JP2004246250A

JP2004246250A - 画像表示装置

Info

Publication number: JP2004246250A
Application number: JP2003038235A
Authority: JP
Inventors: Satoru Koide; 哲小出
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2003-02-17
Filing date: 2003-02-17
Publication date: 2004-09-02

Abstract

【課題】階調性に影響を与えることなく輝度を可変することができ、常に安定した表示性能を有した画像表示装置を提供する。
【解決手段】外囲器は、画像表示面１５、２０を有した前面基板と画像表面に向けて電子を放出する複数の電子放出素子１８を有し、前面基板と対向配置された背面基板１２とを備えている。画像表示面に接続された電源回路３０は、画像表示面にアノード電圧を印加する電圧供給部と、電圧供給部から印加するアノード電圧を調整し、上記画像表示面の発光輝度を変化させる電圧調整部と、を有している。
【選択図】図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像表示面の輝度を調整可能な画像表示装置に関する
【０００２】
【従来の技術】
近年、陰極線管に代わる次世代の軽量、薄型の表示装置として様々な平面型の画像表示装置が注目されている。例えば、電子放出素子を多数並べ、蛍光面と対向配置させた平面型の画像表示装置の開発が進められている。電子放出素子にはさまざまな種類があるが、いずれも基本的には電界による電子放出を利用したもので、これらの電子放出素子を用いた表示装置は、通常、ＦＥＤ（フィールド・エミッション・ディスプレイ）と呼ばれている。このうち、表面伝導型電子放出素子を用いた表示装置は、ＦＥＤと区別してＳＥＤ（サーフェース・コンダクション・エレクトロン・エミッション・ディスプレイ）とも呼ばれるが、総称としてＦＥＤという。
【０００３】
一般に、ＦＥＤは、所定の隙間を置いて対向配置された前面基板および背面基板を有し、これらの基板は、矩形枠状の側壁を介して周辺部同士が互いに接合され真空外囲器を構成している。真空外囲器の内部は、真空度が１０^−４Ｐａ程度以下の高真空に維持されている。前面基板および背面基板は、それぞれ厚みが１〜３ｍｍ程度の板ガラスにより構成されている。
【０００４】
また、背面基板および前面基板に加わる大気圧荷重を支えるために、これら基板の間には複数の支持部材が配設されている。前面基板の内面には、ブラックマトリックスおよび蛍光体を有する蛍光体スクリーンが形成され、背面基板の内面には蛍光体を励起して発光させる多数の電子放出素子が設けられている。電子放出素子にはマトリックス配線が接続され、電子放出素子はこれらの配線を介して映像信号により駆動される。背面基板側の電位はほぼアース電位であり、蛍光面にはアノード電圧が印加される。そして、蛍光体スクリーンを構成する赤、緑、青の蛍光体に電子放出素子から放出された電子ビームを照射し、蛍光体を発光させることによって画像を表示する。
【０００５】
このようなＦＥＤの市場では、輝度、色再現性等の表示特性について、従来からある画像表示装置と同等もしくはそれ以上の性能が要求とされている。そこで、従来、ＰＷＭ（パルス幅モジュレーション）方式によりカソードをドライブするパルス幅を可変とし、輝度調整を可能とした画像表示装置が提案されている。（例えば、特許文献１参照）。この方式は、パルス幅が長いほど蛍光体の励起時間が長くなり輝度も明るくなることを利用したものであり、黒い画面から最大輝度までの間の階調特性は、分解能、すなわち、パルス幅の数（黒い画面〜最大輝度までをいくつかに分けた数）で決定される。
【０００６】
【特許文献１】
特開昭５４−５０２２４号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記ＰＷＭ方式を用いた画像表示装置においては、パルス幅の数が少ないと、隣同士のパルス幅の差が大きくなり、輝度の差も大きくなる。そのため、実際は連続的に変化している実像を表示する場合でも、階段状の輝度差が現れ、画面全体としてはモザイク状の輝度むらとなってしまう。この現象を低減するために、パルス幅の数を多くして分解能を向上させる方法が取られ、現在、２５６〜１０２４ビットの分解能を有するようになってきた。
【０００８】
しかし、上記方式において、最大輝度＝全ビット有効時（最大パルス幅）であることから、表示画像の輝度を可変とするには、通常、最大ビット数よりも小さいビット数を使用する必要がある。例えば、最大輝度を１０２４ビットに設定している場合、輝度を半分とする際、ビット数は５１２となり階調性も１０２４ビットから有効ビット数５１２ビットと低減する。その結果、分解能が劣化し、画像のざらつきが増加する要因となる。また、輝度を変化させるごとに有効ビット数が変化するため、常に均一な表示性能を得ることが困難となる。
【０００９】
この発明は以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、階調性に影響を与えることなく輝度を可変することができ、常に安定した表示性能を有した画像表示装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明の態様に係る画像表示装置は、画像表示面を有した前面基板と上記画像表面に向けて電子を放出する複数の電子放出素子を有し、上記前面基板と対向配置された背面基板とを備えた外囲器と、上記画像表示面にアノード電圧を印加する電圧供給部と、上記電圧供給部から印加するアノード電圧を調整し、上記画像表示面の発光輝度を変化させる電圧調整部と、を有した電源回路と、を備えたことを特徴としている。
【００１１】
上記のように構成された画像表示装置によれば、画像表示面に印加するアノード電圧を可変とし、駆動信号のパルス幅を変更することなく、画像表示面の発光輝度を調整可能としている。これにより、階調特性の劣化、色再現性の劣化、表示のざらつき発生などを生じることなく、表示画面の輝度を任意に調整することができる。従って、常に安定した表示性能を有する画像表示装置を得ることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照しながら、この発明の実施の形態に係る画像表示装置として、表面伝導型の電子放出素子を備えたＦＥＤを例にとって説明する。
図１および図２に示すように、このＦＥＤは、絶縁基板としてそれぞれ板厚が１〜３ｍｍ程度の矩形状のガラス板からなる前面基板１１、および背面基板１２を備え、これらの基板は１〜２ｍｍの隙間を置いて対向配置されている。そして、前面基板１１および背面基板１２は、矩形枠状の側壁１３を介して周縁部同士が接合され、内部が１０^−４Ｐａ真空状態に維持された扁平な矩形状の真空外囲器１０を構成している。
【００１３】
真空外囲器１０の内部には、前面基板１１および背面基板１２に加わる大気圧荷重を支えるため、複数のスペーサ１４が設けられている。スペーサ１４としては、板状あるいは柱状のスペーサ等を用いることができる。
【００１４】
前面基板１１の内面上には、画像表示面として、赤、緑、青の蛍光体層１６と黒色遮光層１７とを有した蛍光体スクリーン１５が形成されている。これらの蛍光体層１６はストライプ状あるいはドット状に形成してもよい。この蛍光体スクリーン１５上には、アルミニウム膜等からなるメタルバック２０が形成され、更に、メタルバックに重ねて図示しないゲッター膜が形成されている。
【００１５】
背面基板１２の内面上には、蛍光体スクリーン１５の蛍光体層１６を励起する電子源として、それぞれ電子ビームを放出する多数の表面伝導型の電子放出素子１８が設けられている。これらの電子放出素子１８は、図３に示すように、画素毎に対応して複数列および複数行に配列されている。各電子放出素子１８は、図示しない電子放出部、この電子放出部に電圧を印加する一対の素子電極等で構成されている。
【００１６】
また、背面基板１２の内面には、電子放出素子１８に電位を供給する多数本の配線２１が設けられ、その端部は真空外囲器１０の外部に引出されている。これらの配線２１は、各電子放出素子１８を駆動するために縦方向の位置を選択する互いに平行な多数本の走査線２２と、電子ビームの放出量を制御する互いに平行な多数本の変調線２３が一対となりマトリック状に設けられている。
【００１７】
走査線２２は、縦方向の表示位置を選択する走査選択回路２８に接続され、変調線２３は、駆動信号のパルス幅を変調して輝度を制御するパルス幅変調回路２７に接続されている。また、蛍光体スクリーン１５およびメタルバック２０を含む画像表示面には、アノード電圧として印加する出力電圧を調整可能な可変出力型の高圧電源回路３０が接続されている。図４に示すように、高圧電源回路３０は、基準電圧制御回路３２、比較回路３４、比較電圧増幅回路３５、電圧調整部としての高圧電圧調整回路３６、電圧供給部としての高圧電圧発生回路３８を有し、高圧電圧調整回路には、外部から操作可能な操作部４０が接続されている。
【００１８】
このような構成のＦＥＤでは、画像を表示する場合、高圧電源回路３０から蛍光体スクリーン１５にアノード電圧を印加し、電子放出素子１８から放出された電子ビームをアノード電圧により加速して蛍光体スクリーンへ衝突させる。これにより、蛍光体スクリーン１５の蛍光体層が励起されて発光し、カラー画像を表示する。
【００１９】
また、図５に示すように、画像表示面の発光輝度は、この画像表示面に印加するアノード電圧の増加関数であることから、輝度を高くする場合は高圧電源回路３０の出カ電圧を高く、輝度を低くしたい場合は高圧電源回路３０の出力電圧を低く調整することにより、画面の輝度を変化させることが出来る。操作部４０を介して出力電圧を調整することにより、例えば、予め設定されている映画モード、スポーツモード、基準モード等、複数の輝度のいずれかに選択的に切り換え、あるいは、所定の範囲で連続的に輝度を変更することができる。これにより、ＦＥＤの製造ラインで輝度調整を行うことが可能になるとともに、ユーザ自身で任意に輝度調整を行うことが可能となる。また、電子放出素子１８に接続されているパルス幅変調回路２７は、画像再現のための輝度制御だけに全ての階調（パルス幅の数）を使用することができ、高い分解能を維持することができる。
【００２０】
以上のように構成されたＦＥＤによれば、画像表示面に印加するアノード電圧を可変とし、画像表示面の発光輝度を調整可能とすることにより、階調特性の劣化、色再現性の劣化、表示のざらつき発生などを生じることなく、表示画面の輝度を任意に調整することができる。従って、常に安定した表示性能を有する画像表示装置を得ることができる。
【００２１】
なお、この発明は上述した実施の形態に限定されることなく、この発明の範囲内で種々変形可能である。例えば、この発明において、高圧電源回路は、輝度を調整するためにアノード電圧を可変とする構成であればよく、上述した実施の形態に限定されるものではない。また、この発明はＦＥＤに限定されることなく、他の画像表示装置にも適用可能である。
【００２２】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、階調性等の画像表示品位に影響を与えることなく輝度を可変することができ、常に安定した表示性能を有した画像表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】画像表示装置の一例としてのＦＥＤを示す斜視図。
【図２】図１の線Ａ−Ａに沿った上記ＦＥＤの断面図。
【図３】上記ＦＥＤの回路構成を概略的に示す平面図。
【図４】上記ＦＥＤにおける可変出力型の高圧電源回路を示すブロック図。
【図５】上記高圧電源回路の相対高圧電圧と画像表示面の相対輝度との関係を示す図。
【符号の説明】
１０…真空外囲器、１１…前面基板、１２…背面基板、
１３…側壁、１５…蛍光体スクリーン、１８…電子放出素子、
２０…メタルバック、３０…高圧電源回路、
３６…高圧電圧調整回路、４０…操作部

Claims

画像表示面を有した前面基板と、上記画像表示面に向けて電子を放出する複数の電子放出素子を有し、上記前面基板と対向配置された背面基板とを備えた外囲器と、
上記画像表示面にアノード電圧を印加する電圧供給部と、上記電圧供給部から印加するアノード電圧を調整し、上記画像表示面の発光輝度を変化させる電圧調整部と、を有した電源回路と、
を備えたことを特徴とする画像表示装置。
上記電圧調整部は、上記アノード電圧を調整し上記画像表示面の発光輝度を選択的に複数の輝度に変更する電圧調整回路を備えていることを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
上記電圧調整部は、上記アノード電圧を調整し上記画像表示面の発光輝度を所定の範囲内で連続的に変更する電圧調整回路を備えていることを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。