(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数本の走査配線と、それと交差する複数本のデータ配線と、両配線に接続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、前記走査配線の各走査電極に接続された走査電極駆動手段と、前記データ配線の各データ電極に接続されたデータ電極駆動手段と、前記電子放出素子からの電子を収束して蛍光体へ照射させるための高圧手段とを備えた画像表示装置において、
前記走査電極駆動手段は、前記走査配線を選択状態にする複数の走査選択スイッチと、前記走査配線を非選択状態にする複数の非選択スイッチと、前記各走査電極の電位を検出する複数の帰還スイッチとからなる走査電極電位検出手段と、
前記帰還スイッチにより検出された走査電極電位を基に前記走査電極毎に走査電極電位を所定電位とする走査電極電位補正手段とを備え、
前記走査電極電位補正手段は、基準電位を入力する正相入力端子と、前記走査電極電位検出手段で検出した走査電極電位を帰還スイッチを介して入力する逆相入力端子を有する増幅器を備え、
前記走査電極電位検出手段は、前記帰還スイッチの容量と配線容量との合成容量を含み、前記帰還スイッチのオン抵抗と前記合成容量とからなる時定数が、前記走査選択スイッチのオン抵抗と表示パネル容量とからなる時定数に対して小さいことを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載の画像表示装置において、
前記帰還スイッチのオン抵抗値が前記走査選択スイッチのオン抵抗値より大きいことを特徴とする画像表示装置。
【請求項３】
複数本の走査配線と、それと交差する複数本のデータ配線と、両配線に接続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、前記走査配線の各走査電極に接続された走査電極駆動手段と、前記データ配線の各データ電極に接続されたデータ電極駆動手段と、前記電子放出素子からの電子を収束して蛍光体へ照射させるための高圧手段とを備えた画像表示装置において、
前記走査電極駆動手段は、前記走査配線を選択状態にする複数の走査選択スイッチと、この走査選択スイッチと直列に接続された保護抵抗と、前記走査配線を非選択状態にする複数の非選択スイッチと、前記各走査電極の電位を検出する複数の帰還スイッチと、この帰還スイッチと直列に接続された保護抵抗とからなる走査電極電位検出手段と、
前記帰還スイッチにより検出された走査電極電位を基に走査電極毎に走査電極電位を所定電位とする走査電極電位補正手段とを備え、
前記走査電極電位補正手段は、基準電位を入力する正相入力端子と、前記走査電極電位検出手段で検出した走査電極電位を帰還スイッチを介して入力する逆相入力端子を有する増幅器を備え、
前記走査電極電位検出手段は、前記帰還スイッチの容量と配線容量との合成容量を含み、前記帰還スイッチの抵抗とこの帰還スイッチに直列に接続された保護抵抗との合成抵抗と前記合成容量とからなる時定数が、前記走査選択スイッチの抵抗とこの走査選択スイッチに直列に接続された保護抵抗との合成抵抗と表示パネル容量とからなる時定数に対して小さいことを特徴とする画像表示装置。
【請求項４】
請求項３に記載の画像表示装置において、
前記帰還スイッチの抵抗とこの帰還スイッチに直列に接続された保護抵抗との合成抵抗値が、前記走査選択スイッチの抵抗とこの走査選択スイッチに直列に接続された保護抵抗との合成抵抗値より大きいことを特徴とする画像表示装置。
【請求項５】
請求項１に記載の画像表示装置において、
前記走査選択スイッチと前記帰還スイッチとが半導体スイッチであって、前記走査選択スイッチがチャネル長Ｌ１とチャネル幅Ｗ１を有し、前記帰還スイッチがチャネル長Ｌ２とチャネル幅Ｗ２を有しており、両者のチャネル長とチャネル幅の比Ｌ２/Ｗ２がＬ１/Ｗ１に対して大きいことを特徴とする画像表示装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載の画像表示装置において、
前記走査選択スイッチと前記帰還スイッチと前記非選択スイッチを単位として、これらの複数の単位が１つのパッケージに実装された半導体集積回路を用いることを特徴とする画像表示装置。
【請求項７】
複数本の走査配線と、それと交差する複数本のデータ配線と、両配線に接続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、前記走査配線の前記各走査電極に接続された走査電極駆動手段と、前記データ配線の各データ電極に接続されたデータ電極駆動手段と、前記電子放出素子からの電子を収束して蛍光体へ照射させるための高圧手段とを備えた画像表示装置において、
前記走査電極駆動手段は、前記走査配線を選択状態にする複数の走査選択スイッチと、前記走査配線を非選択状態にする複数の非選択スイッチと、前記各走査電極の電位を検出する複数の帰還スイッチとからなる走査電極電位検出手段と、
前記帰還スイッチにより検出された走査電極電位と基準電圧とを基に走査電極毎に走査電極電位を所定電位とする走査電極電位補正手段とを備え、
前記走査電極電位補正手段は、基準電位を入力する正相入力端子と、前記走査電極電位検出手段で検出した走査電極電位を帰還スイッチを介して入力する逆相入力端子を有する増幅器を備え、
前記基準電圧は、前記基準電圧補正手段により穏やかに立ち上げられ、
前記走査電極電位検出手段は、前記帰還スイッチの容量と配線容量との合成容量を含み、前記帰還スイッチのオン抵抗と前記合成容量とからなる時定数が、前記走査選択スイッチのオン抵抗と表示パネル容量とからなる時定数に対して小さいことを特徴とする画像表示装置。
【請求項８】
請求項７に記載の画像表示装置において、
前記帰還スイッチのオン抵抗値が前記走査選択スイッチのオン抵抗値より大きいことを特徴とする画像表示装置。
【請求項９】
複数本の走査配線と、それと交差する複数本のデータ配線と、両配線に接続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、前記走査配線の各走査電極に接続された走査電極駆動手段と、前記データ配線の前記各データ電極に接続されたデータ電極駆動手段と、前記電子放出素子からの電子を収束して蛍光体へ照射させるための高圧手段とを備えた画像表示装置において、
前記走査電極駆動手段は、前記走査配線を駆動する複数の出力素子と、この出力素子への制御電位を選択状態にする選択スイッチと、前記走査配線を非選択状態にする複数の非選択スイッチと、前記各走査電極の電位を検出する複数の帰還スイッチとからなる走査電極電位検出手段と、
前記帰還スイッチにより検出された走査電極電位を基に前記走査電極毎にその走査電極電位を所定電位とする走査電極電位補正手段とを備え、
前記走査電極電位補正手段は、基準電位を入力する正相入力端子と、前記走査電極電位検出手段で検出した走査電極電位を帰還スイッチを介して入力する逆相入力端子を有する増幅器を備え、
前記走査電極電位検出手段は、前記帰還スイッチの容量と配線容量との合成容量を含み、前記帰還スイッチのオン抵抗と前記合成容量とからなる時定数が、前記出力素子のオン抵抗と表示パネル容量とからなる時定数に対して小さいことを特徴とする画像表示装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の画像表示装置において、
前記帰還スイッチのオン抵抗値が前記出力素子のオン抵抗値より大きいことを特徴とする画像表示装置。
【請求項１１】
複数本の走査配線と、それと交差する複数本のデータ配線と、両配線に接続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、前記走査配線の各走査電極に接続された走査電極駆動手段と、前記データ配線の各データ電極に接続されたデータ電極駆動手段と、前記電子放出素子からの電子を収束して蛍光体へ照射させるための高圧手段とを備えた画像表示装置の駆動方法において、
前記走査電極駆動手段は、前記走査配線を選択状態にする複数の走査選択スイッチと、前記走査配線を非選択状態にする複数の非選択スイッチと、前記各走査電極の電位を検出する複数の帰還スイッチとからなる走査電極電位検出手段と、前記帰還スイッチにより検出された走査電極電位を基に前記走査電極毎に走査電極電位を所定電位とする走査電極電位補正手段とを備え、
前記走査電極電位補正手段は、基準電位を入力する正相入力端子と、前記走査電極電位検出手段で検出した走査電極電位を帰還スイッチを介して入力する逆相入力端子を有する増幅器を備え、
前記走査電極駆動手段は、選択する走査配線を走査選択スイッチで選択状態にし、選択しない走査配線を非選択スイッチで非選択状態にし、選択された前記走査電極の電位を前記帰還スイッチで検出し、検出された走査電極電位を基に前記走査電極毎に前記走査電極電位を前記走査電極電位補正手段で所定電位とし、
前記帰還スイッチの容量と前記帰還配線容量との合成容量と、前記帰還スイッチのオン抵抗とからなる時定数を、前記走査選択スイッチのオン抵抗と表示パネル容量とからなる時定数に対して小としたことを特徴とする画像表示装置の駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像表示装置及びその駆動方法に係わり、特に、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画像表示装置及びその駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、互いに直行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に用いられる電子源としては、電界放射型陰極を用いるもの、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。この種の表示パネルは、線順次走査を行うのが一般的である。
【０００４】
下記特許文献１には、行駆動回路の出力段のオン抵抗と選択された行配線に階調情報に応じて流れる電流とにより生じる電圧降下による行選択信号の電圧変動を補正するための補正回路と、選択された行配線に流れる電流の急激な変化を抑制するように階調情報に応じて変調された変調信号を生成する列駆動回路とを備えた画像表示装置が記載されている。
【特許文献１】特開２００４−８６１３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
互いに直行する走査配線とデータ配線の交点に電子源を設けた自発光型のマトリックス方式ディスプレイでは、走査電極駆動回路にスイッチ素子を用いて走査配線の選択動作を行うが、このスイッチ素子には、選択した走査配線に繋がる画素に駆動電流が流れ、数百ｍＡ〜数Ａに達する。
【０００６】
したがって、スイッチ素子のオン抵抗値に伴う電圧降下量が無視できない。また、画像内容によりスイッチ素子に流れる電流は、画像内容に依存して変化し、明るい画面ほど電圧降下量は大きくなる。このとき、走査電極電位が一定でなくなり、スメアと呼ばれる輝度段差が水平方向に発生する。スイッチ素子のオン抵抗が大きいほど、スメア発生量も大きくなる。
【０００７】
スメアを改善する方法としては、電圧降下量を予め画像データより計算して、データ電極駆動回路にて補正を行う方法、又は、負帰還増幅器を用いて走査電極電位を監視して、走査電極電位が所定電位となるように、スイッチ素子への印加電圧を補正する方法が提案されている。
【０００８】
前者の方法は、画像の階調が犠牲になる点に課題があり、後者の方法については、階調が犠牲になることないが、負帰還増幅器を用いるので、走査選択スイッチの他に各走査電極電位を検出して負帰還増幅器の帰還端子へフィードバックを行うための帰還スイッチが必要である。
【０００９】
例えば、垂直ライン数４８０ラインのＶＧＡ仕様の表示パネルの場合には、走査選択スイッチ４８０個に対して、帰還スイッチが４８０個必要になる。通常、このような回路は、個別部品で構成することは困難であり、半導体集積回路（以下「ＬＳＩ」という。）にて実現する。しかし、このようにスイッチ数が増加する伴いＬＳＩチップ面積も増加し、ＬＳＩのコストアップに繋がる。
【００１０】
ここで、図９に、本発明に係る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を示す。同図において、電子放出素子２０１が各画素を構成し、電子放出素子２０１は、マトリックス状に配置されている。
【００１１】
垂直方向の各電子放出素子は、データ配線２０２に接続され、水平方向の各電子放出素子は、走査配線２０３に接続されている。表示パネルは水平ｍドット、垂直ｎラインで構成されており、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を印加する走査電極である。線順次走査を行う場合には、選択された走査電極には、選択された走査配線に接続されている電子放出素子への駆動電流が全て流れる。
【００１２】
図１０に、電子放出素子を用いた表示パネルを駆動するための駆動回路の構成を示す。同図において、画像信号２１０と同期信号２０５が、タイミングコントローラ２０６へ入力される。
【００１３】
タイミングコントローラ２０６は、データ電極を駆動するデータ電極駆動回路２０７を制御するコントロール信号２１３と、走査電極駆動回路２０８を制御するコントロール信号２１４と、データ電極を駆動する駆動波形を生成する画像データ２１２を出力する。
【００１４】
走査電極駆動回路２０８は、各走査配線のうち１本の走査配線を選択する動作を行う。走査選択スイッチＳＨ１〜ＳＨｎまでのうち１つがオン状態となり、選択した走査電極に、基準電圧源４からの走査選択電圧ＶＨを印加する。逆に、非選択動作は、非選択スイッチＳＬ１〜ＳＬｎを用いて行う。非選択状態にする走査配線に対応した複数のスイッチがオン状態になり、非選択基準電圧源８からの非選択電位ＶＬを走査電極に供給する。また、表示パネル２０９には、高圧回路２１１から高電圧が供給され、この高電圧により、放出電子を加速して蛍光体へ照射する。
【００１５】
図１１は、図１０に示した駆動回路の動作波形図である。線順次走査であり、垂直走査の始まりは走査電極Ｓ１に接続された走査配線から選択動作が始まり、順次走査が行なわれる。
【００１６】
走査選択スイッチＳＨ１が期間Ｔ１でオン状態となり、第１番目の走査配線を選択する。このとき、データ電極駆動回路２０７により、データ電圧Ｖd11〜Ｖd1nがそれぞれのデータ配線へ供給される。
【００１７】
次に、走査選択スイッチＳＨ２が期間Ｔ２にてＯＮとなり、データ電圧Ｖd21〜Ｖd2nがそれぞれのデータ配線へ供給される。順次これらの動作を行い、１フィールド分の画像を表示する。
【００１８】
図１２に、表示パネルに用いる電子源として、薄膜電子源を用いた場合の薄膜電子源の両端への印加電圧Ｖと、薄膜電子源に流れる電流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、薄膜電子源の電流Ｉは指数関数的に増加する。Ｖmaxは、薄膜電子源への印加電圧の最大値を示し、このときの電流をＩｐとする。薄膜電子源の極性は、走査配線電圧がデータ配線電圧よりも高い電圧のときに、電流が流れる極性と規定する。
【００１９】
図１３は、本発明に係る負帰還増幅器を適用した走査電極補正回路の回路構成図である。なお、同図においては、説明を容易にするため、複数の走査電極のうちの２本の走査電極１９，２０のみを示す。
【００２０】
図１３において、基準電圧源４は、走査選択電圧を決める電圧源であり、この電圧を増幅器７の正相入力端子へ入力する。増幅器７の出力端子には、オン抵抗Ｒon１を有する走査選択スイッチ１５と１７が接続され、走査選択スイッチ１５がオンとなった場合に、走査選択電位が走査電極１９へ印加される。この時、走査電極１９に接続された薄膜電子源が選択状態になり、発光する。次の水平走査周期では、走査選択スイッチ１７がオンとなり、走査電極２０が選択され、発光する。
【００２１】
走査電極１９が選択された場合には、帰還スイッチ１６がオン状態となり、走査電極１９の電位が増幅器７の逆相入力端子へ帰還され、走査電極１９の電位が基準電圧源４と同電位となるように、負帰還動作が行われる。
【００２２】
図１４は、図１３の動作波形図であって、Ｖcont１は、走査選択スイッチ１５と帰還スイッチ１６の制御信号であり、ハイレベルにおいて前記スイッチ１５，１６がオン状態になるとする。次に、Ｖcont２がハイレベルのときに、走査選択スイッチ１７と帰還スイッチ１８がオン状態となる。
【００２３】
通常、各電子源に接続するデータ配線は、有限の抵抗値と配線容量を持つと共に、データ電極駆動回路に出力抵抗が存在することから、階調が変化した場合には、図１４に示すＶdataのように、ある時定数を伴った波形となる。
【００２４】
したがって、走査電極を駆動する場合には、水平走査周期の始まりでは、選択されない非選択期間（Ｖcont'）を作り、データ電圧が所定の階調電圧に到達した後に、走査電極に選択電位を与える方法を取っている。この時の波形が図１４に示すオーバーシュートを伴ったＶs１とＶs２である。
【００２５】
図１３に示すように、非選択基準電圧源８には、非選択スイッチ１２と１３が接続されている。非選択期間において、走査電極電位を非選択電位に固定する。
【００２６】
スイッチ１４は、各走査選択期間の非選択期間や垂直ブランキング期間等の非選択期間に増幅器７の出力電圧が不確定となることを防止するために設けたものであり、増幅器７の出力電圧を基準電圧に固定する帰還スイッチである。
【００２７】
また、帰還スイッチ１６と１８にも走査選択スイッチと同様に等価的なオン抵抗Ｒon２が存在すると共に、帰還ラインの配線容量Ｃpatや帰還スイッチ自身の寄生容量Ｃstが存在するため、波形遅延要因を形成する。
【００２８】
このように、オン状態の帰還スイッチからみた場合には、オフ状態にある他の帰還スイッチの容量が全て並列に接続された形となっている。これは、増幅器７の帰還入力である逆相入力端子へ高周波成分がフィードバックされないことを意味しており、オーバーシュートの要因になり、さらには増幅器７の発振現象という不具合を生じさせる。
【００２９】
また、ＬＳＩ内部に帰還スイッチを構成して、そのオン抵抗を下げるには、スイッチ素子サイズを大きくする必要があり、ＬＳＩチップサイズ増加、即ちＬＳＩのコストアップに繋がっていた。
【００３０】
そこで、本発明の目的は、オーバーシュートがない走査電極印加電圧波形の実現と回路の動作安定化を図ることであり、さらには、スイッチ素子サイズの小型化を図り、ＬＳＩコストを抑えて低価格の画像表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００３１】
本発明は、電子放出素子をマトリックス状に配置し、各々の電子放出素子への印加電圧を制御し、放出電子を収束させ蛍光体に照射し発光させる、走査配線とデータ配線を有する表示パネルと、各走査配線に接続した走査電極駆動手段と、各データ配線に接続したデータ電極駆動手段と、放出電子を収束及び蛍光体へ照射させるための高電圧を発生する高電圧発生手段とを備え、前記走査電極駆動手段は、発光させる走査配線を選択する複数の走査選択スイッチと、発光させない走査配線を非選択状態にする複数の非選択スイッチと、各走査電極の電位を検出する複数の帰還スイッチからなる走査電極電位検出手段と、帰還スイッチにより検出された走査電極電位を基に走査電極毎に走査電極電位を所定電位とする走査電極電位補正手段とを備え、前記走査電極電位検出手段は帰還スイッチ容量と配線容量を含み、帰還スイッチのインピーダンスと前記容量からなる時定数が、走査選択スイッチのインピーダンスと表示パネル容量からなる時定数に対して小さく設定されている。さらに、走査選択スイッチのインピーダンスより大きいインピーダンスを有する帰還スイッチを設けている。
【発明の効果】
【００３２】
このように、本発明においては、オーバーシュートがない走査電極駆動波形を実現して良好な画像を表示すると共に、安価な画像表示装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、図面を用いて、本発明の実施例を説明する。
【実施例１】
【００３４】
図１は、本発明に係る画像表示装置の走査電極駆動回路図、図２は、図１の動作を説明するための動作波形図である。
【００３５】
図１において、基準電圧源４は、走査選択電圧を決める基準電圧源である。この基準電圧源４の出力電圧を走査電極電位補正手段である増幅器７の正相入力端子へ入力する。
【００３６】
増幅器７の出力端子には、走査電極電位検出手段としてのオン抵抗Ｒon１を有する走査選択スイッチ２が接続され、走査選択スイッチ２がオン状態となった場合に、走査選択電位が走査電極へ印加される。この時、走査電極電圧が所定の電圧に達したところで選択状態となる。
【００３７】
図２において、時刻ｔ＝０でスイッチ制御信号Ｖcontがハイレベルとなり、走査電極電位検出手段である走査選択スイッチ２と帰還スイッチ１が、オン状態へ遷移する。この時刻を開始時刻として、走査選択期間Ｔｓが始まり、発光動作が始まる。
【００３８】
走査電極電位は、帰還スイッチ１を介して、増幅器７の逆相入力端子へ帰還される。帰還スイッチ１には、帰還ラインに付随する容量３（Ｃ２）が付加されている。
【００３９】
図３は、選択状態にある場合の図１の等価回路であって、図１と同じ構成要素は同一符号を用いている。容量３（Ｃ２）は、図１１に示した帰還ラインの配線容量Ｃpatや帰還スイッチ自身の寄生容量Ｃstを全て含んだ合成容量である。
【００４０】
図３において、走査電極に印加されている電圧Ｖｓと増幅器７の逆相入力端子電圧Ｖretとの関係は、複素変数Ｓを用いた伝達関数用いて、次式（１）にて与えられる。
【数１】
0004817915.tif 000002
【００４１】
式（１）は、帰還ラインの１次遅れ要素が大きい場合に、増幅器７の逆相入力信号が走査電極電圧Ｖｓに対して大きく遅延することを意味している。
【００４２】
増幅器７は、逆相入力端子電圧が正相入力端子電圧と同じになるように負帰還動作を行うが、走査電極電圧としては、先に述べたように、オーバーシュート成分を含んだ電圧波形が走査電極へ印加される結果となる。
【００４３】
次に、増幅器７の出力電圧Ｖoutから逆相入力端子電圧Ｖretまでの関係は、複素変数Ｓを用いた伝達関数を用いて、次式（２）で与えられる。
【数２】
0004817915.tif 000003
【００４４】
式（２）は、帰還ラインの１次遅れ要素が大きい場合に、位相余裕が少なくなり、発振状態に至ることを意味している。そこで、式（１）と（２）の遅れ要素を次式（３）に示す条件に設定することでオーバーシュート及び発振を改善する。
【数３】
0004817915.tif 000004
式（３）に示す時定数の条件を満足することにより、式（２）は次式（４）として表すことができる。
【数４】
0004817915.tif 000005
【００４５】
式（４）は、増幅器７の出力電圧Ｖoutから逆相入力端子電圧Ｖretまでの遅延が１次遅れ要素であることを表しており、オーバーシュート及び発振を改善できる。このときの走査電極電圧Ｖsと増幅器７逆相入力端子電圧Ｖretを図２に示す。
【００４６】
これまで、走査選択スイッチ２や帰還スイッチ１は、それらのオン抵抗としてＲon１やＲon２が存在するとして説明したが、半導体スイッチを用いる場合には、この半導体スイッチの保護や発振防止を目的として保護抵抗を直列に接続する場合もあり、この場合、上記Ｒon１やＲon２は、半導体スイッチのオン抵抗及び半導体スイッチに直列に接続された保護抵抗を含んだ合成抵抗値とみなして式（４）を満足する抵抗値に設定すればよい。
【００４７】
本実施例によれば、電子放出素子を電子源として用いたマトリックス方式ディスプレイの走査電極駆動回路に負帰還増幅器を用いた場合に、負帰還増幅器の安定動作を確保すると共に、オーバーシュートがない走査電極駆動電圧を実現できる。さらに、階調誤差がない良好な画像を表示が可能である。
【実施例２】
【００４８】
本発明の実施例２として、帰還スイッチのオン抵抗値の具体的な値について説明する。
【００４９】
実施例１で示した容量６（Ｃｐ）は、走査配線１本の容量成分である。ここでは、ＶＧＡパネル（６４０ドット×ＲＧＢ×４８０ライン）を例に挙げて説明する。
【００５０】
容量６の容量値Ｃｐは、水平方向に配置された画素数で決まる。１つの画素容量を２０ｐＦに仮定すると、上記容量値Ｃｐは３８４００ｐＦとなる。
【００５１】
これに対して、走査選択スイッチ電流が、数百ｍＡ〜数Ａに達するため、走査選択スイッチ２のオン抵抗Ｒon１は、１Ω以下の低オン抵抗値に設定することが望ましい。しかし、ＬＳＩにて回路を構成する場合の現実的なオン抵抗しては、チップサイズの観点から数Ωから数十Ωに設定する。ここで、走査選択スイッチ２のオン抵抗値を１０Ωとすると、その時定数τ１は０．３８μＳになる。
【００５２】
一方、増幅器７の入力インピーダンスが無限大であることから、帰還スイッチ１には、ほとんど電流は流れない。したがって、従来の帰還スイッチ１のオン抵抗値Ｒon２は、ある程度大きな値とすることができ、１つの帰還スイッチ容量は１ｐＦ以下の低容量とすることができる。
【００５３】
しかし、本実施例のように、帰還動作を行っている１つの帰還スイッチからみた場合、その他の帰還スイッチの容量成分が接続された形となり、１次遅れ要素発生に繋がる。
【００５４】
ここで、帰還スイッチ容量を０．５ｐＦとすると、合計の合成容量は２４０ｐＦに達する。なお、帰還ラインの配線容量を５０ｐＦとする。
【００５５】
帰還ラインでの１次遅れ要素が発生しないための条件は、式（３）で示した。式（３）より、帰還スイッチ１のオン抵抗値Ｒon２は、次式（５）で示される。
【数５】
0004817915.tif 000006
【００５６】
ここで、前記の具体的な抵抗値と容量値を用いて、１次遅れ要素の少ない帰還スイッチ１のオン抵抗値Ｒon２を算出する。オン抵抗Ｒon２は、式（５）を適用して、約１．３ｋΩより十分に低いことが条件である。その１/１０の１３０Ωに帰還スイッチのオン抵抗値を設定する。この抵抗値は、走査選択スイッチ２のオン抵抗値１０Ωに対して十分に大きい。
【００５７】
本実施例２によれば、実施例１と同じく、電子放出素子を電子源として用いたマトリックス方式ディスプレイの走査電極駆動回路に負帰還増幅器を用いた場合に、負帰還増幅器の安定動作を確保すると共に、オーバーシュートのない走査電極駆動電圧を実現できる。さらに、ＬＳＩ化に際して、コストを抑えた走査電極駆動回路を構成できる。
【実施例３】
【００５８】
本発明の実施例３として、ＬＳＩにおける走査選択スイッチと帰還スイッチのサイズについて説明する。
【００５９】
図４は、ＬＳＩチップ上に配置された走査選択スイッチ４１と帰還スイッチ４６の平面図であって、併せて非選択スイッチ５０の平面図を示す。これらのスイッチとしてＭＯＳトランジスタを用いている。
【００６０】
走査選択スイッチ４１のチャネル幅はＷ１、チャネル長はＬ１である。これに対して、帰還スイッチ４６のチャネル幅はＷ２、チャネル長はＬ２である。なお、ここではＬ＝Ｌ１＝Ｌ２としているが、Ｌ１とＬ２は異なる長さとしてもよい。
【００６１】
走査選択スイッチ４１と帰還スイッチ４６は、走査選択期間に共にオン状態にすることから共通のゲート電極４７で構成する。なお、これらのスイッチがオン状態であるときには、非選択スイッチ５０をオフ状態とするために、そのゲート電極５１は別に構成するが、スイッチ５０として、スイッチ４１，４６と反対特性のＭＯＳトランジスタを用いることで、ゲート電極４７，５１を共通のゲート電極としてもよい。
【００６２】
走査選択スイッチ４１と帰還スイッチ４６と非選択スイッチ５０のドレイン電極は、金属配線４２によってコンタクト孔４３と４５と５２が接続され、また、金属配線４２は、表示パネルの走査電極へ接続される。
【００６３】
走査選択期間には、走査選択スイッチ４１がオン状態となり、表示パネルの走査配線のうち１本へ走査電極駆動電圧を印加する。同時に、帰還スイッチ４６もオン状態となり、走査電極電位を図１に示した増幅器７の逆相入力端子へ帰還する構成となっている。
【００６４】
図４において、走査選択スイッチ４１のソース電極は、コンタクト孔４４と金属配線４８を用いて、図１に示す増幅器７の出力端子に接続されている。また、帰還スイッチ４６のソース電極は、コンタクト孔４４’と金属配線４９を用いて、図１に示す増幅器７の逆相入力端子へ接続されている。なお、非選択スイッチ５０ソース電極は、コンタクト孔５３と金属配線５４を用いて、図１に示す非選択基準電圧源８に接続されている。
【００６５】
これらのスイッチ４１，４６のオン抵抗値は、チャネル長に比例し、チャネル幅に対して反比例の関係にある。各スイッチ４１，４６のチャネル長が同一であり、走査選択スイッチ４１のオン抵抗値をＲon１、帰還スイッチ４６のオン抵抗値をＲon２とすると、Ｒon１とＲon２の比は、次式（６）にて定義することができる。
【数６】
0004817915.tif 000007
【００６６】
実施例２で算出したオン抵抗値において、帰還スイッチ４６と走査選択スイッチ４１のチャネル幅比を算出すると、Ｗ２/Ｗ１＝０．０７７であり、帰還スイッチ４６の占有面積は、走査選択スイッチ４１の占有面積に比べて小さいことを示している。すなわち、Ｌ２/Ｗ２＞Ｌ１/Ｗ１といえる。
【００６７】
本実施例によれば、実施例２と同じく、電子放出素子を電子源として用いたマトリックス方式ディスプレイの走査電極駆動回路に負帰還増幅器を用いた場合に、負帰還増幅器の安定動作を確保して、オーバーシュートのない走査電極駆動電圧を実現できる。また、ＬＳＩ化に際して、コストを抑えた走査電極駆動回路を構成できる。
【実施例４】
【００６８】
本発明の実施例４について、図５と図６を用いて以下に説明する。図５は本実施例の回路構成図、図６は、図５の動作を説明するための動作波形図である。
【００６９】
図５は、実施例１に加えて増幅器７の入力電圧を緩やかに立ち上げ、走査電極電圧でのオーバーシュートを改善する手法を用いた回路構成である。
【００７０】
図５において、基準電圧源４の出力には抵抗値Ｒ３を有する抵抗２６が接続され、この抵抗２６の一端とＧＮＤ間には、容量値Ｃ３を有するコンデンサ２９が接続されている。
【００７１】
抵抗２６とコンデンサ２９の接続点には、抵抗値Ｒ４を有する抵抗２７が接続され、抵抗２７と直列にスイッチ２８が接続され、ＧＮＤへ接続される。これら抵抗２６，２７、スイッチ２８、コンデンサ２９で、基準電圧補正回路３０が構成されている。
【００７２】
スイッチ２８は、スイッチ制御信号Ｖｂにより駆動され、ハイレベルでオン状態となる。時刻ｔ＜０の非選択期間ではスイッチ２８がオン状態にあり、時刻ｔ≧０の走査選択期間にスイッチ２８がオフ状態となる。
【００７３】
したがって、コンデンサ２９の＋側電圧、即ち、増幅器７の正相入力端子電圧Ｖinは、非選択期間では抵抗２６と抵抗２７の分圧比で決まる直流電圧であり、走査選択期間の始まりでは抵抗２６とコンデンサ２９の時定数を伴った波形になり、最終的に基準電圧源４の基準電圧ＶＨに到達する。
【００７４】
図６に、増幅器７の正相入力端子電圧Ｖin（ｔ）を示す。さらに、正相入力端子電圧Ｖin（ｔ）は時間関数として、次式（７）（８）にて与えられる。
【数７】
0004817915.tif 000008
【数８】
0004817915.tif 000009
【００７５】
走査選択スイッチ２と帰還スイッチ１は、スイッチ制御信号Ｖａにて駆動され、ハイレベルでオン状態になる。時刻ｔ＜０では、走査選択スイッチ２と帰還スイッチ１がオフ状態である非選択期間である。
【００７６】
走査選択期間時刻ｔ≧０にて、走査選択スイッチ２と帰還スイッチ１がオン状態に遷移する。このとき、走査選択スイッチ２を介して増幅器７より走査選択電位が走査電極へ供給される。
【００７７】
さらに、帰還スイッチ１がオン状態にあり、走査電極電位は帰還スイッチ１を介して、増幅器７の逆相入力端子へ帰還される。以上の負帰還動作により、走査電極電位Ｖs（ｔ）は、増幅器７の正相入力端子電圧Ｖin（ｔ）と同一波形となる。
【００７８】
一方、走査電極電位Ｖs（ｔ）は、実施例１で示した条件Ｒon１・Ｃp＞＞Ｒon２・Ｃ２を満足するように、各スイッチのオン抵抗値と各容量値が設定されている場合、時間関数として次式（９）（１０）が得られる。
【数９】
0004817915.tif 000010
【数１０】
0004817915.tif 000011
【００７９】
ここで、式（１０）において、増幅器７の出力電圧Ｖoutが、走査選択電圧ＶＨの振幅を持つステップ関数として近似を行い、式（８）と式（１０）とからＶs（ｔ）＝Ｖin（ｔ）となる条件を導出すると、次式（１１）（１２）が得られる。
【数１１】
0004817915.tif 000012
【数１２】
0004817915.tif 000013
【００８０】
式（１１）と式（１２）に、実施例２で示した数値を適用した場合の容量値と抵抗値は、非選択電圧ＶＬ＝５Ｖ、走査選択電圧ＶＨ＝１０Ｖとすると、Ｃ３＝１０００ｐＦ、Ｒ３＝３８４Ω、Ｒ４＝３８４Ωが得られる。
【００８１】
本実施例によれば、オーバーシュートのない走査電極電圧を実現でき、黒レベル変動と階調誤差がない良好な画像の表示が可能であることは言うまでもないが、さらに、実施例１に比べてより大きなオーバーシュート改善効果が得られる。
【実施例５】
【００８２】
本発明の実施例５について、図７と図８を用いて以下に説明する。図７は本実施例の回路構成図、図８は、図７の等価回路である。
【００８３】
図７は、説明を容易にするため、複数の走査配線のうち２本の走査配線を駆動する回路を示したものであり、図中のＶｓ１とＶｓ２が走査配線へ接続される。走査配線を駆動する出力素子７１と７２には、ＰチャネルＭＯＳＦＥＴを用い、出力素子７１と７２のゲート端子を、増幅器７からの制御電位にて制御して、走査配線への印加電圧の安定化を図る。基準電圧源４は、走査選択電圧を決める電圧源であり、増幅器７の逆相入力端子へ入力する。
【００８４】
Ｖｓ１へ走査選択電圧を出力する場合には、増幅器７からの制御電位を選択する選択スイッチ７３をオンとし、また、帰還スイッチ１をオンとする。さらに、放電用スイッチ７４と非選択スイッチ９をオフとする。また、次の走査配線を選択する回路ブロックにおいて、増幅器７からの制御電位を選択する選択スイッチ７５をオフとし、また、帰還スイッチ１８をオフとする。さらに、放電用スイッチ７６と非選択スイッチ１３をオンとする。
【００８５】
この放電用スイッチ７４と７６は、走査配線を選択状態から非選択状態とするときにオンとされ、出力素子７１又は７２のゲート・ソース間の容量に蓄えられた電荷を放電することで、出力素子７１又は７２を貫通する電流を防止して、出力素子７１又は７２を破壊することなく確実にオフとすることができる。
【００８６】
走査配線を駆動する出力素子７１のソースは、電源７７（Ｖdd）へ接続し、増幅器７が出力素子７１のゲート電圧を制御することで、電源７７（Ｖdd）から走査配線への電流を変化させる。出力素子７１のドレイン端子即ちＶｓ１が、帰還スイッチ１を介して、増幅器７の正相入力端子へ帰還され、Ｖｓ１が基準電圧源４の電位と同電位となる様に、負帰還動作が行われる。
【００８７】
次に、Ｖｓ２に走査選択電圧を出力する場合は、前の走査線を駆動した出力素子７１をオフとするために、選択スイッチ７３と帰還スイッチ１をオンからオフとし、さらに、放電用スイッチ７４と非選択スイッチ９をオフからオンとする。そして、出力素子７２を駆動する選択スイッチ７５をオフからオンとし、帰還スイッチ１８をオフからオンとする。さらに、放電用スイッチ７６と非選択スイッチ１３をオンからオフとする。
【００８８】
このように、先に説明したスイッチ１、９、７３、７４及びスイッチ１３、１８、７５、７６の状態が反転して、出力素子７２のゲート端子を増幅器７により駆動して、Ｖｓ２が基準電圧源４の電位と同電位となるように負帰還動作が行われる。
【００８９】
図８は、図７の選択状態にあるブロックの等価回路図である。出力素子７１は、オン抵抗Ｒon３とスイッチで構成され、帰還スイッチ１は、オン抵抗Ｒon２とスイッチで構成される。出力素子７１のドレイン端子には、パネル容量負荷６（Ｃｐ）が接続された状態にある。さらに、容量３（Ｃ２）は、帰還ラインの配線容量や帰還スイッチ自身の寄生容量を含んだ合成容量である。走査配線を駆動するための電流は、電源７７（Ｖdd）より供給される。
【００９０】
増幅器７の正相入力端子電圧Ｖretと電源７７（Ｖdd）との関係を求めることにより、負帰還ループの安定性を知ることができる。電源７７（Ｖdd）から正相入力端子電圧Ｖretまでの関係は、複素変数Ｓを用いた伝達関数を用いて、次式（１３）で与えられる。
【数１３】
0004817915.tif 000014
式（１３）は、２次遅れ要素を含んだ式であり、帰還ラインの１次遅れ要素が大きい場合に、位相余裕がなくなり、オーバーシュートや発振状態に至ることを意味している。したがって、帰還ラインの１次遅れ要素を小さくして、次式（１４）の条件に設定することで、式（１３）は、次式（１５）として表すことができる。
【数１４】
0004817915.tif 000015
【数１５】
0004817915.tif 000016
式（１５）は、電源４３（Ｖdd）から正相入力端子電圧Ｖretまでの遅延が１次遅れ要素であることを意味しており、オーバーシュート及び発振を改善できる。
【００９１】
本発明によれば、実施例１と同様に、電子放出素子を電子源として用いたマトリックス方式ディスプレイの走査電極駆動回路に、負帰還増幅器を用いた場合に、この負帰還動作の安定化が図れ、オーバーシュートがない走査電極駆動電圧を実現できることはいうまでもない。さらに、実施例１に比べて、負帰還増幅器は出力素子の制御端子の駆動のみを担うため、駆動能力が小さい負帰還増幅器で構成でき、コストを抑えた走査電極駆動回路を実現できる。
【００９２】
以上、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では、駆動回路の有限インピーダンスに起因する輝度不均一を補正する技術は必須であり、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、高精度かつ安定した表示パネル駆動波形が得られることから、好適な画像表示を可能とする。
【００９３】
また、本発明は、薄膜電子源を実施例として挙げたが、電界放射型陰極素子やカーボナノチューブ陰極素子等の他の陰極素子を用いた画像表示装置に対しても本発明が有効であることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】本発明に係る画像表示装置の走査電極駆動回路図
【図２】図１の動作波形図
【図３】図１の等価回路図
【図４】図１に示すスイッチ１，２，９の単位パッケージの配置図
【図５】本発明に係る他の画像表示装置の走査電極駆動回路図
【図６】図５の動作波形図
【図７】本発明に係る他の画像表示装置の走査電極駆動回路図
【図８】図７の等価回路図
【図９】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１０】図９の表示パネルを駆動するための駆動回路図
【図１１】図１０の動作波形図
【図１２】図９に示す薄膜電子源の電圧−電流特性図
【図１３】図１０に示す走査電極駆動回路図
【図１４】図１３の動作波形図
【符号の説明】
【００９５】
１、１６、１８…帰還スイッチ、２、１５、１７…走査選択スイッチ、３…帰還スイッチの容量と帰還ライン配線容量との合成容量、２３、２４…帰還スイッチの容量、２５…帰還ライン配線容量、４…基準電圧源、６、２１、２２…走査配線の容量、７…増幅器、８…非選択基準電圧源、９、１２、１３…非選択スイッチ、１９、２０…走査電極、３０…基準電圧補正回路、４１…ＭＯＳトランジスタで構成した走査選択スイッチ、４６…ＭＯＳトランジスタで構成した帰還スイッチ、５０…ＭＯＳトランジスタで構成した非選択スイッチ、７１、７２…出力素子、７３、７５…選択スイッチ、７４、７６…放電用スイッチ、７７…電源、２０１…電子放出素子（薄膜電子源）、２０２…データ配線、２０３…走査配線、２０６…タイミングコントローラ、２０７…データ電極駆動回路、２０８…走査電極駆動回路、２０９…表示パネル、２１１…高圧回路
【図１】
0004817915.tif 000017
【図２】
0004817915.tif 000018
【図３】
0004817915.tif 000019
【図４】
0004817915.tif 000020
【図５】
0004817915.tif 000021
【図６】
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【図７】
0004817915.tif 000023
【図８】
0004817915.tif 000024
【図９】
0004817915.tif 000025
【図１０】
0004817915.tif 000026
【図１１】
0004817915.tif 000027
【図１２】
0004817915.tif 000028
【図１３】
0004817915.tif 000029
【図１４】
0004817915.tif 000030