ゲート電極6aには、時刻t1〜t4にパルス電圧Vgが印加される。ゲート電極6bには、時刻t4〜t7にパルス電圧Vgが印加される。ゲート電極6cには、時刻t7〜t10にパルス電圧Vgが印加される。
【0023】
カソード電極7aは、時刻t1以前、t3〜t4,t5〜t7,t8〜t10においてパルス電圧Vkが印加され、それ以外は接地電位GNDとなる。カソード電極7bは、時刻t1以前、t2〜t4,t6〜t7,t9〜t10においてパルス電圧Vkが印加され、それ以外は接地電位GNDとなる。
【0024】
電界放出素子101には、ゲート電極6aにかかる電圧からカソード電極7aにかかる電圧を減算した電圧が印加される。すなわち、電界放出素子101は、時刻t1以前、t5〜t7,t8〜t10においてVdc−Vkの電圧が印加され、時刻t1〜t3においてVg+Vdcの電圧が印加され、時刻t3〜t4においてVg+Vdc−Vkの電圧が印加され、時刻t4〜t5,t7〜t8、時刻t10以降においてVdcの電圧が印加される。
【0025】
電界放出素子102には、ゲート電極6aにかかる電圧からカソード電極7bにかかる電圧を減算した電圧が印加される。すなわち、電界放出素子102は、時刻t1以前、t6〜t7,t9〜t10においてVdc−Vkの電圧が印加され、時刻t1〜t2においてVg+Vdcの電圧が印加され、時刻t2〜t4においてVg+Vdc−Vkの電圧が印加され、時刻t4〜t6,t7〜t9、時刻t10以降においてVdcの電圧が印加される。
【0026】
電界放出素子100では、Vg+Vdcの電圧が印加されている期間が点灯期間となり、それ以外の期間、つまりVg+Vdc−Vk,Vdc,Vdc−Vkの電圧が印加されている期間が非点灯期間となる。すなわち、電界放出素子101では、時刻t1〜t3が点灯期間となり、それ以外が非点灯期間となる。電界放出素子102では、時刻t1〜t2が点灯期間となり、それ以外が非点灯期間となる。
【0027】
上記のようなパッシブ駆動パルス幅変調信号PDMの波形は、輝度制御信号LCSによって制御される。つまり、輝度制御信号LCSが変化すると、ゲート電極6a〜6dに印加されるスキャンパルスの振幅も可変する。電界放出ディスプレイ装置10Aにおいて、輝度を下げるとき、または消費電力を減らすときには、たとえば、パルス電圧VgとDC電圧Vdcとからなるスキャンパルスの振幅を低くする。このとき、パルス電圧VgとDC電圧Vdcとを別々に下げても構わないし、両方同時に下げても構わない。
【0028】
また、図1で説明したように、輝度/シールド電圧変換回路2は、パネル5の輝度を制御する輝度制御信号LCSを受けて、それをシールド電圧制御信号SVCに変換する。シールド電源8は、シールド電圧制御信号SVCに従ってシールド電圧SVを可変し、それをシールド電極9に供給する。
【0029】
ここで、上述のように駆動電圧DVの制御で輝度制御信号LCSが変化すると、輝度/シールド電圧変換回路2から出力されるシールド電圧制御信号SVCも影響を受ける。そこで、この輝度制御電圧LCSの変化に対して最適なシールド電圧制御信号SVCが出力されるように、輝度/シールド電圧変換回路2の入出力特性を最適化する必要がある。これにより、駆動電圧DVが可変した場合にも、シールド電極9によるフォーカス特性を常に最適化することができる。
【0030】
なお、輝度/シールド電圧変換回路2への入力信号は、輝度制御信号LCS以外であっても構わない。輝度制御信号LCS以外には、たとえば、輝度/駆動電圧変換回路1から出力される駆動電圧制御信号DVC、駆動回路用電源3から出力される駆動電圧DVなどが考えられる。これらの場合にも、輝度制御信号LCSの場合と同じく、最適なシールド電圧制御信号SVCが出力されるように、それぞれの場合に合わせて輝度/シールド電圧変換回路2の入出力特性を最適化する必要がある。
【0031】
以上のように、実施の形態1によれば、駆動電圧DVの変化に合わせて輝度/シールド電圧変換回路2の入出力特性を最適化しシールド電圧SVを調整することで、シールド電極9によるフォーカス特性を最適な状態にすることができる。これにより、電界放出ディスプレイ装置10Aの消費電力が低減される。
【0032】
上記により、電界放出ディスプレイ装置10Aの輝度を調整するために駆動電圧DVを可変にした場合にも、表示セルの色ずれ、セル内の発光集中等による画質劣化を防ぐことができる。また、各表示セルの発光効率も最適な状態に維持することができる。さらに、駆動電圧DVと最適なシールド電圧SVとの関係が複雑になっても、容易に任意の関係を設定することができる。
【0033】
[実施の形態2]
図5は、この発明の実施の形態2による電界放出ディスプレイ装置10Bの概略的な構成を示したブロック図である。
【0034】
図5を参照して、実施の形態2の電界放出ディスプレイ装置10Bは、輝度/シールド電圧変換回路2およびシールド電源8が取り除かれ、駆動電圧/シールド電圧変換回路16が付加された点において、実施の形態1の電界放出ディスプレイ装置10Aと異なる。したがって、実施の形態1と重複する部分の説明は、ここでは繰り返さない。
【0035】
輝度/駆動電圧変換回路1は、パネル5の輝度を制御する輝度制御信号LCSを受けて、それを駆動電圧制御信号DVCに変換する。駆動回路用電源3は、駆動電圧制御信号DVCに従って駆動電圧DVを可変し、それを駆動回路4および駆動電圧/シールド電圧変換回路16に供給する。駆動電圧/シールド電圧変換回路16は、駆動電圧DVをシールド電圧SVに変換し、それをシールド電極9に供給する。
【0036】
上記のように、実施の形態2の電界放出ディスプレイ装置10Bでは、駆動回路用電源3の駆動電圧DVから駆動電圧/シールド電圧変換回路16を通じてシールド電極9を直接駆動している。
【0037】
駆動電圧DVとシールド電圧SVとの関係が比例関係にあり、かつ駆動電圧DVの方がシールド電圧SVより大きい場合、駆動回路用電源3の駆動電圧DVを駆動電圧/シールド電圧変換回路16において高抵抗で分圧することにより、駆動電圧DVからシールド電極9を直接駆動することができる。また、駆動電圧DVとシールド電圧SVとが等しい場合には、駆動電圧/シールド電圧変換回路16を介さずに、駆動回路用電源3の駆動電圧DVからシールド電極9を直接駆動することもできる。
【0038】
以上のように、実施の形態2によれば、輝度/シールド電圧変換回路2およびシールド電源8の代わりに簡単な構成の駆動電圧/シールド電圧変換回路16を付加することにより、駆動回路用電源3の駆動電圧DVから駆動電圧/シールド電圧変換回路16を通じてシールド電極9を直接駆動することができる。
【0039】
[実施の形態3]
図6は、この発明の実施の形態3による電界放出ディスプレイ装置10Cの概略的な構成を示したブロック図である。
【0040】
図6を参照して、実施の形態3の電界放出ディスプレイ装置10Cは、輝度/シールド電圧変換回路2がメモリテーブル17に置き換えられた点において、実施の形態1の電界放出ディスプレイ装置10Aと異なる。したがって、実施の形態1と重複する部分の説明は、ここでは繰り返さない。
【0041】
メモリテーブル17は、輝度/シールド電圧変換回路2と同様に、パネル5の輝度を制御する輝度制御信号LCSを受けて、それをシールド電圧制御信号SVCに変換する。メモリテーブル17には、シールド電極9による最適なフォーカス特性を実現するための輝度制御信号LCSとシールド電圧制御信号SVCとの関係が記憶されており、この関係を任意に設定することができる。
【0042】
なお、メモリテーブル17への入力信号は、輝度制御信号LCS以外であっても構わない。輝度制御信号LCS以外には、たとえば、輝度/駆動電圧変換回路1から出力される駆動電圧制御信号DVC、駆動回路用電源3から出力される駆動電圧DVなどが考えられる。これらの場合にも、輝度制御信号LCSの場合と同じく、最適なシールド電圧制御信号SVCが出力されるように、それぞれの場合に合わせて輝度/シールド電圧変換回路2の入出力特性を最適化する必要がある。
【0043】
メモリテーブル17としては、一例として、安価な各種ROM(Read Only Memory)を使用することができる。メモリテーブル17にROMを使用することによって、一度設定した輝度制御信号LCSとシールド電圧制御信号SVCとの関係が安定的に保存されるとともに、コストを削減することができる。
【0044】
メモリテーブル17の他の一例としては、電気的に書き換え可能なメモリを使用することができる。電気的に書き換え可能なメモリとは、たとえばEEPROM(Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory)、フラッシュメモリ等がある。メモリテーブル17に電気的に書き換え可能なメモリを使用することによって、輝度制御信号LCSとシールド電圧制御信号SVCとの関係をいつでも容易に変更することができる。
【0045】
メモリテーブル17に電気的に書き換え可能なメモリを使用することで、電界放出ディスプレイ装置10Cの各装置ごとに設定値を変えることができる。また、電界放出ディスプレイ装置10Cの経時変化により輝度制御信号LCSとシールド電圧制御信号SVCとの関係が変化しても容易に変更することができる。
【0046】
以上のように、実施の形態3によれば、輝度/シールド電圧変換回路2をメモリテーブル17に置き換えることによって、シールド電極9による最適なフォーカス特性を実現するための輝度制御信号LCSとシールド電圧制御信号SVCとの関係が複雑であっても任意に関係を設定することができる。
【0047】
今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【0048】
【図1】この発明の実施の形態1による電界放出ディスプレイ装置10Aの概略的な構成を示したブロック図である。
【図2】図1のパネル5のガラス基板上に構成されるゲート電極6およびカソード電極7の配置の一例を示した図である。
【図3】図2の電界放出素子100の具体的な構成の一例を示した図である。
【図4】図2のパネル5に印加されるパッシブ駆動パルス幅変調信号PDMの具体的な波形の一例を示したタイミング図である。
【図5】この発明の実施の形態2による電界放出ディスプレイ装置10Bの概略的な構成を示したブロック図である。
【図6】この発明の実施の形態3による電界放出ディスプレイ装置10Cの概略的な構成を示したブロック図である。
【符号の説明】
【0049】
1 輝度/駆動電圧変換回路、2 輝度/シールド電圧変換回路、3 駆動回路用電源、4 駆動回路、5 パネル、6,6a〜6d ゲート電極、7,7a〜7c カソード電極、8 シールド電源、9 シールド電極、10A〜10C 電界放出ディスプレイ装置、11 エミッタ材料、12 エミッタホール、14 高圧電源、15 蛍光パネル、16 駆動電圧/シールド電圧変換回路、17 メモリテーブル、100〜112 電界放出素子。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
電子ビームをフォーカスするシールド電極をパネルに取り付けた電界放出ディスプレイ装置であって、
前記パネルを制御する制御信号を駆動電圧制御信号に変換する駆動電圧変換回路と、
前記駆動電圧制御信号に従って、前記パネルの駆動に用いられる駆動電圧を可変する駆動回路用電源と、
前記駆動電圧を受けて、前記パネルに変調電圧を与えるパッシブ駆動パルス幅変調信号を出力する駆動回路とを備え、
前記シールド電極に供給されるシールド電圧は、前記制御信号に基づいて可変される、電界放出ディスプレイ装置。
【請求項2】
前記パネルは、
格子状に配置された複数のゲート電極およびカソード電極と、
前記複数のゲート電極と前記複数のカソード電極との各交点に設けられた電界放出素子とを含み、
前記電界放出素子には、前記ゲート電極に与えられるスキャンパルス電圧から前記カソード電極に与えられるデータパルス電圧を減算した電圧が前記パッシブ駆動パルス幅変調信号の電圧として各々印加される、請求項1に記載の電界放出ディスプレイ装置。
【請求項3】
前記電界放出素子は、
前記カソード電極上に構成されるエミッタ材料と、
前記エミッタ材料から放出される前記電子ビームの照射を受ける蛍光パネルと、
前記蛍光パネルに高電圧を印加する高圧電源とを含み、
前記電子ビームは、前記カソード電極と前記ゲート電極との間に所定レベル以上の電圧が印加されることによって前記エミッタ材料から放出され、前記ゲート電極に形成されたエミッタホールを通り、前記シールド電極によってフォーカスされ、前記蛍光パネル上の蛍光体に衝突して発光する、請求項2に記載の電界放出ディスプレイ装置。
【請求項4】
前記エミッタ材料は、カーボンナノチューブである、請求項3に記載の電界放出ディスプレイ装置。
【請求項5】
前記制御信号は、前記パネルの輝度を制御する輝度制御信号であって、
前記輝度制御信号をシールド電圧制御信号に変換する輝度/シールド電圧変換回路と、
前記シールド電圧制御信号に従って前記シールド電圧を可変するシールド電源とをさらに備える、請求項1に記載の電界放出ディスプレイ装置。
【請求項6】
前記スキャンパルス電圧は第1のパルス電圧と直流電圧とから構成され、前記データパルス電圧は映像データに従ってパルス幅変調された第2のパルス電圧から構成され、前記電界放出素子は、前記第1のパルス電圧と前記直流電圧とが印加されている期間において点灯状態となる、請求項2に記載の電界放出ディスプレイ装置。
【請求項7】
前記駆動電圧を前記シールド電圧に変換する駆動電圧/シールド電圧変換回路をさらに備える、請求項1に記載の電界放出ディスプレイ装置。
【請求項8】
前記駆動電圧/シールド電圧変換回路は、前記駆動電圧を高抵抗で分圧することによって前記シールド電圧に変換する、請求項7に記載の電界放出ディスプレイ装置。
【請求項9】
前記制御信号とシールド電圧制御信号との関係を設定したメモリ部と、
前記シールド電圧制御信号に従って前記シールド電圧を可変するシールド電源とをさらに備える、請求項1に記載の電界放出ディスプレイ装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【公開番号】特開2007−212671(P2007−212671A)
【公開日】平成19年8月23日(2007.8.23)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2006−31384(P2006−31384)
【出願日】平成18年2月8日(2006.2.8)
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】(出願人による申告)平成17年度、独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構、「地球温暖化防止新技術プログラム カーボンナノチューブFEDプロジェクト」委託契約、産業活力再生特別措置法第30条の適用を受ける特許出願
【出願人】(000006013)三菱電機株式会社 (33,312)
【Fターム(参考)】