(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の素子の複数の走査電極に接続されている複数の行配線及び複数のデータ電極に接続されている複数の列配線でマトリクス配線した表示パネルを有するマトリクス型表示装置において、
入力映像信号のデータ値が大きいほど、パルス幅が、前記入力映像信号の水平期間の開始時点から終了時点へ向かって増加し、かつ、波高値が変化する第１のパルス信号を出力する手段であって、
前記データ値が、前記入力映像信号の最大値の略半分である所定値以下の場合には、前記波高値を時刻経過に応じて増加させた前記第１のパルス信号を出力し、
前記データ値が、前記所定値を越えた場合には、前記所定値までに相当するパルス幅の期間の波高値は時刻経過に応じて増加させ、前記所定値から前記データ値までに相当するパルス幅の期間の波高値は前記所定値に相当するパルス幅の時点で決定した値を維持させた第１のパルス信号を出力する第１の駆動手段と、
前記データ値が、前記所定値以下の場合には、パルス信号を出力せず、
前記データ値が、前記所定値を越えた場合には、前記データ値が大きいほど、パルス幅が、前記水平期間の略半分の時点から前記水平期間の開始時点へ向かって増加し、かつ、一定の波高値となる第２のパルス信号を出力する第２の駆動手段とを有し、
前記第１の駆動手段と前記第２の駆動手段とからそれぞれ出力される前記第１及び第２のパルス信号を合成して前記複数のデータ電極へ供給することを特徴とするマトリクス型表示装置。
【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を用いたＦＥＤ表示装置やエレクトロルミネセンス表示装置等のマトリクス型表示装置の駆動方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、アクティブ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ＦＥＤ表示装置やエレクトロルミネセンス（以下、ＥＬと記す）表示装置が知られている。
図６は従来例のマトリクス型表示装置の構成を示す図、図７は表示パネルにおける素子の配線イメージを示す図である。図６において、表示パネル１０は、例えば、図７に示すような走査電極Ｓ１〜Ｓｍに接続されている複数（ｍ）個の行配線と、データ電極Ｄ１〜Ｄｎに接続されている複数（ｎ）個の列配線によって、マトリクス状に配置された冷陰極電子放出素子を用いた表示パネルである。
【０００３】
入力端子１から入力された入力映像信号は、シフトレジスタ２へ供給されている。シフトレジスタ２は、入力映像信号の１行分のデータを書き込む。ラッチ回路３は、シフトレジスタ２の出力信号(データ)をラッチし、ＰＷＭ回路４へ供給している。ＰＷＭ回路４は、映像信号のデータ値に応じて増加するパルス幅を有するパルスを生成し、スイッチＳｄ１〜Ｓｄｎへ供給している。スイッチＳｄ１〜Ｓｄｎは、ＰＷＭ回路４から供給されるパルスがＨｉｇｈの期間、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を供給する。
【０００４】
又、入力端子５から入力された同期信号は、タイミング制御回路６へ供給されている。タイミング制御回路６は、同期信号を基準としたタイミングでラッチ回路３及びシフトレジスタ７を制御する。シフトレジスタ７は、タイミング制御回路６の制御により、１行目から順次に、１ライン幅のスキャンパルスＴｓを発生させ、スイッチＳｓ１〜Ｓｓｍへ供給している。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の期間、オンとなって表示パネル１０の走査電極Ｓ１〜Ｓｍに定電圧−Ｖｓを供給する。
【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）されたパルス幅を有するパルス電圧が加えられる。即ち、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８は図６の動作を説明するための波形図である。例えば、信号のビット数が８ビットとして、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と記す）で構成され、階調表現はデータ電極に印加するパルス幅を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良い。）仮に、入力されている信号が、ｉ行ｊ列では０／２５５、(ｉ＋１)行ｊ列は１２８／２５５、(ｉ＋２)行ｊ列は２５５／２５５であるとする。ｉ行の走査期間においては、図８(Ａ)に示す如く、ｉ行の走査電極Ｓｉには−Ｖｓが供給され、その他の走査電極は０である。この時、ｉ行ｊ列の信号が０／２５５であるため、図８(Ｄ)に示す如く、ｊ列のデータ電極Ｄｊはこの期間０電位である。
【０００７】
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)行の走査期間においては、図８(Ｂ)に示す如く、(ｉ＋１)行の走査電極には−Ｖｓが供給され、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１２８／２５５であるため、図８(Ｄ)に示す如く、ｊ列のデータ電極Ｄｊには走査期間（２５５Ｔ）の約半分の期間（１２８Ｔ）だけ＋Ｖｄが供給され、その後０となる。
(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、図８(Ｃ)に示す如く、(ｉ＋２)行の走査電極には−Ｖｓが供給され、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、図８(Ｄ)に示す如く、ｊ列のデータ電極Ｄｊには走査期間の全期間（２５５Ｔ）において、＋Ｖｄが供給されている。
【０００８】
図９は冷陰極電子放出素子の特性図である。冷陰極電子放出素子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９において、横軸は印加電圧Ｖａ、縦軸は放出電流ｉｅを表しており、実線は、冷陰極電子放出素子の印加電圧Ｖａに対する放出電流の特性を示したものである。図中の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供給される電圧（絶対値）Ｖｓ、及びデータ電極に供給される電圧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良い。冷陰極電子放出素子の印加電圧とは、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又は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）のみで発光する。
【０００９】
図８の例では、ｉ行ｊ列の素子の印加電圧は常にＶｔｈ以下になっているため、発光は起こらない。(ｉ＋１)行ｊ列の素子の印加電圧は、図８(Ｆ)に示す如く、斜線部の１２８Ｔ期間だけＶｔｈを越えているので、１２８Ｔ期間だけ発光が起きる。(ｉ＋２)行ｊ列の素子の印加電圧は、図８(Ｇ)に示す如く、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。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供給される。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。
【００１０】
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。しかし、実際の映像信号は画像の輝度に対する画像データの振幅の関係は、リニアではなく、ガンマ特性を有している。従って、リニア特性の表示装置においては画像信号に対して逆ガンマ補正を行う必要がある。ＣＲＴによる画像表示においては、発光特性が逆ガンマ特性を有しているために、その必要性はない。
【００１１】
図１０は他の従来例のマトリクス型表示装置の構成を示す図、図１１は図１０の動作を説明するための波形図であり、併せて説明する。図１０において、先に説明した図６と同一部分には同一符号を付し、その説明を省略する。図６との主な相違点は、波形発生回路８を有する点である。これは、駆動電圧を変調する方式により、ＣＲＴのように逆ガンマ特性に類似した発光特性を有するものであり、１走査期間内で電圧又は電流がある勾配で変化する波形を、各画素の画像データに応じたパルス幅で切り取った波形で表示素子に供給することにより、逆ガンマ特性に類似した発光特性を有するようにしている。
【００１２】
図１０において、波形発生回路８は、タイミング制御回路６の制御により、図１１(Ｄ)に示す如く、走査期間周期でランプ状の波形を有する出力信号を発生し、スイッチＳｄ１〜Ｓｄｎへ供給している。ＰＷＭ回路４は、図６で説明したと同様に、映像信号(画像データ)のデータ値０〜２５５に対応して０Ｔ〜２５５Ｔのパルスを出力し、スイッチＳｄ１〜Ｓｄｎへ供給して、このパルスのＨｉｇｈ期間にスイッチＳｄ１〜Ｓｄｎをオンさせる。この時、図１１(Ｅ)に示す如く、ｊ列データ電極側に印加される電圧は、ランプ状の波形をパルス幅で切り取った波形になる。そして、ｉ行ｊ列の素子の印加電圧は図１１(Ｆ)、(ｉ＋１)行ｊ列の素子の印加電圧は図１１(Ｇ)、(ｉ＋２)行ｊ列の素子の印加電圧は図１１(Ｈ)に示す波形になる。これらの波形で、実際に発光が起きるのは、しきい値Ｖｔｈを越えている斜線で示した部分である。即ち、発光期間内で、勾配を持った電圧が印加されている部分である。
【００１３】
このような波形で駆動したときの発光特性を具体的に説明する。なお、計算が複雑になることを避けるために、図９に示す電子放出素子の印加電圧対放出電流特性を、実際の実線ではなく破線で示す直線で近似する。この直線を数式で表現すると、次式となる。ここで、ｉｅは放出電流、ｖａは印加電圧、ｇは直線の傾き（コンダクタンス）である。
【００１４】
【数１】
0004595177.tif 000002
【００１５】
図１２は素子の印加電圧を説明するための波形図である。各素子に印加される電圧ｖａは、図１２に示す如くｔ＝０の電圧がｖ０、ｔ＝ｔｗの電圧がｖ１になるよう直線的に増加すると仮定すると、次式の様に時間ｔの関数として表現できる。
【００１６】
【数２】
0004595177.tif 000003
【００１７】
これらの式から、時間０から時間ｔｐに至るまでのパルス幅において各素子から放出する電子量ｑを導くと、次式の様になり、パルス幅ｔｐに対する放出電子量ｑは２次関数を示すことが分かる。
【００１８】
【数３】
0004595177.tif 000004
【００１９】
図１３は素子の発光特性を示す図である。発光は電子放出素子からの電子の照射を受けて生じるので、画像データ(パルス数)に対する発光量は、図１３に示す如く、２次関数に近似した逆ガンマ曲線となる。なお、実際には図９に示す印加電圧対放出電流特性を直線で近似したことによる誤差や、電子の照射を受けて発光する蛍光体の飽和現象などの影響によって、完全な２次関数にはならない。又、ここでは、図１２に示す如く、ランプ状波形の開始電圧より終了電圧の方が高くなる場合で説明したが、開始電圧より終了電圧の方が低くなるようにして、ＰＷＭ回路から発生するパルスがランプ状波形の終了側を切り取るように制御しても全く同じ効果を生じることは勿論である。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
この様な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。図１０で説明した従来例では、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ことによって、逆ガンマ特性を有することができる。しかし、この方法では、逆ガンマ補正による輝度低下が発生するという問題点がある。
【００２１】
図１４は輝度低下を説明するための特性図である。印加する最大電圧ｖ２は決まっているため、図１４(Ａ)に示す如く、ランプ波形のピーク値を従来の一定電圧に合わせなければならない。得られる輝度(発光量)は投入電子量の総和で決まるため、ランプ状波形で駆動した場合、図１４(Ｂ)の斜線部分に相当する電荷量が減少し、その結果、図１４(Ｃ)に示す如く、逆ガンマ補正をすると、輝度(発光量)が逆ガンマ補正をしない場合に対して低下するという問題点がある。ある条件下の実験によると、勾配を付けた場合に輝度が半減する結果になった。
本発明は、前記課題を解決するためになされたものであり、２つのＰＷＭ回路を組み合わせた波形で素子を駆動することにより、逆ガンマ特性に近似した発光特性を有し、しかも輝度低下の無いマトリクス型表示装置を提供することを目的とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
以上の目的を達成するために、複数の素子の複数の走査電極に接続されている複数の行配線及び複数のデータ電極に接続されている複数の列配線でマトリクス配線した表示パネルを有するマトリクス型表示装置において、
入力映像信号のデータ値が大きいほど、パルス幅が、前記入力映像信号の水平期間の開始時点から終了時点へ向かって増加し、かつ、波高値が変化する第１のパルス信号を出力する手段であって、
前記データ値が、前記入力映像信号の最大値の略半分である所定値以下の場合には、前記波高値を時刻経過に応じて増加させた前記第１のパルス信号を出力し、
前記データ値が、前記所定値を越えた場合には、前記所定値までに相当するパルス幅の期間の波高値は時刻経過に応じて増加させ、前記所定値から前記データ値までに相当するパルス幅の期間の波高値は前記所定値に相当するパルス幅の時点で決定した値を維持させた第１のパルス信号を出力する第１の駆動手段と、
前記データ値が、前記所定値以下の場合には、パルス信号を出力せず、
前記データ値が、前記所定値を越えた場合には、前記データ値が大きいほど、パルス幅が、前記水平期間の略半分の時点から前記水平期間の開始時点へ向かって増加し、かつ、一定の波高値となる第２のパルス信号を出力する第２の駆動手段とを有し、
前記第１の駆動手段と前記第２の駆動手段とからそれぞれ出力される前記第１及び第２のパルス信号を合成して前記複数のデータ電極へ供給することを特徴とするマトリクス型表示装置を提供するものである。
【００２３】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施例を示すブロック図、図２〜図４は図１を説明するための波形図、図５は本実施例における素子の発光特性を示す図であり、併せて説明する。図１において、従来例の図６,図１０と同一部分には同一符号を付し、その説明を省略する。図１０との構成上の主な相違点は、ＰＷＭ回路が第１ＰＷＭ回路１１と第２ＰＷＭ回路１２の並列構成となっている点、及びスイッチＳｘｄ１〜Ｓｘｄｎを追加した点であり、以下詳細に説明する。
【００２４】
図１において、ラッチ回路３の出力信号は、第１ＰＷＭ回路１１及び第２ＰＷＭ回路１２へ供給されている。第１ＰＷＭ回路１１、波形発生回路１３及びスイッチＳｄ１〜Ｓｄｎは第１の駆動手段を構成し、第２ＰＷＭ回路１２、定電圧＋Ｖｄ及びスイッチＳｘｄ１〜Ｓｘｄｎは第２の駆動手段を構成している。まず、第１の駆動手段においては、波形発生回路１３の出力信号は、スイッチＳｄ１〜Ｓｄｎへ供給されている。スイッチＳｄ１〜Ｓｄｎは、第１ＰＷＭ回路１１から供給されるパルスのＨｉｇｈ期間のみでオンとなり、この期間、波形発生回路１３の出力信号を表示パネル１０のデータ電極Ｄ１〜Ｄｎへ供給している。
【００２５】
次に、第２の駆動手段においては、スイッチＳｘｄ１〜Ｓｘｄｎは、第２ＰＷＭ回路１２から供給されるパルスのＨｉｇｈ期間のみでオンとなり、この期間、定電圧＋Ｖｄを表示パネル１０のデータ電極Ｄ１〜Ｄｎへ供給している。
従って、表示パネル１０のデータ電極Ｄ１〜Ｄｎへは、第１の駆動手段の出力信号と、第２の駆動手段の出力信号とが重畳して供給されることとなる。以下、詳細な動作を説明する。
【００２６】
第１ＰＷＭ回路１１は、従来例におけるＰＷＭ回路４と同様に、映像信号のデータ値に応じて増加するパルス幅を有するパルスを生成して出力している。波形発生回路１３の出力信号は、従来例の波形発生回路８の出力信号とは異なり、図３(Ｄ)に示す様に、例えば走査周期の半分（画像データ値が所定値、例えば１２８）までの部分では、入力映像信号に同期して波高値が時間的に勾配を持って変化し、データ値が所定値１２８以上の部分では、波高値が一定電圧Ｖｄ２になっている。図２(Ａ)は、第１ＰＷＭ回路１１の出力パルスにより、スイッチＳｄ１〜Ｓｄｎで画像データに合わせて切り出されてスイッチＳｘｄ１〜Ｓｘｄｎへ供給される信号を示しており、画像データに応じた期間のパルス幅は、第１ＰＷＭ回路１１の画像データ値１２８の位置からスタートし、順方向(図２(Ａ)において、ｔｐから右方向)に増加する。一方、図２(Ｂ)は、第２ＰＷＭ回路１２の出力パルスを示しており、データ値が所定値１２８以下の場合にはパルス電圧を出力せず、データ値が所定値１２８以上の場合には一定の波高値となるパルス電圧を出力し、そのパルス幅は入力映像信号のデータ値に応じて増加するパルス幅を有し、第１ＰＷＭ回路１１の出力パルスとは、逆方向(図２(Ｂ)において、ｔｐから左方向)に増加する。
【００２７】
次に、画像データ値が特定の値の場合の素子の印加電圧を説明する。図２(Ｃ)は、画像データ値が６４(即ち、所定値１２８以下)の場合の素子の印加電圧であり、図２(Ａ)に示す第１ＰＷＭ回路１１に関係するパルスのみに依存していることが分かる。図２(Ｄ)は、画像データ値が１９２(即ち、所定値１２８以上)の場合の場合の素子の印加電圧であり、図２(Ａ)に示すパルスと、図２(Ｂ)に示すパルスとが合成されたパルス波形となっていることが分かる。
【００２８】
この時、ｊ列データ電極に印加される電圧は、図３(Ｅ)に示す様に、図３(Ｄ)に示す波形を画素データ値が０〜１２７の範囲ではランプ状に勾配を持ったパルス幅で切り取った波形になる。又、画像データ値が１２８〜２５５の時、波形は左右両方向に一定電圧のパルス幅が画像データに合わせて増加して素子に印加される。そして、ｉ行ｊ列の素子の印加電圧は図３(Ｆ)、(ｉ＋１)行ｊ列の素子の印加電圧は図３(Ｇ)、(ｉ＋２)行ｊ列の素子の印加電圧は図３(Ｈ)に示す波形になる。これらの波形で、実際に発光が起きるのは、しきい値Ｖｔｈを越えている斜線で示した部分である。ｉ行ｊ列では、画像データが０のためＶｔｈは越えない。(ｉ＋１)行ｊ列では、画像データが１２７のため、１２７Ｔ期間のランプ波形がＶｔｈを越える。又、(ｉ＋２)行ｊ列の画像データは２２４であるので、２２４Ｔ期間一定電圧(Ｖｄ＋Ｖｓ)が素子へ供給されている。
【００２９】
このような波形で駆動した場合の発光特性を具体的に説明する。ランプ状波形を印加した場合には、逆ガンマ特性（２次関数）が得られる原理については、従来例の図１０で説明したので同様の効果が得られるものとする。ここで、画像データ値が所定値１２８以上の場合には、発光素子にかかる電圧は、図４(Ａ)に示す様に、走査周期の半分より一定電圧Ｖｄで左右に増えていくことになる。これを素子にかかる電圧増加として考えた場合、図４(Ｂ)に示す様に、ランプ状に増加する波形と相似になると考えられる。且つ、画像データ値が２５５の時には、図４(Ｃ)に示す様に、ランプ波形にせず、一定電圧を印加した場合と同じになる。即ち、電子量は積分値であるから、印加する電圧の面積で決まるので、輝度低下は起こらない。
【００３０】
図５は本実施例における素子の発光特性を示す図である。図５の実線で示されるように、画像データ値２５５において、従来のランプ状でなく一定電圧で駆動した場合と同等の輝度（発光出力）を得ることができる。なお、図５における破線は、図１０で説明した従来例における発光特性である。
【００３２】
なお、実施例では、水平周期の半分（所定値が画像データ値の半分の１２８）で第１ＰＷＭと第２ＰＷＭの動作点を分けたが、任意の期間で分けても良いことは勿論である。又、図２〜図４では、直線増加のランプ波形の場合で説明したが、任意の波形でも良いことは勿論である。
さらに、本発明は、必ずしも冷陰極電子放出素子を用いたものでなくても、ＥＬ素子などパルス幅で階調表現できる自発光素子をマトリクス状に配置した表示装置一般に適用することができる。本発明によれば、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、絶対輝度を落とさずに、画像データに対する発光特性が逆ガンマ特性を有することができる。又、図示はしていないが、ランプ状波形の開始電圧より終了電圧の方が絶対値が高くなる場合においては、リンギング（オーバーシュート）が起こりに難いという効果もある。
【００３３】
【発明の効果】
本発明のマトリクス型表示装置は、２つのＰＷＭ回路を組み合わせた波形で素子を駆動することにより、逆ガンマ特性に近似した発光特性を有し、しかも輝度低下の無いという極めて優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示すブロック図である。
【図２】図１の動作を説明するための波形図である。
【図３】図１の動作を説明するための波形図である。
【図４】図１の動作を説明するための波形図である。
【図５】本実施例における素子の発光特性を示す図である。
【図６】従来例のマトリクス型表示装置の構成を示す図である。
【図７】表示パネルにおける素子の配線イメージを示す図である。
【図８】図６の動作を説明するための波形図である。
【図９】冷陰極電子放出素子の特性図である。
【図１０】他の従来例のマトリクス型表示装置の構成を示す図である。
【図１１】図１０の動作を説明するための波形図である。
【図１２】素子の印加電圧を説明するための波形図である。
【図１３】素子の発光特性を示す図である。
【図１４】輝度低下を説明するための特性図である。
【符号の説明】
１,５  入力端子
２,７  シフトレジスタ
３  ラッチ回路
４  ＰＷＭ回路
６  タイミング制御回路
８,１３  波形発生回路
１０  表示パネル
１１  第１ＰＷＭ回路
１２  第２ＰＷＭ回路
【図１】
0004595177.tif 000005
【図２】
0004595177.tif 000006
【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】
0004595177.tif 000012
【図９】
0004595177.tif 000013
【図１０】
0004595177.tif 000014
【図１１】
0004595177.tif 000015
【図１２】
0004595177.tif 000016
【図１３】
0004595177.tif 000017
【図１４】
0004595177.tif 000018