CN1172280C - 调制电路以及使用该调制电路的图形显示器 - Google Patents

调制电路以及使用该调制电路的图形显示器 Download PDF

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Abstract

不用增加亮度数据的比特长度或执行象对亮度数据进行校正这样的预处理，就能够被设置以满足具有CRT的γ特性的亮度数据与LED的亮度的关系的一种调制电路以及一种图形显示器。经由A/D转换器，数字化亮度数据被控制器转换为串行数据，并被输出到级连连接的脉冲宽度调制电路。在每个脉冲宽度调制电路中，产生具有与亮度数据相应的脉冲宽度的脉冲电流，与每个脉冲宽度调制电路相连的LED由电流驱动而发光。另外，脉冲电流的幅度可以依据计数器的计数而变化，用于在脉冲而变化，用于对脉冲电流的所述周期内的时钟信号进行计数。结果，可使流过LED的时间平均脉冲电流与亮度数据的关系满足CRT的γ特性。

Description

调制电路以及使用该调制电路的图形显示器
技术领域
本发明涉及用于输出依据预定期间的输入数据值而调制的脉冲信号的一种调制电路、使用该调制电路的一种图形显示器以及一种调制方法，本发明尤其涉及用于光发射二极管(LED)的驱动信号的调制电路，以及包含LED的图形显示器。
背景技术
由于发明了蓝色LED，因而利用LED以便于由发射三基色的象素来构成图象的LED彩色显示器已经得到了广泛的以及普遍的生产。LED是高度坚固的，可被半永久地使用，因而最适合于长期户外使用。因此，LED已被广泛用于体育场以及竞赛场合中的大显示器，以及用于建筑物侧面以及地铁内部的信息显示面板以及广告。近年来，随着蓝色LED的亮度不断提高以及价格的不断降低，这种LED彩色显示器已经得到了快速的发展。
图1是构成LED显示器的一个象素的一个LED的驱动电路的视图。
在图1，参考号100表示了一个驱动电路以及200表示一个LED。另外，Spx表示提供给每个独立象素的一个视频信号，Id表示流过LED 200的一个电流。
驱动电路100向LED 200输出一个对应于视频Spx的电流，而LED 200依据所提供的电流而发射光。一个LED显示器所包含的构成图1中所示的驱动电路100和LED的电路数目与象素的数目相同。通过使象素的LED依据提供给该象素的视频信号Spx的亮度而发光，观看屏幕的人可以识别出该图象。提供给每个象素的视频Spx一般是作为一定数目比特的一个数字值而输入到驱动电路100的。
图2是流过图1中的LED 200的电流的波形图。
在图2中，纵坐标和横坐标分别利用相对值来表示流过LED 200的电流以及时间。另外，Ipulse表示流过LED的脉冲样电流的峰值，tw表示电流脉冲的时间宽度，T表示电流脉冲的周期。
如图2所示，流过构成一个LED显示器的一个象素的LED的电流具有周期脉冲样的波形。其亮度受脉冲宽度调制的控制，从而使脉冲宽度可变。
原则上说，有可能利用一个直流电流作为流过LED的电流，并使该电流值能随视频信号Spx而变化从而调整亮度，但在这种情况下，必须利用驱动电路来精细地控制该电流值，这种做法有一个缺陷，即用于这种控制的电路显然增加了部件数目。由于提高时间的分辨率要比提高电流值的分辨率容易，因而一般来说，都采用能产生图2中所示波形的电流的脉冲宽度调制系统。
由于人类感官的特性，因此，以能保持低于1/60秒的亮度的方式闪烁的光被认为具有恒定的亮度。因此，即便LED是由图2中所示的电流所驱动，但如果该电流的周期T小于前述时间，那么，来自该LED的闪烁光将被人看作是具有恒定亮度的光。另外，由人类感官感知的LED的亮度与随时间平均流过该LED的电流成正比。因此，亮度变化与脉冲电流的负载成正比。
但是，要将输入到LED显示器的视频信号的电平提前归一化，以便与阴极射线管(CRT)的亮度特性相符。如果象输入给与CRT象素具有不同亮度性能的LED那样输入这种视频信号，则会引起以下问题。
图3是LED和CRT象素的亮度与输入信号的关系图。
在图3中，纵坐标用表示LED或CRT象素的亮度，而横坐标表示输入给LED或CRT象素的信号电平，它们都是用相对值来表示的。由A和B所指示的曲线分别显示了CRT象素和LED的亮度特性。
注意，对于CRT象素的亮度特性A，是用视频信号的电压值来表示信号电平的，而对于LED象素的亮度特性B，则是用流过LED的电流值来表示信号电平。
如图3所示，LED的亮度与信号电平具有线性关系，而CRT象素的亮度与信号电平具有非线性关系。一般来说，CRT象素的亮度与视频信号电压电平的2.2次方(γ指数)成正比。如果将与经归一化以与这样一种γ指数相匹配的的视频信号成正比的电流直接提供给LED，则在光的低输出区域，LED显得比CRT象素要亮，但在光的高输出区域，LED显得比CRT象素要暗。因此，由这种象素构成的图形具有与原始图象不同的明亮部分和暗度部分的亮度比，因而对观察者来说，看起来很不自然。
为解决这一问题，在已有技术的LED显示器中，将经过校正的用于消除由于视频信号的上述亮度特性而引起的影响的信号作为上述视频信号Spx输入到驱动电路100。特别是，例如当用所产生的与一个CRT象素相匹配的一种视频信号来驱动具有线性亮度特性的LED时，其中这种CRT象素发射具有与所述信号电平的2.2次幂成正比的亮度的光，则会产生与该视频信号的2.2次幂成正比的一个信号，以便驱动所述LED。
但是，如果所输入的视频信号的比特长度不足够大，则通过将这一数字化图象数据提升到2.2次幂所获得的二进制数据就表达不出输入视频信号值很小的区域内的值的细微变化。换言之，如果数字化视频信号的比特长度很小，则在低亮度区域内的灰度级就显得粗糙，从而导致不自然的图象。为避免这种问题，有必要增加视频信号的比特长度。特别是，在已有技术的LED显示器中，有必要生成一个长度为12到16比特的视频信号，以便能再现图象，在使用CRT时，这种图象也可以由8比特长度的视频信号所表示。如果以这种方法提高了视频信号的比特长度，则也必须提高用于驱动LED的脉冲宽度调制电路的比特长度，因而整个电路规模变大，则成本和功耗提升。
另外，具有如图2所示的波形的脉冲通常是由作为时间基准的计数时钟信号产生的。视频信号的比特长度的增加意味着增加了使用这种电路对时钟信号进行计数的次数，因而当使用相同频率的时钟信号时，脉冲宽度调制的周期T就显得较长。例如，当产生比8比特视频信号长4比特的一个12比特的视频信号时，对它执行脉冲宽度调制，并利用时钟信号的同一频率对它们进行比较，则会发现，脉冲宽度调制的周期T变为8比特视频信号的16倍。由于是依据上述人类感觉特性对脉冲宽度调制的周期T进行设定的，所以，如果这一周期太长，则将会引起其光闪烁能够被人眼察觉到的闪烁，这样，观看画面就很困难。此外，与CRT显示器相比，人眼更容易看见在LED显示器中的生来的闪烁，因而其脉冲宽度调制的周期T是通常的刷新率的周期的若干分之一，例如是1/50秒。
为增加视频信号的比特长度并缩短脉冲宽度调制的周期T，只要增大脉冲宽度调制电路中使用的时钟信号的频率就足够了，但这种做法有一种缺陷，即增大了电路的功耗。另外，实际上，由于很难将10到20MHZ的电流频率进一步增大10倍或更多倍，因而对增大时钟频率有所限制。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种调制电路以及具有这种调制电路的一种图形显示器，其中调制电路用于响应输入数据的值，而在一个脉冲宽度上调制输入数据，还用于以预定的周期产生一个脉冲信号，这种预定周期能够被设定，以便能满足输入数据和上述脉冲宽度之间的关系，这种脉冲宽度具有某种特性：即不增加输入数据的比特长度，也不添加任何诸如对输入数据进行校正这样的处理。
为达到上述目的，依据本发明的第一个方面，提供了一种调制电路，用于响应输入的数字数据值，将输入数据调制到脉冲宽度和脉冲幅度上并以指定周期产生一个脉冲信号，包括：一个相位数据发生电路，用于产生一个相位数据，所述相位数据的值响应所述指定周期内的一个子帧相位而变化；一个数据比较电路，用于在每个周期的开始时刻，将控制信号设定到第一电平，还用于比较所述相位数据与所述输入数据，当所述相位数据与所述输入数据一致时，将所述控制数据设定为第二电平；以及一个脉冲信号发生电路，用于在每个周期开始时刻，将所述脉冲信号的电平设定到基准电平，当控制信号处于所述第一电平时，响应所述相位数据而改变所述脉冲信号的电平，而当所述控制信号被改变为所述第二电平时，将所述脉冲信号的电平设定到基准电平，并输出所得到的电平。
依据与本发明第一个方面相关的调制电路，在相位数据发生电路中，产生了与周期内的相位相应的相位数据。在数据比较电路中，在每个周期开始时刻的控制信号处于第一电平，相位数据和输入数据被比较，当相位数据和输入数据一致时，控制信号被设定为第二电平。由脉冲信号发生电路输出的脉冲信号的电平，在每个周期的开始时刻被设定为基准电平，在控制信号处于第一电平时，它会响应相位数据值而改变，而在控制信号变为第二电平时，它会被设定到基准电平。
最好是，当控制信号处于第一电平时，脉冲信号发生电路改变脉冲信号的电平，这种改变与输入脉冲幅度数据以及相位数据成比例。
此外，脉冲信号发生电路可以包括一个第一转换电路以及一个第二转换电路；第一转换电路，用于将输入脉冲幅度数据转换为具有与输入数据值相应电平的模拟信号；第二转换电路用于将相位数据转换为具有与相位数据值相应的电平的脉冲信号，其中，所述相位数据具有作为基准的一个模拟信号。或者也可以是，脉冲信号发生电路可以包括一个乘法器和一个转换电路；乘法器用于将输入脉冲幅度数据值乘以相位数据值；转换电路用于将由乘法器得到的相乘结果转换为一种脉冲信号，这种脉冲信号具有与该结果值相应的一个电平。另外，相位数据发生电路可以对输入时钟脉冲计数，将计数初始化为一个预置的初始值，并在计数达到一个预定值时，重新对时钟脉冲进行计数，并输出该计数作为相位数据。
依据本发明的第二个方面，提供了一种调制电路，用于响应输入数字数据值，将一个输入数据调制到一个脉冲宽度和一个脉冲幅度上，并以预定周期输出一个脉冲信号，包括：一个数据输出电路，它将所述输入数据与若干处于与初始相位数据相应的周期的相位处的预置的所述初始相位数据相比较，作为比较结果，当与所述初始相位数据中的一个相应的相位早于与所述输入数据相应的相位时，输出一个脉冲宽度数据和一个特定的脉冲幅度数据，其中，脉冲宽度数据与初始相位数据中的一个的值同输入数据值之间的差相应，而所述指定的脉冲幅度数据与所述初始相位数据相应；一个相位数据发生电路，用于产生一个相位数据，所述相位数据的值响应所述指定周期内的一个子帧相位而变化；一个数据比较电路，用于在每个周期的开始时刻，将一个控制信号设定为第一电平，将所述相位电平与所述脉冲宽度数据相比，当所述相位数据与所述脉冲宽度数据一致时，将所述控制信号设定到第二电平；以及一个脉冲信号发生电路，用于在每个周期的开始时刻，将所述脉冲信号电平设定到基准电平，当控制信号处于第一电平时，响应脉冲幅度数据而改变脉冲信号电平，当控制信号的电平改变为第二电平时，将脉冲信号电平设定到基准电平，以及输出所得到的脉冲信号。
依据与本发明的第二个方面相关的调制电路，在与若干预置的初始相位数据相对应的周期的相位处，由数据输出电路将输入数据与这些初始数据的值相比。作为比较结果，当与若干初始相位数据中的一个相对应的相位早于与输入数据相对应的相位时，就输出一个脉冲宽度数据以及一个指定的脉冲幅度数据，其中，脉冲宽度数据与若干初始相位数据值中的一个同输入数据值之间的差相对应，指定的脉冲幅度数据与初始相位数据相对应。在相位数据发生电路中，产生了与周期内的一个相位相应的相位数据。在数据比较电路中，在每个周期的开始时刻，控制信号处于第一电平，将相位数据与脉冲宽度数据进行比较，当相位数据与脉冲宽度数据一致时，就将控制信号设定到第二电平。在每个周期的初始时刻，由脉冲信号发生电路所输出的脉冲信号的电平被设置到一个基准电平，并在控制信号处于第一电平时，响应脉冲幅度数据值而改变脉冲信号电平，而在控制信号被改变到第二电平时，将脉冲信号电平设定到基准电平。
另外，数据输出电路可以对输入的时钟脉冲进行计数，并将计数初始化到一个预置的初始值，在计数达到一个预置值时重新对时钟脉冲进行计数，在计数与初始相位数据中的一个相一致的相位处，将该初始相位数据与输入数据值进行比较。
另外，相位数据发生电路也可以对输入的时钟脉冲进行计数，在计数达到一个预置值时，将计数初始化为一个预置的初始值，并输出该计数，作为相位数据。
依据本发明的第三个方面，提供了一种图象显示器，包括：若干调制电路，每个调制电路都响应所述输入的数字数据值，而将一个输入数据调制到一个脉冲宽度以及一个脉冲幅度上，以及以预定周期产生一个脉冲信号；以及若干二维排列以构成一个图象显示部件的光发射器件，这些器件中的每一个都发射与所述脉冲信号电平相应的亮度的光，其中，每个调制电路都包括：一个相位数据发生电路，用于产生一个相位数据，所述相位数据的值响应所述指定周期内的一个子帧相位而变化；一个数据比较电路，用于在每个周期的开始时刻，将控制信号设定到第一电平，还用于比较所述相位数据与所述输入数据，当所述相位数据与所述输入数据一致时，将所述控制数据设定为第二电平；以及一个脉冲信号发生电路，用于在每个周期开始时刻，将所述脉冲信号的电平设定到基准电平，当控制信号处于所述第一电平时，响应所述相位数据而改变所述脉冲信号的电平，而当所述控制信号被改变为所述第二电平时，将所述脉冲信号的电平设定到基准电平，并输出所得到的电平。
依据与本发明第三个方面相关的图形显示器，在若干调制电路中，响应输入数据的值，对输入数据的脉冲宽度和脉冲幅度进行调制，脉冲信号是以一个预定的周期产生的。若干光发射器件发射具有与脉冲信号电平相应的亮度的光，且由图形显示器件来显示图形。
另外，在每个调制电路的相位数据发生电路中，产生了与周期内的相位相应的相位数据。在数据比较电路中，在每个周期的开始时刻，控制信号处于第一电平，对相位数据和输入数据进行比较，当相位数据和输入数据一致时，控制信号被设定到第二电平。在每个周期的开始时刻，由脉冲信号发生电路输出的脉冲信号的电平被设定到基准电平，且当控制信号处于第一电平时，它响应相位数据值而改变，当控制信号改变为第二电平时，它被设定到基准电平。
最好是，每一个调制电路都包括一个第一输入端、一个第一输出端、一个第二输入端、一个第二输出端、一个使能信号发生电路、一个数据保持电路、一个相位数据发生电路以及数据比较电路。输入信号通过第一输入端被输入，输入数据由第一输出端输出。一个使能信号通过第二输入端输入，使能信号通过第二输出端输出。使能信号发生电路用于从第二输出端输出使能信号，当由第二输入端输入的使能信号由允许状态变为禁止状态时，则在一个预定周期内，所述使能信号被设定为允许状态，之后变为禁止状态。数据保持电路，当使能信号处于允许状态时，保持由第一输入端输入的输入数据，当使能信号由允许状态改变为禁止状态时，输出所保持的输入数据。每个调制电路的第一输出端和第二输出端都分别与下一级的调制电路的第一输入端和第二输入端相串联。相位数据发生电路在使能信号处于允许状态时，将相位数据设定为一个预置的初始数据，且当使能信号处于禁止状态时，周期性地改变所述周期处的相位数据的值。数据比较电路在使能信号处于允许状态时，将所述控制信号设定为第二电平；当所述使能信号处于禁止状态时，将由数据保持电路输出的输入数据与相位数据进行比较。
另外，最好是，当控制信号处于第一电平时，脉冲信号发生电路与输入脉冲的幅度数据与相位数据的乘积成比例地改变脉冲信号的电平。
依据本发明的第四个方面，提供了一种图形显示器，它包括：若干调制电路，每个调制电路都响应所述输入的数字数据值，而将一个输入数据调制到一个脉冲宽度以及一个脉冲幅度上，以及以预定周期产生一个脉冲信号；以及若干二维排列以构成一个图象显示部件的光发射器件，这些器件中的每一个都发射与所述脉冲信号电平相应的亮度的光，其中，每个调制电路都包括：一个数据输出电路，它将所述输入数据与若干处于与所述初始相位数据相应的周期的相位处的预置的初始相位数据相比较，作为比较结果，当与所述初始相位数据中的一个相应的相位早于与所述输入数据相应的相位时，输出一个脉冲宽度数据和一个特定的脉冲幅度数据，其中，脉冲宽度数据与初始相位数据中的一个的值同输入数据值之间的差相应，而所述指定的脉冲幅度数据与所述初始相位数据相应；一个相位数据发生电路，用于产生一个相位数据，所述相位数据的值响应所述指定周期内的一个子帧相位而变化；一个数据比较电路，用于在每个周期的开始时刻，将控制信号设定到第一电平，还用于比较所述相位数据与所述输入数据，当所述相位数据与所述输入数据一致时，将所述控制数据设定为第二电平；以及一个脉冲信号发生电路，用于在每个周期开始时刻，将所述脉冲信号的电平设定到基准电平，当控制信号处于所述第一电平时，响应所述相位数据而改变所述脉冲信号的电平，而当所述控制信号被改变为所述第二电平时，将所述脉冲信号的电平设定到基准电平，并输出所得到的电平。
依据与本发明第四方面相关的图形显示器，在若干调制电路中，响应输入数据值，对输入数据的脉冲宽度和脉冲幅度进行调制，并以一个预定周期产生脉冲信号。若干光发射器件发射具有与脉冲信号电平相应的亮度的光，且由图形显示器件来显示图形。
另外，在每一个调制电路中，在与若干预置的初始相位数据相应的周期的相位处，由数据输出电路将输入数据与初始相位数据值相比。作为比较结果，当与初始相位数据中的一个相应的相位早于与输入数据相应的相位时，输出一个脉冲宽度数据以及一个指定的脉冲幅度数据，其中脉冲宽度数据与若干初始相位数据中的一个的值以及输入数据值之间的差相对应，而指定的脉冲幅度数据与初始的相位数据相对应。在相位数据发生电路中，产生了与周期内的一个相位相应的相位数据。在数据比较电路中，在每个周期的开始时刻，将控制信号设定到第一电平，将相位数据与脉冲宽度数据进行比较，当相位数据与脉冲宽度数据一致时，将控制信号设定到第二电平。在每个周期的开始时刻，将由脉冲信号发生电路输出的脉冲信号的电平设定到一个基准电平，并在控制信号处于第一电平时，响应脉冲幅度数据的值而改变脉冲信号的电平，当控制信号的电平被改变到第二电平时，将脉冲信号的电平设定到基准电平。
最好是，对于每一个调制电路，每个所述调制电路都包括第一输入端、第一输出端、第二输入端、第二输出端、使能信号发生电路、数据保持电路、相位数据发生电路以及数据比较电路。通过第一输入端输入了脉冲宽度数据和脉冲幅度数据，由第一输出端输出脉冲宽度数据和脉冲幅度数据，由第二输入端输入使能信号，由第二输出端输出使能信号。使能信号发生电路用于输出来自第二输出端的使能信号，当由第二输入端输入的使能信号由允许状态变为禁止状态时，则在一个预定周期内，所述使能信号被设定为允许状态，之后变为禁止状态。数据保持电路，当使能信号处于允许状态时，保持由第一输入端输入的脉冲宽度数据以及脉冲幅度数据，当使能信号由允许状态改变为禁止状态时，输出所保持的输入数据。每个调制电路的第一输出端和第二输出端都分别与下一级的调制电路的第一输入端和第二输入端相串联。相位数据发生电路在使能信号处于允许状态时，将相位数据设定为一个预置的初始数据，且当使能信号处于禁止状态时，周期性地改变所述周期处的相位数据的值。数据比较电路在使能信号处于允许状态时，将所述控制信号设定为第二电平；当所述使能信号处于禁止状态时，将由数据保持电路输出的脉冲宽度数据与相位数据进行比较。
通过联系参考了附图的最佳实施例所做的以下说明，能使本发明的这些以及其它的目的和特征变得更加清晰。
附图说明
图1是用于一个LED的驱动电路的一个示意图，该LED构成了LED显示器的一个象素；
图2是流过图1中的LED的电流的波形图；
图3是LED和CRT的亮度与输入信号的电平之间的关系图；
图4是依据本发明的LED显示器的框图；
图5是用来说明第一实施例中控制器的操作的一张框图；
图6是第一实施例中的一个脉冲宽度调制电路的框图；
图7A到7E是几个输入到脉冲宽度调制电路或从中输出的信号以及一个使能信号的时序图；
图8A到8D是第一实施例中的流过LED的一个脉冲电流的波形；
图9是用来解释第二实施例中控制器的操作的一张框图；
图10是第二实施例中的一个脉冲宽度调制电路的框图；
图11A到11D是第二实施例中的流过一个LED的脉冲电流的波形图；
图12是第二实施例中的光发射亮度与亮度数据的关系图。
具体实施方式
以下，将参照附图对调制电路以及适用于LED显示器的本发明的图形显示器的最佳实施例进行说明。
第一实施例
图4是依据本发明的LED显示器的框图。
在图4中数字1、2、3、4和5分别表示一个脉冲宽度调制电路、一个LED、一个控制器、一个A/D转换器以及一个帧存储器。
依据由控制器3的输出端SO发送的脉冲宽度数据和脉冲幅度数据，脉冲宽度调制电路1向LED 2提供一个脉冲电流。对每个象素的LED，都有一个脉冲宽度调制电路，脉冲宽度调制电路的数目与构成一个屏幕的LED的数目相同。
由脉冲宽度调制电路1所接收的来自控制器3的脉冲宽度数据以及脉冲幅度数据是串行数据，且在串行数据输入端SI被接收。另外，脉冲宽度调制电路1具有一个串行数据输出端SO，用于给输入端SI一个特定的延迟，并输出所接收的来自输入端SI的数据。输出端SO与其它的脉冲宽度调制电路的输入端SI串联连接。以这种方式，脉冲宽度调制电路1的串行数据输入端SI与数据输出端SO相连，串行数据被连续地从输入端SI传送给输出端SO，这样，数据被从控制器3传送给给脉冲宽度调制电路1。图4中，串行连接的脉冲宽度调制电路1的最后一个输出端SO与控制器3相连。控制器3利用这一返回信号，来检测每个脉冲调制电路1的操作状态。
注意，每个脉冲宽度调制电路1都具有一个时钟输入端CLK。控制器3向每个脉冲宽度调制电路1提供一个公共时钟信号。
控制器3在端口D1处接收所输入的来自A/D转换器4的数字化视频信号。从这一信号中，控制器3提取出每个LED象素的亮度数据，并将其存储在帧存储器5中。控制器3还从帧存储器5中读取每个LED象素的数据，将其转换为串行数据，并将该数据从输出端SO输出到脉冲宽度调制电路1。由端口SO输出的串行数据与控制器3所产生的时钟信号同步。经过时钟输出端CLK，时钟信号被输出到所有的脉冲宽度调制电路1。
控制器3的输入端SI接收所返回的来自脉冲宽度调制电路1的串行数据。这种串行数据包括脉冲宽度调制电路1的运行状态上的信息(LED的故障、IC过热等)。依据这一信息，控制器3在未显示的显示器上通知所述故障。
A/D转换器4将模拟视频信号Sv转换为具有预定比特常数的一个数字数据，并将给数据输出给控制器3。
帧存储器5暂时存储在控制器3上提取的LED象素的亮度数据。一场(field)一场(或一帧)地对LED象素的亮度数据进行管理和存储。控制器3一帧一帧地读取亮度数据，并向脉冲宽度调制电路1输出该亮度数据。
A/D转换器4将模拟视频信号Sv转换为具有预置的比特长度的数字数据。控制器3提取每个象素的亮度数据，并将这些数据输出到帧存储器5。帧存储器5暂时一帧一帧地存储LED象素的亮度数据。在控制器3指定的时刻，读出帧存储器5中所存储的用于构成一帧的象素的亮度数据。在被转换为串行数据之后，数据被输出到脉冲宽度调制电路1。依据输入的每个象素的亮度数据，脉冲宽度调制电路1向象素的LED提供某种宽度的脉冲电流，以点亮LED，并显示图象。按照上述方法，重复将每帧的亮度数据输出到脉冲宽度调制电路1并点亮LED的操作，就可显示活动图象。
注意，在以上的说明中，象素的亮度数据是以串行数据的形式输出到脉冲宽度调制电路1的，但也可以以并行数据的形式输出它们。在这种情况下，线的数目就会随数据的比特长度增加，但亮度数据可以被比串行数据更快地送到脉冲宽度调制电路1。
另外，没有必要将所有构成一帧的数据都存储在帧存储器5中。例如，可首先将与水平周期(horizontal period)相应的数据存入作为缓冲器的存储器中，之后，将其输出。另外，如果A/D转换器4的转换时间以及控制器3的处理时间足够短，则可以不使用缓冲器，直接将数据转换为串行数据，之后输出。
以下，将说明控制器3的操作。
图5是一张框图，用于说明第一实施例中的控制器3的操作。
在图5中，参考号31、32和33分别表示一个数据输入单元、一个脉冲设置数据发生器以及一个时钟发生器。图5和图4中，对相同的器件使用相同的参考号2。
数据输入单元31从帧存储器5中按照指定顺序读取象素的亮度数据，保持这些数据，之后，将数据输入到脉冲设置数据发生器32。
脉冲设置数据发生器32将所输入的来自数据输入单元31的指定的脉冲幅度数据和亮度数据(脉冲宽度数据)转换为与时钟信号同步的串行数据，该时钟信号是由时钟发生器33产生的，之后，脉冲设置数据发生器32将这些数据输出到端口SO。
还产生了与串行数据同步的用于将串行数据送到脉冲宽度调制电路1的一个使能信号，且该信号被输出到端口SDO。
将在后面详细说明脉冲设置数据发生器32所产生的串行数据和使能信号的时序。
时钟发生器33将时钟信号提供给脉冲设置数据发生器32。另外，它从端口CLK输出时钟信号，并将它们提供给脉冲宽度调制电路1。
由数据输入单元31按照预定的顺序，将存储在帧存储器5内的象素的亮度数据读到控制器3中。由脉冲设置数据发生器32将亮度数据转换为串行数据。在每一个串行数据中，包含有一个预定的脉冲幅度数据，该数据用于设定流过LED 2的脉冲电流的幅度。所产生的串行数据与时钟发生器33所输出的时钟信号同步，并被从端口SO输出到脉冲宽度调制电路1。
还产生了一个与串行数据同步的使能信号，且该信号被从端口SO与串行数据一起被输出到脉冲调制电路1。
以下，将说明脉冲宽度调制电路1的操作。
图6是用来说明第一实施例中的脉冲宽度调制电路1的操作的框图。
图6中，11表示数据比较单元、12表示脉冲周期计数器、13表示移位寄存器、14表示D/A转换器、15表示一个npn晶体管、16a和16b表示电阻、17表示AND电路、18表示计数器，而19表示延迟电路。
图4中，由控制器3的端口SO输出到脉冲宽度调制电路1的信号与图6中的使能信号S1和串行数据S2等效。
数据比较电路11将所输出的来自脉冲周期计数器12的时钟信号S3的脉冲计数S6与所输出的来自移位寄存器13的脉冲宽度数据S7相比较。依据比较结果，数据比较电路11将信号S9设定为ON状态或OFF状态，并将这一信号输出到D/A转换器14。依据信号S9，将D/A转换器14的输出信号S10设定为ON状态或OFF状态，接下来，npn晶体管15又依据信号S10而被设定为ON或OFF。即，依据脉冲宽度数据S7的值，信号S9被设定为ON或OFF状态的时间被改变可，因而npn晶体管15被设定为ON或OFF的时间也被改变了，因此，控制了流过LED 2的脉冲电流的占空比。
当使能信号S1处于允许状态时，数据比较电路11将输出信号S9设定为OFF状态。当输出信号S9处于OFF状态时，在D/A转换器14内，将输出信号S10设定为OFF状态，因此，npn晶体管15被设定为OFF。换言之，当使能信号S1处于允许状态时，输出信号S9被设定为OFF状态，所以LED2停止发射光。
当使能信号S1处于禁止状态时，脉冲周期计数器12从某个初始值开始，对时钟信号S3计数。当达到一个预置值时，计数S6被复位到那个特定的初始值，且从开初始值开始，重新开始计数。
当使能信号S1处于允许状态时，脉冲周期计数器12将计数S6复位到初始值。在使能信号S1由允许状态变为禁止状态且输入了预定数据的时钟信号之后，再次开始对时钟信号S3计数。
当使能信号S1处于允许状态时，移位寄存器13对从控制器3发送到内部寄存器的串行数据进行传输和保持，这种传输和保持是与来自AND电路17的时钟信号同步进行的。由控制器3发出的串行数据S2包括用于设定脉冲电流的脉冲宽度和幅度的数据。移位寄存器13分别向数据比较电路11和D/A转换器14输出作为脉冲宽度数据S7以及脉冲幅度数据S8的这些数据。
脉冲宽度数据S7和脉冲幅度数据S8的输出时间是由使能信号S1确定的。在使能信号S1从允许状态改变为禁止状态，且输入了预定数目的时钟信号之后，移位寄存器13分别向数据比较电路11输出脉冲宽度数据S7，向D/A转换器14输出脉冲幅度数据S8。
经由电阻16，D/A转换器14将信号S10输入到npn晶体管15的基极，其中，信号S10的幅度与来自移位寄存器13的脉冲幅度数据S8以及来自脉冲周期计数器12的时钟计数S6相应。即，依据时钟计数S6以及脉冲幅度数据S8的值，可以控制npn晶体管15的基极电流以及LED 2的脉冲电流，这使得亮度可变。
D/A转换器14的输出信号S10被设定为一个值，该值与脉冲幅度数据S8以及时钟计数S6的乘积成比例。
这种方法例如可以使用两个D/A转换器来实现。首先，在一个D/A转换器中，脉冲幅度数据S8被转换为一个模拟电压，该电压被当作另一个D/A转换器的基准电压。在另一个D/A转换器中，产生了与时钟计数S6成正比的输出信号。以这种方式产生的输出信号S10与脉冲幅度数据S8以及时钟计数S6成比例。
或者也可以是，可以使用一个乘法器来产生输出信号S10。例如，使用乘法器，将脉冲幅度数据S8乘以时钟计数S6，在D/A转换器内，将该乘法结果转换为模拟信号，生成输出信号S10。以这种方法生成的输出信号S10与脉冲幅度数据S8以及时钟计数S6成比例。
依据所输出的来自数据比较电路11的信号S9，D/A转换器14将输出信号S10设定为ON状态或OFF状态。当输出信号被设定为ON状态时，经由电阻16a，与脉冲幅度数据S8以及时钟计数S6的乘积成比例的输出信号S10被提供给npn晶体管15的基极，以便使npn晶体管15导通。当输出信号S10被设定为OFF状态时，输出信号S10被处于低电平，没有电流流过npn晶体管15的基极，所以npn晶体管15截止。
依据经由电阻16a而在基极接收到的D/A转换器14的输出信号S10，npn晶体管15向LED 2提供一个脉冲电流。在图4中，Vpd被用来表示提供给LED 2正极的一个电压。图4中，所有LED 2的正极都接收同一电压Vpd。
当输出信号S10处于ON状态时，通过电阻16a，将电流提供给基极，且npn晶体管15的集电极和发射极之间的沟道是导通的。因此，在LED 2中，电流从电源电压开始，经由npn晶体管15的集电极、发射极以及电阻16b，最后到地，因而，LED 2以与这一电流相应的亮度发射光。
当输出信号S10处于OFF状态时，没有电流流向基极，以致于npn晶体管15的集电极和发射机间的沟道截止。由于这样，没有电流流经LED2，LED2停止发射光。
AND电路17接收使能信号S1以及时钟信号S3。当使能信号S1处于允许状态时，时钟信号S3被输出到移位寄存器13。
计数器18是这样一种电路，它用于产生需要提供给级联连接的脉冲宽度调制电路1的使能信号。在检测到使能信号S1由允许状态变为禁止状态，且输入了预定数目的时钟信号S3之后，就输出预置的时钟长度的使能信号S4。
延迟电路19对输入的串行数据S2给予一定数目时钟的延迟。这种延迟用于使从计数器18输出的使能信号S4与串行数据S5同步。
以下，将说明经由具有上述结构的脉冲调制电路中的级联连接而输入和输出的串行数据以及使能信号。
图7A到7E是在脉冲调制电路1中输入和输出的串行数据和使能信号的时序图。
图7A显示了输入到脉冲宽度调制电路1的串行数据信号S2，图7B是时钟信号S3，图7C是输入到脉冲宽度调制电路1的使能信号S1，图7D是由脉冲宽度调制电路1输出的串行数据S5，图7E是由脉冲宽度调制电路1输出的使能信号S4。
正如已经说明的那样，在图4中，由控制器3的端口SO输出到脉冲宽度调制电路1的信号与图6中的使能信号S1以及串行信号S2等价。串行数据S2是由用于设定脉冲幅度的数据以及用于设定脉冲宽度的数据构成的。在图7的例子中，用于设定脉冲幅度的数据的比特长度被设定为4比特，且分别由ID1到ID4来表示。用于设定脉冲宽度的数据的比特长度被设定为10比特，且分别由PD1到PD10来表示。因此，在图7的例子中，由控制器3输出到脉冲宽度调制电路1的串行数据的字长度为14比特。
注意，用于设定电流脉冲的脉冲幅度和脉冲宽度的数据的比特数、同时还有串行数据的字长度并不只限于图7中的例子，可以依据移位寄存器13中所保持的数据长度而对它们进行任意设定。
如果由脉冲设置数据发生器32将使能信号S1由禁止状态设定为允许状态，串行数据S2与时钟信号S1同步地被输入到脉冲宽度调制电路1，串行数据S2与来自AND电路17的时钟信号同步，并被输入到移位寄存器13。
当使能信号S1处于允许状态时，脉冲周期计数器12的计数S6被复位到某个初始值，另外，数据比较电路11的信号S9被设定为OFF状态，LED2停止发射光。
当一个字的串行数据被存储在移位寄存器13的内部寄存器(在图4的例子中，是在串行数据SDI的位PD10被输出的时候)，如果由脉冲设置数据发生器32或由以前的脉冲宽度调制电路1将使能信号S1从允许状态设定为禁止状态，则在这一操作的同一时刻，使能输出信号S4被从禁止状态设定为允许状态。
对计数器18，输出信号S4保持为允许状态的周期被设定为与一个字的长度相应的某个时钟数目。在图7的例子中，输出信号S4保持14个时钟周期的允许状态。
通过将延迟电路19中的输入的串行数据信号S2延迟一定数目的时钟(在图7的例子中是两个时钟)，就能生成输出的串行数据信号S5。延迟的大小是这样设定的，使得由计数器18产生的使能信号S4改变为允许状态的时间与14比特的串行数据的引导数据(图7中的ID1)到达端口SDO的时间一致。
使能信号S4和依据字长度而设定长度的串行数据S5彼此同步，并被从端口ENO以及SDO输出，这样，穿过脉冲宽度调制电路1的串行数据就被传送到每个脉冲宽度调制电路1的移位寄存器13中，其中，传送这些数据的端口SDI和SDO以及端口ENI和ENO是级连的，且数据是按照级连顺序传送的。即，由控制器3第一个输出的串行数据被送到与控制器3的端口SO相连的脉冲宽度调制电路1中，而最后输出的串行数据被送到最后一级级连的脉冲宽度调制电路1即与控制器3的端口SI相连的脉冲宽度调制电路中。
如上所述，包含脉冲幅度数据(图7中的ID1到ID4)以及脉冲宽度数据(图7中的PD1到PD10)的串行数据的14比特被从控制器3输出到脉冲宽度调制电路1，并被保存在脉冲宽度调制电路1的寄存器13中。具有某种幅度和脉冲宽度的脉冲电流被提供给每一个LED 2，其中所述幅度和脉冲宽度与每个脉冲宽度调制电路1的移位寄存器13中保存的数据相对应。
图6所示的脉冲宽度调制电路1是在由控制器3输出到脉冲宽度调制电路1的亮度数据为串行数据时使用的电路，但如前面所说明的那样，在本发明中，由控制器3传送到脉冲宽度调制电路1的数据并不仅限于串行数据。它也可以是并行数据。例如，可以提供地址总线和数据总线，可以使用并行数据传输的普通方法，将亮度数据送到指定地址处的脉冲宽度调制电路1。
接下来，将说明依据送到寄存器13内的串行数据来驱动LED 2中的电流的操作。
当使能信号S1从允许状态改变为禁止状态且输入了预定数目的时钟信号S3时，输入到移位寄存器13的脉冲宽度数据S7以及脉冲幅度数据S8被输出到数据比较电路11以及D/A转换器14。
此时，脉冲周期计数器12从预置的初始值开始，对时钟信号S3计数。另外，数据比较电路11的信号S9被从OFF状态设置为ON状态，与脉冲计数S6和脉冲幅度数据S8的乘积成比例的电流被送到LED 2。
当从移位寄存器13向数据比较电路11输出脉冲宽度数据S7时，对时钟计数S6和输入脉冲宽度数据S7进行比较。依据这一比较结果，将数据比较电路11的信号S9设定为ON状态或OFF状态。
这里，将对这样一种情况进行说明，即，将脉冲宽度数据S7大于计数S6时，信号S9被设定为ON状态，以及当脉冲宽度数据S7小于计数S6时，信号S9被设定为OFF状态。在这种情况下，如果脉冲宽度数据S7大于计数S6的初始值，则当脉冲周期计数器12开始计数的时刻，LED 2被驱动而发光。
LED 2的亮度与输入到D/A转换器14的脉冲计数S6以及脉冲幅度数据S8的乘积成比例。例如，如果在对时钟信号计数时时钟计数S6递增，则提供给LED 2的电流从最小值开始与时间成比例地增长。对相对于时间的增长比的设定是依据脉冲幅度数据S8进行的。
接下来，将说明这样一种情况，即，当对时钟信号进行计数时，通过加1来增大时钟计数S6。
如果在时钟计数过程中，时钟计数S6增加且超过脉冲宽度数据S7的值，则数据比较电路11的输出信号S9被从ON状态设定为OFF状态，因而，LED 2中的电流消失了，LED 2停止发光。
即便LED 2已经停止光的发射，脉冲周期计数器12继续对时钟信号计数，当计数S6达到预置值时，时钟计数S6被再次复位为初始值。之后，从初始值开始，再次开始计数。以这种方式，重复将时钟值S6复位到某个值的操作。
以这种方式，重复对由脉冲周期计数器12所执行的时钟计数，具有依据脉冲宽度S7的占空比的脉冲电流被提供给LED 2。依据时钟计数S6，脉冲电流的电平随时间而增加。
流过LED 2的脉冲电流的周期是由时钟的周期以及由脉冲周期计数器12所计数的时钟数目而确定的。例如，如果时钟周期为1:s，时钟计数S6从0变到255，则脉冲电流的周期为256:s。
图8A到8D是流过第一实施例中的LED 2的脉冲电流的波形。
在图8A到8D中，纵坐标和横坐标表示电流值和时间。图8A显示了相关技术的脉冲宽度调制电路的脉冲电流的波形，在该电路中，脉冲幅度没有改变。图8B到8D显示了由图6中的脉冲宽度调制电路1提供的、流过LED 2的脉冲电流的波形。
在图8A到8D中，Pulse1、Pulse2、Pulse3表示不同脉冲宽度的波形，脉冲波形Pulse1具有与图8B中的波形相等的脉冲宽度，Pulse2与图8C的脉冲宽度相等，Pulse3与图8D的脉冲宽度相等。
另外，图8A到8D中，T表示脉冲周期，T0到T3表示时间。
在时间T0，如果脉冲周期计数器12被复位，脉冲计数S6被初始化，则有电流被送到LED 2，LED 2开始发光。此时，如图8所示，在相关技术的脉冲宽度调制电路中，有一个恒定的电流被提供给LED 2。另一方面，由于在图8B到8D中的本实施例的脉冲宽度调制电路1，LED 2中的脉冲电流的电平与时间成比例地增长。
在时刻T1到T3，如果脉冲周期计数器12的计数S6变为与脉冲宽度数据S7相等，则数据比较电路11的信号S9被设置为OFF状态，结果，LED 2内的电流消失。
如前面所述，可由人眼觉察到的LED的亮度与整个时间上流过LED的平均电流成正比。因此，就象图8A中所示的相关技术的脉冲调制那样，不需要将脉冲电流的幅度设定为恒定值。在本发明中，脉冲电流的脉冲宽度和脉冲幅度都可以变化。即便是在这种情况下，LED的亮度也与整个时间上的平均电流相等。
当用于图8中的波形的时间平均脉冲电流与脉冲宽度成比例时，图8B到8D中的这些波形的时间平均脉冲电流与一个周期内的脉冲电流的积分成比例，这样，就会与它们的脉冲宽度的平方成正比。另外，脉冲宽度与每个象素的亮度数据。因此，在本实施例中，一个LED的亮度与亮度数据的平方成正比。
如上所述，由于γ特性，CRT的亮度一般与亮度数据的2.2次幂成比例，所以，依据本发明，可以对亮度与亮度数据的关系进行制作，使得其大约与CRT的γ特性相匹配。
上述所提供的说明解释的是这样一种情况，其中，当对时钟进行计数时，由脉冲周期计数器12所输出的时钟计数S6递增，但如果在对时钟进行计数时，时钟S6递减，也可以向LED 2提供一个其脉冲宽度与脉冲宽度数据S7相应的电流。
在这种情况下，计数是从某个初始值例如是255开始的，在脉冲宽度计数器12中，时钟计数S6随时钟信号的输入而递减。当在脉冲周期计数器12中开始计数时，由于时钟计数S6要大于脉冲宽度数据，数据比较电路11的输出信号S9被设定为OFF状态，LED 2不发射光。时钟计数S6随时间减小，当它小于脉冲宽度S7时，数据比较电路S7的输出信号S9被设定为ON状态，LED 2开始发光。此后，当计数S6减小到脉冲周期计数器12的一个指定最小值例如是0时，时钟计数S6复位，再次从指定的初始值开始递减。在脉冲周期计数器12再次开始递减时，数据比较电路11的输出信号S9被设置为OFF状态，当时钟计数S6变得小于脉冲宽度数据S7时，数据比较电路11的输出信号S9被再次设置为ON状态。不断重复这种操作，结果，其脉冲宽度与脉冲宽度数据S7的值相应的脉冲电流流入LED 2。
通过调节脉冲幅度数据S8，可以调节由D/A转换器14输出的信号S10的最大值，即亮度的最大值。因此，例如，可以将脉冲幅度数据S8设定到每个脉冲宽度调制电路1中，以便校正各个LED的差异而引起的LED的性能波动。
另外，还有可能在每个脉冲宽度调制电路1中所要设定的脉冲宽度数据内执行一种处理，以校正各个LED的波动，以及设定每个脉冲宽度调制电路1中的经处理的脉冲宽度数据。在这种情况下，没有必要由控制器3将脉冲幅度数据S8送入每个脉冲宽度调制电路1，所以图6中的D/A转换器14的控制数据仅仅包括来自数据比较电路11的信号S9以及时钟计数S6。
第二实施例
以下，将要说明本发明的第二实施例。
在第一实施例中，与时钟计数S6相应的脉冲电流的电平是可变的。在第二实施例中一个周期的脉冲电流被分为几个子帧周期，且脉冲电流的幅度是在每个子帧周期内决定的。结果，与第一实施例相比，虽然幅度变化的阶距变粗糙了，但简化了脉冲宽度调制电路1。
图9是用于说明第二实施例中的控制器3的操作的框图。
在图9中，参考号34和32a分别表示一个子帧数据发生器以及一个脉冲设置数据发生器。图9与图5中的相同元件使用相同的参考号。
依据所接收的来自数据输入单元31的亮度数据，子帧数据发生器34在上述每个子帧周期内产生脉冲宽度数据和脉冲幅度数据，并在每个子帧周期开始时刻，向脉冲设置数据发生器32a输出这些数据。将这些数据输出到脉冲设置数据发生器32a的时刻是由来自时钟发生器33的时钟信号确定的。
在每个子帧周期开始时刻，脉冲设置数据发生器32a向脉冲宽度调制电路1输出来自子帧数据发生器34的脉冲宽度数据以及脉冲幅度数据。与第一实施例中的脉冲设置数据发生器32的不同之处在于：这里，在输入脉冲宽度数据以及脉冲幅度数据的时刻，这些数据就被输出到脉冲宽度调制电路1。有关转换为串行数据的操作，以及使能信号的产生都与第一实施例中的脉冲设置数据发生器32所做的相同。
例如，可以通过以下方法产生每个子周期内的脉冲宽度数据和脉冲幅度数据。
首先，来自时钟发生器33的时钟信号是由与脉冲周期计数器12等价的计数器对其进行计数的，且产生了周期变化的计数。变化计数的周期等于脉冲电流的周期，因此，该计数可被看作是与脉冲电流的一个周期内的相位相应一个相位值。
每个子帧的初始值被设定到相位值。例如，在脉冲电流的一个周期的第一个子帧周期内，第一子帧周期的初始相位值与该周期的初始相位值相同。脉冲电流在子帧的初始相位处改变。
所产生的相位随时间而变。当它变为与子帧的初始相位相等时，该子帧初始相位值就被与输入的亮度数据进行比较。如果子帧初始相位值小于输入的亮度数据值，即子帧初始相位要早于输入的亮度数据值，则会发现输入的亮度数据与子帧初始相位值之间的差异，接着，所得到的差会被作为脉冲宽度数据输出到脉冲设置数据发生器32a。如果子帧初始相位值大于输入的亮度数据值，则不会产生脉冲宽度数据。
例如，假如相位值由0变到255，有3个子帧初始相位值0、100和200，输入的亮度数据为150。首先，子帧的初始相位零，它在一个周期的开始时刻并具有一个初始相位零，被与输入的亮度数据150相比。由于子帧初始相位值小于输入的亮度数据，作为输入的亮度数据150和子帧初始相位值0之间的差的一个脉冲宽度数据150被输出到脉冲设置数据发生器32a。与此相似，当相位值变为100，子帧初始相位值100被与输入的亮度数据150相比。由于子帧初始相位值小于输入的亮度数据，作为输入的亮度数据150和子帧初始相位值100之间的差的一个脉冲宽度数据50被输出到脉冲设置数据发生器32a。另外，当相位变为200，则将子帧初始相位值与输入的亮度数据150进行比较。由于子帧初始相位值大于输入的亮度数据，因而没有脉冲宽度数据生成。
这就是说，对于亮度数据150，当脉冲值变为等于子帧初始相位值0和100时，就会产生脉冲宽度数据150以及50，且它们被输出到脉冲宽度设定数据发生器32a。
注意，如果脉冲宽度数据150被输入到脉冲宽度调制电路1，则脉冲电流的脉冲宽度相对于相位值被设定为150，这一值显示超越了子帧初始相位值100。在这种情况下，当下一个相位宽度数据50输入到脉冲宽度调制电路1时，保留在移位寄存器13内的脉冲宽度数据150被更新为50，因而将不会设置超过子帧周期的脉冲宽度数据。
脉冲幅度数据是在每个子帧周期内确定的，并与脉冲宽度数据一起被输出到脉冲设置数据发生器32a。
以这种方式产生的脉冲宽度数据和脉冲幅度数据被转换为串行数据，并在它们被输入到脉冲设置数据发生器32a时，被输出到每个脉冲宽度调制电路1。
以下，将说明本实施例中的脉冲宽度调制电路1。
图10是第二实施例中的脉冲宽度调制电路1的框图。
在图10中，14a表示一个D/A转换器。另外，图6和图10中的相同的元件使用相同的参考号。
图10中所示的本实施例的脉冲宽度调制电路1与图6所示的第一实施例的脉冲宽度调制电路的不同之处在于：脉冲计数S6没有输入到D/A转换器。特别是，图6中的D/A转换器14的输出信号S10的生成与脉冲幅度数据S8同时钟计数S6的乘积成正比，图10中的D/A转换器14a的输出信号S10仅仅是由脉冲幅度数据S8的简单的D/A转换而生成的。因此，没有必要象图6中的D/A转换器14那样使用两个D/A转换器或乘法器，这样，电路得到简化。
图11A到11D是第二实施例中流过LED 2的脉冲电流的波形图。
在图11A到11D，纵坐标和横坐标表示电流值和时间。图11A显示了脉冲电流的波形，这一脉冲电流是由其脉冲幅度不变的相关技术的脉冲宽度调制电路提供的，而图8B到8D显示了流过LED 2的脉冲电流的波形，这一电流是由图10中的脉冲宽度调制电路1提供的。
在图11A到11D中，SF1、SF2以及SF3表示不同的子帧周期，Pulse1、Pulse2以及Pulse3表示不同脉冲宽度的波形。波形Pulse1具有等于图11B中波形的脉冲宽度的脉冲宽度，Pulse2的脉冲宽度等于图11C的脉冲宽度，Pulse3的脉冲宽度等于图11D的脉冲宽度。
另外，在图11A到11D中，T表示脉冲周期，T0到T3表示时间。
在时刻T0，如果脉冲周期计数器12复位，且脉冲计数S6被初始化，则向LED 2提供一个电流，LED 2开始发光。在相关技术的脉冲宽度调制电路中，如图11A所示，向LED 2提供一个恒定的电流。另一方面，由于本发明的脉冲宽度调制电路1，在图11B到11D中，在不同的子帧周期内，LED 2中的脉冲电流的幅度是不同的，且随时间而增加。
但在每个子帧周期内，脉冲电流幅度是常数，这一点与图8B到8D中的波形不同。详细来说，在图6中，依据D/A转换器14内的时钟计数S6的改变，输出信号S10也随时间而变，且伴随这种改变，脉冲电流的幅度也改变了。在图10的D/A转换器14a中，恒定的数据信号S10是依据每个子帧周期内所输入的脉冲幅度数据S8而产生的，所以每个子帧周期内的脉冲电流幅度是恒定的。
在时刻T1到T3，如果脉冲周期计数器12的计数S6变为与脉冲宽度S7相等，数据比较电路11的信号S9被设定为OFF状态，所以LED 2内的电流消失了。
在每个子帧周期的开始时刻，脉冲电流在一个非常短的时间段内为零。这与数据被传输到寄存器13内的周期相应。在这段时间内，由于使能信号S1处于允许状态，所以D/A转换器14a的输出信号S10被设定为OFF状态，在LED 2中没有电流。
图8B到8D中的波形的时间平均脉冲电流与亮度数据的平方成正比。在图11B到11D中的波形中，通过适当地设定子帧周期的数目，并通过适当地设定脉冲幅度数据，其中该脉冲幅度数据可以依据相位值的改变而适当地改变每个子帧周期内的脉冲电流的幅度，可以使得时间平均脉冲电流和亮度数据的关系逼近指定特性。
图12显示了第二实施例中的亮度与亮度数据之间的关系。
在图12中，纵坐标和横坐标分别表示光发射亮度和亮度数据，SF1到SF5表示不同的子帧周期。
如图12所示，脉冲幅度数据的设定与子帧周期SF1到SF5相应。由于不同子帧周期内的脉冲电流的幅度不同，因而用线形图表示光发射亮度与亮度数据之间的关系。子帧周期和脉冲幅度数据是如此设定的，使得这一线形图与CRT的γ特性相似。
通过进一步调节用于每个象素的每个子帧内所设定的脉冲幅度数据S8，有可能校正由于LED的差异而引起的性能的波动。
另外，还有可能在对每个脉冲宽度调制电路1中设定的脉冲宽度数据内进行处理，以校正LED的波动，并将经处理的脉冲宽度数据送入每个脉冲宽度调制电路1。在这种情况下，在D/A转换器14a内不需要高分辨率来校正各个LED的波动，这样，有可能用与子帧周期相应的电流源来替换D/A转换器14a，还有可能依据脉冲宽度S8来控制开关这些电流源，以驱动LED 2。结果，可以简化脉冲宽度调制电路1的电路。
如上所述，依据与本发明的第一实施例相关的LED显示器，由脉冲周期计数器12产生了与脉冲电流的一个周期内的相位相应的一个时钟计数S6，且在数据比较电路11内，将该时钟计数S6与脉冲宽度数据S7进行比较。在脉冲电路的一个周期的起始相位处，或是在时钟计数S6等于脉冲宽度S7的相位处，数据比较电路11的输出信号S9被设定为ON状态或OFF状态，D/A转换器14的输出信号S10被设定为ON状态或OFF状态，依据上述设定，脉冲电流流过LED 2。另外，当数据比较电路11的输出数据S9处于ON状态时，D/A转换起4的输出信号S10与时钟计数S6成比例地变化，这样，不用增加亮度数据的比特长度或执行用于校正亮度数据的预处理，就可使亮度数据与LED的光发射亮度的关系满足CRT的γ特性。另外，由于可以将电路的规模做得很小，所以可以将功耗降到很小，可以以小尺寸低成本来制造这种装置。
依据本发明的第二实施例，将每个子帧周期的初始相位与由子帧数据发生器34内的亮度数据所指定的相位进行比较。在子帧周期的初始相位处，从控制器3向每个脉冲宽度调制电路1输出一个脉冲宽度数据以及一个脉冲幅度数据，其中脉冲宽度数据与由亮度数据指定的相位和子帧周期的初始相位之间的相位差相对应，上述子帧周期的初始相位早于该亮度数据指定的相位，而脉冲幅度数据的设定与子帧周期相应。依据输入的脉冲宽度数据和脉冲幅度数据，在脉冲周期计数器12内，对时钟脉冲的计数是总指定的初始值开始的。在数据比较电路11内，将时钟计数S6与脉冲宽度数据S7相比，当时钟计数S6等于某个初始值以及脉冲宽度数据S7时，数据比较电路11的输出信号S9被设定为ON状态或OFF状态，D/A转换器14的输出信号S10被设定为ON状态或OFF状态，依据这一设置，脉冲电流被提供给LED 2。另外，依据脉冲幅度数据S8，脉冲电流的幅度随不同的子帧周期而改变。由于这种情况，不需要增加亮度数据的比特长度或执行用于校正亮度数据的预处理，就可以使亮度数据和LED的光发射亮度的关系满足CRT的γ特性。另外，由于可以将电路的规模做得很小，因此可将功耗降到很低，可以以小尺寸低成本来制造这种装置。
综合本发明的效果，依据本发明，在用于在预定周期输出依据输入数据值而调制的脉冲信号的一个调制电路中，可以不增加输入数据的比特长度或执行用于校正输入数据的预处理，就可以使输入数据和脉冲信号的脉冲宽度满足指定特性。例如，在由使用这种调制电路的LED构成的一个图形显示器中，可以进行校正，以满足CRT的γ特性。所以，电路的规模可以做得很小。

Claims (18)

1.一种调制电路，用于响应输入的数字数据值，将输入数据调制到脉冲宽度和脉冲幅度上并以指定周期产生一个脉冲信号，包括：
一个相位数据发生电路，用于产生一个相位数据，所述相位数据的值响应所述指定周期内的一个子帧相位而变化；
一个数据比较电路，用于在每个周期的开始时刻，将控制信号设定到第一电平，还用于比较所述相位数据与所述输入数据，当所述相位数据与所述输入数据一致时，将所述控制数据设定为第二电平；以及
一个脉冲信号发生电路，用于在每个周期开始时刻，将所述脉冲信号的电平设定到基准电平，当控制信号处于所述第一电平时，响应所述相位数据而改变所述脉冲信号的电平，而当所述控制信号被改变为所述第二电平时，将所述脉冲信号的电平设定到基准电平，并输出所得到的电平。
2.如权利要求1所述的一种调制电路，其中当所述控制信号处于所述第一电平时，所述脉冲信号发生电路与输入的脉冲幅度数据和相位数据的乘积成比例地改变脉冲信号的电平。
3.如权利要求1所述的一种调制电路，其中所述脉冲信号发生电路包括：
一个第一转换电路，用于将一个输入脉冲的幅度数据转换为具有与所述输入数据值相应的电平的一个模拟信号；以及
一个第二转换电路，用于以所述模拟信号为基准，将所述相位数据转换为具有与所述相位数据值相应的电平的一个脉冲信号。
4.如权利要求1所述的一种调制电路，其中所述脉冲信号发生电路包括：
一个乘法器，用于将输入脉冲的幅度数据的值与所述相位数据值相乘；以及
一个转换电路，用于将来自所述乘法器的相乘结果转换为具有与所述结果值相应的电平的脉冲信号。
5.如权利要求1所述的一种调制电路，其中所述相位数据发生电路对输入的时钟脉冲进行计数，将所述计数初始化到一个预置的初始值，且当所述计数达到一个预置值时，再次开始对时钟脉冲进行计数，以及输出所述计数，作为相位数据。
6.一种调制电路，用于响应输入数字数据值，将一个输入数据调制到一个脉冲宽度和一个脉冲幅度上，并以预定周期输出一个脉冲信号，包括：
一个数据输出电路，它将所述输入数据与若干处于与初始相位数据相应的周期的相位处的预置的所述初始相位数据相比较，作为比较结果，当与所述初始相位数据中的一个相应的相位早于与所述输入数据相应的相位时，输出一个脉冲宽度数据和一个特定的脉冲幅度数据，其中，脉冲宽度数据与初始相位数据中的一个的值同输入数据值之间的差相应，而所述指定的脉冲幅度数据与所述初始相位数据相应；
一个相位数据发生电路，用于产生一个相位数据，所述相位数据的值响应所述指定周期内的一个子帧相位而变化；
一个数据比较电路，用于在每个周期的开始时刻，将一个控制信号设定为第一电平，将所述相位电平与所述脉冲宽度数据相比，当所述相位数据与所述脉冲宽度数据一致时，将所述控制信号设定到第二电平；以及
一个脉冲信号发生电路，用于在每个周期的开始时刻，将所述脉冲信号电平设定到基准电平，当控制信号处于第一电平时，响应脉冲幅度数据而改变脉冲信号电平，当控制信号的电平改变为第二电平时，将脉冲信号电平设定到基准电平，以及输出所得到的脉冲信号。
7.如权利要求6所述的一种调制电路，其中所述数据输出电路对输入的时钟脉冲进行计数，将所述计数初始化到一个预置的初始值，且当所述计数达到一个预置值时，再次开始对时钟脉冲进行计数，以及在所述计数与所述初始相位数据一致的相位处，对所述初始值中的一个与所述输入数据值进行比较
8.如权利要求6所述的一种调制电路，其中所述相位数据发生电路对输入的时钟脉冲进行计数，将所述计数初始化到一个预置的初始值，且当所述计数达到一个预置值时，再次开始对时钟脉冲进行计数，以及输出所述计数，作为相位数据。
9.一种图形显示器，包括
若干调制电路，每个调制电路都响应所述输入的数字数据值，而将一个输入数据调制到一个脉冲宽度以及一个脉冲幅度上，以及以预定周期产生一个脉冲信号；以及
若干二维排列以构成一个图象显示部件的光发射器件，这些器件中的每一个都发射与所述脉冲信号电平相应的亮度的光，
其中，每个调制电路都包括：
一个相位数据发生电路，用于产生一个相位数据，所述相位数据的值响应所述指定周期内的一个子帧相位而变化；
一个数据比较电路，用于在每个周期的开始时刻，将控制信号设定到第一电平，还用于比较所述相位数据与所述输入数据，当所述相位数据与所述输入数据一致时，将所述控制数据设定为第二电平；以及
一个脉冲信号发生电路，用于在每个周期开始时刻，将所述脉冲信号的电平设定到基准电平，当控制信号处于所述第一电平时，响应所述相位数据而改变所述脉冲信号的电平，而当所述控制信号被改变为所述第二电平时，将所述脉冲信号的电平设定到基准电平，并输出所得到的电平。
10.如权利要求9所述的一种图形显示器，其中
每个所述的调制电路包括：
一个第一输入端，用于输入所述输入数据；
一个第一输出端，用于输出所述输入数据；
一个第二输入端，用于输入一个使能信号；
一个第二输出端，用于输出所述使能信号；
一个使能信号发生器，用于从所述第二输出端输出所述使能信号，当所输入的来自第二输入端的所述使能信号由允许状态改变为禁止状态时，所述使能信号在一个预定周期内被设定为允许状态，之后为禁止状态；以及
一个数据保持电路，当所述使能信号处于允许状态时，保持所输入的来自第一输入端的输入数据，当所述使能信号由允许状态变为禁止状态时，输出所保持的输入数据，以及
每个调制电路的所述第一输出端和第二输出端分别与下一级的调制电路的第一输入端和第二输入端级连，以及
当所述使能信号处于允许状态时，所述相位数据发生电路将相位数据值设定到一个预置的初始数据，且当使能信号处于禁止状态时，周期性地改变所述周期处的相位数据值，以及
当使能信号处于允许状态时，所述数据比较电路将控制信号设定到第二电平，当使能信号处于禁止状态时，将由数据保持电路输出的输入数据与所述相位数据相比较。
11.如权利要求9所述的一种图形显示器，其中当所述控制信号处于第一电平时，所述脉冲信号发生电路与输入的脉冲幅度数据和相位数据的乘积成比例地改变脉冲信号的电平。
12.如权利要求9所述的一种图形显示器，其中所述脉冲信号发生电路包括：
一个第一转换电路，用于将一个输入脉冲的幅度数据转换为具有与所述输入数据值相应的电平的一个模拟信号；以及
一个第二转换电路，用于以所述模拟信号为基准，将所述相位数据转换为具有与所述相位数据值相应的电平的一个脉冲信号。
13.如权利要求9所述的一种图形显示器，其中所述脉冲信号发生电路包括：
一个乘法器，用于将输入脉冲的幅度数据的值与所述相位数据值相乘；以及
一个转换电路，用于将来自所述乘法器的相乘结果转换为具有与所述结果值相应的电平的脉冲信号。
14.如权利要求9所述的一种图形显示器，其中所述相位数据发生电路对输入的时钟脉冲进行计数，将所述计数初始化到一个预置的初始值，且当所述计数达到一个预置值时，再次开始对时钟脉冲进行计数，以及输出所述计数，作为相位数据。
15.一种图形显示器，包括：
若干调制电路，每个调制电路都响应所述输入的数字数据值，而将一个输入数据调制到一个脉冲宽度以及一个脉冲幅度上，以及以预定周期产生一个脉冲信号；以及
若干二维排列以构成一个图象显示部件的光发射器件，这些器件中的每一个都发射与所述脉冲信号电平相应的亮度的光，
其中，每个调制电路都包括：
一个数据输出电路，它将所述输入数据与若干处于与所述初始相位数据相应的周期的相位处的预置的初始相位数据相比较，作为比较结果，当与所述初始相位数据中的一个相应的相位早于与所述输入数据相应的相位时，输出一个脉冲宽度数据和一个特定的脉冲幅度数据，其中，脉冲宽度数据与初始相位数据中的一个的值同输入数据值之间的差相应，而所述指定的脉冲幅度数据与所述初始相位数据相应；
一个相位数据发生电路，用于产生一个相位数据，所述相位数据的值响应所述指定周期内的一个子帧相位而变化；
一个数据比较电路，用于在每个周期的开始时刻，将控制信号设定到第一电平，还用于比较所述相位数据与所述输入数据，当所述相位数据与所述输入数据一致时，将所述控制数据设定为第二电平；以及
一个脉冲信号发生电路，用于在每个周期开始时刻，将所述脉冲信号的电平设定到基准电平，当控制信号处于所述第一电平时，响应所述相位数据而改变所述脉冲信号的电平，而当所述控制信号被改变为所述第二电平时，将所述脉冲信号的电平设定到基准电平，并输出所得到的电平。
16.如权利要求15所述的一种图形显示器，其中：
每个所述调制电路都包括：
一个第一输入端，用于输入所述脉冲宽度数据和所述脉冲幅度数据；
一个第一输出端，用于输出所述脉冲宽度数据和所述脉冲幅度数据；
一个第二输入端，用于输入一个使能信号；
一个第二输出端，用于输出所述使能信号；
一个使能信号发生器，用于从所述第二输出端输出所述使能信号，当所输入的来自第二输入端的所述使能信号由允许状态改变为禁止状态时，所述使能信号在一个预定周期内被设定为允许状态，之后为禁止状态；以及
一个数据保持电路，当所述使能信号处于允许状态时，保持所输入的来自第一输入端的脉冲宽度数据和脉冲幅度数据，当所述使能信号由允许状态变为禁止状态时，输出所保持的脉冲宽度数据和脉冲幅度数据，以及
每个调制电路的所述第一输出端和第二输出端分别与下一级的调制电路的第一输入端和第二输入端级连，以及
当所述使能信号处于允许状态时，所述相位数据发生电路将相位数据值设定到一个预置的初始数据，且当使能信号处于禁止状态时，周期性地改变所述周期处的相位数据值，以及
当使能信号处于允许状态时，所述数据比较电路将控制信号设定到第二电平，当使能信号处于禁止状态时，将由数据保持电路输出的脉冲宽度数据与所述相位数据相比较。
17.如权利要求15所述的一种图形显示器，其中所述数据输出电路对输入的时钟脉冲进行计数，将所述计数初始化到一个预置的初始值，且当所述计数达到一个预置值时，再次开始对时钟脉冲进行计数，并且将初始相位数据中的一个与处于所述计数与所述初始相位数据一致处的输入数据值相比。
18.依据权利要求15所述的一种图形显示器，其中所述相位数据发生电路对输入的时钟脉冲进行计数，将所述计数初始化到一个预置的初始值，且当所述计数达到一个预置值时，再次开始对时钟脉冲进行计数，以及输出所述计数，作为相位数据。
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