(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の行配線及び複数の列配線でマトリクス状に配置された複数の素子を有する表示パネルと、
前記表示パネルに表示する画像データの１走査期間内で、前記１走査期間の始端位置から所定の中間位置までの第１の区間では電圧値または電流値が段階的に大きくなり、前記中間位置から終端位置までの第２の区間では前記中間位置における電圧値または電流値と同じ値の一定値が続く波形を発生する波形発生手段と、
前記第１の区間では周期が一定であり、前記第２の区間では周期が段階的に長くなるクロック信号を発生するクロック発生手段と、
それぞれの走査期間ごとに、前記クロック発生手段が発生するクロック信号で前記画像データの階調の大小に応じたパルス幅のパルス信号を発生し、前記波形発生手段が発生する波形を前記パルス信号に基づいて切り取った波形を、前記素子に印加して前記素子を発光させる駆動手段と、
を備えることを特徴とするマトリクス型画像表示装置。
【請求項２】
複数の行配線及び複数の列配線でマトリクス状に配置された複数の素子を有する表示パネルと、
前記表示パネルに表示する画像データの１走査期間内で、前記１走査期間の始端位置から所定の中間位置までの第１の区間では電圧値または電流値が連続的に大きくなり、前記中間位置から終端位置までの第２の区間では前記中間位置における電圧値または電流値と同じ値の一定値が続く波形を発生する波形発生手段と、
前記第１の区間では周期が一定であり、前記第２の区間では周期が連続的に長くなるクロック信号を発生するクロック発生手段と、
それぞれの走査期間ごとに、前記クロック発生手段が発生するクロック信号で前記画像データの階調の大小に応じたパルス幅のパルス信号を発生し、前記波形発生手段が発生する波形を前記パルス信号に基づいて切り取った波形を、前記素子に印加して前記素子を発光させる駆動手段と、
を備えることを特徴とするマトリクス型画像表示装置。
【請求項３】
前記素子は、電子線発生源とその電子線発生源から出力される電子線の照射を受ける蛍光体との組み合わせによる発光素子、またはエレクトロルミネセンス素子であることを特徴とする請求項１または２に記載のマトリクス型画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷陰極電子放出素子等の電子放出源を用いた表示装置やエレクトロルミネセンス（以下、ＥＬと称す）表示装置に代表されるマトリクス型画像表示装置に係り、特に画像表示装置の駆動方式に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、マトリクス型の平面表示装置として、冷陰極電子放出素子を用いた表示装置やＥＬ表示装置が知られている。
【０００３】
図７はマトリクス型の画像表示装置の従来構成例を示したものである。表示パネル１０は、例えば、図８に示されるような走査電極に接続されている複数（ｍ）の行配線とデータ電極に接続されている複数（ｎ）の列配線によってマトリクス状に配置された冷陰極電子放出素子Ｅを用いた表示パネルである。
【０００４】
端子１に入力された映像信号１００はシフトレジスタ２に書き込まれる。シフトレジスタ２において１行分のデータが書き込まれた後、ラッチ回路３によってラッチされ、ＰＷＭ回路４にデータが送られる。ＰＷＭ回路４ではデータの大小に応じたパルスでスイッチＳｄ１〜Ｓｄｎを制御する。スイッチＳｄ１〜ＳｄｎはＰＷＭ回路４から供給されるパルスがＨｉｇｈの時オンとなって表示パネル１０のデータ電極Ｄ１〜Ｄｎに定電圧＋Ｖｄを送る。一方、表示パネル１０の走査電極側では、端子５に入力された同期信号２００を元にタイミング制御回路６で発生した１ライン幅のスキャンパルスＴｓをシフトレジスタ７を介して１行目から順次に出力し、このパルスでスイッチＳｓ１〜Ｓｓｍを制御する。スイッチＳｓ１〜Ｓｓｍはシフトレジスタ７から供給されるスキャンパルスがＨｉｇｈの時オンとなって表示パネル１０の走査電極Ｓ１〜Ｓｍに定電圧−Ｖｓを送る。
【０００５】
次に、Ｍ行Ｎ列に配置された単純マトリクス型の表示装置を駆動する場合を例にして動作原理を説明する。まず、走査電極側において、走査電極Ｓ１〜Ｓｍまで順次に駆動電圧が印加される。また、データ電極Ｄ１〜Ｄｎには、選択されているラインに対応したデータに応じてパルス幅変調（ＰＷＭ）された矩形電圧が加えられる。すなわち、ｉ行ｊ列のデータに対しては走査電極Ｓｉが選択されている期間にデータ電極Ｄｊに電圧を印加する。発光の強弱（階調）は、ＰＷＭ変調された信号をデータ電極に印加し、そのパルス幅の期間だけ発光することにより表現される。
【０００６】
図９は、例としてｊ列の表示を説明するものである。今、信号のビット数が８ビットとし完全な黒は０、完全な白は２５５として表現されている場合を考える。この場合、１走査期間は２５５単位時間（以下、Ｔで記す）で構成され、階調表現はデータ電極に印加するパルス幅が０Ｔ〜２５５Ｔで変化させることにより行われる（実際には１走査期間を２５５以上の単位時間で構成すればよい）。
【０００７】
仮に、入力されている信号が、ｉ行ｊ列では０、ｉ＋１行ｊ列は１２８、ｉ＋２行ｊ列は２５５であるとする。ｉ行の走査期間においては、ｉ行の走査電極Ｓｉには−Ｖｓがかかりその他の走査電極は０である。この時、ｉ行ｊ列の信号が“０”であるため、ｊ列のデータ電極Ｄｊは常に０電位である。
【０００８】
ｉ行の走査期間が終了するとｉ＋１行の走査期間に移る。ｉ＋１行の走査期間Ｈ１においては、ｉ＋１行の走査電極には−Ｖｓがかかり、その他の走査電極は０である。この時、ｉ＋１行ｊ列の信号が“１２８”であるため、ｊ列のデータ電極には走査期間（２５５Ｔ）の約半分の期間（１２８Ｔ）だけ＋Ｖｄがかかりその後０となる。
【０００９】
ｉ＋１行の走査期間が終了するとｉ＋２行の走査期間に移る。ｉ＋２行の走査期間においては、ｉ＋２行の走査電極は−Ｖｓがかかりその他の走査電極は０である。この時、ｉ＋２行ｊ列の信号が“２５５”であるため、ｊ列のデータ電極には走査期間の全期間（２５５Ｔ）において＋Ｖｄがかかっている。
【００１０】
尚、冷陰極電子放出素子Ｅを用いた表示パネルは、一般的に、電子放出するためのしきい値を有している。図１０の実線は、冷陰極電子放出素子Ｅにかかる電圧に対する放出電流の特性を示したものである。図１０のＶｔｈは放出電流が生じるしきい値である。走査期間において走査電極側にかけられる電圧（絶対値）Ｖｓ及びデータ電極にかけられる電圧Ｖｄは共にＶｔｈ以下に設定され、Ｖｄ＋ＶｓはＶｔｈより大きく設定されればよい。冷陰極電子放出素子Ｅにかかる電圧とは、データ電極の電位と走査電極の電位の差であるから、この場合、データ電極と走査電極のうち一方のみの電圧（ＶｄまたはＶｓ）の印加では発光は起こらず、両方に印加された場合（Ｖｄ＋Ｖｓ）にのみ発光する。
【００１１】
図９の例では、ｉ行ｊ列の素子にかかる電圧は常にＶｔｈ以下になっているため、発光は起こらない。ｉ＋１行ｊ列の素子にかかる電圧は斜線部の１２８Ｔ期間だけＶｔｈを超えているので、１２８Ｔ期間だけ発光が起きる。ｉ＋２行ｊ列の素子にかかる電圧は斜線部の２５５Ｔ期間だけＶｔｈを超えているので、２５５Ｔ期間発光が起きる。
【００１２】
ここでは、ｉ行からｉ＋２行目までの表示過程についてのみ説明したが、実際には１行からＭ行まで順次に走査パルスが加えられ、この走査タイミングに合わせて１列からＮ列のデータ電極にＰＷＭ変調されたパルスがかけられる。そして、有効画素が４８０行×６４０列の表示の場合には、走査電極が４８０本、データ電極が６４０本存在し、ＲＧＢストライプ構造のカラー表示の場合には１９２０本のデータ電極が存在する。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
このようなＰＷＭ変調による階調表現においては、画像データに対してほぼリニアな発光特性を示すことができる。
【００１４】
しかし、実際の画像データはガンマ特性をもっており、表示装置としては逆ガンマ特性を有していることが望ましい。
【００１５】
我々は、逆ガンマ特性を持たせる方法として、素子に印加する波形をランプ状、ステップ状に変化する波形とする表示装置を既に発明した。（以下、先願参照）また、特開平８−１３７４２７においてはＰＷＭ回路に与えるクロック周波数を時間的に変化させることにより逆ガンマ特性を持たせる方法が示されている。
【００１６】
しかし、前者の方法では、ＰＷＭにおけるパルス幅が最大になった時の発光強度が従来方式に対して小さくなるという問題があり、後者の方法ではパルス幅の狭い領域で周波数が高くなり、ＰＷＭ回路の最大動作周波数を越えてしまうという問題がある。
【００１７】
本発明は、上述の如き従来の課題を解決するためになされたもので、その目的は、逆ガンマ特性を持たせても、発光強度の劣化を抑え且つ、最大クロック周波数を抑えることができるマトリクス型画像表示装置を提供することである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明の特徴は、マトリクス型画像表示装置が、複数の行配線及び複数の列配線でマトリクス状に配置された複数の素子を有する表示パネルと、前記表示パネルに表示する画像データの１走査期間内で、前記１走査期間の始端位置から所定の中間位置までの第１の区間では電圧値または電流値が段階的に大きくなり、前記中間位置から終端位置までの第２の区間では前記中間位置における電圧値または電流値と同じ値の一定値が続く波形を発生する波形発生手段と、前記第１の区間では周期が一定であり、前記第２の区間では周期が段階的に長くなるクロック信号を発生するクロック発生手段と、それぞれの走査期間ごとに、前記クロック発生手段が発生するクロック信号で前記画像データの階調の大小に応じたパルス幅のパルス信号を発生し、前記波形発生手段が発生する波形を前記パルス信号に基づいて切り取った波形を、前記素子に印加して前記素子を発光させる駆動手段と、を備えることにある。
【００１９】
請求項２の発明の特徴は、マトリクス型画像表示装置が、複数の行配線及び複数の列配線でマトリクス状に配置された複数の素子を有する表示パネルと、前記表示パネルに表示する画像データの１走査期間内で、前記１走査期間の始端位置から所定の中間位置までの第１の区間では電圧値または電流値が連続的に大きくなり、前記中間位置から終端位置までの第２の区間では前記中間位置における電圧値または電流値と同じ値の一定値が続く波形を発生する波形発生手段と、前記第１の区間では周期が一定であり、前記第２の区間では周期が連続的に長くなるクロック信号を発生するクロック発生手段と、それぞれの走査期間ごとに、前記クロック発生手段が発生するクロック信号で前記画像データの階調の大小に応じたパルス幅のパルス信号を発生し、前記波形発生手段が発生する波形を前記パルス信号に基づいて切り取った波形を、前記素子に印加して前記素子を発光させる駆動手段と、を備えることにある。
【００２０】
請求項３の発明の特徴は、前記素子が、電子線発生源とその電子線発生源から出力される電子線の照射を受ける蛍光体との組み合わせによる発光素子、またはエレクトロルミネセンス素子であることにある。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明のマトリクス型画像表示装置の一実施形態の構成を示したブロック図である。但し、従来例と同様の部分は同一符号を用いて説明する。
【００２６】
マトリクス型画像表示装置は、映像信号１００が入力される端子１、１行分の映像信号１００（データ）が書き込まれるシフトレジスタ２、シフトレジスタ２に書き込まれた１行分の映像信号１００を保持するラッチ回路３、ラッチ回路３に保持されたデータの大小に応じた幅のパルスを発生するＰＷＭ回路４、同期信号２００が入力される端子５、同期信号２００に基づいて１ライン幅のスキャンパルスＴｓを生成するタイミング制御回路６、１列分のスキャンパルスＴｓが書き込まれるシフトレジスタ７、スキャンパルスＴｓの周期でステップ状またはランプ状の波形信号を発生する波形発生回路８、スキャンパルスＴｓに基づいて周期が変化するＰＷＭ回路駆動用クロックを発生するクロック発生回路９、冷陰極電子放出素子（図示せず）をマトリクス状に配列した表示パネル１０、冷陰極電子放出素子を駆動する波形信号の表示パネル１０への入切を行うスイッチＳｄ１〜Ｓｄｎ、スキャンパルスＴｓの表示パネル１０への入切を行うスイッチＳｓ１〜Ｓｓｍを有している。
【００２７】
次に本実施形態の動作について説明する。
【００２８】
実施例１
本例が従来例と異なる動作を行うために必要不可欠な回路は、波形発生回路８及びクロック発生回路９の部分である。この波形発生回路８は、走査期間周期で例えば図２（４）の波形発生回路出力で示したようなステップ状の波形を走査周期で繰り返す信号を出力する。
【００２９】
ここで、図２（６）〜（８）に示されるような冷陰極電子放出素子に印加される波形の１周期分を図３に示す。図３に示されるように、ステップ状の波形はｖｄ１〜ｖｄ２〜ｖｄ３と段階的に変化している。また、クロック発生回路９から出力されるクロック信号はその周期がτ１〜τ２〜τ３〜τ４と段階的に変化している。
【００３０】
また、波形発生回路８の出力が変化している期間はクロック発生回路９から出力されるクロック信号の周期が一定（τ１）となり、波形発生回路８の出力が一定（ｖｄ３）となっている期間はクロック信号の周期が変化して行くようになっている。
【００３１】
このような駆動方法においては、各冷陰極電子放出素子に加えられる電圧波形は図３で示される波形を画像データに応じたパルス幅（例えばｔｐ）で切り取った波形（斜線部分）になる。尚、図３のクロック波形とパルス幅の刻みを示す縦線はそのイメージを示したものであり、画像データが２５６階調（８ビット）である場合には、０〜ｔ６のクロック数は２５５周期になる。
【００３２】
このような波形で表示パネル１０の冷陰極電子放出素子を駆動した時の発光特性（図４）を具体的に説明する。まず、画像データが小さい時はＰＷＭ回路４に与えるクロック周期はτ１でＰＷＭ回路４に与える電圧はｖｄ１である。すなわち冷陰極電子放出素子に加えられるパルス電圧は図３に示すように一番小さいｖ１（＝ｖｄ１＋ｖｓ）であり、画像データの１階調当たりに対するパルス幅の変化も一番小さいτ１である。この場合、画像データの１階調当たりに対する発光の変化量は最も小さく、図４で示されるように画像データ対発光量の特性の傾きが一番小さくなる（０〜ｔ１区間）。
【００３３】
画像データがｔ１以上に大きくなった時、ＰＷＭ回路４で与える電圧はｖｄ２となり、冷陰極電子放出素子に加えるパルス電圧もｖ２（＝ｖｄ２＋ｖｓ）となるので、画像データ対発光量の特性の傾きは少し大きくなる（ｔ１〜ｔ２区間）。
【００３４】
同様に、画像データがｔ２以上に大きくなった時ＰＷＭ回路４で与える電圧はｖｄ３となり、冷陰極電子放出素子に加えるパルス電圧もｖ３（＝ｖｄ３＋ｖｓ）となるので、画像データ対発光量の特性の傾きは更に大きくなる（ｔ２〜ｔ３区間）。
【００３５】
更に、画像データがｔ３以上に大きくなった時はＰＷＭ回路４で与える電圧はｖｄ３で変化はないが、クロック周期がτ２となり、画像データの１階調当たりに対するパルス幅の変化が少し大きくなる。この時、画像データ対発光量の特性の傾きは更に大きくなる（ｔ３〜ｔ４区間）。
【００３６】
同様に、画像データがｔ４以上に大きくなった時はクロック周期がτ３となり画像データの１階調当たりに対するパルス幅の変化が更に大きくなる。この時、画像デー夕対発光量の特性の傾きは更に大きくなる（ｔ４〜ｔ５区間）。
【００３７】
同様に、画像データがｔ５以上に大きくなった時はクロック周期がτ４となり、画像データの１階調当たりに対するパルス幅の変化が更に大きくなる。この時、画像デー夕対発光量の特性の傾きは更に大きくなる（ｔ５〜ｔ６区間）。
【００３８】
この図のように、画像データ対発光量の特性は折れ線ではあるものの逆ガンマ特性に類似させることができる。
【００３９】
仮に、クロック周期の設定だけで０〜ｔ１期間のように画像データの１階調当りに対する発光の変化量が小さいものを得ようとすると、かなりクロック周期を小さくしなければならず、ＰＷＭ回路４の動作保証スピードを上まってしまう恐れがある。また、全ての期間に亙ってＰＷＭ回路４に与える電圧を変化させていくと、画像データが１００％の時の発光量が小さくなってしまう。
【００４０】
この実施例のようにクロック周期と電圧の両方を変化させて駆動すれば、ＰＷＭ回路４の動作速度も抑えられ且つ、画像データが１００％時の発光量の低下も抑えられる。
【００４１】
実施例２
波形発生回路８から出力される電圧は必ずしもステップ状に変化する必要はなく、またクロック発生回路９から発生されるクロック信号の周期は必ずしもステップ状に変化する必要はない。
【００４２】
図５は実施例１の図４と異なり、波形発生回路８から出力される電圧がランプ状に（滑らかに）昇圧していくようにし、且つクロック発生回路９から発生されるクロック信号も滑らかにクロック周期が長くなるようにしたものである。
【００４３】
実施例２では０〜ｔ１までは電圧が変化してクロック周期は一定、ｔ１〜ｔ２の間は電圧が一定でクロック周期が変化している。この場合、画像データに対する発光量の関係は図６のように滑らかな曲線とすることができる。
【００４４】
このような構成では、ほぼ逆ガンマ特性が得られ、しかも、ＰＷＭ回路４の動作速度も抑えられ且つ、画像データが１００％時の発光量の低下も抑えることができる。
【００４５】
本実施の形態によれば、表示パネル１０内の冷陰極電子放出素子に印加される波形の１周期の間で、当初はＰＷＭ回路４のクロック周期を一定として、その間、ドライバ電圧（冷陰極電子放出素子の印加電圧）をステップ状又はランプ状に変化させ、その後、ドライバ電圧を最大の一定にした期間では、ＰＷＭ回路４のクロック周期を変化させる（段々長くする）ことによって、冷陰極電子放出素子の発光特性に逆ガンマ特性を持たせることにより、発光強度を前記１周期の全てに亙ってドライバ電圧を変化させるものに比べて大きくでき、ドライバ電圧を変化させない従来例に対してその発光強度を８０〜９０％程度回復させることができる。
【００４６】
更に、冷陰極電子放出素子に印加される波形の１周期全てに亙ってＰＷＭ回路４のクロック周期を変化させている訳ではないため、ＰＷＭ回路４の最大クロック周波数をそれ程大きくすることなく、逆ガンマ特性を持たせることができるため、動作周波数が極端に高いＰＷＭ回路４を用いなくて済み、通常のＰＷＭ回路を用いて安価且つ容易に逆ガンマ特性を持たせることができる。
【００４７】
尚、図３、図５の波形図においては、ＰＷＭ回路４のクロック周波数が一定領域と可変領域の境界となる所定のパルス幅に基づいて、冷陰極電子放出素子を駆動する電圧、即ちドライバ電圧を一定とする領域と、ドライバ電圧を段階的又は徐々に変化させる領域とに分けているが、前記所定のパルス幅ジャストでなく、この所定幅より若干前後する幅のパルス幅に基づいて、ドライバ電圧を一定とする領域と、ドライバ電圧を段階的又は徐々に変化させる領域とに分けても、同様の作用効果を得ることができる。
【００４８】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明であるマトリクス型画像表示装置によれば、冷陰極電子放出素子やＥＬ素子などをマトリクス状に配置した表示装置において、簡単な回路構成で、最高発光強度を低くすることなく、低輝度部分の階調特性を良くすることができ、その上、画像データに対する発光特性に逆ガンマ特性を持たせることができるというメリットがある。また、パルス幅変調のクロック信号を単純に切り替える方式に比較するとＰＷＭ回路の最大動作周波数を低くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のマトリクス型画像表示装置の一実施形態の構成を示したブロック図である。
【図２】図１に示した装置の動作を説明するための波形図（実施例１）である。
【図３】図１に示した表示パネル内の冷陰極電子放出素子の動作例を説明するための波形図（実施例１）である。
【図４】図１に示した表示パネル内の冷陰極電子放出素子の発光特性を示した特性図（実施例１）である。
【図５】図１に示した表示パネル内の冷陰極電子放出素子の他の動作例を説明するための波形図（実施例２）である。
【図６】図１に示した表示パネル内の冷陰極電子放出素子の他の発光特性を示した特性図（実施例２）である。
【図７】従来のマトリクス型画像表示装置の構成例を示したブロック図である。
【図８】従来の表示パネルにおける素子の配線イメージを示した図である。
【図９】図７に示した従来装置の動作を説明する波形図である。
【図１０】従来の冷陰極電子放出素子に印加する電圧に対する放出電流の特性を示した特性図である。
【符号の説明】
１、５  端子
２、７  シフトレジスタ
３  ラッチ回路
４  ＰＷＭ回路
６  タイミング制御
８  波形発生回路
９  クロック発生回路
１０  表示パネル
Ｓｄ１〜Ｓｄｎ、Ｓｓ１〜Ｓｓｍ  スイッチ
【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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【図１０】
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