(57)【要約】【課題】走査電極に供給する選択・非選択・反転電圧を１つの電源を用いて発生させる。【解決手段】走査電極電圧補正回路１は、走査電極Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３を選択状態とする選択電圧と、非選択状態とする非選択電圧と、電子放出素子２０１１〜２０１６に逆バイアス電圧を印加するための反転電圧を、走査電極選択回路５のスイッチ群の動作に同期して出力する。また、非発光期間であるブランキング期間において、非選択電圧又は反転電圧を出力する。さらに、１つの電源３により動作する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数本の走査配線と、前記走査配線と交差する複数本のデータ配線と、前記走査配線とデータ配線との交点に配置された複数の電子放出素子と、前記電子放出素子からの電子により発光する蛍光体とからなる表示パネルと、前記走査配線の走査電極に接続された走査電極選択回路と、前記走査電極に印加する走査電極駆動電圧を補正する走査電極電圧補正回路と、前記走査配線の抵抗による電圧降下の影響を演算する電圧降下補正回路と、前記電圧降下補正回路からの出力を前記データ配線のデータ電極に印加するデータ電極駆動回路と、前記電子放出素子からの放出電子を蛍光体へ収束して照射させる高圧発生回路を備えた表示装置において、
前記走査電極電圧補正回路は、走査電極を選択状態とする選択電圧と、走査電極を非選択状態とする非選択電圧と、電子放出素子に逆バイアス電圧を印加するための反転電圧を、前記走査電極選択回路の選択・非選択・反転動作に同期して出力することを特徴とする表示装置
【請求項２】
前記走査電極選択回路は、走査電極駆動電圧を走査電極に印加する第１のスイッチ群と、走査電極を非選択状態にする第２のスイッチ群を備え、前記第２のスイッチ群には電圧を保持するための電圧保持手段が接続されており、
前記走査電極電圧補正回路は、走査電極に印加する走査電極駆動電圧を決定するための基準電圧発生回路と、前記基準電圧発生回路からの出力電圧を増幅する増幅器を備え、前記増幅器には前記第１のスイッチ群が接続されており、
前記第１のスイッチ群と第２のスイッチ群とを組み合わせた切り換え動作に同期して、前記基準電圧発生回路に入力される補正データが切り換えられ、
前記増幅器は、走査電極を選択状態とする選択電圧と、走査電極を非選択状態とする非選択電圧と、電子放出素子に逆バイアス電圧を印加するための反転電圧を出力することを特徴とする請求項１に記載の表示装置
【請求項３】
前記走査電極選択回路は、走査電極駆動電圧を走査電極へ印加する第１のスイッチ群と、走査電極を非選択状態にする第２のスイッチ群と、走査電極の電圧を検出する第３のスイッチ群とを備え、前記第２のスイッチ群には電圧を保持するための電圧保持手段が接続されており、
前記走査電極電圧補正回路は、走査電極に印加する走査電極駆動電圧を決定するための基準電圧発生回路と、前記基準電圧発生回路からの出力を増幅する負帰還型増幅器を備え、前記負帰還型増幅器には前記第１のスイッチ群が接続され、前記負帰還型増幅器の帰還信号入力には前記第３のスイッチ群が接続されており、
前記第１のスイッチ群と第２のスイッチ群と第３のスイッチ群とを組み合わせた切り換え動作に同期して、前記基準電圧発生回路に入力される補正データが切り換えられ、
前記負帰還型増幅器は、走査電極を選択状態とする選択電圧と、走査電極を非選択状態とする非選択電圧と、電子放出素子に逆バイアス電圧を印加するための反転電圧を出力することを特徴とする請求項１に記載の表示装置
【請求項４】
前記走査電極電圧補正回路は、非発光期間に、非選択電圧又は反転電圧を出力することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の表示装置
【請求項５】
前記走査電極電圧補正回路が１つの電源で動作することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の表示装置
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子放出素子をマトリックス状に配置したマルチ電子源を用いる表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、互いに直交する電極群の交点に電子源を設け、各電子源への印加電圧又は印加時間を調整することにより、電子源からの放出電子量を制御し、高電圧により放出電子を加速して蛍光体へ照射する自発光型のマトリックス方式ディスプレイが注目を集めている。
【０００３】
この種のディスプレイは、一般的に、フィールドエミッションディスプレイ（ＦＥＤ）と呼ばれており、用いられる電子放出素子として、薄膜電子源を用いるもの、カーボナノチューブを用いるもの、表面伝導電子放出素子を用いるものなどがある。
【０００４】
ＦＥＤに用いる表示パネルは、大まかに、マトリックス状に配置された複数の電子放出素子とこれらの電子放出素子を駆動する配線を設けたカソードパネルと、蛍光体が塗布されたアノードパネルとにより構成されている。
【０００５】
図８に、カソードパネルのモデル図を示す。図８において、電子放出素子２０１が各画素を構成する。各電子放出素子は、垂直方向のデータ配線２０２と水平方向の走査配線２０３に挟まれた形で接続されている。Ｄ１〜Ｄｍが各データ配線へのデータ信号を印加するデータ電極、Ｓ１〜Ｓｎが各走査配線への選択電圧と非選択電圧と反転電圧を印加する走査電極である。
【０００６】
図９に、表示パネルに用いる電子放出素子として薄膜電子源を用いた場合の、電子源印加電圧Ｖと流れる電流Ｉの関係を示す。印加電圧Ｖが低電圧の領域（Ｖ＜Ｖth）において、薄膜電子源の電流Ｉは非常に小さい。印加電圧がＶthを超えると薄膜電子源に電流が流れ始め、印加電圧Ｖに対して流れる電流Ｉは指数関数的に増加する。
【０００７】
図８に示す走査電極Ｓ１〜Ｓｎを駆動する走査電極選択手段は、各走査線に対して、走査線を選択状態とする選択電圧と、走査線を非選択状態とする非選択電圧と、電子放出素子に逆バイアスとする反転電圧を出力する。この反転電圧は、動作寿命を改善するためのものであり、下記特許文献１に記載されている。
【０００８】
このように走査線の３値駆動を行う場合、図８に示すｎ本の走査電極を持つ表示パネルに対してはｎ×３個のスイッチを設け、３値駆動を行うための３つの電源を用いて走査電極の制御を行っている。これについて、下記特許文献２には、選択電圧を供給する電圧源と、非選択電圧を供給する電圧源と、休止電圧を供給する電圧源を用いることが記載されえいる。
【特許文献１】特開平１１-９５７１６公報
【特許文献２】特開２００３−１２２２８９公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ＦＥＤは、高コントラスト、高いピーク輝度、低消費電力である一方で、単純マトリクス構造であることから、駆動回路からみた負荷が大容量となる。したがって、大容量を駆動するための駆動デバイスが必要とされている。通常、ドライバと呼ばれる駆動システムは、半導体集積回路（ＬＳＩ）にて実現するのが一般的であるが、大容量駆動を実現することから大きな充放電電流を流すことができる出力素子をＬＳＩ上に配置する必要があり、チップサイズ増加の課題がある。
【００１０】
また、複数の種類の駆動電圧を実現するには、各々の駆動電圧に対応した複数の電源回路と、各駆動電圧を選択するスイッチを設ける必要があり、電源回路とＬＳＩの回路規模の増大を招く。これらは、コストアップの大きな要因であり、ＦＥＤの駆動回路としては、低コスト化が求められる。
【００１１】
そこで、本発明は、電源の数の削減とそれに伴って走査電極選択回路の構成の簡略化を行い、コストを抑えた信頼性の高い表示装置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】
【００１２】
本発明は、増幅器から走査電極選択回路へ出力する電圧を時分割で変化させることで、走査電極選択回路のスイッチ数を削減し、また、１つの電源回路で複数種の駆動電圧を発生することで、走査電極を駆動するために必要とされる電源を削減できる。
【００１３】
すなわち、本発明は、複数本の走査配線と、前記走査配線と交差する複数本のデータ配線と、前記走査配線とデータ配線との交点に対応して配置された複数の電子放出素子と、前記電子放出素子からの電子により発光する蛍光体とからなる表示パネルと、前記走査配線の走査電極に接続された走査電極選択回路と、前記走査電極に印加する走査電極駆動電圧を補正する走査電極電圧補正回路と、前記走査配線の抵抗による電圧降下の影響を演算する電圧降下補正回路と、前記電圧降下補正回路からの出力を前記データ配線のデータ電極に印加するデータ電極駆動回路と、前記電子放出素子からの放出電子を蛍光体へ収束して照射させる高圧発生回路を備えた表示装置において、前記走査電極電圧補正回路は、走査電極を選択状態とする選択電圧と、走査電極を非選択状態とする非選択電圧と、電子放出素子に逆バイアス電圧を印加するための反転電圧を、前記走査電極選択回路の選択・非選択・反転動作に同期して出力することを特徴とする。
【００１４】
また、非発光期間である映像ブランキング期間に、非選択電圧と反転電圧を切り換えて出力する。さらに、走査電極電圧補正回路が１つの電源電圧により動作する。
【発明の効果】
【００１５】
以上、本発明によれば、ＦＥＤのように高電圧を印加して電子を蛍光体に照射する表示パネルを用いた表示装置において、電源の数を減らすことによって、走査電極選択回路の構成が簡略化されてコストが抑えられ、信頼性の高い表示装置を提供することができる。
【００１６】
また、本発明をマトリックス方式ディスプレイへ適用することにより、低コストで、信頼性の高い表示装置を提供することができる。なお、本発明は、薄膜電子源を実施例として説明するが、カーボナノチューブや表面伝導電子放出素子等の他の冷陰極素子を用いた表示装置に対しても有効である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を用いて、本発明の実施例を説明する。
【実施例１】
【００１８】
本発明に係る表示装置について、図１から図５を用いて説明する。図１は、本実施例のブロック構成図である。図２は、図１の走査電極選択回路５と走査電極電圧補正回路１の回路構成図、図３は、図２の動作を説明するための動作波形図、図４は、走査電極電圧補正回路の構成図、図５は、図４の動作を説明するための動作波形図である。
【００１９】
図１において、画像信号２１０と同期信号２０４が、タイミングコントローラ２０５へ入力される。タイミングコントローラ２０５は、画像データ２０７と、走査電極選択回路５のコントロール信号２１４を生成して出力する。電圧降下補正回路６は、走査配線抵抗よる電圧降下量を、画像データ２０７を用いて演算し、データ電極駆動回路７に駆動データとして出力し、データ電極駆動回路７は、表示パネル２１５の各データ電極に駆動電圧を出力する。
【００２０】
走査電極選択回路５は、表示パネル２１５の各走査電極に接続され、走査電極駆動電圧を各走査電極へ供給する。走査電極選択回路５では、選択動作に係るスイッチのオン抵抗によっても電圧降下が発生する。
【００２１】
電圧降下補正回路６は、スイッチのオン抵抗による電圧降下量と配線抵抗による電圧降下量を、画像データ２０７を用いて演算し、走査電極電圧補正回路１へ選択電圧を決めるための補正データを出力する。この補正データは、選択電圧を決めるデータであるとともに、非選択電圧と反転電圧を決めるデータでもある。これらのデータが時分割で、走査電極電圧補正回路１へ送られる。
【００２２】
また、高圧回路２２０は、表示パネル２１５の蛍光体に電子放出素子（以下「電子源」ともいう。）からの放出電子を収束して照射させる。
【００２３】
次に、図２と図３を用いて、走査電極電圧補正回路１と走査電極選択回路５の動作を説明する。なお、説明の便宜上、図２においては、走査電極（走査配線及び薄膜電子源を含む負荷）が３本の表示パネルについて説明する。
【００２４】
図２において、走査電極電圧補正回路１は、基準電圧発生手段としてのデジタル−アナログ変換器（以下「ＤＡＣ」という。）２と、増幅度が１倍の増幅器４から構成する。電源３の電圧は、スイッチＳＨ１〜ＳＨ３のオン抵抗による電圧降下量と走査配線抵抗２０３１〜２０３６による電圧降下量を考慮した電圧より高い電圧に設定する。
【００２５】
ＤＡＣ２は、図３に示す水平表示期間Ｔｈｄ１〜Ｔｈｄ３において、電圧降下補正回路６にて演算した補正データに基づいて出力電圧Ｖｏ＝ＶＨ+ΔＶＨを出力する。ここでの電圧ΔＶＨが電圧降下量に相当し、この電圧ΔＶＨは、電圧降下補正回路６で画像データ２０７の内容により応じて変化させる。ＤＡＣ２からの出力電圧ＶＨ+ΔＶＨは、走査電極選択回路５に入力され、走査電極選択回路５は選択電圧ＶＨを各走査電極へ供給する。また、ＤＡＣ２が発生する非選択電圧ＶＬと反転電圧ＶＲも、電圧降下補正回路６からの時分割で送られてくる補正データにて設定する。
【００２６】
各電子源２０１１〜２０１６は、容量性負荷であることから図３に示すデータ電極電圧Ｖｄａｔａには波形遅延が生じる。この波形遅延の影響を抑える観点から、所望の電圧値到達後に、選択電圧を走査電極へ印加する。そのために、水平周期の始まりにおいて、水平ブランキング期間Ｔｈｂ１〜Ｔｈｂ３を設けている。
【００２７】
図２において、まず、走査電極Ｓ１が選択され、次に、Ｓ２、Ｓ３の順に走査が行われる。図３に示す水平ブランキング期間Ｔｈｂ１〜Ｔｈｂ３では、全てのスイッチＳＨ１〜ＳＬ３を全てオン状態とし、増幅器４の出力を非選択電圧ＶＬに設定する。
【００２８】
このとき、コンデンサ８の電圧はＶＬとなる。また、コンデンサ８は、水平表示期間Ｔｈｄ１〜Ｔｈｄ３において、非選択状態である走査電極の電圧を非選択電圧ＶＬに保持する働きをする。
ここで、走査電極Ｓ１の選択動作では、走査電極選択回路５の出力ＶＳ１の電圧をＶＨに設定するために、スイッチＳＨ１をオン状態、スイッチＳＬ１をオフ状態へ遷移させ、走査電極Ｓ１に選択電圧ＶＨを印加する。このとき、他の走査電極Ｓ２、Ｓ３は、ＳＬ２とＳＬ３がオン状態、ＳＨ２とＳＨ３がオフ状態にあり、非選択電圧ＶＬが印加されて発光しない。
【００２９】
次に、走査電極Ｓ２とＳ３に対しても同様のスイッチ動作を行い、選択状態と非選択状態を作り出す。走査電極Ｓ３の選択動作の後に、図３に示す垂直ブランキング期間Ｔｖｂへ移行する。垂直ブランキング期間Ｔｖｂでは、スイッチＳＨ１〜ＳＨ３をオン状態に、スイッチＳＬ１〜ＳＬ３をオフ状態とすると同時に、増幅器４の出力電圧Ｖｏを反転電圧ＶＲに設定して、全ての電子放出素子に逆バイアス電圧を印加する。
【００３０】
次に、図４と図５を用いて走査電極電圧補正回路１の動作を説明する。図２に示すＤＡＣ２は、ラッチ回路１５とデコーダ１６から構成する。ラッチ回路１５には、電圧降下補正回路６から補正データＤａｔａを取り込むクロックＣＬ１と、取り込んだ補正データＤａｔａをデコーダ１６へ出力するタイミングを制御するクロックＣＬ２と、デコーダ１６の出力電圧Ｖ１に対応する補正データＤａｔａが入力されている。
【００３１】
このラッチ回路１５は、クロックＣＬ１がハイレベルのとき、シリアルな補正データＤａｔａを取り込み、クロックＣＬ２の立下りにてパラレルな補正データＤａｔａ１としてデコーダ１６へ転送する。同タイミングにて、デコーダ１６は電圧Ｖ１を出力する。
【００３２】
増幅器４は、増幅度が１倍に設定されており、入力電圧Ｖ１と出力電圧Ｖｏとの関係が、Ｖｏ＝Ｖ１の関係にある。図５に示す水平表示期間Ｔｈｄにおける増幅器４の出力電圧ＶＨ+ΔＶＨは、前期間の水平ブランキング期間Ｔｈｂの間に、電圧降下補正回路６が送信するシリアル補正データＤａｔａＨにより決定する。逆に、水平ブランキング期間Ｔｈｂにおける増幅器４の出力電圧ＶＬは、前期間の水平表示期間Ｔｈｄの間に、電圧降下補正回路６が送信するシリアル補正データＤａｔａＬにより決定する。なお、反転電圧ＶＲについては、図示していないが、垂直ブランキング期間直前の最後の水平表示期間に補正データを、電圧降下補正回路６が送信して、増幅器４の出力電圧をＶＲとすればよい。
【００３３】
本実施例によれば、３値駆動を有する走査電極駆動部を２系統のスイッチ群で構成し、単一電源での駆動が可能である。電源部と走査電極駆動部の簡略化が図れることから、電子放出素子をマトリックス状に配置したディスプレイにおいて、低コストで信頼性が高い表示装置を提供できる。また、本実施例では、薄膜電子源の駆動回路に限定されることなく、カーボナノチューブや表面伝導電子放出素子等の他の冷陰極素子の駆動回路への適用が可能である。
【実施例２】
【００３４】
本発明に係る表示装置について、図６と図７を用いて説明する。図６は、本実施例の回路構成図、図７は図６の動作を説明するための動作波形図である。図６においては、説明を容易にするため、３本の走査電極Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３とそれらを駆動する回路の構成のみを示している。
【００３５】
図６において、走査電極選択回路１１は、実施例１にて説明した走査電極選択回路５に対して、帰還スイッチＳＦ１〜ＳＦ３を追加した構成である。帰還スイッチＳＦ１〜ＳＦ３は、走査電極駆動電圧を監視する。
【００３６】
走査電極電圧補正回路１２は、ＤＡＣ２と負帰還型増幅器１０から構成する。負帰還型増幅器１０に用いる電源３の電圧は、選択電圧ＶＨとスイッチＳＨ１〜ＳＨ３の電圧降下量ΔＶＨを考慮した電圧に設定する。
【００３７】
ＤＡＣ２は、入力される補正データに基づいて、選択電圧と非選択電圧と反転電圧を出力する。
【００３８】
実施例１と同じ理由で、データ電極電圧Ｖｄａｔａの波形遅延の影響を抑える観点から、所望の電圧値到達後に、選択電圧を走査電極へ印加するために、水平周期の始まりにおいて、水平ブランキング期間Ｔｈｂ１〜Ｔｈｂ３を設けている。
【００３９】
図６において、まず、走査電極Ｓ１が選択され、次に、Ｓ２、Ｓ３の順に走査が行われる。スイッチＳＨ１〜ＳＦ３は、図７に示す制御信ＶＳＨ１〜ＶＳＦ３がハイレベルにある時にオン状態とする。図７に示す水平ブランキング期間Ｔｈｂ１〜Ｔｈｂ３においては、ＤＡＣ２の出力電圧をＶＬとすると同時に、全てのスイッチＳＨ１〜ＳＦ３をオン状態とし、負帰還型増幅器１０の出力を非選択電圧ＶＬに設定する。このとき、コンデンサ８の電圧をＶＬとする。
【００４０】
走査電極Ｓ１を選択する際には、ＤＡＣ２の出力電圧を選択電圧ＶＨとして、スイッチＳＨ１とＳＦ１をオン状態とする。この状態にて、負帰還増幅器１０は、負帰還動作により走査電極駆動電圧ＶＳ１が選択電圧ＶＨと同電圧となるように、出力電圧Ｖｏを出力する。この出力電圧Ｖｏは、スイッチＳＨ１の電圧降下量ΔＶＨを選択電圧ＶＨに加算した電圧になっており、スイッチＳＨ１の電圧降下量を補正した状態で、走査電極Ｓ１へ選択電圧ＶＨを供給する。このとき、スイッチＳＬ２とＳＬ３がオン状態、スイッチＳＨ２とＳＨ３と帰還スイッチＳＦ２とＳＦ３がオフ状態にあり、走査電極Ｓ２とＳ３は非選択電圧ＶＬが印加されて発光しない。
【００４１】
走査電極Ｓ２とＳ３に対しても同様のスイッチ動作により選択状態と非選択状態を作り出し、順次走査を行う。走査電極Ｓ３の選択動作の後に、垂直ブランキング期間Ｔｖｂへ移行する。垂直ブランキング期間Ｔｖｂでは、スイッチＳＨ１〜ＳＨ３と帰還スイッチＳＦ１〜ＳＦ３をオン状態、スイッチＳＬ１〜ＳＬ３をオフ状態とすると同時に、ＤＡＣ２は、負帰還型増幅器１０の正相入力の電圧を反転電圧ＶＲに設定して、負帰還型増幅器１０から反転電圧ＶＲを出力し、全ての電子放出素子へ逆バイアス電圧を印加する。
【００４２】
本実施例によれば、実施例１と同様の効果が得られ、電子放出素子をマトリックス状に配置したディスプレイにおいて、低コストで信頼性が高い表示装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施例１のブロック構成図
【図２】本発明の実施例１の回路構成図
【図３】実施例１を説明するための動作波形図
【図４】走査電極電圧補正回路の構成図
【図５】走査電極電圧補正回路の動作を説明するための動作波形図
【図６】本発明の実施例２の回路構成図
【図７】実施例２を説明するための動作波形図
【図８】電子放出素子をマトリックス状に配置した表示パネルの構造図
【図９】薄膜電子源の電圧−電流特性図
【符号の説明】
【００４４】
１…走査電極電圧補正回路、２…ＤＡＣ、３…電源、４…増幅器、５、１１…走査電極選択回路、６…電圧降下補正回路、７…データ電極駆動回路、８…コンデンサ、１０…負帰還型増幅器、１５…ラッチ回路、１６…デコーダ、２０５…タイミングコントローラ、２１５…表示パネル、２２０…高圧回路、２０１１〜２０１６…電子源、２０３１〜２０３６…走査配線抵抗
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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