JP2001195026A

JP2001195026A - マトリクス型表示装置

Info

Publication number: JP2001195026A
Application number: JP2000006735A
Authority: JP
Inventors: Hideki Aiba; 英樹相羽
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 2000-01-14
Filing date: 2000-01-14
Publication date: 2001-07-19

Abstract

(57)【要約】【課題】表示パネルを構成する電子放出素子の経時変
化などによる特性の変化を自動的に調整して輝度や色バ
ランスなどの表示特性を初期状態に復帰させること。【解決手段】表示パネルのＤｎ＋１行目に表示に寄与
しないダミー素子を設け、このダミー素子にテスト回路
から所定パルスの電流を流して、その特性を測定する。
補償制御回路は前記測定結果により、ダミー素子の特性
に変化があった場合、その特性変化を是正するように列
ドライバの出力電圧を微調整して、表示に寄与する発光
素子の動作状態を初期値のそれに復帰させる制御を行
う。これにより、表示パネルを構成する発光素子の経時
変化などによる特性の変化を自動的に調整して輝度や色
バランスなどの表示特性を初期状態に復帰させることが
できる。

Description

【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
リクス型表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、単純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６はマトリクス型の表示装置の構成概略
を示したものである。表示パネル１０は、例えば、図７
に示されるような行電極に接続されている複数（ｍ）の
行配線と列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】入力端子１に入力された画像信号１００は
列ドライバ２に入力される。列ドライバ２は、パルス幅
変調（ＰＷＭ）によって、入力された画像信号１００の
大小に応じたパルス幅の信号を出力し、これを表示パネ
ル１０の列電極Ｄ１〜Ｄｎに入力する。また、行ドライ
バ３は、画像信号１００のライン毎に走査するためのパ
ルスを出力し、これをパネルの行電極Ｓ１〜Ｓｍに入力
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として、動作原理を
説明する。まず、行電極側において、行電極Ｓ１〜Ｓｍ
まで順次に駆動電圧が印加される。また、列電極Ｄ１〜
Ｄｎには、選択されている行に対応した画像データに応
じてＰＷＭ変調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行電極Ｓｉが選択され
ている期間に列電極Ｄｊに電圧を印加する。発光の強弱
（階調）は、ＰＷＭ変調された信号を列電極に印加し、
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、例としてｊ列の表示を説明するも
のである。今、信号のビット数を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、階調表現は列電極に印加するパ
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。

【０００８】ｉ行の走査期間においては、ｉ行の行電極
Ｓｉには−Ｖｓがかかり、その他の走査電極は０であ
る。このとき、ｉ行ｊ列の信号が“０”であるため、ｊ
列の列電極Ｄｊは常に０電位である。

【０００９】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行の行電極Ｓｉ＋１には−Ｖｓがかかり、その他
の走査電極は０である。このとき、ｉ＋１行ｊ列の信号
が“１２８”であるため、ｊ列の列電極には走査期間
（２５５Ｔ）の約半分の期間（１２８Ｔ）だけ＋Ｖｄが
かかり、その後０となる。

【００１０】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行の行電極Ｓｉ＋２には−Ｖｓがかかり、その他
の行電極は０である。このとき、ｉ＋２行ｊ列の信号が
“２５５”であるため、ｊ列の列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。

【００１１】尚、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の曲線は、冷陰極電子放出素子にかかる電圧
に対する放出電流の特性を示したものである。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
極電子放出素子にかかる電圧とは、列電極の電位と行電
極の電位の差であるから、この場合、列電極と行電極の
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。

【００１２】図８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１２８
Ｔ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、２５５
Ｔ期間、発光が起きる。

【００１３】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列の列電極に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、行電極が４８０本、列電極が６４
０本存在し、ＲＧＢストライプ構造のカラー表示の場合
には１９２０本の列電極が存在する。

【００１４】冷陰極電子放出素子としては、例えば表面
電導型電子放出素子（以下、ＳＣＥ素子と略す）が知ら
れている。ＳＣＥ素子に電流を流したとき、フォーミン
グと呼ばれる処理によって形成された亀裂部分から放出
された電子が、前面板に取り付けられ高電圧がかけられ
た陽極に引き込まれ、この電子が蛍光体を励起すること
により発光を起こす。ＳＣＥ素子に与える電圧に対する
放出電流の特性は概ね図９のようになる。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】図９に示されるＳＣＥ
素子の電圧−電流特性は、表示パネル毎でばらついて輝
度や色バランスがばらついたり、また継続的に表示を行
っている場合に経時変化をもたらし、初期値から輝度や
色バランスがずれてしまう可能性がある。

【００１６】このような場合、パネルの製造時において
は、列ドライバや行ドライバの電圧設定や陽極の電圧設
定などを調整することによって、ばらつきを吸収するこ
とが可能である。

【００１７】しかし、上記のような製造時の調整だけで
は、ユーザーが表示装置を使用することによって生じる
経時変化などによる特性の変化に対処することは困難で
ある。

【００１８】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、表示パネルを構
成する発光素子の経時変化などによる特性の変化を自動
的に調整して輝度や色バランスなどの表示特性を初期状
態に復帰させることができるマトリクス型表示装置を提
供することである。

【００１９】

【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、複数の素子を複数の行配
線及び複数の列配線でマトリクス配線した表示パネル
と、前記表示パネルを構成する表示に寄与する発光素子
と表示に寄与しないダミー素子と、前記ダミー素子の電
気的特性を測定する測定手段と、前記測定手段によって
測定された電気的特性の結果を用いて、前記発光素子を
駆動するための電圧または電流またはパルス幅を制御す
る制御手段とを具備することにある。

【００２０】この請求項１の発明によれば、素子を表示
画素数より多く配置し、表示に寄与する表示画素数分の
発光素子と、表示に寄与しないダミ−素子を備え、ダミ
ー素子の特性を検出する計測手段と、その検出結果を用
いて各種ドライバ、陽極などの電圧やＰＷＭ変調のパル
ス幅などに制御を与えるものであり、前記計測手段は、
電源オン時などに、ダミー素子に一定のパルス幅の電流
を流して、その特性を計測する。制御手段は前記計測特
性に変化がある場合、この変化を是正するように、発光
素子を駆動するための電圧または電流またはパルス幅を
制御して、表示画像の状態を初期値に戻す。

【００２１】請求項２の発明の特徴は、請求項１記載の
マトリクス型表示装置において、表示に寄与する発光素
子に印加する電圧、または流す電流の一部または平均値
を前記ダミー素子に印加、または流すことにある。

【００２２】この請求項２の発明によれば、前記ダミー
素子も発光素子と同様に駆動されるため、前記ダミー素
子と発光素子の経時変化を同一にでき、発光素子の経時
変化補償制御を精度よく行うことができる。

【００２３】請求項３の発明の特徴は、請求項１または
２記載のマトリクス型表示装置において、前記発光素子
は、冷陰極電子線発生源とその冷陰極電子線発生源から
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
による発光素子であり、前記ダミー素子は、前記発光素
子に対して蛍光体部分を取り除いた構造を有することに
ある。

【００２４】請求項４の発明の特徴は、請求項１乃至３
いずれかに記載のマトリクス型表示装置において、前記
計測手段は、前記マトリクス型表示装置の電源投入時ま
たは通電中に、前記ダミー素子の電気的特性を計測する
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表
示装置の第１の実施形態の構成を示したブロック図であ
る。マトリクス型表示装置は、画像信号１００が入力さ
れる入力端子１、画像信号１００から表示パネル１０を
構成する発光素子（例えば冷陰極電子放出素子）（図示
せず）を駆動するための駆動電圧を発生する列ドライバ
２、表示パネル１０を構成する発光素子をスキャンする
ためのスキャンパルスを発生する行ドライバ３、表示パ
ネル１０内のダミー配列された素子（図２参照）をテス
トして、その特性変化を検出して補償制御回路５に出力
するテスト回路４、テスト回路４からのテスト結果（測
定結果に同じ）を受けて、表示パネル１０の画像表示に
使用している発光素子の輝度や色バランス等の変化分を
補償する制御を行う補償制御回路５、表示用の発光素子
とテスト用のダミーの素子（図２参照）をマトリクス状
に配列した表示パネル１０、発光素子の陽極に掛ける電
圧を調整する可変抵抗１２及び陽極電圧源１１を有して
いる。

【００２６】図２は図１に示した表示パネル１０の構成
例を示した構成図である。複数個の発光素子（例えば表
面電導型電子放出素子）Ｅがマトリクス状に配列されて
おり、特にダミー領域に１列、テスト用のダミーの素子
Ｄが配列されている。

【００２７】次に本実施の形態の動作について説明す
る。まず、本例が従来例と異なる点は、表示パネル１０
の列電極の数をｎ＋１個にし、その増加した分の電極Ｄ
ｎ＋１にテスト用の電流を流して、これを測定するため
のテスト回路４を設け、その検出結果に基づいて発光素
子Ｅのドライバ電圧を制御するための補償制御回路５を
設けている点である。

【００２８】また、表示パネル１０内の図２のように増
加した分の電極に配線されたダミーの素子Ｄは、図３
（ｂ）に示すように前面に蛍光体を塗布してなく、電子
を放出しても発光しないようになっている（以下、この
発光に寄与しない素子Ｄをダミー素子と称す）。

【００２９】図３は発光素子ＥとしてＳＣＥ素子を用い
た発光素子部分の拡大図である。図３（ａ）は通常の画
像を表示する素子構造であるのに対して、図３（ｂ）は
蛍光体が塗布されていないので発光しない構造となって
いる。図３（ｃ）はダミー素子Ｄの構成を図３（ａ）の
発光素子Ｅと同様に蛍光体は塗布してあるが、その発光
が外部に漏れないように遮断フィルタなる覆いを施して
発光しないようにしてある。ダミー素子Ｄとして、この
ような構造のものを使用してもよい。

【００３０】ダミー素子Ｄは、表示装置全体の通電中の
如何なるタイミングで電圧を加えても画像表示に影響を
与えないので、テスト回路４は、測定に都合の良いパル
ス幅や電圧を加えるなど、ダミー素子Ｄの電圧一電流特
性を自由に測定することができる。従って、テスト回路
４は、電源オン時など予め決められたタイミングで、ダ
ミー素子Ｄに所定のパルス幅の電流を流して、ダミー素
子Ｄの特性を測定し、その測定結果を補償制御回路５に
出力する。

【００３１】補償制御回路５は、入力された測定結果に
基づいて、ダミー素子Ｄの特性が初期値からずれている
と判定すると、表示に寄与する発光素子Ｅを駆動する列
ドライバ２の出力電圧やＰＷＭパルス幅を微調整するこ
とにより、発光素子Ｅの輝度や色バランスを初期状態に
戻す制御を行う。

【００３２】これにより、発光素子Ｅの特性が経時変化
した場合にも、その特性を自動的に補正して、表示画像
の表示状態を長期間に亙って一定にすることができる。

【００３３】また、補償制御回路５は列ドライバ２の出
力電圧を微調整するだけでなく、表示パネル１０内の発
光素子Ｅの陽極に掛ける電圧を前記テスト回路４の測定
結果に応じて可変抵抗１２により微調整してもよいし、
或いは表示パネル１０内の発光素子Ｅの陽極に掛ける電
圧のみを可変抵抗１２により微調整してもよい。尚、こ
こでは、列ドライバ２の出力電圧と前記陽極に掛ける電
圧をそれぞれ発光素子Ｅを駆動する電圧と称する。

【００３４】本実施の形態によれば、経時変化による発
光素子Ｅの特性の変化を測定するためのダミーの発光素
子Ｅを表示パネル１０内に設け、このダミー素子Ｄの特
性の変化に基づいて、画像表示に寄与する発光素子Ｅの
ドライバ電圧を調整することにより、経時変化などによ
る発光素子Ｅの特性の変化や表示パネルのばらつきを自
動的に調整して、初期状態或いは設計通りの画像品質を
長期間に亙って維持することができる。

【００３５】また、従来の表示パネル１０においては、
画像表示動作中に特性を測定しようとしても、画像デー
タに応じてパルス幅が変化してしまう問題があるが、本
例のようにダミー素子Ｄを設けることにより、特性測定
中、テスト回路４よりダミー素子Ｄに掛けるパルス幅を
一定に保持できる。

【００３６】尚、ダミー素子Ｄには、テストモード以外
の期間に、画像表示に寄与する全発光素子Ｅに流れる電
流の平均電流を流すとか、或いはある一列の発光素子Ｅ
と同様の動作をさせる電流を流すとかして、ダミー素子
Ｄと画像表示に寄与する発光素子Ｅの経時変化状態を同
一にすることによって、より精度の高い画像の自動調整
を行うことができる。

【００３７】また、ダミー素子Ｄはその性格上、蛍光体
を塗布していない構造、または遮断フィルタを付ける構
造を除いて、他の表示に寄与する発光素子Ｅと製法を等
しくすることが望ましい。

【００３８】図４は、本発明のマトリクス型表示装置の
第２の実施形態の構成を示したブロック図である。但
し、図１に示した第１の実施形態と同様の部分には同一
符号を付し、且つその説明を適宜省略する。

【００３９】本例は、表示パネル１０内に、ダミー素子
を行方向に一列配置してあり、この点が、第１の実施形
態と異なるところである。従って、その行電極Ｓｍ＋１
から電流をダミー素子に流してその特性を測定するため
のテスト回路６及びその結果を行ドライバ３に反映させ
るための補償制御回路７が設けてある。

【００４０】テスト回路６は、行方向にあるダミー素子
を測定して得た測定結果を補償制御回路７に出力する。
補償制御回路７は、入力された測定結果に基づいて、表
示に寄与する発光素子を駆動する行ドライバ３から出力
されるスキャンパルス電圧を微調整したり、或いは発光
素子の陽極電圧を可変抵抗１２によって微調整すること
により、発光素子の輝度や色バランスを初期状態に戻す
画像調整制御を行うことにより、第１の実施形態と同様
の効果を得ることができる。

【００４１】図５は、本発明のマトリクス型表示装置の
第３の実施形態の構成を示したブロック図である。但
し、図１に示した第１の実施形態と同様の部分には同一
符号を付し、且つその説明を適宜省略する。

【００４２】本例は、テスト回路４によりダミー素子の
特性を測定して、画像の補償制御を電源投入時、通電中
の一定期間またはチャンネル切替え時に行うようにする
ためのシステム制御回路がを設けてある。

【００４３】システム制御回路８は、マイコンを用いる
ことによって簡単に実現することができ、予め設定され
たスケジュールに従って、テスト回路４及び補償制御回
路５を起動して、テストと補償制御を行い、第１の実施
形態と同様の効果を得ることができる。

【００４４】尚、システム制御回路８の画像の補償制御
起動タイミングは各種の考え方により、色々なタイミン
グの取り方があることは言うまでもない。

【００４５】又、特性の経時変化はそれほど速いもので
はないので、常時測定している必要がなく、特性の測定
及びこの結果をドライバに反映させる一連の制御にイン
ターバルを持たせた方がよい場合がある。

【００４６】本発明は上記した実施形態に示したよう
に、画像の補償制御をドライバの電圧を制御したり、前
面に設けられた陽極の電圧を制御して行う構成に限ら
ず、ＰＷＭ変調における１階調分のパルス幅（単位時
間）を制御する構成、または複数の組み合わせによる構
成なども考えられる。また、図１、図２ではダミー素子
を１列分とし、図４ではダミー素子を１行分としている
が、複数列でも良いし、複数行でも良く、それらを組み
合わせても良い。

【００４７】また、発光素子を冷陰極電子放出素子とし
た場合、ＳＣＥ素子に限らず、スピント型、金属／絶縁
層／金属型、カーボンナノチューブなどでもよく、さら
には、発光素子は必ずしも冷陰極電子放出素子と蛍光体
との組み合わせによるものに限らず、有機ＥＬ素子また
は無機ＥＬ素子のように素子そのものが発光するタイプ
でもよい。ＥＬのように蛍光体との組み合わせによるも
のでない場合に、ダミー素子を構成する場合は、図３
（ｃ）のように発光が外部に漏れないようにするための
覆いが必要となる。

【００４８】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明のマ
トリクス型表示装置によれば、表示画像に影響を与える
ことなく、表示パネルを構成する電子放出素子の経時変
化による特性の変化や表示パネルのばらつきを自動的に
調整して輝度や色バランスなどの表示特性を初期状態又
は設計通りに復帰させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のマトリクス型表示装置の第１の実施形
態の構成を示したブロック図である。

【図２】図１に示した表示パネルの構成例を示した構成
図である。

【図３】冷陰極電子放出素子（ＳＣＥ素子）を用いた発
光素子部分の拡大図である。

【図４】本発明のマトリクス型表示装置の第２の実施形
態の構成を示したブロック図である。

【図５】本発明のマトリクス型表示装置の第３の実施形
態の構成を示したブロック図である。

【図６】従来のマトリクス型表示装置の概略構成例を示
したブロック図である。

【図７】図６に示した表示パネルの構成例を示した構成
図である。

【図８】図６に示した表示装置の表示動作を説明するタ
イムチャートである。

【図９】図６の表示パネルを構成するＳＣＥ素子の電圧
一電流特性を示した特性図である。

【符号の説明】

１入力端子２列ドライバ３行ドライバ４、６テスト回路５、７補償制御回路８システム制御回路１０表示パネル１１陽極電圧源１２可変抵抗

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０４Ｎ 5/66 Ｈ０４Ｎ 5/66 ＢＦターム(参考） 5C036 AA10 EE19 EF06 EF09 EG22 EG47 EG48 5C058 AA01 AA12 BA01 BA06 BB03 BB25 5C080 AA06 AA18 BB05 CC03 DD14 DD29 EE28 JJ02 JJ05 JJ06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の素子を複数の行配線及び複数の列
配線でマトリクス配線した表示パネルと、前記表示パネルを構成する表示に寄与する発光素子と表
示に寄与しないダミー素子と、前記ダミー素子の電気的特性を測定する測定手段と、前記測定手段によって測定された電気的特性の結果を用
いて、前記発光素子を駆動するための電圧または電流ま
たはパルス幅を制御する制御手段と、を具備することを特徴とするマトリクス型表示装置。
【請求項２】請求項１記載のマトリクス型表示装置に
おいて、表示に寄与する発光素子に印加する電圧、または流す電
流の一部または平均値を前記ダミー素子に印加、または
流すことを特徴とするマトリクス型表示装置。
【請求項３】請求項１または２記載のマトリクス型表
示装置において、前記発光素子は、冷陰極電子線発生源とその冷陰極電子
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であり、前記ダミー素子は、前記発光素子に対して蛍光体部分を
取り除いた構造を有することを特徴とするマトリクス型
表示装置。
【請求項４】請求項１乃至３いずれかに記載のマトリ
クス型表示装置において、前記計測手段は、前記マトリクス型表示装置の電源投入
時または通電中に、前記ダミー素子の電気的特性を計測
することを特徴とするマトリクス型表示装置。