(57)【要約】【課題】  自発光型画素を持つ大画面薄型マトリックス・ディスプレーに於いて、各画素が必要十分な輝度と鮮明度を持つように発光電圧と発光時間を制御でき、且つ、長寿命にして、製造歩留まりの良い、階調制御の容易な、アクティブマトリックスディスプレイを作る。【解決手段】  自発光型画素を持つ大画面薄型アクティブマトリックス・ディスプレイに於いて、画素毎に、比較的粗大な、合同形状の半導体を含む素子群を形成し、常時発光維持電圧を画素に供給するか、蓄電されたコンデンサー電力を使用しながら、発光電圧の上限値の選択と発光時間の制御を可能にし、明暗階調に対応した発光電力の増幅を行なえるようにする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画素を自発光させる事ができ、且つ発光維持電圧を増減することによって輝度調整ができ、且つ１フィールド中の発光時間を増減することによって輝度調整ができる型の発光体を持つマトリックスディスプレイにおいて、発光電力値選択の自由度が高く、且つ発光時間を制御できるアクティブマトリックスディスプレイを構成する事を目的として、各画素毎に、マトリクス状に、合同形状の、可変抵抗体である半導体を含む素子群を組み合わせた微小回路を設置すると同時に、各画素に、互いに接触せずに直交する行導線と列導線に繋がれた信号電極と走査電極を設置する事を特徴とする、マトリックスディスプレイ構成法。
【請求項２】
請求項１のマトリックスディスプレイに於いて、画素毎に設置する合同形状の半導体を含む素子群を、スイッチ機能を持つ半導体やダイオード、バリスタなどによって構成すると同時に、信号電圧と走査電圧の組み合わせによって半導体やバリスタをＯＮ、ＯＦＦ制御するように設定し、別に発光の為の定圧電力を各画素に供給する導線を設置して、この発光定圧電力を半導体やバリスタによってＯＮ、ＯＦＦして、１フィールド内における発光時間を制御して階調調整をすることを特徴とするマトリックスディスプレイ構成法および操作法。
【請求項３】
請求項１のマトリックスディスプレイに於いて、画素毎に設置する合同形状の半導体を含む素子群を、スイッチ機能を持つ半導体やダイオード、バリスタなどによって構成すると同時に、信号電圧と走査電圧の組み合わせによって半導体やバリスタをＯＮ、ＯＦＦ制御するように設定し、別に走査電極に発光定圧電力と点滅走査電圧の供給を切り替えるスイッチを設置して、１サブフィールド内の画素点滅切り替え時間を除いて走査電極に発光定圧電力を供給するよう、点滅切り替えと発光維持を同じ走査電極を使って行ないながら、画素が消灯し半導体やバリスタが絶縁状態にある間は発光の為の電極と信号電極の間が絶縁して他の画素から流れてきた発光電流が当該画素の発光電極に流れ込まないよう発光電極と信号電極の間に半導体やバリスタを介在させるように設定した、１フィールド内における発光時間を制御して階調調整をすることを特徴とするマトリックスディスプレイ構成法および操作法。
【請求項４】
請求項１のマトリックスディスプレイに於いて、画素毎に設置する合同形状の半導体を含む素子群を、スイッチ機能を持つ半導体やサイリスタなどによって構成すると同時に、信号電圧と走査電圧の組み合わせによって半導体やサイリスタをＯＮ、ＯＦＦ制御するように設定し、別に発光の為の定圧電力を各画素に供給する導線を設置して、この発光定圧電力を半導体やサイリスタによってＯＮ、ＯＦＦして、１フィールド内における発光時間を制御して階調調整をすることを特徴とするマトリックスディスプレイ構成法および操作法。
【請求項５】
請求項１のマトリックスディスプレイに於いて、画素毎に設置する合同形状の半導体を含む素子群を、スイッチ機能を持つ半導体、トランジスタや電界効果トランジスタなどによって構成すると同時に、信号電圧と走査電圧を組み合わせて、画素毎に別に設置したＦＥＴを介して画素毎のコンデンサーに制御用電力を蓄電し、これによって電界効果トランジスタのゲートにＯＮ、ＯＦＦ制御信号を入力するように設定し、別に発光の為の定圧電力を各画素に供給する導線を設置して、この発光定圧電力を半導体や電界効果トランジスタによってＯＮ、ＯＦＦして、１フィールド内における発光時間を制御して階調調整をすることを特徴とするマトリックスディスプレイ構成法および操作法。
【請求項６】
請求項１のマトリックスディスプレイに於いて、画素毎に設置する合同形状の半導体を含む素子群を、増幅機能を持つ半導体やトランジシタなどによって構成すると同時に、別に発光の為の定圧電力を各画素に供給する導線を設置して、この発光定圧電力を、半導体やトランジスタのコレクタ電圧とし、信号電圧と走査電圧の組み合わせによって画素毎のＦＥＴを介して微小コンデンサーに蓄積された制御用電圧をベース電圧として、半導体やトランジスタのエミッタから送り出される発光電力を階調制御するように設定し、１フィールド内又は１サブフィールド内における各画素の発光電圧を制御して階調調整をすることを特徴とするマトリックスディスプレイ構成法および操作法。
【請求項７】
請求項６のマトリックスディスプレイに於いて、画素毎に設置する合同形状の半導体を含む素子群を、増幅機能を持つ電界効果トランジシタなどによって構成すると同時に、別に発光の為の定圧電力を各画素に供給する導線を設置して、この発光定圧電流を、電界効果トランジスタのソース−ドレイン電流とし、信号電圧と走査電圧の組み合わせによって画素毎のＦＥＴを介して微小コンデンサーに蓄積された制御用電圧をゲート電圧として、電界効果トランジスタから送り出される発光電力を階調制御するように設定し、１フィールド内又は１サブフィールド内における各画素の発光電圧を制御して階調調整をすることを特徴とするマトリックスディスプレイ構成法および操作法。
【請求項８】
請求項１のマトリックスディスプレイに於いて、画素毎に設置する合同形状の半導体を含む素子群を、開口率をゼロとして透明性を無くし、画素の面積を最大限に使った大型の単層または複層のコンデンサーと、ＦＥＴなどによって形成し、信号電圧と走査電圧を組み合わせて、ＦＥＴを介して、所定の階調を実現する電圧電力をコンデンサーに蓄積し、それを放出して所定の階調に対応した発光を行なう事を特徴とするマトリックスディスプレイ構成法および操作法。
【請求項９】
請求項８のマトリックスディスプレイに於いて、画素毎の素子群を取り去ってコンデンサーの容量をゼロとし、１フィールドを十分多くのサブフィールドに分割し、１回の発光輝度が十分に大きいが、１フィールド中の発光回数を制御する方式か、階調に対応する電圧を１フィールド中の全発光回数に印加する方式か、その中間の方式を取るかして階調調整を行ないながら、１フィールド中の多頻度高輝度発光によって必要な輝度を調達する、マトリックスディスプレイ構成法および操作法。
【請求項１０】
請求項１のマトリックスディスプレイに於いて、半導体をアモルファスシリコンをもって形成するマトリックスディスプレイ構成法。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、プラズマディスプレイ、やＥＬＤ、ＦＥＤ、ＬＥＤなど、画素を自発光させる事ができ、且つ発光維持電圧を増減することによって輝度調整ができ、且つ１フィールド中の発光時間を増減することによって輝度調整ができる型のマトリックスディスプレイに於いて、大型、長寿命、且つ、クロストークを防いで、ＣＲＴに比肩しうる高輝度、高コントラストの動画画像を得るためのディスプレイ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  従来のフラットディスプレイに於いては、例えばＬＣＤのように、透明化のために開口率を大きく取らねばならず、そのため高輝度、高コントラストを実現するために、アクティブ化を企図して画素毎に半導体を含む素子群を設置するにしても、画素毎に設置される素子や導線、絶縁部などは小さく、細くされなければならず、使用し得る電力、電圧、電流、の上限が抑えられ、大型ディスプレイの製造工程において許容されるゴミの大きさの上限も抑えられる為、大型ディスプレイの製造歩留まりが悪く、コストの高いものに成らざるを得なかった。
或いは、例えばＰＤＰのように自発光であるため、開口率を必要としないものも、発光の為の必要電力が大きい物ではコンデンサーによる蓄電方式が取り難く、階調調整のために細かくサブフィールド化されて発光時間を調整し易くした高圧多パルス供給方式を取らざるを得なかった。そのため素子や機器の負担が大きく、長寿命を保証することができなかった。
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】  上記従来技術の欠点は、自発光型のマトリックスディスプレイにおいて、ノイズ発光とクロストークを防いで、十分な輝度とコントラストを有しながら、長寿命、大画面のマトリックスディスプレイを作ることができない事であり、その原因の一つは、開口率を必要とせず、素子群や配線を粗にして大に為しうるという好条件にありながら、自発光型のマトリックスディスプレイにおいて、画素毎に半導体を含む素子群を設置することによって、マトリックスディスプレイを構成する各画素に、走査信号の一巡時間の間に、コントラストを強化するカラーフィルターを使っても尚且つ十分な輝度を発現させ得るに足る、十分な発光電圧と十分な発光時間を与えるべきアクティブ化が企図されなかった事である。同時に、比較的高圧の電力を使用する自発光型のアクティブマトリックスディスプレイにおいて、高圧多頻度パルスによる時分割型の階調調整が行なわれて、素子や機器の負担を増やし、寿命を短くしていた事である。
本発明は各画素をアクティブ化してノイズを防ぎ、十分な発光電圧と十分な発光時間を供給して輝度とコントラストを向上させると同時に、大電力の多頻度スイッチングを抑えて寿命を延ばし、配線パターンの粗大化に依って、ゴミによる大型ディスプレイ基板の製造歩留まりの低下を図るものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】  本出願の目的は、画素を自発光させる事ができ、且つ発光維持電圧を増減することによって輝度調整ができ、且つ１フィールド中の発光時間を増減することによって輝度調整ができる型の発光体を持つ、マトリックスディスプレイにおいて、発光電力値選択の自由度の高い、アクティブマトリックスディスプレイ構成を目的として、各画素毎に、マトリクス状に、合同形状の、可変抵抗体である半導体を含む素子群を組み合わせた、微小回路を設置することによって、発光電力効率の大小に拘わらずＣＲＴ並みの輝度とコントラストを実現し、合わせて製造歩留まりが高く、従ってコストが低く、長寿命のマトリックスディスプレイを製造する技術を提示する事である。
【００１４】  そうした素子群組み合わせの構成は幾つも考えられるが、有効な物は、ほぼ次の三種類にまとめられる。
【００１５】  ▲１▼  定圧電源からの発光電力を常時画素に送り、通電発光する時間を、半導体の一種であるスイッチ素子によりＯＮ、ＯＦＦ制御して階調制御をする方式。スイッチ素子としてバリスタ、サイリスタ、トランジスタなどがあり、サイリスタについては、信号電極電圧と走査電極電圧を別に設けたＦＥＴによりマッチングさせて切り替え信号とする。例えば、信号電圧をベース電圧とし、走査電圧をサイリスタの切り替え電圧としてＦＥＴにより当該画素のサイリスタのみをＯＮ、ＯＦＦ切り替え走査することができる。電界効果トランジスタを使う場合は、信号電極電圧と走査電極電圧を別に設けたＦＥＴによりマッチングさせて、画素毎に設置したコンデンサーに蓄電し、それをゲート電圧として、瞬間的なＯＮ、ＯＦＦ信号ではなく、通電期間中継続するゲート電圧とする。
請求項２、請求項３、請求項４、請求項５、に記されたものが一定電圧を半導体によってＯＮ、ＯＦＦ制御して、発光時間を制御することによって階調調整をする方式である。
【００１６】  ▲２▼  定圧電源からの発光電力を常時画素に送り、これを半導体の一種であるバイポーラ型トランジスタやユニポーラ型トランジスタなど増幅用半導体素子により階調制御のために調整された発光電力に変えて発光させる方式。この方式においては、増幅用半導体素子の他に、ベース電圧やゲート電圧を蓄えるコンデンサーと信号電圧と走査電圧をマッチングさせてコンデンサーに送り込むスイッチ素子としてのＦＥＴを画素毎に作る必要がある。
ベース電圧やゲート電圧は信号電極と走査電極から取った明暗階調対応電圧を、ＦＥＴなど半導体スイッチ素子を通して画素毎のコンデンサーに蓄えたものを使う。使用される増幅用半導体素子は、電流増幅型トランジスターあるいはバイポーラ型トランジスタと、電界効果トランジスターあるいはユニポーラ型トランジスタの二種類がある。この方式は画素の点灯と消灯の為の電力のＯＮ、ＯＦＦ回数が減るため、制御用半導体や電極、発光体の負担を減らして装置の寿命を延ばす事ができる。特に電界効果トランジスターの一種であるＭＯＳＦＥＴやｐｎ接合ゲート電界効果トランジスターは制御用のゲート電力の消費が無く電流が流れないので、コンデンサーの電圧降下が無く、明暗階調制御がしやすい。
請求項６と請求項７が、一定電圧を半導体によって増幅制御して、発光電力を制御することによって階調調整をする方式である。
【００１７】  ▲３▼  必要ならば多層に構成された、開口率に拘束されない大型コンデンサーを画素毎に設置し、信号電極電圧と走査電極電圧を画素毎に別に設けたＦＥＴによりマッチングして、階調調整された発光電圧を大型コンデンサーに蓄え、これを放出して発光させる方式。必要ならば１フィールドを時分割して複数のサブフィールドとしてコンデンサーの保有すべき電気容量を減らす。請求項８はこの方式に関するものである。但し、ＬＣＤと違い、自発光型ＤＳＰでは画素の点灯に電力消費が伴い、電流が流れるので、コンデンサーの電圧降下を生じ、明暗階調制御が難しい。
以上を整理すれば下記の表のようになる。
【００１８】
2004240450.tif 000003
【００１９】      こうした画素毎に半導体を使った微小回路の設定はＬＣＤに於いてはＦＥＴとコンデンサーを組み合わせてＴＦＴディスプレイとして既に作られているが、自発光画素によるフラットディスプレイ、なかんずくＰＤＰに於いては、放電発光の仕組み自体に継続発光機能、即ちアクティブ性があるので、画素毎に半導体素子を組み込む技術が提唱される事は無かった。しかしＰＤＰであろうと他の自発光型のフラットディスプレイであろうと、発光電力の最大値の選択幅を広げたり、発光電流のＯＮ、ＯＦＦの時間を自由に選ぶ事ができるようにしたり、画素毎に入力される発光電力の大きさを必要な明暗階調に応じて制御できるようにする事の利益は大きい。殊にテレビ画像表示における輝度、鮮明度の確保や階調調整機能においてその効果は大である。
【００２０】  更にＬＣＤのようにバックライトを使うために画素に透明性が要求され、従って開口率を大きくしなければならず、画素毎に作る素子や配線を極力小さく、細くしなければならないものとは違って、ＰＤＰ、ＥＬＤ、ＦＥＤ、ＬＥＤ、などの自発光型のフラットディスプレイに於いては、画素の透明性が不要であるため、素子や配線を粗大に、太く、間隔を広げて作る事ができる。その為、素子の電力容量の上限は引き上げられ、歩留まりを下げるゴミの大きさの許容度も広がって、大画面を作るに当たって、その歩留まりを大きく改善する事ができ、コストを引き下げる事ができる。つまり自発光型のフラットディスプレイにおいて画素毎に半導体素子を使ってアクティブ化すれば、輝度、鮮明度の高い大型ディスプレイが比較的安くできるのである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】  発明の実施の形態を実施例に基づき説明する。図１に示すように
▲１▼  各画素に図  のように、ＭＯＳ電界効果トランジスタ１、コンデンサー、電界効果トランジスタ２、信号電極或いはデータ電極、走査電極或いはゲート電極、発光電力電極、発光部、を設けた。
▲２▼  発光電力電極には常時、十分な最高輝度を実現し得る電力を供給すると同時に、１フィールドの始めに電界効果トランジスタ２にデータ電極を通じて明暗階調に対応した階調制御電圧を印加し、ゲート電極に電界効果トランジスタ２のＯＮ電圧を印加し、コンデンサーに階調制御電圧を蓄えた。
▲３▼  １フィールドの期間中、コンデンサーの階調制御電圧を、ＭＯＳ電界効果トランジスタ１、のゲートに印加して、ＭＯＳ電界効果トランジスタ１のソース−ドレイン電流を階調に対応した大きさに保ち、階調対応発光を実現した。
【発明の効果】
【００２２】  以上に説明したような装置とその運転方法により、高輝度、高コントラスト、且つ、良好なる階調制御性能を有し、長寿命で歩留まり低下の小さいアクティブマトリックスディスプレイを作る事ができた。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】  各画素の配線と素子の配置図である。
【符号の説明】
１      発光電源
２      データ電極
３      ゲート電極
４      電界効果トランジスタ２
５      コンデンサー
６      ＭＯＳ電界効果トランジスタ１
７      発光電極
８      発光部
【図１】
2004240450.tif 000004