CN101908311A - 图像显示设备的控制方法 - Google Patents

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CN101908311A CN2010101965174A CN201010196517A CN101908311A CN 101908311 A CN101908311 A CN 101908311A CN 2010101965174 A CN2010101965174 A CN 2010101965174A CN 201010196517 A CN201010196517 A CN 201010196517A CN 101908311 A CN101908311 A CN 101908311A
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Abstract

本申请涉及一种图像显示设备的控制方法，所述控制方法包括下述步骤：向待驱动的行配线输出选择电位；和根据图像数据的值产生调制脉冲，把调制脉冲输出给列配线。产生并输出调制脉冲的步骤在Imin≤I≤I1的范围中产生梯形脉冲作为调制脉冲，并按照值I的增大，使梯形脉冲的脉高变大；和在I1＜I≤I2的范围中，按照值I的增大，使梯形脉冲的脉宽变长。这里，I是图像数据的值，Imin为I的最小值，Imax为I的最大值，并且Imin＜I1＜I2≤Imax。

Description

图像显示设备的控制方法
技术领域
本发明涉及图像显示设备的控制方法。
背景技术
作为平面式图像显示设备，已知的有利用电子发射器件的显示设备(即，电子束显示设备)、液晶显示设备、等离子体显示设备、有机电致发光显示设备等等。这些种平面式图像显示设备都配有其上以矩阵布置排列大量显示元件的显示板(矩阵板)，和驱动显示元件的驱动电路。通常，按照图像信号调制的调制信号(调制脉冲)被供给成为待驱动目标的显示元件。作为调制方法，已知的有脉宽调制、调幅(或脉高调制)等等。
日本专利申请公开No.2003-173159公开一种相互结合脉宽调制和调幅的调制方法。此外，日本专利申请公开No.2003-173159公开一种调制电路，所述调制电路使脉冲波形的上升沿和下降沿分别成为阶梯状。日本专利申请公开No.2003-228317公开按照使与图像数据电平大的一部分图像数据对应的行配线的扫描时间变长，使与图像数据电平小的一部分图像数据对应的行配线的扫描时间变短的方式，根据输入的图像数据控制扫描驱动电路和调制驱动电路。
发明内容
期望与显示板的增大的分辨率和增大的驱动速度一致地进一步抑制波形转变时的电压波动，从而实现稳定的驱动。在尤其是诸如电子束显示设备之类的矩阵驱动式图像显示设备中，一直存在矩阵板的容量大，其驱动电压也大，以致在应用调制脉冲波形时，由于高频分量的缘故在其它配线中可能出现电压波动，从而使板的辉度或亮度变化的问题。特别地，在低亮度范围中，调制脉冲波形小，从而与高亮度范围相比，归因于电压波动的辉度或亮度的变化率较高。为此，期望使包括在低亮度范围中的调制脉冲波形中的高频分量尽可能地少。
本发明提供一种在对配线施加调制脉冲波形时，使由低亮度范围中的高频分量引起的其它配线的电压波动变小，从而抑制归因于电压波动的亮度变化的技术。
本发明提供一种具有显示板的图像显示设备的控制方法，在所述显示板中，利用多个列配线和多个行配线以矩阵布置排列多个显示元件，所述控制方法包括下述步骤：向待驱动的行配线输出选择电位；和根据图像数据的值产生调制脉冲，把调制脉冲输出给列配线，其中，当I是图像数据的值，Imin为I的最小值，Imax为I的最大值，并且Imin＜I1＜I2≤Imax时，产生并输出调制脉冲的步骤在Imin≤I≤I1的范围中产生梯形脉冲作为调制脉冲，并按照值I的增大，使梯形脉冲的脉高变大；和在I1＜I≤I2的范围中，按照值I的增大，使梯形脉冲的脉宽变长。
按照本发明，在低亮度范围中，在对配线施加调制脉冲波形时，能够降低由高频分量引起的其它配线的电压波动，从而使得能够抑制归因于电压波动的亮度变化。
参考附图，根据例证实施例的下述说明，本发明的其它特征将变得明显。
附图说明
图1是按照本发明的调制脉冲波形的层级(gradation)控制方法的示意图。
图2A-2C是按照本发明的调制脉冲波形的层级控制方法的例子。
图3A和3B是按照本发明的调制脉冲波形的层级控制方法的例子。
图4A是表示图像显示设备的结构的示图，图4B是表示调制电路的结构的示图。
图5A是表示调制电路的逻辑电路的结构的示图，图5B是表示输出电路的结构的示图。
图6A是表示基准波形发生电路的第一实施例的示图，图6B是表示基准波形发生电路的第二实施例的示图。
图7A是表示上升斜坡波形的发生电路的示图，图7B是表示下降斜坡波形的发生电路的示图。
图8A-8D是输出电路的定时图。
图9A-9D是输出电路的逻辑表。
图10A-10F是说明独立RGB调整的说明图。
图11是其中设置用于输出电源电压的开关SH、SL的方框图。
图12是表示按照第三实施例的对扫描时间的可变控制的示图。
图13A和13B分别是调制脉冲和选择电位的说明图。
具体实施方式
本发明的图像显示设备是具有显示板(矩阵板)的图像显示设备，所述显示板具有借助多个列配线和多个行配线以矩阵方式排列的多个显示元件，本发明的图像显示设备包括例如电子束显示设备、等离子体显示设备、有机电致发光显示设备等等。特别地，从矩阵板的配线容量及其元件的量(volume)大，并且向元件提供的驱动电压也大的观点来看，电子束显示设备是应用本发明的一种优选形式。在电子束显示设备中，场发射式电子发射器件、MIM式电子发射器件、诸如表面传导式电子发射器件之类的冷阴极器件(电子发射器件)等被用作显示元件。
[第一实施例]
通常，图像显示设备配有扫描电路和调制电路，作为驱动显示板的驱动单元。扫描电路是向待驱动的一个或多个行配线输出选择电位的电路，调制电路是根据图像数据产生调制脉冲并把调制脉冲输出给列配线的电路。本发明的图像显示设备的调制电路通过恰当地组合以斜坡状上升的第一波形、指定脉冲的高度(脉高)的第二波形和以斜坡状下降的第三波形，产生调制脉冲的波形(源波形)。调制电路具有根据图像数据产生用于波形控制的控制信号的逻辑电路，并且能够借助该控制信号，自由地控制在第一波形、第二波形和第三波形之间切换的定时，或者第二波形的脉高等。
下面，将具体说明能够由本实施例的调制电路输出的调制脉冲的输出方法。
调制电路根据图像数据的值I(I是等于或大于最小值Imin并且等于或小于最大值Imax的整数)，产生梯形或大致梯形的调制脉冲。具体地说，调制电路(1)在范围Imin≤I≤I1中按照值I的增大，增大梯形脉冲的脉高，和(2)在范围I1＜I≤I2中按照值I的增大，增大梯形脉冲的脉宽。这里，Imin＜I1＜I2≤Imax。
在上面的(1)的控制中，调制电路按照如下方式控制梯形脉冲的波形：使该脉冲以斜坡状上升到脉高h(I)，随后在时间段t1内保持脉高h(I)，最后使脉冲以斜坡状下降。这里，注意h(I)是大于0的值，并且按照I的增大而增大。尽管h(I)一般是I的线性函数，不过并不局限于这样的线性函数，而是可以是任意其它函数，只要它单调地增大。时间段t1可以是固定值，或者也可以是I的函数。借助该控制，与使用矩形脉冲和三角形脉冲相比，能够减少低亮度范围中调制脉冲的高频分量。
在上面的(2)的控制中，调制电路按照如下方式控制梯形脉冲的波形：使脉冲以斜坡状上升到脉高h(I1)，随后在时间段t1+f(I)内保持脉高h(I1)，最后使脉冲以斜坡状下降。这里，注意f(I)是大于0的值，并且按照I的增大而增大。尽管f(I)一般是I的线性函数，不过并不局限于这样的线性函数，而是可以是任意其它函数，只要它单调地增大。上面的(2)的控制是在使脉高的值保持不变的同时，按照图像数据的增大延长脉宽(梯形脉冲的平直部分的长度)的控制。借助该控制，与利用梯形脉冲的脉高控制层级的所有梯级(step)的情况相比，能够减少脉高的值的梯级数。
另外期望适当的时候向上面的(1)和(2)的控制进一步增加下述控制(3)-(6)。
(3)在I2＜I≤I3的范围中(其中I2＜I3≤Imax)
调制电路产生大致梯形脉冲，作为调制脉冲，所述大致梯形脉冲以斜坡状上升到脉高h1，将脉高h1保持时间段t1，以斜坡状下降到脉高h2，将脉高h2保持时间段t2，并且以斜坡状下降。按照增大的值I，使保持大致梯形脉冲的时间段t2变长。这里，注意h1对应于在I＝I2情况下脉高的值，t1对应于在I＝I2情况下梯形脉冲的顶边长度。t2是大于0的值，并且按照I的增大而增大。
(4)在I3＜I≤I4的范围中(其中I3＜I4≤Imax)
调制电路产生大致梯形脉冲，作为调制脉冲，所述大致梯形脉冲以斜坡状上升到脉高h1，将脉高h1保持时间段t1，以斜坡状下降到脉高h2，将脉高h2保持时间段t2，以斜坡状下降到脉高h3，将脉高h3保持时间段t3，并且以斜坡状下降。按照增大的值I，使保持大致梯形脉冲的时间段t3变长。这里，t3是大于0的值，并且按照I的增大而增大。
(5)在I2＜I≤I5的范围中(其中I2＜I5≤Imax)
调制电路产生比与I＝I2对应的梯形脉冲更大的第二梯形脉冲，作为调制脉冲。随后，按照值I的增大，使第二梯形脉冲的脉高的值变大。
(6)在I5＜I≤I6的范围中(其中I5＜I6≤Imax)
调制电路按照值I的增大，使第二梯形脉冲的脉宽变长。
图1表示按照本发明的调制脉冲波形的层级控制方法的示意图。图1在(1)中表示通过增大梯形波形的脉高的值，实现低亮度范围中的层级控制，在(2)中表示使梯形波形的脉高的值保持不变的同时，通过增大脉宽，实现高亮度范围中的层级控制。图2A-2C和图3A、3B表示按照本发明的调制脉冲波形的层级控制方法的例子。这里，注意每个脉冲波形中的黑色部分表示与当前梯级之前一个梯级的层级梯级中的脉冲波形相比的增量。
图2A-2C表示Imin＝1和I1＝n+1的例子。
图2A表示在使梯形脉冲的底边长度保持不变的同时，通过使梯形脉冲的脉高逐渐变大，形成低亮度范围(图像数据1～n+1)中的层级。在高亮度范围(n+2以上的图像数据)中，在使梯形脉冲的脉高保持不变的同时，通过使梯形脉冲的脉宽逐渐变长，形成层级。
图2B表示在使梯形脉冲的顶边长度保持不变的同时，通过使梯形脉冲的脉高逐渐变大，形成低亮度范围(图像数据1～n+1)中的层级。在高亮度范围(n+2以上的图像数据)中，在使梯形脉冲的脉高保持不变的同时，通过使梯形脉冲的脉宽逐渐变长，形成层级。
尽管在图2A和图2B的例子中，对于层级的所有梯级来说，斜坡的上升和下降的斜度被设定成不变，不过它们不一定局限于此，对于层级的每个梯级，可以改变斜度。图2C表示其中对于层级的每个梯级，改变斜度的例子。另外，尽管在图2A的例子中，在低亮度范围(图像数据1～n+1)中，梯形脉冲的底边长度被固定，并且在图2B的例子中，在低亮度范围(图像数据1～n+1)中，梯形脉冲的顶边长度被固定，不过它们不一定局限于此，对于层级的每个梯级，可以改变顶边长度和底边长度。
图3A表示按照和图2A相同的过程，形成低亮度范围(图像数据1～n+1)中的层级。在第一高亮度范围(图像数据n+2～n+m-1)中，在使梯形脉冲的脉高保持不变的同时，通过使梯形脉冲的脉宽逐渐变长，形成层级。此外，在第二高亮度范围(n+m以上的图像数据)中，在使与第一高亮度范围(图像数据n+2～n+m-1)中相比，较低的梯形脉冲的脉高保持不变的同时，通过使梯形脉冲的脉宽逐渐变长，形成层级。
图3B表示按照和图2A相同的过程，形成低亮度范围(图像数据1～n+1)中的层级。在第一高亮度范围(图像数据n+2～n+m-1)中，在使梯形脉冲的脉高保持不变的同时，通过使梯形脉冲的脉宽逐渐变长，形成层级。在第二高亮度范围(图像数据n+m～n+m+2)中，通过使梯形脉冲的脉高逐渐变大，形成层级。在第三亮度范围(n+m+3以上的图像数据)中，在使梯形脉冲的脉高保持不变的同时，通过使梯形脉冲的脉宽逐渐变长，形成层级。
尽管在图3A的例子中，使脉高的值变低的控制仅仅执行一次，不过不一定局限于此，而是可以多次使脉高的值变低。尽管在图3B的例子中，两次相互结合使梯形脉冲的脉高逐渐变大的控制和在使梯形脉冲的脉高保持不变的同时使梯形脉冲的脉宽逐渐变长的控制，不过这样的结合不一定局限于此，而是可以进行两次或更多次。另外，如后所述，期望关于每种颜色，改变脉高的值，以便校正荧光物质的发光效率的差异。
下面，将具体说明用于输出调制脉冲的上述图像显示设备的结构和控制方法。
图4A是表示本发明的图像显示设备的结构的方框图。该图像显示设备示意地具有作为显示板(图像显示单元)的多电子源A1，和驱动多电子源A1的驱动设备。
驱动设备由输出数据电路、调制电路A2、扫描电路A3、调制电源电路A7和扫描电源电路A8构成。输出数据电路具有定时发生电路A4、数据转换电路A5、并行/串行转换电路A6等等。
多电子源A1具有多个电子发射器件、多个行配线和多个列配线，在行配线和列配线的每个交叉部形成电子发射器件。当对行配线供给选择电位并对列配线供给调制脉冲时，向位于行配线和列配线之间的交叉部的电子发射器件施加呈选择电位和调制脉冲之间的电位差形式的驱动电压。通过按照适当的方式控制该驱动电压的施加时间和值，能够使期望的元件以期望的辉度或亮度发光。
调制电路A2与多电子源A1的列配线连接。调制电路A2是根据从输出数据电路供给的图像数据而产生调制信号(调制脉冲)，并向多电子源A1的每个列配线输出调制信号的电路。
调制电源电路A7是按照能够输出多个电压值的方式构成的电源电路。调制电源电路A7不仅是供调制电路A2的电路操作用的电源，而且是用于指定从调制电路A2输出的调制脉冲的电压值的电源。尽管调制电源电路A7通常是电压源电路，不过不一定局限于此。
扫描电路A3与多电子源A1的行配线连接。扫描电路A3是从所有行配线中选择将被驱动的一个或几个行配线，并顺序改变待选择的行配线的电路。通常，实现逐线地顺序进行线(line)选择的线顺序扫描，不过扫描并不局限于此。扫描电路A3也能够进行跳跃扫描(隔行扫描)或者多线的选择，或者表面或平面选择(多线扫描)。扫描电路A3向待驱动的一个或多个行配线(选择线)供给选择电位，并向其它行配线(非选择线)供给非选择电位。
扫描电源电路A8是输出多个电压值(选择电位、非选择电位)的电源电路。尽管扫描电源电路A8通常是电压源电路，不过不一定局限于此。
定时发生电路A4是产生作为分别控制调制电路A2、扫描电路A3、数据转换电路A5和并行/串行转换电路A6的电路定时的控制数据的定时信号的电路。
数据转换电路A5是把输入的亮度级数据转换成适合于调制电路A2和多电子源A1的图像数据的电路。例如，数据转换电路A5能够对亮度级数据进行信号处理，比如逆伽玛转换、亮度校正、颜色校正、分辨率转换、最大值调整(限幅器)等等。
并行/串行转换电路A6是把从数据转换电路A5输出的图像数据从并行数据转换成串行数据，并输出给调制电路A2的电路。
图4B是表示调制电路A2的电路结构的方框图。调制电路A2由串行/并行转换电路A9、移位寄存器A10、数据采样电路A11、逻辑电路A12和输出电路A13构成。
下面，将说明本实施例中的调制电路A2的操作。
从输出数据电路输出的图像数据由串行/并行转换电路A9转换成并行数据。转换成并行数据后的图像数据由移位寄存器A10顺序地或者连续地保存在数据采样电路A11中。
与多电子源A1的水平像素的数目(下面，水平像素的数目被设为M)对应的图像数据被保存在数据采样电路A11中。之后，根据保存在数据采样电路A11中的每个像素的图像数据，逻辑电路A12产生输出电路A13的控制信号(控制序列)，并把该控制信号发送给输出电路A13。
输出电路A13根据控制信号(控制序列)产生调制脉冲，并把调制脉冲输出给多电子源A1的列配线。
图5A是表示调制电路的逻辑电路A12的电路结构的方框图。
逻辑电路A12具有M个逻辑电路A14。每个逻辑电路A14对应于每个像素。下面，将以一个像素的逻辑电路A14作为例子，说明逻辑电路A14的具体结构和操作。
每个逻辑电路A14具有解码器A14a和序列发生电路A14b。被数据采样电路A11采样的图像数据被输入解码器A14a中。解码器A14a根据图像数据和来自输出数据电路的定时信号，产生调制脉冲的上升定时和下降定时的控制数据。控制数据被输入序列发生电路A14b，在序列发生电路A14b，控制数据被用作用于比较器的数据。另外，解码器A14a根据图像数据和定时信号，产生用于指定调制脉冲的输出电平的控制信号Level。控制信号Level被输入到输出电路A13。
序列发生电路A14b根据作为定时信号供给的时钟信号，计数时钟的数目。序列发生电路A14b中的比较器比较计数值与上升定时和下降定时的控制数据。随后，根据比较器的值，产生用于指定调制脉冲的上升定时的控制信号Tr，和用于指定调制脉冲的下降定时的控制信号Tf。控制信号Tr、Tf被输入到输出电路A13。
图5B是表示调制电路的输出电路A13的电路结构的方框图。
输出电路A13具有M个输出电路A15。每个输出电路A15对应于每个像素(每个列配线)。以一个像素的输出电路A15作为例子，说明输出电路A15的具体结构和操作。
每个输出电路A15由电平移动电路A16、基准波形发生电路A17和输出级A18构成。
从逻辑电路A14送出的控制信号Tr、Tf和Level被输入对应的输出电路A15。电平移动电路A16把控制信号Tr、Tf和Level的电压从其逻辑电平转换成输出电路A15的工作电压电平。从电平移动电路A16输出的控制信号Tr、Tf和Level被输入基准波形发生电路A17。
图6A是表示每个基准波形发生电路A17的电路结构的方框图。每个基准波形发生电路A17由上升基准波形发生部分A17a、输出电平发生部分A17b、下降基准波形发生部分A17c和波形切换部分A17d构成。
在本实施例中，上升基准波形发生部分A17a、输出电平发生部分A17b和下降基准波形发生部分A17c分别对应于本发明的第一波形发生部分、第二波形发生部分和第三波形发生部分。另外，波形切换部分A17d对应于本发明的波形切换部分。
下面，将说明上升波形发生操作。
经历电平移动的控制信号Tr被输入对应的上升基准波形发生部分A17a。当输入控制信号Tr时，上升基准波形发生部分A17a产生并输出具有预定斜度的上升斜坡波形。作为上升斜坡波形(第一波形)，可以使用任意波形，只要它是以斜坡状逐渐升高的波形。优选单调增大的波形，更优选的是具有固定斜度或斜率的波形。这是因为层级控制变得容易。
图7A是产生上升斜坡波形的电路结构的例子。该电路由开关S1、S2，电流源Itr和电容器Ctr构成。
当控制信号Tr处于on状态(高电平)时，开关S1变成on状态，开关S2变成off状态。由于开关S1变成on状态，因此固定电流从电流源Itr流入电容器Ctr，以致电荷被充电到电容器Ctr中。借助该操作，输出电压Tr_OUT变成具有固定斜度的波形。这里，注意在按照层级改变斜坡波形的斜度的情况下，只需要提供两种或更多种的这样电路。
当控制信号Tr被变成off状态(低电平)时，开关S1变成off状态，开关S2变成on状态。借助该操作，充电到电容器Ctr中的电荷被放电，以致输出电压Tr_OUT被设为0V。这里，注意在本例中，电流源可以与开关S2侧连接，以便直接接地。
下面，将说明输出电平发生操作。
经过电平移动的控制信号Level被输入对应的输出电平发生部分A17b。输出电平发生部分A17b进行控制信号Level的数/模转换，从而输出固定电压的电压电平信号LEVEL_OUT。该电压电平信号LEVEL_OUT是用于指定调制脉冲的脉高的值的波形(第二波形)。
下面，将说明下降波形发生操作。
经过电平移动的控制信号Tf被输入对应的下降基准波形发生部分A17c。下降基准波形发生部分A17c总是接收从波形切换部分A17d输出的基准波形REF_WF的电压。下降基准波形发生部分A17c总是接收基准波形REF_WF的电压的原因是为了根据从波形切换部分A17d输出的电压电平产生下降波形。即，当输入控制信号Tf时，下降基准波形发生部分A17c根据基准波形REF_WF的电压值，产生具有预定斜度的下降斜坡波形，从而输出输出电压Tf_OUT。
作为下降斜坡波形(第三波形)，可以使用任意波形，只要它是以斜坡状缓慢下降的波形。优选以单调方式降低的波形，更优选的是具有固定斜度或斜率的波形。这是因为层级控制变得容易。
图7B是用于产生下降斜坡波形的电路结构的例子。该电路由开关S3、S4，电流源Itf和电容器Ctf构成。
当控制信号Tf处于on状态(高电平)时，开关S3变成on状态，开关S4变成off状态。因此，输入和基准电压REF_WF的电压相同的电压，以致电容器Ctf被充电。
当控制信号Tf变成off状态(低电平)时，开关S3变成off状态，开关S4变成on状态。借助该操作，输出电压Tf_OUT从紧接在开始下降之前的基准电压REF_WF的电压变成具有固定斜度的下降波形，并降到接地电平。这里，注意在按照层级改变斜坡波形的斜度的情况下，只需要提供两种或更多种的这样电路。
下面，将说明波形切换操作和输出波形操作。
通过根据控制信号Tr、Tf，改变上升基准波形发生部分A17a、输出电平发生部分A17b和下降基准波形发生部分A17c的基准波形(输出电压)，波形切换部分A17d产生基准波形REF_WF，并将其输出给输出级A18。具体地说，当控制信号Tr为高电平时，波形切换部分A17d选择上升基准波形发生部分A17a的输出电压Tr_OUT，当控制信号Tr为低电平时，波形切换部分A17d选择输出电平发生部分A17b的输出电压LEVEL_OUT。
另外，当控制信号Tf为高电平时，波形切换部分A17d优先考虑控制信号Tr的逻辑，当控制信号Tf为低电平时，波形切换部分A17d选择下降基准波形发生部分A17c的输出电压Tf_OUT。
通过参考来自波形切换部分A17d的输出波形REF_WF，输出级A18产生具有相同或相似波形的调制脉冲。调制脉冲OUT被输出给多电子源A1的列配线。优选的是输出级A18具有利用运算放大器A18a的单位增益(unity gain)缓冲器结构，如图6A中所示。另外，可以采用运算放大器的放大级结构作为输出级。
(第一操作例子)
将参考图8A和图9A说明按照本实施例的输出电路A15的操作定时的例子。图8A是表示输出电路A15的第一操作例子的定时图，图9A表示逻辑表。第一操作例子是其中输出电压电平Vn的调制脉冲的控制。
控制信号Level被输入输出电平发生部分A17b，从输出电平发生部分A17b输出电压电平信号LEVEL_OUT。在这个例子中，输出电压电平Vn。
当控制信号Tr为高电平时，从上升基准波形发生部分A17a输出具有固定斜度或斜率的上升波形Tr_OUT。当控制信号Tr变成低电平时，在充入电容器Ctr中的电荷被放电之后，上升波形Tr_OUT变成0V(接地电平)。
当控制信号Tf为高电平时，下降基准波形发生部分A17c采取(take in)REF_WF的电压。直到控制信号Tf变成低电平的时间为止，下降基准波形发生部分A17c继续采取REF_WF的电压，并输出该电压作为输出电压Tf_OUT。当控制信号Tf变成低电平时，输出电压Tf_OUT以固定斜度从REF_WF下降，从而适当的时候变成0V。
当控制信号Tr变成高电平时，波形切换部分A17d选择并输出从上升基准波形发生部分A17a输出的基准波形Tr_OUT。在图8A中，直到基准波形Tr_OUT的电压达到Vn电平为止的时间段内，控制信号Tr保持高电平。
当控制信号Tr变成低电平时，在控制信号Tf为高电平的情况下，波形切换部分A17d选择并输出电压电平信号LEVEL_OUT。当控制信号Tf变成低电平时，波形切换部分A17d选择并输出输出电压Tf_OUT。
借助上述操作，输出波形的基准波形REF_WF以固定斜度从接地电平上升，输出指定的电压电平，之后以固定斜度降到接地电平。
通过调整控制信号Tr、Tf的高电平时间段，能够控制输出电压电平被输出的时间段PULSE_WIDTH。这样，能够控制基准波形REF_WF的脉宽，从而使得能够按照在使脉高的值保持不变的同时扩展其脉宽的方式，产生波形输出。
(第二操作例子)
将参考图8B和图9B，说明与上述第一例子不同的输出电路A15的操作定时的另一个例子。图8B是表示输出电路A15的第二操作例子的定时图，图9B表示逻辑表。第二操作例子和第一操作例子的不同之处在于控制信号Level的电压处于Vn-1的电平，其低于Vn的电平，并且与第一操作例子中相比，控制信号Tr的高电平时间段较短，除了这些不同之外，进行与第一操作例子相同的控制。这样，能够改变输出波形的脉高的值。
上面提及的第一和第二操作例子彼此不同之处在于脉高的值，它们可被恰当地用于颜色调整、每种颜色的层级控制特性的调整等等目的。
下面，将说明RGB的独立调整。
通过使从多电子源发出的电子撞击涂覆有各种RGB颜色的荧光物质的表面，本发明的图像显示设备获得RGB的发光。不过，对于每种RGB颜色来说，这些荧光物质通常在发光效率方面彼此不同。因此，即使分别向各种颜色的荧光物质供给相同的发射电子量(电荷量)，获得的发光量也不相同。从而，通过考虑到各种RGB颜色的发光效率，设置各种RGB颜色的驱动电压值，并用这样设置的电压电平进行脉宽调制，能够使RGB颜色的发光量相互匹配。
将参考图10A-10F说明一个例子。
图10A表示在多电子源中形成的电子发射器件的驱动电压Vf-发射电流Ie的特性。图10B表示施加于每种RGB颜色的电子发射器件的驱动波形。这里，对每种RGB颜色供给相同的驱动电压Vd。图10C表示每种RGB颜色相对于图像数据的亮度特性。在本例中，荧光物质的发光效率为R＞G＞B，可看出当通过相同的驱动电压驱动RGB颜色的各个器件时，即使供给相同的图像数据，其亮度也相互不同，例如R＞G＞B。
因此，如图10D中所示，按照对于与具有较高发光效率的荧光物质对应的电子发射器件，使驱动电压变小的方式，设置各种颜色的驱动电压。在图10D的例子中，R(红色)的驱动电压Vr被设成小于Vd，G(绿色)的驱动电压被设成等于Vg，B(蓝色)的驱动电压Vb被设成大于Vd。由此，如图10E中所示，进行其中RGB颜色的脉高(输出电压电平)的值互不相同的脉宽调制。通过借助这样的调制脉冲驱动电子发射器件，能够使RGB颜色的亮度特性相互匹配，如图10F中所示。
如上所述，通过按照适当的方式分别选择各种RGB颜色的驱动电压值，能够调整各种RGB颜色的层级特性。这里，注意在进行非线性层级控制，比如伽玛特性的调整等时，通过以恰当的方式选择图像数据能够实现非线性层级控制。
另外，在本实施例的电路结构中，每个输出电路15A具有上升基准波形发生部分A17a、输出电平发生部A17b和下降基准波形发生部分A17c。从而，用于M个像素的输出电路A15中的每一个能够以独立的方式控制调制脉冲的上升定时、电压电平、其输出时间段和下降定时。换句话说，能够对于每个像素(每个列配线)改变调制脉冲的上升和/或下降定时，或者调制脉冲的电压电平。
[第二实施例]
图6B是表示按照本发明的第二实施例的每个基准波形发生电路A17的电路结构的方框图。
第二实施例和第一实施例的不同之处在于多个基准波形发生电路A17共用公共的上升基准波形发生部分A17a，并且提供控制信号LEVEL_cont，控制信号LEVEL_cont指定输出电压电平信号LEVEL_OUT的定时。除此之外，第二实施例与第一实施例相同。换句话说，在第二实施例中，为每个列配线布置输出电平发生部分A17b、下降基准波形发生部分A17c和波形切换部分A17d，不过上升基准波形发生部分A17a的数目小于列配线的数目。通常，调制电路A2由一个或多个集成电路(IC芯片)构成，在一个集成电路中布置多个输出电路A15。不过，在第二实施例中，通过采用其中集成电路中的所有输出电路A15共用单一的上升基准波形发生部分A17a的结构或布置，能够减小芯片尺寸。这里，注意本实施例的结构可适用于其中上升波形的开始定时和工作定时始终不变的控制。
(第三操作例子)
将参考图8C和图9C，说明按照本实施例的输出电路A15的操作定时的例子。图8C是表示输出电路A15的第三操作例子的定时图，图9C表示逻辑表。
控制信号Level被输入输出电平发生部分A17b，从输出电平发生部分A17b输出固定电平的电压电平信号LEVEL_OUT。在本例中，输出电压电平Vn，不过就除Vn之外的电压电平来说，可产生相同的操作。
控制信号LEVEL_cont是指定输出电压电平信号LEVEL_OUT的电压的定时的信号。在第一实施例中，通过使得用于每个输出电压的控制信号Tr变成低电平，能够选择信号LEVEL_OUT。不过，在如本实施例中那样，共用上升基准波形发生部分A17a的情况下，存在电压电平信号的电压从上升斜坡波形被变成恒定电平的输出的定时因输出电路而异的可能性，从而需要诸如LEVEL_cont之类的控制信号。
控制信号Tr的操作与第一实施例的相同。不过，控制信号Tr被用作多个输出电路的定时信号，从而在至少一个输出电路升高的情况下，控制信号Tr为高电平，随后在所有输出电路都升高之后变成低电平。
控制信号Tf的操作与第一实施例的相同。
控制信号LEVEL_cont被输入波形切换部分A17d。在控制信号LEVEL_cont为高电平的情况下，波形切换部分A17d选择电压电平信号LEVEL_OUT，在控制信号LEVEL_cont为低电平的情况下，优选考虑其它逻辑。
下面将说明输出操作。当控制信号Tr变成高电平时，波形切换部分A17d选择从上升基准波形发生部分A17a输出的基准波形Tr_OUT，并输出其上升波形。当控制信号LEVEL_cont变成高电平时，波形切换部分A17d选择电压电平信号LEVEL_OUT，并输出其电平电压(这里，Vn)。当控制信号LEVEL_cont变成低电平，并且控制信号Tf变成低电平时，波形切换部分A17d选择输出电压Tf_OUT，并输出其下降波形。
在本实施例中，说明了其中输出电压电平为Vn的例子，不过按照类似方式可产生其它电压电平的输出波形。
另外，在本实施例的电路结构中，每个输出电路A15具有输出电平发生部分A17b和下降基准波形发生部分A17c。从而，用于M个像素的输出电路A15中的每一个能够独立地控制调制脉冲的电压电平、其输出时间段和下降定时。换句话说，能够改变每个像素(每个列配线)的调制脉冲的下降定时，或者调制脉冲的电压电平。
(第四操作例子)
在上述第一到第三操作例子中，电压电平信号LEVEL_OUT是不变的，不过，通过在一个水平时间段(1H)内改变控制信号Level的指定值，也能够改变电压电平信号LEVEL_OUT的电压电平。
将参考图8D和图9D，说明不同于上述第三例子的输出电路A15的操作定时的另一个例子。图8D是表示输出电路A15的第四操作例子的定时图，图9D表示逻辑表。
在第三例子中，在控制信号Level为高电平的时间段期间，电压电平信号LEVEL_OUT始终保持Vn的电平，不过与此相反，在第四例子中，在所述时间段的中间，电压电平信号LEVEL_OUT从Vn的电平变成Vn-1的电平。由此，能够在一个水平时间段(1H)内，改变输出电平。
尽管这里说明了其中输出电平从Vn变成Vn-1的例子，不过通过对控制信号Level进行控制，能够任意地改变输出电平。另外，也可在一个水平时间段(1H)内两步或更多步地改变输出电平。此外，尽管这里利用第二实施例的电路结构实现了第四例子，不过通过利用第一实施例的电路结构，也能够产生相同的调制脉冲波形。
(输出级的改进)
对上述实施例中的输出级A18使用其中由放大器或缓冲器输出基准波形的结构。这里，当需要作为电源电压的相同电压电平的输出时，可以提供输出电源电压的开关SH、SL，如图11中所示。通过提供这样的开关，能够以稳定的方式获得和电源电压VCC、VSS相同的电压电平的输出。
具体地说，借助运算放大器A18a，能够使输出电压的上升部分升高，之后，通过接通开关SH，能够直接输出电源电压VCC。在下降时，通过断开开关SH，同时已借助运算放大器A18a使电压充分降低，之后通过接通开关SL，能够直接输出电源电压(基准电压)VSS。
[第三实施例]
本发明的第三实施例意图在如上述实施例中所述的那样使用调制脉冲的图像显示设备中，尽可能地增大图像的峰值亮度。
图12A表示在第一和第二实施例中使用的普通扫描时间控制，图12B表示在本实施例中使用的扫描时间的可变控制。在图12A和图12B的每一个中，上面的一行表示输出给列配线的调制脉冲，中间的一行表示输出给第M行的行配线的选择脉冲，下面的一行表示输出给第(M+1)行的行配线的选择脉冲。在普通的扫描时间控制中，向所有行配线分配相同的扫描时间，而不考虑调制脉冲的时间长度。另一方面，在本实施例中，通过按照缩短暗线或行的扫描时间，和向亮线或行分配长的扫描时间的方式，使每个行配线的扫描时间的长度可变，意图增大峰值亮度。按照在向每个行配线输出选择脉冲的时间期间输出给列配线的所有调制脉冲(用于一个行线)的时间长度中的最大值(也被称为调制脉冲的最大持续时间)，设定该行配线的扫描时间的长度。假定图12B中的调制脉冲指示与最大持续时间对应的调制脉冲。这种情况下，由于第(M+1)行的最大持续时间大于第M行的最大持续时间，因此第M行的扫描时间被缩短，第(M+1)行的扫描时间被延长。随后，按照延长的扫描时间，图像数据被放大，调制脉冲的脉宽也被扩展。至于其它各行，调制脉冲的振幅或脉宽被增大与图像数据的增加相对应的量。因此，获得与用阴影表示的部分对应的亮度增加。
这里，注意在日本专利申请公开No.2006-209152中详细公开了扫描时间的这种可变控制，并且在该官方专利公报中公开的结构基本相同的结构也可适用于本实施例的图像显示设备，从而这里省略对其电路结构的详细说明。
本发明人的研究表明对本实施例的调制脉冲来说，下面要说明的方法是最佳的。
在图2A、图2C、图3A和图3B中所示的调制脉冲中，低亮度范围(图像数据1～n+1)的时间段是其中进行调幅的时间段，从而对于调制脉冲的应用来说，需要基本固定的时间。在高亮度范围(n+2以上的图像数据)中，调制脉冲的脉宽(时间)被延长。本实施例中使用的调制脉冲具有如上所述的特征。
首先，将利用图13A和图13B说明普通的扫描时间控制。这里，注意图13A和图13B图解说明图2A的调制脉冲，不过这同样适用于使用除图2A的调制脉冲之外的调制脉冲的情况。
在图13A和图13B中，上面一行中的波形表示调制脉冲。在图13A中，表示了低亮度范围(图像数据1～n+1)中的调制脉冲(B1，B2)。在低亮度范围(图像数据1～n+1)中，调制脉冲在脉宽方面(几乎)没有发生变化，但是在振幅方向，即在箭头(1)的方向上，按照图像数据的增加而增大。低亮度范围中的图像数据的最大值(n+1)的调制脉冲是B2，超过该最大值的图像数据的调制脉冲变成在高亮度范围中。在图13B中，表示了高亮度范围(n+2以上的图像数据)中的调制脉冲(B2，B3)。在高亮度范围(n+2以上的图像数据)中，调制脉冲在时间方向，即，在箭头(2)的方向上按照图像数据的增加而增加。当输入最大图像数据时的调制脉冲用B4表示。
在图13A和图13B中，中间一行的波形表示普通扫描时间控制中的选择脉冲。在图13A中，表示了低亮度范围(图像数据1～n+1)中的选择脉冲(B5)。在图13B中，表示了高亮度范围(n+2以上的图像数据)中的选择脉冲(B5)。施加与最长的调制脉冲(B4)相比，脉宽更长的选择脉冲，以致即使最长的调制脉冲(B4)也能够在行配线保持在选择电位的时间段之内。在这些图中，“调制脉冲时间”被定义为与调制脉冲的底边长度对应的时间。
在其中如本实施例的图像显示设备中那样，以顺序方式切换选择的行配线的线顺序驱动中，存在行配线中的电位变化会干扰调制脉冲的波形的可能性。于是，必须在选择脉冲和调制脉冲的上升定时和下降定时方面提供固定延迟(偏移)，以便增强图像质量。为此，期望分别在调制脉冲的上升之前和下降之后，确保用于切换行配线的电位的时间(称为“非驱动时间”)。“非驱动时间”是从行配线自非选择电位变成选择电位的时间开始直到变得能够对行配线施加调制脉冲的时间为止的间隔(非驱动时间1)，和从调制脉冲下降的时间起直到使行配线的电位变成非选择电位的时间为止的间隔(非驱动时间2)的总和。由于如上所述，“非驱动时间”是带一定余量地确定的，以致调制脉冲的波形不会受到干扰，因此非驱动时间的长度可实际上或多或少地与图13A和图13B中所示的不同。
在普通的扫描时间控制中，设计成最大的“调制脉冲时间”加上“非驱动时间”等于一个扫描时间。换句话说，通过从所述一个扫描时间(它是根据帧频、行数等自动确定的)中减去非驱动时间而获得的时间变成最大调制脉冲时间，依据该时间决定峰值亮度。
顺便提及，在图13A中所示的低亮度范围中，“调制脉冲时间”较短，从而，“调制脉冲时间”加上“非驱动时间”也短于所述一个扫描时间，从而出现无助于发光的“静寂(dead)或无用时间M”。可以看出在高亮度范围中，就图13B中的调制脉冲(B3)来说，类似地也出现“静寂时间M”。在具有最长脉宽的调制脉冲(B4)中，不出现“静寂时间M”。
在图13A和图13B中，附图标记B6表示把并行/串行转换电路A6输出的一行线的串行化图像数据传送给调制电路A2所花的时间(称为“数据传送时间”)。当然，“数据传送时间”(B6)是不考虑图像数据的固定时间。实际传送数据所花的时间由构成并行/串行转换电路A6和调制电路A2的电路，比如IC等的速度和串行化方法决定。当然被设计为使得能够在一行线的扫描时间内传送一行线的所有列的数据。
如图13A和图13B中所示，“数据传送时间”(B6)小于一个扫描时间，从而，在一个扫描时间内出现不传送任何图像数据的时间(“静寂或无用时间D”)。该“静寂时间D”是其中不传送任何图像数据的时间，从而即使从一个扫描时间缩短“静寂时间D”，对图像数据的传送也没有影响。
在日本专利申请公开No.2006-209152中描述的扫描时间可变控制中，考虑到所有这些条件，根据通过把“非驱动时间”与每一行的所有各列的最大“调制脉冲时间”(“调制信号最大持续时间段”)相加而获得的时间，计算“静寂时间M”。随后，通过关注“静寂时间M”和“静寂时间D”中的较短者(“静寂时间”)，并把该较短的“静寂时间”分配给另一行的扫描时间，使亮行的“调制脉冲时间”变长，以增大图像的峰值亮度。换句话说，通过关于所有各行，合计“调制信号最大持续时间段加上非驱动时间”和“数据传送时间”中的较长者，计算相对于单位帧时间的多余时间。随后，通过把多余的时间(单位帧中的“静寂时间”的总和)分配给每一行的扫描时间，以使“调制脉冲时间”变长，增大图像的峰值亮度。
作为本发明人的反复研究的结果，发现在这样的扫描时间可变控制中，当通过相加“非驱动时间”和低亮度范围(图像数据1～n+1)中的“调制脉冲时间”而获得的时间被设为等于或小于“数据传送时间”的时间时，能够获得进一步增大图像的峰值亮度的效果。特别地，还发现通过使相加“非驱动时间”和低亮度范围(图像数据1～n+1)中的“调制脉冲时间”而获得的时间与“数据传送时间”彼此匹配时，图像的峰值亮度能够被最大程度地增大。其原因将在下面说明。
扫描时间的最小值由“调制信号最大持续时间段加上非驱动时间”或“数据传送时间”中的较长者确定。在普通的脉宽调制中，当图像数据小并且调制脉冲的脉宽短(就暗行来说)时，“调制信号最大持续时间段”短，从而扫描时间由“数据传送时间”确定。相反，在“调制信号最大持续时间段加上非驱动时间”变得长于“数据传送时间”的亮行中，行配线的扫描时间的分配由依据“调制信号最大持续时间段加上非驱动时间”决定的扫描时间确定。当然，多余时间越小，增大图像的峰值亮度的效果变得越小。
就本实施例的调制脉冲来说，即使图像数据用于第一层级，也需要和用于第(n+1)层级的“调制脉冲时间”相同的“调制脉冲时间”，因为在低亮度范围中进行调幅。为此，即使就暗行来说，除非所有各列的图像数据都具有零层级，否则“调制信号最大持续时间段”变成与图像数据(n+1)对应的长“调制脉冲时间”。在低亮度范围(图像数据1～n+1)中的“调制脉冲时间加非驱动时间”大于“数据传送时间”的情况下，“数据传送时间”确定第零层级的扫描时间，不过从第一层级以上，“调制脉冲时间加非驱动时间”确定扫描时间。即，从第一层级开始，扫描时间的多余时间变小，以致增大图像的峰值亮度的效果被降低。
因此，在本实施例中，当数据传送时间被设为T1，并且非驱动时间被设为T2时，进行调幅的低亮度范围(图像数据1～n+1)中的“调制脉冲时间”被设成“等于或小于T1-T2”。其结果是，可以最大程度地确保多余时间，从而能够增大对亮行(包括高亮度范围中的图像数据的行)的扫描时间的分配，从而能够把图像的峰值亮度增大到最大程度。特别地，期望按照使“调制脉冲时间”变得等于“T1-T2”的方式设定低亮度范围(图像数据1～n+1)中的“调制脉冲时间”。因此，能够把扫描时间的浪费降到最小程度，能够以最高效的方式分配扫描时间。
如上所述，按照本实施例的扫描时间可变控制，在低亮度范围中增大梯形脉冲的脉高，之后使梯形脉冲的脉宽变长的调制方法中，能够以增大的峰值亮度显示质量良好的图像。
尽管关于示例性实施例说明了本发明，不过本发明并不局限于公开的示例性实施例。下述权利要求的范围应被给予最宽广的解释，以包含所有这样的修改以及等同的结构和功能。

Claims (12)

1.一种具有显示板的图像显示设备的控制方法，在所述显示板中，利用多个列配线和多个行配线以矩阵布置排列多个显示元件，所述控制方法包括下述步骤：
向待驱动的行配线输出选择电位；和
根据图像数据的值产生调制脉冲，把调制脉冲输出给列配线，其中，
当I是图像数据的值，Imin为I的最小值，Imax为I的最大值，并且Imin＜I1＜I2≤Imax时，
产生并输出调制脉冲的步骤
在Imin≤I≤I1的范围中产生梯形脉冲作为调制脉冲，并按照值I的增大，使梯形脉冲的脉高变大；和
在I1＜I≤I2的范围中，按照值I的增大，使梯形脉冲的脉宽变长。
2.按照权利要求1所述的图像显示设备的控制方法，其中
产生并输出调制脉冲的步骤在Imin≤I≤I1的范围中，按照值I的增大，使梯形脉冲的脉高变大，同时使梯形脉冲的底边长度或顶边长度保持不变。
3.按照权利要求1或2所述的图像显示设备的控制方法，其中
产生并输出调制脉冲的步骤在I1＜I≤I2的范围中，按照值I的增大，使梯形脉冲的脉宽变长，同时使梯形脉冲的脉高保持不变。
4.按照权利要求1或2所述的图像显示设备的控制方法，其中
在产生并输出调制脉冲的步骤中，通过相互结合以斜坡状上升的第一波形、指定脉高的第二波形和以斜坡状下降的第三波形，产生梯形脉冲。
5.按照权利要求4所述的图像显示设备的控制方法，其中
对于图像数据的所有值，第一波形的斜度都相同。
6.按照权利要求4所述的图像显示设备的控制方法，其中
对于图像数据的所有值，第三波形的斜度都相同。
7.按照权利要求1或2所述的图像显示设备的控制方法，其中
当I2＜I3≤Imax时，产生并输出调制脉冲的步骤
在I2＜I≤I3的范围中，产生大致梯形脉冲作为调制脉冲，所述大致梯形脉冲以斜坡状上升到脉高h1，将脉高h1保持时间段t1，以斜坡状下降到脉高h2，将脉高h2保持时间段t2，并以斜坡状下降；和
按照值I的增大，使大致梯形脉冲的时间段t2变长。
8.按照权利要求7所述的图像显示设备的控制方法，其中
当I3＜I4≤Imax时，产生并输出调制脉冲的步骤
在I3＜I≤I4的范围中，产生大致梯形脉冲作为调制脉冲，所述大致梯形脉冲以斜坡状上升到脉高h1，将脉高h1保持时间段t1，以斜坡状下降到脉高h2，将脉高h2保持时间段t2，以斜坡状下降到脉高h3，将脉高h3保持时间段t3，并以斜坡状下降；和
按照值I的增大，使大致梯形脉冲的时间段t3变长。
9.按照权利要求1或2所述的图像显示设备的控制方法，其中
当I2＜I5≤Imax时，产生并输出调制脉冲的步骤在I2＜I≤I5的范围中，产生第二梯形脉冲作为调制脉冲，所述第二梯形脉冲大于与I＝I2对应的梯形脉冲，并按照值I的增大，使第二梯形脉冲的脉高变大。
10.按照权利要求9所述的图像显示设备的控制方法，其中
当I5＜I6≤Imax时，产生并输出调制脉冲的步骤在I5＜I≤I6的范围中，按照值I的增大，使第二梯形脉冲的脉宽变长。
11.按照权利要求1或2所述的图像显示设备的控制方法，其中
扫描时间的长度对于每个行配线是可变的，所述扫描时间是输出选择电位的时间段；和
按照在向每个行配线输出选择电位的时间期间，输出给所述多个列配线的所有调制脉冲的时间长度中的最大值，设定该行配线的扫描时间的长度。
12.按照权利要求11所述的图像显示设备的控制方法，其中
在Imin≤I≤I1范围中的调制脉冲的长度被设成等于或小于T1-T2的值，
其中T1是把一个行线的图像数据传送给调制电路所用的时间，所述调制电路根据图像数据产生调制脉冲，和
T2是为了切换行配线的电位至少在调制脉冲的上升之前和下降之后应确保的时间的总和。
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