(57)【要約】【課題】  素子数の増加が少なく、素子寿命の低下や輝度の低下が少ない、広色域を表現可能な表面伝導型電子放出素子を用いた表示装置を提供する。【解決手段】  マルチ電子ビーム源と、電子ビーム照射によって励起発光するｎ色（ｎ≧４）の蛍光体を有する画像表示装置であって、複数の選択信号配線に対して選択信号を走査的に印加する走査回路と、変調信号配線に変調信号を印加する変調信号出力回路と、を有しており、少なくとも一組の隣合う２色の蛍光体の中間に表面伝導型電子放出素子を配置し、素子に印加する電圧の極性により隣合う２色の蛍光体の一方を点灯可能に構成されており、前記複数の選択信号配線のうち隣合う２行の選択信号配線に異なる極性の電圧を印加し、さらに前記２色の蛍光体の中間に配置された電子放出素子に対応する変調信号配線に印加する電圧の極性を変えることで、ｎ色のうち異なる３色の組み合わせの蛍光体を発光させる。【選択図】  図３
2007287472.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の表面伝導型電子放出素子を複数の選択信号配線と複数の変調信号配線でマトリックス配線したマルチ電子ビーム源と、
電子ビームの照射によって励起発光するｎ色（ｎ≧４）の蛍光体を有する画像表示装置であって、
前記複数の選択信号配線に対して選択信号を走査的に印加する走査回路と、
前記変調信号配線に変調信号を印加する変調信号出力回路と、
を有しており、
少なくとも一組の隣合う２色の蛍光体の中間に前記表面伝導型電子放出素子を配置し、素子に印加する電圧の極性により前記隣合う２色の蛍光体の一方を点灯可能に構成されており、
前記複数の選択信号配線のうち隣合う２行の選択信号配線に異なる極性の電圧を印加し、さらに前記２色の蛍光体の中間に配置された電子放出素子に対応する変調信号配線に印加する電圧の極性を変えることで、ｎ色のうち異なる３色の組み合わせの蛍光体が発光することを特徴とする画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、カラー画像を表示する表示装置として、ＣＲＴや、液晶表示装置（ＬＣＤ）、プラズマディスプレイ（ＰＤＰ）等が広く用いられている。これらの表示装置は、通常赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色を組み合わせて1つの画素とし、その加法混色により様々な色を再現している。しかし、近年では３原色以上の原色を用いて色再現範囲のより広い表示装置を実現する試みがなされている。例えば特開2003-107472には2種類以上のスペクトルを持つ光源とカラーフィルターを組み合わせ、カラーフィルター方式のサブピクセルを増大させずに原色数を増大させた液晶表示装置が提案されている。
【特許文献１】特開２００３−１０７４７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明者らは新たなカラー画像表示装置として表面伝導型電子放出素子を用いた表示装置の研究開発を行っているが、表面伝導型電子放出素子を用いて四原色以上の表示装置を実現しようとする場合、一つの原色の蛍光体に対し、一つの電子放出素子を割り当てることにすると三原色の表示装置に比べ一画素あたりの電子放出素子数が多くなりコストの増加を招く。また高精細な表示装置を作成しようとした場合、電子放出素子を微細に作成する必要がある。
【０００４】
素子数を蛍光体よりも少なくする方法としては、表面伝導型電子放出素子に印加する電圧の極性を反転することにより異なる位置に電子を照射することができる性質を利用して、2つの蛍光体に対して一つの蛍光体を割り当てるものがある。この場合、表示装置の隣あう２行に対して一行分の電子放出素子を割り当てる方法、一水平走査期間を2分割し、一行中の半分の蛍光体を前半の期間、他の半分の蛍光体を後半の期間に点灯させる方法等がある。しかし、前者は一つの素子が2倍の時間点灯するため素子の寿命が半減することとなり、後者は一つの蛍光体が一水平走査期間の二分の一しか点灯しないため輝度が半減することになる。
【０００５】
本発明は素子数の増加が少なく、素子寿命の低下や輝度の低下が少ない、広色域を表現可能な表面伝導型電子放出素子を用いた表示装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、複数の表面伝導型電子放出素子を複数の選択信号配線と複数の変調信号配線でマトリックス配線したマルチ電子ビーム源と、
電子ビームの照射によって励起発光するｎ色（ｎ≧４）の蛍光体を有する画像表示装置であって、
前記複数の選択信号配線に対して選択信号を走査的に印加する走査回路と、
前記変調信号配線に変調信号を印加する変調信号出力回路と、
を有しており、
少なくとも一組の隣合う２色の蛍光体の中間に前記表面伝導型電子放出素子を配置し、素子に印加する電圧の極性により前記隣合う２色の蛍光体の一方を点灯可能に構成されており、
前記複数の選択信号配線のうち隣合う２行の選択信号配線に異なる極性の電圧を印加し、さらに前記２色の蛍光体の中間に配置された電子放出素子に対応する変調信号配線に印加する電圧の極性を変えることで、ｎ色のうち異なる３色の組み合わせの蛍光体が発光することを特徴とする画像表示装置である。
【発明の効果】
【０００７】
[効果]電子放出素子数の増加を抑制して四原色以上の表示装置が構成できる。また、電子放出素子数の寿命の低下や輝度の低下も少ない。
【０００８】
[理由]ｎの原色に対して、ｎよりも少ない原色を割り当てるので素子数の増加を抑制できる。同時には点灯する必要のない２色に１素子を割り当てることができるので２色を割り当てた素子の寿命が極端に短くなることがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下に図面を参照して、この発明の好適な実施形態を例示的に詳しく説明するが、最初に本発明において表示原色数に対して、電子放出素子数を少なくする原理について説明する。
【００１０】
例として４原色の表示装置を構成する場合を考える。４つの原色をＲ、Ｇ、Ｇ´、Ｂとし、それぞれの色度を図６に示す。この場合、この表示装置で表現可能な色は四角形ＲＧＧ´Ｂの内側の色となる。この四角形を2分割し二つの三角形、三角形ＲＧＢと三角形ＧＧ´Ｂに分けて考える。すると三角形ＲＧＢ内の色度を持つ色は、ＲとＧとＢの発光によって得られ、三角形ＧＧ´Ｂの内の色度を持つ色は、ＧとＧ´Ｂの発光によって得られる。すなわち四角形ＲＧＧ´Ｂ内の色は2組の3原色の組み合わせで得ることができ、3原色の組み合わせをRGBとGG´Bとした場合ＲとＧ´は同時には発光しないことになる。
【００１１】
従って同時に発光しないＲとＧ´に対して一つの電子放出素子を割り当て、再現する色によってＲまたはＧ´の蛍光体を発光させることができれば、素子数を増やさずに色再現範囲を広げることができる。
【００１２】
ここで、各原色に電子放出素子を一つずつ割り当てるようにした場合、４原色すべてを同時に発光させることにより、同じ色度の色について表示可能な輝度範囲が増えることになるが、本発明の場合は、素子数を増やさずに色再現範囲を拡大できることを優先するものである。
【００１３】
以上の原理を実現するための実施形態を以下に説明する。
【００１４】
まずこの実施形態で用いた表示パネルの全体の構成を図1に示す。リアプレート１０１の上に、走査信号が印加される配線である走査配線１０３と、変調信号が印加される配線である変調配線１０４と、表面伝導型電子放出素子である電子放出素子１０５とが形成されている。走査配線１０３と変調配線１０４はそれぞれ複数あり、マトリックス状に配置された素子を配線するマトリックス配線を構成している。リアプレート１０１に対向する位置にあるフェースプレート１０２には発光体である蛍光体１０６が形成されている。これら発光体の間にはブラックストライプ１０７が配されている。なお、ブラックストライプに代えてブラックマトリックスを配してもよい。このようなブラックストライプやブラックマトリックスで各発光体が区切られていない構成を採用することもできる。また、１０８はパネルを大気圧に対して支持するためのスペーサである。
【００１５】
電子放出素子１０５は、しきい値特性を有し、走査配線104と変調配線103との間にしきい値Ｖｔｈを超える電圧が印加されると電子放出が起こり、Ｖｔｈ以下の電圧印加では電子放出は起こらない。ただし表面伝導型素子は、印加電圧の極性依存性を有さないため、走査配線104と変調配線103に正、負どちらの極性の電圧が印加されても、しきい値Ｖｔｈを超える電圧が存在すれば、電子放出を行う。
【００１６】
図２は、図１の表示パネルの一部のｙ軸の方向に垂直な断面を表したもので本発明の表示装置における電子放出素子と蛍光体の位置関係を示す。103a〜103cは変調配線であり、走査配線は図示されていない。本発明の表示装置における一画素はR,G,G´,Bの4つの蛍光体を一組として構成されている。図２では106aがＲの蛍光体,106bがＧの蛍光体,106cがＧ´の蛍光体,106dがＢの蛍光体となっている。４つの蛍光体に相対する位置には電子放出素子105ａ〜１０５ｃが３つ配置されている。この中で１０５ｂはＲの蛍光体１０６ｂとＧ´の蛍光体１０６ｃの中間に位置するように配置されている。ここで、変調配線103に正の電圧を印加して、走査配線104に負の電圧を印加して、電子放出素子にかかる電圧がVth以上になると電子放出素子から電子が放出される。放出された電子は、リアプレート101とフェースプレート102の間に印加されている加速電圧により加速され図の実線の軌道を描いて蛍光体に入射する。ここで、変調配線１０３ｂに負の電圧を印加して、走査配線104に正の電圧を印加して電子放出素子１０５ｂにかかる電圧がVth以上になると電子放出素子１０５ｂから放出された電子は、図の点線の軌道を描いて蛍光体に入射する。すなわち電子放出素子１０５ｂは、印加される電圧の極性に応じてＲまたはＧ´の蛍光体を発光させる。
【００１７】
図３は本実施形態の表示パネルの一部を図１のｚ軸に垂直な断面で見た図であり、本実施形態における蛍光体の発光をさらに説明するための図である。同図において実際には、蛍光体１０６はフェースプレート上にあり、電子放出素子１０５、変調配線１０３、走査配線１０４は、リアプレート上にあるが、図３では便宜上同一に描いている。変調配線１０３と走査配線１０４の間には不図示の絶縁層がある。また、矢印は電子軌道を表し、矢印の始点はリアプレートの電子放出素子１０５であり、終点はフェースプレートの蛍光体１０６である。
【００１８】
図３（ａ）では変調配線１０３ａ〜ｃにＶｈ＜Ｖｔｈ＜２＊Ｖｈを満たす電圧＋Ｖｈを印加している。一方走査配線１０４ｂには−Ｖｈ、走査配線１０４ｃには＋Ｖｈの電圧を印加する。すると電子放出素子１０５ａ〜１０５ｃについては変調配線に＋Ｖｈ,走査配線に−Ｖｈが印加されることにより電子放出素子には２＊Ｖｈ（＞Ｖｔｈ）の電圧が印加され電子放出が起こる。電子放出素子１０５ｄ〜１０５ｆについては変調配線と走査配線共に＋Ｖｈの電圧が印加されているため電子放出素子に印加される電圧は０となり電子放出は起こらない。また、電子放出素子１０５ｇ〜１０５ｌについては変調配線に＋Ｖｈ、走査配線には０の電圧が印加されるため、電子放出素子に印加される電圧はＶｈ（＜Ｖｔｈ）となり電子放出は起こらない。電子放出が起こった電子放出素子１０５ａ〜１０５ｃの電子は図の矢印のように放出されそれぞれＧの蛍光体、Ｒの蛍光体、Ｂの蛍光体を発光させる。
【００１９】
次に図３（ｂ）では走査配線１０４ｂ、１０４ｃ、及び変調配線１０３ａ、１０３ｃに印加する電圧は変えずに変調配線１０３ｂに印加する電圧のみを＋Ｖｈから−Ｖｈに変更する。このとき、電子放出素子１０５ａ、１０５ｃ、１０５ｄ、１０５ｆ、１０５ｇ、１０５ｉ、１０５ｊ、１０５ｌに印加される電圧に変化はないが、１０５ｂ、１０５ｅ、１０５ｈ、１０５ｋは印加される電圧が変化する。
【００２０】
電子放出素子１０３ｂについては、変調配線１０３ｂが−Ｖｈ、走査配線１０４ｂが−Ｖｈとなるため印加される電圧が０となり電子放出が起こらなくなる。そして電子放出素子１０５ｅは変調配線１０３ｂが−Ｖｈ、走査配線１０４ｃが＋Ｖｈとなるため印加される電圧が２＊Ｖｈ（＞Ｖｔｈ）となって電子放出が起こる。電子放出素子１０５ｈと１０５ｋは印加される電圧の極性が負になるが、しきい値以下なので電子放出は起こらない。従って電子放出は、電子放出素子１０５ａ、１０５ｃ、１０５ｅのみ起こることになる。
【００２１】
このときそれぞれの電子放出素子の電子放出により発光する蛍光体は、図に示すようにＧの蛍光体、Ｇ´の蛍光体、Ｂの蛍光体となる。図３（ａ）と図３（ｂ）を比べると変調配線に印加する電圧を＋Ｖｈにするか−Ｖｈにするかで、Ｒの蛍光体を発光させるか、Ｇ´の蛍光体を発光させるかが制御できることになる。すなわち図の点線で囲まれた４つのサブ画素を一組と考えた場合に変調配線に印加する電圧を変えることでＲ,Ｇ,Ｂの蛍光体を発光させるか、Ｇ,Ｇ´、Ｂの蛍光体を発光させるかが選択できると言うことになる。
【００２２】
ここで、４つのサブ画素に対して４つの電子放出素子が割り当てられているが、電子放出素子１０５ｂは上の画素と電子放出素子１０５ｅは下の画素と共有されているために表示装置全体としては４つの原色に対して３つの電子放出素子で構成されていることになる。
【００２３】
次に、本実施形態の表示装置の動作を、駆動回路のブロック図である図４を用いて説明する。ＴＶ受像回路等より入力されるＮＴＳＣ映像信号ｓ１は、同期分離回路（デコーダ）６で同期信号と輝度信号とに分けられる。同期信号はタイミング制御回路５に送られ、輝度信号は信号処理部１へ送られる。信号処理部１では、Ｒ，Ｇ，Ｂ色の復調やＡ／Ｄ変換、及びＲ，Ｇ，Ｂの三原色のデータからＲ，Ｇ，Ｇ´，Ｂの四原色のデータへの変換を行いディジタルの輝度信号としてシリアル／パラレル（Ｓ／Ｐ）変換回路２へ送る。この際、一画素の色はＧ，Ｒ，Ｂの組み合わせ又はＧ，Ｇ´,Ｂの組み合わせとなるため一画素につき３つのデータを送れば良い。しかし、3つのデータのうちの一つは画素によってＲ又はＧ´のデータとなるため、どちらの色のデータを送ったかが識別できる符号を合わせて送るものとする。例えばＲのデータであれば正の数値を、Ｇ´のデータであれば負の数値を送る。Ｓ／Ｐ変換回路２では、信号処理部１から送られてきた輝度信号の１行分のデータをシリアル−パラレル変換して  パルス幅変調回路３に出力する。パルス幅変調回路３は、入力された信号をパルス幅変調信号ｓ４として表示パネル４の変調配線の端子（Ｄy1，Ｄy2，…，ＤyN）へ送り出す。この時、Ｇの蛍光体、及びＢの蛍光体に対応する変調配線に出力する信号は常に正極性となるが、ＲとＧ´の蛍光体に対応する変調配線に対応する信号は、符号に従って、Ｒのデータを出力する時には正極性で、Ｇ´のデータを出力する時には負極性で出力される。走査回路７はタイミング制御回路３が出力する信号（Ｔscan）を基に表示パネル４の行走査をする走査信号ｓ６を出力する。また表示パネル４上の高圧端子は外部の高圧電源Ｖａに接続され、放出電子を加速するようになっている。
【００２４】
次に、本実施形態の動作を図５のタイミングチャート及び図７を用いて説明する。尚、図５中の記号は図４と同じものであり、図７中の記号は、図３と同じものである。ＮＴＳＣ信号ｓ１の映像信号は、信号処理部１及びパルス幅変調回路３などにより信号処理されてパルス幅変調信号ｓ４となる。図４におけるパルス幅変調信号ｓ４は、変調配線103a,変調配線１０３ｂ、変調配線１０３ｃについて示している。このパルス幅変調信号ｓ４の幅Ｌが長いほど、電子放出素子から電子が放出される時間が長くなるため、それにより発光される画素の輝度が明るく感じられる。ここでパルス幅変調信号ｓ４は図４に示すように、変調配線103a、及び変調配線１０３ｃについては常に正極性となる。また変調配線１０３ｂについてはデータと共に送られる色識別信号によって正極性であるいは負極性となるように切り替えられる。図４においては１番目と４番目の１Ｈ期間では正極性、２番目と３番目の１Ｈ期間では負極性となっている。
【００２５】
一方、走査信号ｓ６は、１Ｈ毎に順次走査行を切り替える信号である。図４には走査配線１０４ｂその次の行にある走査配線１０４ｃとさらにその次の行にある走査配線１０４ｄの走査信号ｓ６を図示している。ここで走査信号ｓ６は図４に示すようにある１Ｈでは走査配線１０４ｂが正極性で走査配線１０４ｃが負極性、次の１Ｈでは走査配線１０４ｃが正極性で走査配線１０４ｄが負極性、となるように切り替えられる。すなわち隣合う２行の走査配線がそれぞれ正極性と負極性になるように順次切り替えられていく。
【００２６】
このタイミングチャートに従って電子放出素子を駆動した時に蛍光体の発光する様子を図７の（ａ）〜（ｄ）に示す。図７は図３と同様の図であり、同一のものには同一の符号を付している。図７（ａ）が図４の一番目の１Ｈ期間に対応し、（ｂ）〜（ｄ）はそれぞれ2番目〜４番目の１Ｈ期間に対応する。図７において斜線で示しているのが発光する蛍光体である。図４の１番目の１Ｈ期間と4番目の１Ｈ期間においては変調配線１０３ｂには正極性の電圧が印加されるためＧ、Ｒ、Ｂの蛍光体が発光し、2番目と3番目の１Ｈ期間においては変調配線１０３ｂに負極性の電圧が印加されるためＧ、Ｇ´、Ｂの蛍光体が発光する。
【００２７】
以上説明したように、本発明によれば表示原色数に対して少ない電子放出素子数で広い色再現域を持つ表示装置を構成できる。
【００２８】
なお本実施形態では、一画素を構成するｎ原色についてｎが４の場合を説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、ｎが５以上の場合にも同様にして原色数に対して少ない電子放出素子数の表示装置を構成可能である。例えばｎ＝５の場合に、原色の色度が図８に示すような場合を考えてみる。五角形ＲＧＣＢＭは、三角形ＲＧＢと、三角形ＧＢＣと、三角形ＲＭＢとに分割できる。三角形ＲＧＢと三角形ＧＢＣにおいて共有されていないＲとＣは同時に発光しなくても良いので一つの電子放出素子を割り当てれば良いため、素子数を少なくできる。さらに、三角形ＲＧＢと三角形ＲＭＢにおいて共有されていないＭとＧも同時に発光しなくても良いため一つの電子放出素子を割り当てればよい。従って5原色の場合には原色数５に対して３の電子放出素子で広色域の表示装置を構成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施形態の表示パネルの構成を示す図である。
【図２】本発明の実施形態における蛍光体と電子放出素子の位置関係を説明する図である。
【図３】本発明の実施形態における蛍光体への電子の照射を説明する図である。
【図４】本発明の実施形態における電気回路の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の実施形態の動作を説明するタイミングチャートである。
【図６】本発明の実施形態における蛍光体の色度を示すｘｙ色度図である。
【図７】本発明の実施形態の動作時における蛍光体の発光を説明する図である。
【図８】本発明の実施形態にいて5原色の表示装置を構成する場合の蛍光体の色度例を示すｘｙ色度図である。
【符号の説明】
【００３０】
１  信号処理回路
２  シリアル/パラレル変換回路
３  パルス幅変調回路
４  表示パネル
５  タイミング制御回路
６  デコーダ
７  走査回路
１０１  リアプレート
１０２  フェースプレート
１０３  信号配線
１０４  変調配線
１０５  表面伝導型電子放出素子
１０６  蛍光体
１０７  ブラックストライプ
１０８  スペーサ
【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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