CN100571349C - 电子发射设备及其驱动方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于通过转换输入视频信号的亮度级来控制亮度的电子发射设备。该电子发射设备为每一图像计算指示全屏亮度程度的视频数据的亮度级，将该亮度级与存储在查找表中的参考亮度级相比较，计算输入视频信号的转换指数，根据该计算的转换指数转换存储在存储器中的视频数据，和基于该视频数据显示视频。

Description

电子发射设备及其驱动方法
技术领域
本发明涉及一种电子发射设备(electron emission device)。尤其是，本发明涉及一种电子发射设备，用于改变输入视频信号的亮度级以控制显示图像的亮度。
背景技术
通常，平板显示器(FPD)是一种显示设备，其中在两个衬底之间提供一个壁(wall)1以制造一种密封设备，并把适合的元件布置在该气密设备内以显示希望的图像。平板显示器的重要性已经随着多媒体技术的发展得到加强。响应这种趋势，各种平面显示器例如液晶显示器(LCD)、等离子体显示板(PDP)和电子发射设备(EED)已经投入实际的使用。
特别地，由于电子发射设备以类似阴极射线管(CRT)的方式使用由电子束所引起的磷发射，因此它具有很高的可能性来实现平面型的显示，该平面型的显示保持了CRT的优秀特性，不产生图像失真，并能够实现(allow)低功耗。特别是，它满足视角(view angle)、快速响应、高分辨率、精度和小型(slimness)的标准，因此，它已经成为作为下一代显示器的公众注意的中心。
通常，有两种EED。一种使用一热离子阴极(thermionic cathode))作为电子源，而另一种使用冷阴极(cold cathode)作为电子源。同样，在使用冷阴极的EED中，还有场发射阵列(FEA)型、表面传导发射(SCE)型、金属-绝缘体-金属(MIM)或金属-绝缘体-半导体(MIS)型、和冲击式电子表面发射(BSE)型。
典型的EED由具有阴极、阳极和多个门电极(gate electrode)的三极管结构组成。尤其是，将通常用作数据电极的阴极电极形成在衬底上。把具有接触孔(contact hole)的绝缘层和通常用作扫描电极的门电极集成在所述绝缘层上。此外，将用作电子源的发射器形成在接触孔内部并连接到阴极电极。或者，该门电极可以是数据电极，以及该阴极电极可以是扫描电极。即，根据EED的结构，阴极电极可以是扫描电极和数据电极中的一个，以及门电极可以是另一个。
上述配置的电子发射显示器把高场(high field)集中在尖锐的(acute)阴极电极之上，即该发射器，以便根据量子力学的隧道效应(tunnel effect)发射电子，并由通过施加在阴极电极和阳极电极之间的电压来加速从发射器发射的电子，并且该电子与形成在阳极电极上的RGB荧光粉层相碰撞，因此发出光和显示图像。
根据输入数字视频信号的数值来改变当发射的电子与该荧光粉表面碰撞以使荧光粉发光时所显示的图像的亮度。详细地，数字视频信号的数值具有8比特RGB数据。即，由于数字视频信号的数值覆盖0(00000000(2))到255(11111111(2))，因此把256个灰度级用256个值来表示，并把颜色的亮度用数字值来表示。
为了控制根据数字视频信号所表示的亮度，通常使用PWM(脉冲宽度调制)法或PAM(脉冲幅度调制)。
PWM法是一种根据由数据电极驱动器输入的数字视频信号来调制施加到数据电极上的驱动波形的脉冲宽度的方法，而PAM法是一种调制由数据电极驱动器施加到数据电极上的驱动波形的幅度的方法。将以上所调制的驱动波形施加到该EED板上以显示视频。
在这种情况下，PWM法表示根据各个8比特红、绿和蓝数据来调制施加到数据电极上的驱动波形的脉冲宽度的方法。当把数值255在有效的最大工作时间(on-time)内作为数字视频信号的值输入时，最大化脉冲宽度并显示最大亮度，以及当把数值127作为数字视频信号的值输入时，脉冲宽度变为该最大亮度的1/2，并且降低了亮度。PAM法允许不考虑输入数字视频信号的恒定脉冲宽度，并根据输入的数字视频信号通过区分(differentiate)施加到数据电极的驱动波形的脉冲电压级(例如，脉冲大小)来控制亮度。
当具有R：11111111(2)、G：11111111(2)和B：11111111(2)的数字视频信号，即，具有数值255的数字视频信号输入到上述EED中的数据电极驱动器时，根据该数字视频信号并且不考虑当整个屏幕是全白模式(full whitemode)或当部分屏幕是白窗模式(white window mode)时的情况，也就是说，不考虑数字视频信号的总亮度级(total brightness level)，来调制该脉冲宽度或幅度，并确定亮度。因此，在全白模式中的屏幕亮度和白窗模式中的屏幕亮度之间没有差别产生。
因此，很难期望得到电影中的白色视觉特性。此外，在全白模式的情况下，将流过阴极发射器的电流量增加以产生电弧(arcing)，以及所增加的电流对该EED的使用寿命提供了不良的影响。
发明内容
本发明的一个优点是提供一种用于根据输入数字视频信号的亮度级来转换数字视频信号并控制亮度的电子发射设备平板驱动器，。
在本发明的一个方面里，一种包含可操作地在显示板上显示输入视频信号的驱动器的电子发射设备，包括：运算器(operator)，用于为视频信号的每一图像计算用于指示全屏亮度程度(degree)的视频数据的亮度级；存储单元，用于为视频信号的每一图像存储视频数据；比较器，用于根据由运算器所计算的亮度级来计算视频信号的转换指数；和数据转换器，用于根据所述转换指数来转换存储在存储单元中的视频数据，并将所转换的视频数据施加到驱动器上。
所述图像是一单帧图像，以及所述存储单元是帧存储器。
所述图像是一单行图像，以及该存储单元是行存储器。
所述运算器包含：加法器，用于相加每一图像的视频数据；和除法器，用于计算由加法器所计算的结果的平均值。
所述比较器还包括：查找表，用于存储视频信号的参考亮度级和根据参考亮度级的数据转换指数。
在本发明的另一个方面中，一种用于驱动用来可操作地在显示板上显示输入视频信号的电子发射设备的方法，包括：(a)存储视频信号的每一图像的视频数据；(b)为视频信号的每一图像计算用于指示全屏亮度等级的视频数据的亮度级；(c)根据所计算的亮度级来计算视频信号的转换指数；(d)根据所述转换指数转换在(a)中所存储的视频数据；和(e)根据所转换的视频数据来显示视频。
图像是一单帧图像或一单行图像。
步骤(b)包括：相加每一图像的视频数据；以及计算所加结果的平均值。
在执行(b)和(c)的同时连续地执行步骤(a)。
附图说明
附图包含在说明书中并构成说明书的一部分，附图说明了本发明的实施例，并且与描述一起，用作解释本发明的原理：
图1显示了全白模式和部分屏幕处于白色的白窗模式；
图2显示了根据本发明的第一示范性实施例的简要EED；
图3显示了应用了每帧数据计算和数据转换的时序图；
图4显示了根据本发明的第二示范性实施例的简要EED；以及
图5显示了应用了每行数据计算和数据转换的时序图。
具体实施方式
在下面的详细描述中，简单地通过图示说明由完成本发明的发明者所考虑的最佳模式的方式，只显示和描述了本发明的优选实施例。如将认识到的，本发明能够在各种显而易见的方面进行修改，所有这些都不会脱离本发明。因此，实际上应该把附图和描述看作是说明性的，而不是限制性的。为了阐明本发明，把说明书中没有描述的部分省略了，提供类似描述的部分具有相同的附图标记。
图2显示了根据本发明的第一示范性实施例的简要EED200。
EED 200根据视频信号的亮度级为每一帧转换数据，并控制亮度。
EED 200包含：用于相加每一帧的输入视频信号的加法器210；用于找到基于帧亮度级的平均值的除法器220；用于存储根据所述平均值指示视频亮度程度(degree)的参考数据的LUT(查找表)240；用于比较由除法器220所计算的平均值和LUT 240的参考数据的比较器230；用于为每一帧存储输入视频信号的帧存储器250；用于根据比较结果转换输入视频信号的亮度级的数据转换器260；数据电极驱动器270；扫描电极驱动器280；和EED板290。
将视频信号和垂直同步信号(VS)一起输入到加法器210。为了为每一帧计算视频信号的亮度级，加法器210在一帧(即，一个垂直同步信号(VS))的激活周期(active period)中，把各个8比特RGB(红、绿和蓝)数据相加。将相加的结果输出到除法器220以便计算一帧的平均值。
除法器220计算各个8比特RGB数据的平均值，并从该平均值得知将要显示的视频信号的亮度。即，由除法器220所计算的平均值的亮度级大的情况表示屏幕整体看起来明亮，而由除法器220所计算的平均值的亮度级比较小的情况表示屏幕看起来相对较暗。
LUT 240存储视频信号数据参考亮度级的平均值，和根据平均值的在从亮到暗各个具体阶段上的数据转换指数。此外，该平均值和该数据转换指数能够由带有逻辑电路的比较器230来实现，而不用单独提供查找表240。
比较器230比较由除法器220为特定帧所计算的平均值和存储在LUT 240中的参考亮度级的平均值。比较器230根据该特定帧较大或较小的亮度级量来确定视频信号的数据转换指数，并将该数据转换指数输出到数据转换器260。
帧存储器250存储一帧数据，以便应用相应帧的视频信号转换，同时计算一帧视频信号的总和，并把该总和与LUT 240的参考亮度级相比较。
数据转换器260根据由比较器240所确定的视频信号的数据转换指数，把存储在帧存储器250中的单帧视频信号数据和相应的帧转换成预定的亮度级信号。
例如，当整个屏幕的平均值在类似于全白模式的方式中高到如255(11111111(2))所给出的情况，并且数据转换指数是70％时，数据转换器260执行数据修改处理以将亮度级255降低到70％(255×0.7＝178)，以便减少相应帧的亮度。
此外，当整个屏幕的平均值低于数值100时，数据转换指数变为100％，以及数据转换器260将原始视频信号输出到数据电极驱动器270和扫描电极驱动器280，而没有数据调制(data-modulating)该原始视频信号。
图3显示了应用每帧数据计算和数据转换的时序图。
如所示的，在用以区分各帧的垂直同步信号(VS)的第一激活周期期间，输入与第一帧相对应的各个8比特红、绿和蓝数据。在第一激活周期期间，加法器210相加对应于第一帧的视频数据，除法器220计算它们的平均值，和比较器230比较该平均值和LUT 240的参考亮度级以确定数据转换指数。当输入整帧信号时，完成第一帧的计算处理。在计算单帧数据的同时，将第一帧的视频信号数据输入并存储在帧存储器250中。
在垂直同步信号(VS)的第二激活周期期间，加法器210相加与第二帧相对应的视频数据，除法器220计算它们的平均值，和比较器230比较该平均值和LUT 240的参考亮度级以确定数据转换指数。当输入整帧信号时，完成第二帧的计算处理。在计算第二帧数据的同时，将第二帧的视频信号数据输入并存储在帧存储器250中。此外，在垂直同步信号(VS)的第二激活周期期间，将第一激活周期期间存储在帧存储器250中的第一帧的视频信号数据和第一帧的数据转换指数输出到数据转换器260，以及该数据转换器260执行关于第一帧的视频信号的数据转换。
因此，根据垂直同步信号，通过控制帧存储器250的输入和输出，把多帧的数据计算结果应用到对相应帧的数据的转换上。
根据EED板的特性、输入数据和已产生亮度的不同等级，来将数据转换指数分类或组合。根据80、85、90、95和100％的数据转换指数，将原始视频信号用相应的数字数据来转换。因此，当每一帧的亮度低时，就实现了带有高亮度的白色，而当每一帧的亮度高时，就实现了带有相对低亮度的白色。
根据示范性实施例，为每一帧计算输入的数字视频数据，在全白模式的(或对应于全白模式的亮屏幕)情况下，根据计算结果将亮度级降低到固定的基准(reference)，从而得到一个稳定的屏幕，并防止有过载电流流过阴极。此外，在将具有小于全白模式(例如白窗模式)的容量(capacity)的数据输入时，通过将输入数据值施加到显示板，或增加该输入数据值并然后将该增加的数据值施加到显示板，也能使亮度相对地提高。
图4显示了根据本发明的第二示范性实施例的简要EED300。
图4所示的EED 300根据视频信号的亮度级，为每一行转换数据，从而控制亮度。根据第二实施例的EED 300使用行存储器350来为每一行计算视频信号的亮度级，这与根据第一实施例的EED 200不同。
EED 300包含：用于相加每一行的输入视频信号的加法器310；用于找到基于行的亮度级的平均值的除法器320；用于存储根据该平均值指示视频的亮度程度(degree)的参考亮度级和数据转换指数的LUT(查找表)340；用于比较由除法器320所计算的平均值和LUT 340的参考亮度级，并确定数据转换指数的比较器330；用于为每一行存储输入视频信号的行存储器350；用于根据比较结果转换输入视频信号的亮度级的数据转换器360；数据电极驱动器370；扫描电极驱动器380；和EED板390。
将视频信号和水平同步信号(HS)一起输入到加法器310。为了为每一行计算视频信号的亮度级的平均值，加法器310在一行，即，一个水平同步信号(HS)的激活周期(active period)里，把各个8比特RGB(红、绿和蓝)数据相加。将相加的结果输出到除法器320来计算一行的平均值。
除法器320计算各个8比特RGB数据的平均值，从该平均值得知将要显示的视频信号的亮度。即，由除法器320计算的平均值的亮度级大的情况表示屏幕整体看起来明亮，而由除法器320计算的平均值的亮度级比较小的情况表示屏幕看起来相对较暗。
LUT 340存储视频信号数据的参考亮度级的平均值，和根据平均值在从亮到暗的各个具体阶段上的数据转换指数。此外，该平均值和该数据转换指数能够由带有逻辑电路的比较器230来实现，而不必单独提供LUT 340。
比较器330比较由除法器320为特定行所计算的平均值和存储在LUT 340中的参考亮度级。因此，比较器340根据该特定行的较大或较小的亮度级量来确定视频信号的数据转换指数，并将该数据转换指数输出到数据转换器360。
行存储器350存储一行数据，以便应用相应行的视频信号转换，同时计算一行视频信号的总和，并把该总和与LUT 340的参考亮度级相比较。
数据转换器360根据由比较器340确定的视频信号的数据转换指数，来将存储在行存储器350中的单行视频信号数据和相应的行转换成预定的亮度级信号。
图5显示了采用每行数据计算和数据转换的时序图。
如所示的，在用于区分各行的水平同步信号(HS)的第一激活周期期间，将对应于第一行的各个8比特红、绿和蓝数据输入。在该第一激活周期期间，加法器310相加对应于第一行的视频数据，除法器320计算它们的平均值，和比较器330比较该平均值和LUT 340的参考亮度级以确定数据转换指数。当输入整行信号时，完成第一行的计算处理。在计算单行数据的同时，将第一行的视频信号数据输入并存储在行存储器350中。
在水平同步信号(HS)的第二激活周期期间，加法器310相加与第二行相对应的视频数据，除法器320计算它们的平均值，和比较器330比较该平均值和LUT 340的参考数据以确定数据转换指数。当输入整行信号时，完成第二行的计算处理。在计算第二行数据的同时，将第二行的视频信号数据输入并存储在行存储器350中。此外，在水平同步信号(HS)的第二激活周期期间，将第一激活周期期间存储在行存储器350中的第一行的视频信号数据和第一行的数据转换指数输出到数据转换器360，并且该数据转换器360对第一行的视频信号执行数据转换。
因此，根据水平同步信号，通过控制行存储器350的输入和输出，把行的数据计算结果应用到对相应行的数据进行的转换上，因此获得如第一实施例的相同结果。
当已经结合目前认为是最实用和最优选的实施例来描述本发明的同时，应该认识到本发明不限于公开的实施例，而相反地，本发明要覆盖包含于所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等同方案。
根据本发明，依据输入数字视频信号的亮度级，通过转换视频数据来控制亮度。即，例如，当每一帧的总亮度级在类似于全白模式或类似屏幕的方式中较高时，转换视频数据以便可将亮度级总体上降低，而在亮度级在类似于白窗模式的方式中较低时，将视频数据转换为其本身或更高，从而控制显示视频的亮度。
进一步，当亮度级在类似于全白模式的方式中较高时，由于流过阴极发射器的电流量没有增加，因此防止了电弧的产生，由此延长了EED的使用寿命。
本申请要求以下优先权：在韩国知识产权局中的韩国专利申请第10-2003-0068361号，申请日：2003年10月1日，这里引用其整个公开内容作为参考。

Claims (10)

1.一种包含可操作地在显示板上显示输入视频信号的驱动器的电子发射设备，包括：
运算器，用于为视频信号的每一图像计算用于表示全屏的亮度程度的视频数据的亮度级；
存储单元，用于存储视频信号的每一图像的视频数据；
比较器，用于根据由运算器所计算的亮度级来计算视频信号的转换指数；和
数据转换器，用于根据所述转换指数转换存储在存储单元内的视频数据，并将该已转换的视频数据施加到所述驱动器，
其中所述运算器包括：
加法器，用于相加每一图像的视频数据；和
除法器，用于计算由所述加法器所计算的结果的平均值。
2.根据权利要求1所述的电子发射设备，其中所述图像是一单帧图像。
3.根据权利要求2所述的电子发射设备，其中所述存储单元是帧存储器。
4.根据权利要求1所述的电子发射设备，其中所述图像是一单行图像。
5.根据权利要求4所述的电子发射设备，其中所述存储单元是行存储器。
6.根据权利要求1所述的电子发射设备，其中所述比较器还包括：查找表，用于存储视频信号的参考亮度级和根据参考亮度级的数据转换指数。
7.一种用于驱动可操作地在显示板上显示输入视频信号的电子发射设备的方法，包括：
(a)存储视频信号的每一图像的视频数据；
(b)为视频信号的每一图像计算用于指示全屏的亮度程度的视频数据的亮度级；
(c)根据所计算的亮度级来计算视频信号的转换指数；
(d)根据该转换指数转换在(a)中存储的视频数据；和
(e)根据已转换的视频数据来显示视频，
其中(b)包括：相加每一图像的视频数据；和计算相加结果的平均值。
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述图像是一单帧图像。
9.根据权利要求7所述的方法，其中所述图像是一单行图像。
10.根据权利要求7所述的方法，其中在执行(b)和(c)的同时连续执行(a)。
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