电子发射器件及其驱动方法.pdf

一种电子发射器件(EED)，其由驱动器操作，用于根据脉冲宽度调制(PWM)时钟信号对驱动脉冲的脉冲宽度进行调制从而控制亮度。此EED计算表示视频信号每单位图象的整个图象亮度的图象数据亮度级。图象数据按视频信号的单位图象来存储；将存储在查询表中的参考亮度级与计算出的亮度级相比较从而确定PWM时钟信号状态信号。PWM时钟信号是根据PWM时钟信号状态信号产生的，并根据PWM时钟信号来驱动显示面板。

1、  一种电子发射器件，其由驱动器操作，用于根据脉冲宽度调制时钟信号对驱动脉冲的脉冲宽度进行调制从而控制亮度，该电子发射器件包括：
计算器，用于计算表示视频信号每单位图象的整个图象亮度的图象数据亮度级；
存储器，用于存储视频信号每单位图象的图象数据；
比较器，用于基于计算器输出的亮度级来计算出脉冲宽度调制时钟信号状态信号；和
脉冲宽度调制时钟信号发生器，用于根据脉冲宽度调制时钟信号状态信号生成脉冲宽度调制时钟信号并将所生成的脉冲宽度调制时钟信号输出到驱动器中。

2、  根据权利要求1所述的电子发射器件，其中单位图象是一帧图象。

3、  根据权利要求2所述的电子发射器件，其中存储器是帧存储器。

4、  根据权利要求1所述的电子发射器件，其中单位图象是一行图象。

5、  根据权利要求4所述的电子发射器件，其中存储器是行存储器。

6、  根据权利要求2所述的电子发射器件，其中计算器包括：
用于将每单位图象的图象数据相加的加法器；和
用于计算加法器的输出的平均值的除法器。
7根据权利要求2所述的电子发射器件，其中脉冲宽度调制时钟信号状态信号包括：
用于确定时钟增加数的信号；
用于确定每一增加间隔的起始位置的起始信号；
用于确定每一增加间隔的结束位置的结束信号。

8、  根据权利要求2所述的电子发射器件，其中脉冲宽度调制时钟信号状态信号是用于确定脉冲宽度调制时钟信号的类型的信号，
脉冲宽度调制时钟信号发生器存储与每一脉冲调制时钟信号状态相对应的脉冲宽度调制时钟信号，并根据比较器输出的脉冲宽度调制时钟信号状态信号确定出相应脉冲宽度调制信号的类型。

9、  根据权利要求1所述的电子发射器件，其中比较器进一步包括：
查询表，存储视频信号参考亮度级和根据该参考亮度级的脉冲宽度调制时钟信号状态信号。

10、  一种驱动电子发射器件的方法，该电子发射器件根据脉冲宽度调制时钟信号对驱动脉冲的脉冲宽度进行调制从而控制亮度，该方法包括：
(a)存储视频信号每单位图象的图象数据；
(b)计算表示视频信号每单位图象的整个图象亮度的图象数据亮度级；
(c)根据该亮度级计算出脉冲宽度调制时钟信号状态信号；
(d)根据脉冲宽度调制时钟信号状态信号生成脉冲宽度调制时钟信号；以及
(e)根据变换的图象数据来显示图象。

11、  根据权利要求10所述的方法，其中单位图象是一帧图象。

12、  根据权利要求10所述的方法，其中单位图象是一行图象。

13、  根据权利要求10所述的方法，其中步骤(b)包括：将每单位图象的图象数据进行相加；并计算出相加结果的平均值。

14、  根据权利要求10所述的方法，在步骤(b)和(c)期间继续进行步骤(a)。

电子发射器件及其驱动方法
交互参考的相关申请
本申请要求以2003年10月1日在韩国知识产权局提交的2003-68358号韩国专利申请作为优先权，其内容作为本申请的参考。
技术领域
本发明涉及电子发射器件，特别是使用场发射器阵列的显示器。
背景技术
通常有两类电子发射器件(EED)。其中一类是用热阴极作为电子源，另一类是用冷阴极作为电子源。此外，在利用冷阴极的EED中，有场发射器阵列(FEA)型，表面传导发射器(SCE)型，金属-绝缘体-金属(MIM)或金属-绝缘体-半导体(MIS)型，以及弹道电子表面发射(BSE)型。
特别是，目前普遍认为EED将成为下一代显示器，因为它像阴极射线管一样利用电子束使荧光体发光，从而具有极好的CRT特性，并能够实现无任何图象失真的低功耗平板显示。此外EED还具有视角大、响应时间快、亮度高、对比度高以及板厚度小这些令人满意的特性。
典型的EED由具有阴极、阳极及栅极的三极管结构构成。具体地说，通常作为数据电极的阴极形成在衬底上。具有接触孔的绝缘层和通常作为扫描电极的栅极集成在绝缘层上。另外，作为电子源的发射极形成在接触孔内并连接到阴极上。可选地，可以栅极是数据电极而阴极是扫描电极。就是说，根据EED的结构，阴极可以是扫描电极和数据电极中之一，栅极是另外一种。
此结构EED的强电场集中在阴极尖端也就是发射极上，通过量子力学隧道效应发射电子，电子经阴极-阳极电压加速后与形成在两电极上的红(R)、绿(G)和蓝(B)荧光膜发生碰撞，从而使荧光体发光并显示图象。
发出的电子与荧光膜碰撞导致荧光体发光而形成的图象的亮度随着输入数字视频信号值的变化而变化。更具体地情况是，数字视频信号值由8位RGB数据即0(00000000₍₂₎)到255(11111111₍₂₎)构成，此256个数字值实现了256-灰度显示及彩色亮度。
通常用脉冲宽度调制(PWM)或脉冲幅度调制(PAM)技术来控制由数字视频信号值所显示的亮度。
PWM是根据驱动IC输出的计数时钟信号来调制施加到显示输入图象数据上的驱动脉冲的脉冲宽度从而获得灰度显示的技术。在PWM中，计数时钟信号数等于总的灰度级数，并且在大多情况下，是通过输入8-位信号来实现256-灰度彩色图象的。
产生全部计数时钟信号所需的时间是通过数据电极施加到显示面板上的工作时间(on-time)。对于周期间隔均匀的计数时钟信号，0到255所有的灰度级数据都施加同样脉冲宽度的驱动脉冲。对于周期间隔不均匀的计数时钟信号，如当低灰度级时间隔宽度大而高灰度级时间隔宽度小时，则灰度级驱动脉冲的脉冲宽度在低灰度级输入图象数据部分增大而在高灰度级输入图象数据部分减小。从而使低灰度数据能够更好地在显示在实际的显示面板上，从而增强了根据暗图象的灰度进行亮度显示的能力。
在传统的PWM方法中，计数时钟信号的周期与输入图象数据无关，是恒定不变的，这是因为，没有提供有关计数时钟信号的周期必须随着0-255灰度级的不同而增大的信息。因此无法根据输入图象数据来有效地控制亮度。
发明内容
根据本发明，提供了一种根据输入图象数据的特性有效地改变PWM时钟信号周期的EED及其驱动方法。
在本发明的一个示例性的实施例当中，提供了一种EED，其由驱动器操作，根据脉冲宽度调制(PWM)时钟信号对驱动脉冲的脉冲宽度进行调制从而控制亮度。该EED包括：计算器，用于计算表示视频信号每单位图象的整个图象亮度的图象数据亮度级；存储器，用于存储视频信号每单位图象的图象数据；比较器，用于基于来自计算器的亮度级计算出PWM时钟信号状态信号；PWM时钟信号发生器，用于根据PWM时钟信号状态信号生成PWM时钟信号并将所生成的PWM时钟信号发送给驱动器。
单位图象是一帧图象，存储器为帧存储器。可选地，单位图象可以是一行图象，存储器为行存储器。
计算器包括将每单位图象的图象数据相加的加法器以及计算加法器输出的平均值的除法器。
PWM时钟信号状态信号包括确定时钟信号增加数(number ofmultiplication)的信号Clk_num，确定每一增加间隔的起始位置的起始信号Start_num以及确定每一增加间隔结束位置的结束信号End_num。
PWM时钟信号状态信号是用于确定PWM时钟信号类型的信号。PWM时钟信号发生器存储有与每个PWM时钟信号状态信号相应的PWM时钟信号，并根据比较器输出的PWM时钟信号状态信号来确定相应PWM时钟信号的信号类型。
比较器进一步包括存储有视频信号参考亮度级和根据参考亮度的PWM时钟信号状态信号的查询表。
在本发明的另一示例性实施例中，提供了一种用以驱动EED的方法，其根据PWM时钟信号对驱动脉冲的脉冲宽度进行调制进而控制亮度。该方法包括：(a)存储视频信号每单位图象地图象数据；(b)计算表示视频信号每单位图象的整个图象亮度的图象数据亮度级；(c)根据亮度级计算PWM时钟信号状态信号；(d)根据PWM时钟信号状态信号生成PWM时钟信号；以及(e)根据转换的图象数据来显示图象。
单位图象是一帧图象或一行图象。
步骤(b)包括：将每单位图象的图象数据进行相加；并计算出相加结果的平均值。
在步骤(b)和(c)期间继续进行步骤(a)。
附图说明
图1所示的是PWM方法中所用的计数时钟信号的实例，并且是工作时间的实例。
图2是本发明第一实施例的FED的示意图。
图3a-3c所示的是由PWM时钟信号发生器所生成的PWM时钟信号。
图4是根据基于帧的图象数据生成PWM时钟信号并采用所生成的PWM时钟信号的时序示意图。
图5是根据本发明第二实施例的FED的示意图。
图6是根据基于行的图象数据生成PWM时钟信号并采用所生成的PWM时钟信号的时序示意图。
具体实施方式
参见图1，覆盖255-0整个灰度范围的计数时钟信号根据灰度不同有不同的周期。具体地说，最小和最大灰度的计数时钟信号周期长于中等灰度的计数时钟信号周期。因此，计数时钟信号产生的驱动脉冲提高了显示高和低灰度的亮度差从而增强了灰度显示。
图2是根据本发明第一实施例的FED的示意图。图2的FED200是根据基于帧的图象数据来改变计数时钟信号周期的器件。FED200包括以帧为单位将输入视频信号进行相加的加法器210；以帧为单位计算平均亮度级的除法器220；存储表示需显示图象亮度的参考亮度级和根据亮度级生成PWM时钟信号的状态的查询表(LUT)240；将由除法器220计算的平均亮度级与LUT240的参考亮度级相比较从而确定PWM时钟信号状态信号并生成PWM时钟信号状态信号的比较器230；存储以帧为单位的输入视频信号的帧存储器250；根据比较结果生成PWM时钟信号的PWM时钟信号发生器260；驱动显示面板的驱动器270；和显示面板280。
加法器210接收视频信号和垂直同步信号VS，以计算出以帧为单位的视频信号的数据量。加法器210在一个垂直同步信号VS的有效(active)间隔内对一帧即8位RGB数据进行相加。相加结果值发送给除法器220，除法器计算出以一帧为单位的平均值。
当除法器220计算出8位RGB数据的平均值时，此平均值表示需显示视频信号的亮度。即由除法器220计算得到的平均值的数据量较大时表示图象完全是亮的，数据较小表示图象相对暗一些。
LUT240存储有视频信号数据的参考亮度级平均值的各亮度级的PWM时钟信号状态信号以及基于平均值的图象亮度。此外，可以不单独提供LUT240，而只在比较器2 30中以逻辑方式实现该LUT240。
比较器230接收到由除法器220计算得到的特定帧的图象亮度信息即平均亮度级，将其与LUT240中存储的参考亮度级相比较。比较器230也向PWM时钟信号发生器260输出用于PWM时钟信号生成的PWM时钟信号状态信号，即确定Inclk增加量的信号Clk_num，分别确定每一增加间隔的起始和结束的起始信号Start_num和结束信号End_num。
在从比较器230接收到相应的信号时，PWM时钟信号发生器260将信号Inclk乘以信号Clk_num的值，生成变换的时钟信号并将该变换时钟信号分配到与原始PWM时钟信号的起始信号Start_num和结束信号End_num相对应间隔内，以生成每一间隔都不同的PWM时钟信号。
图3a-3c所示的是PWM时钟信号发生器260所生成的各种PWM时钟信号。图3a所示的是间隔均匀的PWM时钟信号。在图3(a)中，间隔均匀的PWM时钟信号对于高和低灰度T(PWM_H)和T(PWM_L)具有相同的脉冲宽度，即T(PWM_H)＝T(PWM_L)，因此0-255灰度级都相同。图3(b)所示的是表示低灰度图象灰度的PWM时钟信号，低灰度显示的PWM时钟信号满足T(PWM_H)＜T(PWM_L)。图3(c)所示的是表示高灰度图象灰度的PWM时钟信号，高灰度显示的PWM时钟信号满足T(PWM_H)＞T(PWM_L)。
由此，在图3(b)中，低灰度范围的PWM时钟信号的周期宽，高灰度范围的PWM时钟信号的周期窄。但在图3(c)中，高灰度范围的的PWM时钟信号的周期宽，低灰度范围的PWM时钟信号的周期窄，因此不论需显示图象的灰度级如何，都能够获得同样的256-灰度显示。但是，PWM时钟信号的总时间是相同的，因此实现了通过数据电极施加到显示面板的工作时间。
PWM时钟信号发生器260生成的PWM时钟信号基于输入图象数据的亮度级进行输出并施加到相应的帧数据上从而显示出输入图象的灰度。因此，能够根据输入视频信号有效地调整灰度级从而提高低亮度图象的低灰度显示及高亮度图象的高灰度显示。
图4是根据基于帧的图象数据生成PWM时钟信号并采用所生成的PWM时钟信号的时序示意图。如图4中所示，与第一帧相对应的8-位RGB数据施加到帧识别垂直同步信号VS的第一有效间隔上。在第一有效间隔中，加法器210将与第一帧相对应的图象数据相加，除法器220计算出图象数据的平均值。此外，在第一有效间隔内，比较器230将该平均值与LUT240的参考亮度级相比较，以确定出PWM时钟信号状态信号并生成确定Inclk增加量的信号Clk_num，分别确定每一增加间隔的起始和结束位置的起始信号Start_num和结束信号End_num。PWM时钟信号发生器260基于自比较器230接收到的信号生成PWM时钟信号。第一帧的视频信号数据在第一帧数据处理的同时存储在帧存储器250中。
在垂直同步信号VS的第二有效间隔内，加法器210将与第二帧相对应的图象数据进行相加，除法器220计算出图象数据的平均值。此外，在第二有效间隔内，比较器230将该平均值与LUT240的参考亮度级相比较，以确定出PWM时钟信号状态信号并生成确定Inclk增加量的信号Clk_num，分别确定每一增加间隔的起始和结束位置的起始信号Start_num和结束信号End_num。PWM时钟信号发生器260基于自比较器230接收到的信号生成PWM时钟信号。第二帧的视频信号数据在第二帧数据处理的同时存储在帧存储器250中。
在垂直同步信号VS的第二有效间隔期间，驱动器270接收存储在帧存储器250中的第一帧的图象数据以及在第一有效间隔内由PWM时钟信号发生器260生成的第一帧的PWM时钟信号并施加用于第一帧的图象数据的第一帧的PWM时钟信号。
为了在基于输入图象数据的计算结果输出PWM时钟信号的同时显示出相应帧的灰度，出现了与垂直同步信号的第一有效间隔同样长的延时，如图4中所示。
以这种方式由于间隔各个而不同生成的PWM时钟信号用于使均匀间隔中的发射电流维持不变并使显示能够与人的视觉识别特性相协调。
图5是根据本发明第二实施例的FED的示意图。在下文当中，参考图5对本发明的第二实施例进行详细说明，为了简单起见，省略与第一实施例相同的部分。
FED300包括：将输入视频信号以行为单位相加的加法器310；计算以行为单位的平均亮度级的除法器320；存储表示需显示图象亮度的参考亮度级和根据每一亮度级的PWM时钟信号状态信号的查询表LUT340；将由除法器320计算的平均亮度级与LUT340的参考亮度级相比较从而生成PWM时钟信号状态信号的比较器330；以行为单位存储视频信号的行存储器350；根据比较结果生成PWM时钟信号的PWM时钟信号发生器360；驱动显示面板的驱动器370；显示面板380。
加法器310接收视频信号和水平同步信号HS。为计算以行为单位的视频信号的数据量，加法器310在一个水平同步信号HS的有效间隔内对一行即8位RGB数据进行相加。相加结果值发送给除法器320，由除法器320计算出以一帧为单位的平均值？
除法器320计算出8位RGB数据的平均值。此平均值表示需显示视频信号的亮度。即由除法器320计算得到的平均值数据量较大时表示图象完全是亮的，数据量较小时表示图象相对暗一些。
LUT340存储有与视频信号数据的参考亮度级平均值的各亮度级相对应的PWM时钟信号状态信号以及基于平均值的图象亮度。此外，可以不单独提供LUT340，而只在比较器330中以逻辑方式实现该LUT340。
比较器330接收由除法器320计算得到的特定行的图象亮度信息，将其与LUT340中存储的参考亮度级相比较。比较器330也向PWM时钟信号发生器360输出PWM时钟信号状态信号，并根据PWM时钟信号状态生成PWM时钟信号。
存储有与每一信号Clk相对应的PWM时钟信号类型的PWM时钟信号发生器360，接收比较器330的输出信号Clk，生成对应于PWM时钟信号状态的输入信号Clk的PWM时钟信号，并将所生成的PWM时钟信号输出给驱动器370。
在第二实施例中，生成与图3中同样类型的PWM时钟信号。
图6是根据基于行的图象数据生成PWM时钟信号并采用所生成的PWM时钟信号的时序示意图。如图6中所示，第一行的8位RGB数据施加到行识别水平同步信号HS的第一有效间隔上。在第一有效间隔中，加法器310将与第一行相对应的图象数据相加，除法器320计算出图象数据的平均值。此外，比较器330将该平均值与第一有效间隔中的LUT340参考亮度级相比较，以生成第一PWM时钟信号状态信号Clk。PWM时钟信号发生器360根据第一PWM时钟信号状态信号Clk生成PWM时钟信号，并将所生成的PWM时钟信号输出到驱动器370中。第一行的视频信号数据在第一行数据处理的同时存储在行存储器350中。
在水平同步信号HS的第二有效间隔内，加法器310将与第二行相对应的图象数据相加，除法器330计算出这些图象数据的平均值。此外，在第二有效间隔内，比较器330将该平均值与LUT340中的参考亮度级相比较，以生成第二PWM时钟信号状态信号Clk。PWM时钟信号发生器360根据第二PWM时钟信号状态信号Clk生成PWM时钟信号并将其输出到驱动器370中。第二行的视频信号数据在第二行数据处理的同时存储在行存储器350中。
在水平同步信号HS的第二有效间隔期间，驱动器370接收存储在行存储器350中的第一行的图象数据和第一有效间隔内由PWM时钟信号发生器360生成的第一行的PWM时钟信号，并将第一行的PWM时钟信号用于第一行的图象数据。
为了计算出需显示的每行的图象数据，并根据计算结果将PWM时钟信号施加到相应行上，在计算期间需将每行的图象数据存储在行存储器中，并在相应行的PWM时钟信号输出时从行存储器中输出，以便将PWM时钟信号施加到相应的图象数据上。即图象数据延迟时间等于水平同步信号的一个有效间隔。
本发明第二实施例的FED300能够获得与第一实施例的FED200同样的效果。
以上已结合实际和示例性的实施例对本发明进行了描述，应理解本发明并不限于所公开的实施例，正相反，它试图在所附权利要求书的实质和范围内覆盖各种变型方案和等效装置。
根据本发明，是以帧或行为单位来计算输入图象的信息从而获得实际显示图象的亮度信息。因此，生成用于增大对应于高灰度的计数时钟信号周期的PWM时钟信号，以在亮图象时有效地显示高灰度。相反地，生成用于减小对应于低灰度的计数时钟信号的周期的PWM时钟信号，以在暗图象时有效地显示低灰度。
由此，所生成的对应各个间隔的不同的PWM时钟信号用于在恒定的间隔上维持发射电流，这样做的结果是使得在实际的图象再现中即使存在由于所施加的电压而产生的发射电流的非线性，也可以显示具有恒定的亮度差的灰度，并使显示和人视觉识别特性之间的差异相协调。