JP2001515229A - 被供給デバイスの輝度を制御する回路および方法 - Google Patents

被供給デバイスの輝度を制御する回路および方法

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Abstract

(57)【要約】 フラットパネル電界放出ディスプレイ（ＦＥＤ）スクリーン（２００）を用いて実現されるディスプレイスクリーン（２００）の輝度を制御する回路（３００）および方法。輝度制御回路（３００）は、行（２３０）に印加された電圧（２１２）を変えてＦＥＤスクリーン（２００）上の輝度を変化させるために、行ドライバ（２２０）を横断して配置される。印加された電圧（２１２）は、ＦＥＤスクリーン（２００）の輝度を変更するために、パルス幅変調または振幅変調可能である。ＦＥＤスクリーン（２００）具体化においては、行電圧（２１２）を変更することが一層効率的である。ただし、本発明の一代替実施形態においては、ＦＥＤスクリーン（２００）の輝度を変えるために、列電圧（２０７）は振幅変調またはパルス幅変調される。本発明の輝度制御回路（３００）は、手動輝度ノブ（５２０）に感応するように作成可能であり、または、周囲光センサ（５８０ａ、５８０ｂ）に感応可能である。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 発明の分野 本発明はフラットパネルディスプレイスクリーンの分野に関する。さらに詳細
には、本発明はフラットパネル電界放出ディスプレイ（ＦＥＤ）の分野に関する
。
【０００２】 関連技術 フラットパネルディスプレイデバイスの分野では、ディスプレイスクリーンの
輝度調節がしばしば必要である。能動マトリックス液晶デバイス（ＡＭＬＣＤ）
は一般に、液晶セルの能動マトリックスを介して光を投射する１つ又は複数の背
光照明灯を含む。ＡＭＬＣＤデバイスの輝度調節は画素のグレースケール解像度
を変える。これらのフラットパネルディスプレイスクリーンは、バックライトひ
いてはバックライトの強度への電気ドライブを制御することによってディスプレ
イの輝度を変える。ただし、その性質上、ＡＭＬＣＤデバイスによって生成され
る色および均一性は、バックライトが最適輝度点から遠ざかるにつれて質低下す
る。最適輝度点は一般に工場設定される。輝度調節の実施に際して画素のグレー
スケール解像度を変えることにより、フラットパネルディスプレイの輝度を変え
るこの従来技術には、ディスプレイされる画像の質を下げるという不都合な副作
用がある。画素のグレースケールの質を低下させることのないフラットパネルデ
ィスプレイスクリーン用輝度調節を提供するのが望ましい。
【０００３】 ＡＭＬＣＤの輝度を変える別の従来技術メカニズムにおいては、スクリーン上
に画像を表現するために用いられるイメージデータは、ディスプレイへの供給に
つれて変更される。利得およびオフセット値で構成される関数がディスプレイに
プログラムされているので、全てのイメージデータは、データに利得値を掛け算
してからプログラム済みオフセット値を加算する関数を通過する。次に、前述の
関数の値は、輝度を増大または減少させる必要に応じて変えられる。大量のイメ
ージデータを変えるには比較的複雑な回路が必要なので、スクリーン輝度を変え
るための従来技術によるメカニズムは不利である。第２に、この従来技術による
メカニズムは、フラットパネルディスプレイのグレースケール解像度を変えるこ
とによって画像のグレースケールの質を低下させる。イメージデータを変えるこ
となく、画像のグレースケール解像度を危険に曝すこともない、フラットパネル
ディスプレイスクリーン用輝度調節を提供することが望まれる。
【０００４】 フラットパネル電界放出ディスプレイ（ＦＥＤ）はバックライトを使用しない
。フラットパネルＦＥＤは、それぞれ陽極と陰極およびゲートを備えたエミッタ
を用いる。個々のエミッタへ（ゲートから陰極へ）印加される電圧は、ディスプ
レイスクリーン上に位置するリン光体スポットに向かって電子を放出する。多く
のエミッタは１つの単一リン光体スポットと連動する。画素は、独立的に制御さ
れる３つの（例えば、赤、青、緑）リン光体スポットによって構成される。フラ
ットパネルＦＥＤスクリーン内画素のグレースケールの内容は、当該画素を構成
する赤、緑、青のエミッタに印加される電圧によって表される。ただし、当該画
素を構成する赤、緑、青のリン光体スポットのエミッタに印加される相対電圧を
変化させる輝度調節メカニズムは、フラットパネルＦＥＤスクリーン内画素のグ
レースケールの質を変えるはずである。画素のグレースケール解像度を危険に曝
す恐れのないフラットパネルＦＥＤスクリーン用輝度調節を提供することが望ま
れる所以である。
【０００５】 ＦＥＤの輝度を変えるための従来技術メカニズムは、エミッタの陽極に印加さ
れる高電圧（例えば、数キロボルト）を変更する。この方法は、定電圧出力電源
よりも一層複雑であり、従って、さらに高価な可変出力高圧電源を必要とするの
で、不利である。第２に、この従来技術メカニズムは、安価かつ一層簡単な低圧
構成要素以外の高圧構成要素を用いて輝度制御回路を実現することを必要とする
。高圧レベルを変える必要がなく、高圧構成要素も必要としない、フラットパネ
ルＦＥＤスクリーン用輝度調節を提供することが望ましい。
【０００６】 従って、本発明は、ディスプレイスクリーン画素のグレースケール解像度を危
険に曝す恐れがなく、かつ光センサに応動するフラットパネルディスプレイスク
リーン輝度制御用メカニズム及び方法を提供するものである。さらに、本発明は
、イメージデータを変更することなくフラットパネルスクリーンディスプレイの
輝度を変更するメカニズムを提供するものである。さらに、本発明は、ディスプ
レイスクリーン画素のグレースケール解像度を危険に曝すことなく、フラットパ
ネルＦＥＤスクリーン輝度を制御するメカニズム及び方法を提供するものである
。本発明は、低電圧制御信号を変更するフラットパネルＦＥＤスクリーン用輝度
調節メカニズム及び方法を提供するものである。明確には記述されていない本発
明のこれら及び他の利点は、ここに呈示される本発明の記載によって明瞭になる
であろう。
【０００７】 発明の概要 フラットパネル電界放出ディスプレイ（ＦＥＤ）スクリーンを用いて実行され
るディスプレイスクリーン輝度を制御する回路および方法がここに記述される。
フラットパネルＦＥＤスクリーン内においては、行と列のマトリックスが準備さ
れ、エミッタが各行列交差箇所内に位置する。行は順次アクティブにされ、個別
グレースケール情報は列に呈示される。一実施形態においては、一度にただ１つ
の行が表示され、行は最上行から底部行まで順次アクティブにされる。エミッタ
の陰極とゲートの間に適切な電圧が印加されると、これらのエミッタは、例えば
赤、緑、青のリン光体スポットに向かって電子を放出し、照明点を生じさせる。
従って、各画素は１つの赤、１つの緑、１つの青リン光体スポットを含む。
【０００８】 一実施形態において、本発明は、ＦＥＤスクリーンの輝度を変化させるために
行に印加される電圧を変えるための全ての行ドライバに共通の専用回路を含む。
印加電圧は、フラットパネルＦＥＤスクリーンの輝度を変えるためにパルス幅変
調または振幅変調されても差し支えない。本発明のこの実施形態では相対列電圧
は一定状態を維持するので、輝度の変化につれてグレースケール解像度が変えら
れる恐れがない。一実施形態において、行ドライバのアクティブラインは、行電
圧のパルス幅（「オンタイム」）を変調するためにオン・オフされる。第２の一
実施形態において、行電圧のパルス幅（「オンタイム」）を変調するために行ド
ライバ電源が断続される。一具体化例においては、列電圧でなく行電圧を変える
方が一層効率的である。これは、行変調によってＣＶ2損失が増加しないことに 因る。ただし、本発明の代替実施形態は、ＦＥＤスクリーンの輝度を変えるため
に列電圧の振幅またはパルス幅を変えるための回路を含む。
【０００９】 本発明の輝度回路は、手動輝度制御に応動するように作成するか、或いは、フ
ラットパネルＦＥＤスクリーンに近接して位置する周囲光センサに応動するよう
に作成可能である。本発明の自動輝度調節実施形態において、光センサは、感知
される周囲光に応じて変化する輝度信号を供給する。前述のメカニズム及び方法
を用いて、ＦＥＤスクリーン輝度は光センサ出力の増大に応答して増加し、光セ
ンサ出力の減少に応答して減少する。別の一実施形態は、輝度常態化のために光
センサを使用する。この場合、基準光レベルとしてＦＥＤスクリーンが用いられ
、ＦＥＤスクリーン輝度は、経年および製造上の差に起因する変動に関して補償
される。手動輝度調節（オーバライド）および自動輝度オン／オフスイッチも装
備される。
【００１０】 さらに明確には、本発明の実施形態は各々がそれぞれの列ラインに結合された
複数の列ドライバを含む電界放出ディスプレイスクリーンを含み、列ドライバは
それぞれの画素行に関するグレースケールデータを表す振幅変調電圧信号を複数
の列ラインを介してドライブする。本発明はまた、各々がそれぞれ行ラインに結
合された複数の行ドライバを含み、複数の行ドライバは一度に１つの行ラインを
介して第１電圧信号をドライブする。ここで、１つの画素は１つの行ラインと３
つの列ラインの交差箇所を持っているものとする。さらに本発明は、個別行ライ
ンのリフレッシュを同期化し、画素のそれぞれの列に関する複数の列ドライバへ
のグレースケールデータのローディングを同期化する水平同期化クロック信号を
含む。また本発明は、可変パルス幅をもつオンタイムパルスを生成する複数の行
ドライバのラインをイネーブルとするように結合された輝度制御回路を含み、オ
ンタイムパルスは水平同期化クロック信号と同期化され、複数の行ドライバはオ
ンタイムパルス幅の期間中だけ第１電圧信号をドライブするようにイネーブルと
され、他の期間はディスエーブルとされ、複数の多層構造がそれぞれの行ライン
とそれぞれの列ラインとの交差箇所に位置して設けられ、各多層構造はオンタイ
ムパルスのパルス幅に線形的に比例する輝度で照明する。
【００１１】 発明の実施の形態 次に示す本発明、即ち、ディスプレイ画素のグレースケール内容を変更するこ
となしにフラットパネルＦＥＤスクリーンの輝度を変える方法およびメカニズム
の詳細な記述において、本発明の完全な理解を提供するために多くの特定詳細事
項が記述される。ただし、当該技術分野における当業者は、これらの特定詳細事
項なしに、または、その等価事項を用いて、本発明が実践可能であることを認識
するはずである。別の場合には、本発明の態様を必要以上に不明瞭にしない限り
、よく知られた方法、手順、構成要素、および、回路については詳細な記述は省
略する。
【００１２】 電界放出ディスプレイ（ＦＥＤ）のエミッタについ説明する。図１は、ＦＥＤ
フラットパネルディスプレイの一部である多層構造７５を示す。多層構造７５は
、ベースプレート構造とも呼ばれる電界放出バックプレート構造４５および電子
受けフェースプレート構造７０を含む。イメージはフェースプレート構造７０に
よって生成される。バックプレート構造４５は一般に電気絶縁バックプレート、
エミッタ（または陰極）電極６０、電気絶縁層５５、パターン化ゲート電極５０
、および、絶縁層５５を貫く小孔内に位置する円錐形電子放出エレメント４０か
ら成る。電子放出エレメント４０の一タイプについては１９９７年３月４日付け
でＴｗｉｃｈｅｌｌ等に発行された米国特許第５，６０８，２８３号明細書、お
よび、別のタイプについては１９９７年３月４日付けでＳｐｉｎｄｔ等に発行さ
れた米国特許第５，６０７，３３５号明細書に記述されている。両者は参考とし
てここに盛り込まれる。電子放出エレメント４０の尖端は対応する開口部を介し
てゲート電極５０内に露出される。エミッタ電極６０と電子放出エレメント４０
は、一緒に、ＦＥＤフラットパネルディスプレイ７５の図示された部分７５の陰
極を構成する。フェースプレート構造７０は、電気絶縁フェースプレート１５、
陽極２０、及びリン光体２５の被覆によって形成される。エレメント４０から放
出された電子はリン光体部分３０によって受け取られる。
【００１３】 図１の陽極２０は、陰極６０／４０に対して正電圧に保たれる。陽極電圧は、
構造体４５と７０の間隔が１００〜２００μｍである場合に１００〜３００ボル
トであるが、間隔がさらに大きい他の実施形態においては、陽極電圧はキロボル
トレンジ内にある。陽極２０はリン光体２５と接触しているので、陽極電圧はリ
ン光体２５にも印加される。適当なゲート電圧がゲート電極５０に印加されると
、法線から外れた種々の値の放出角度θ４２において電子放出エレメント４０か
ら電子が放出される。放出された電子は、図１に線３５によって示される非線形
（例えば放物線）軌道に従い、リン光体２５の標的部分３０に衝突する。放出さ
れた電子によって撃たれたリン光体は選定された色の光を生成し、リン光体スポ
ットを表す。単一リン光体スポットは数千の発光体（エミッタ）によって照明さ
れることが可能である。
【００１４】 リン光体２５は、リン光体２５によって生成され色と異なる色の光を放出する
他のリン光体（図示せず）を含むピクチャ（映像）エレメント（「画素」）の一
部分である。一般に、画素は、３つのリン光スポット、即ち、赤スポット、緑ス
ポット、及び青スポットを含む。さらに、リン光体２５を含む画素は、ＦＥＤフ
ラットパネルディスプレイにおいて１つ又は複数の他の画素（図示せず）に隣接
する。リン光体２５に向けられた電子の幾つかが他のリン光体（同一または別の
画素に含まれる）を一貫して衝撃する場合には、画像解像度および色純度は低下
することがあり得る。以下に一層詳細に述べるように、ＦＥＤフラットパネルス
クリーンの画素は、列と行を含むマトリックス形式に配列される。一具体化例に
おいて、画素は、同一行に配列されるが３つの分離した列をもつ３つのリン光ス
ポットによって構成される。従って、１つの単一画素は、１つの行と３つの個別
列（赤列、緑列、青列）によって一意的識別される。
【００１５】 標的リン光体部分３０のサイズは、印加電圧およびＦＥＤフラットパネルディ
スプレイ７５の幾何学的および諸元的特性に依存する。図１に示すＦＥＤフラッ
トパネルディスプレイ７５における陽極／リン光体電圧を１，５００〜１０，０
００ボルトまで増大するためには、バックプレート構造４５とフェースプレート
構造７０の間隔が１００〜２００μｍよりもはるかに大きいことが要求される。
１，５００〜１０，０００のリン光体ポテンシャルに対して必要とされる値まで
構造体間隔が増大すると、電子集束エレメント（例えばゲート付き電界放出構造
）が図１のＦＥＤフラットパネルディスプレイに追加されない限り、リン光体部
分３０は一層大きくなる。この種の集束エレメントは、ＦＥＤフラットパネルデ
ィスプレイ構造７５内に含まれることが可能であり、１９９６年６月１８日付け
でＳｐｉｎｄｔ等に発行され、参考としてここに盛り込まれる米国特許第５，５
２８，１０３号明細書に記述されているところである。
【００１６】 標的リン光体部分３０の輝度が陰極６０／４０とゲート５０との間に印加され
る電圧に依存することは第一に注目に値する。電圧が高ければ高いほど、標的リ
ン光体部分３０の輝度が大きくなる。第２に、標的リン光体部分３０の輝度は、
陰極４０／６０とゲート５０に電圧が印加される時間量（例えば、オンタイムウ
ィンドゥ）に依存する。オンタイムウィンドゥが大きければ大きいほど、標的リ
ン光体３０の輝度が大きくなる。従って、本発明の範囲内において、ＦＥＤフラ
ットパネル構造７５の輝度が電圧および陰極６０／４０とゲート５０の間に電圧
が印加されている時間量（例えば、「オンタイム」）に依存する。
【００１７】 図２に示すように、ＦＥＤフラットパネルディスプレイは、水平に配列された
画素の行と垂直に配列された画素の列のアレイに細分化される。このアレイの部
分１００を図２に示す。それぞれの画素１２５の境界は鎖線で示す。３つの個別
エミッタの行２３０を示す。各エミッタ行２３０は、当該アレイにおける画素の
列の１つに対応する行電極である。中央の行電極２３０は、当該電極と関連した
特定行の各エミッタのエミッタ陰極６０／４０（図１）に結合される。１つの画
素行の図２に示す一部分は、隣接する一対の間隔壁１３５の間に位置する。画素
行は、１つの行ライン２５０に沿った全ての画素で構成される。２つ以上の画素
行（概略２４〜１００画素行）は一般に隣接間隔壁１３５の各対の間に位置する
。画素の各列は３つのゲートライン２５０を含む、即ち、（１）第１の赤行、（
２）第２の緑行、（３）第３の青行である。同様に、各画素列は合計３つのスト
ライプの各リン光体ストライプ（赤、緑、青）の１つを含む。ゲートライン２５
０の各々は、連携列の各エミッタ構造のゲート５０（図１）に結合される。この
構造１００は、１９９５年１２月１９日付けでＣｕｒｔｉｎ等に発行され、参考
としてここに盛り込まれる米国特許第５，４７７，１０５号明細書に詳細に記述
されている。
【００１８】 赤、緑、青のリン光体ストライプ２５は、発光体エミッタ・電極６０／４０の
電圧に対して１，５００〜１０，０００ボルトの正電圧に保たれる。対応する行
（陰極）ライン２３０と列（ゲート）ライン２５０の電圧を調節することによっ
て電子放出エレメント４０の集合の１つが適宜励起されると当該集合内のエレメ
ント４０が電子を放出し、これらの電子は対応する色のリン光体の標的部分３０
に向かって加速される。次に、励起されたリン光体は光を出す。スクリーンフレ
ームリフレッシュサイクル期間中には（一実施形態においては約６０Ｈｚのレー
トで実施される）、一時に１つの行だけがアクティブにされ、オンタイム期間中
は画素の１つの行を照明するように列ラインが付勢される。これは、当該フレー
ムをディスプレイするように全画素行が照明されるまで、時間的に順次、行毎に
実施される。フレームは６０Ｈｚで示されている。ｎ列のディスプレイアレイに
おいては、各行が１６．７／ｎ ｍｓのレートで付勢されるものとする。前述の
ＦＥＤ１００についてさらに詳細に記述している米国特許明細書を次に示す。即
ち、１９９６年７月３０日付けでＤｕｂｏｃ，Ｊｒ．等へ発行された米国特許第
５，５４１，４７３号、１９９６年９月２４日付けでＳｐｉｎｄｔ等へ発行され
た米国特許第５，５５９，３８９号、１９９６年１０月１５日付けでＳｐｉｎｄ
ｔ等へ発行された米国特許第５，５６４，９５９号、１９９６年１１月２６日付
けでＨａｖｅｎ等へ発行された米国特許第５，５７８，８９９号の各明細書であ
り、これらは全て参考としてここに盛り込まれる。
【００１９】 本発明によるＦＥＤフラットパネルディスプレイスクリーン２００を図３に示
す。図２に関連して述べたように、図３にも同様に領域１００を示す。ＦＥＤフ
ラットパネルディスプレイスクリーン２００は、ｎ行ライン（水平）とｘ列ライ
ン（垂直）で構成される。明瞭に説明するために、行ラインを「行」と呼び、列
ラインを「列」と呼ぶこととする。行ラインは行ドライバ回路２２０ａ〜２２０
ｃによってドライブされる。行グループ２３０ａ、２３０ｂ、２３０ｃを図３に
示す。各行グループは特定の行ドライバ回路と連携する、即ち、３つの行ドライ
バ回路は２２０ａ〜２２０ｃである。本発明の一実施形態において、４００行以
上および約５〜１０行ドライバ回路が存在する。ただし、本発明は、任意の行数
のＦＥＤフラットパネルディスプレイスクリーンにも同等に良く適することを理
解されたい。同様に、列グループ２５０ａ、２５０ｂ、２５０ｃ、２５０ｄを図
３に示す。本発明の一実施形態においては１９２０列存在する。ただし、本発明
は、任意の行数のＦＥＤフラットパネルディスプレイスクリーンにも同等に良く
適することを理解されたい。１つの画素は３つの列（赤、緑、青）を必要とし、
従って、１９２０列が水平方向に少なくとも６４０画素解像度を提供する。
【００２０】 行ドライバ回路２２０ａ〜２２０ｃは、ＦＥＤフラットパネルディスプレイス
クリーン２００の周囲に沿って配置される。図３においては、説明を明瞭にする
ために、３つの行ドライバだけを示す。各行ドライバ２２０ａ〜２２０ｃは、行
のグループをドライブすることに責任をもつ。たとえば、行ドライバ２２０ａは
行２３０ａをドライブし、行ドライバ２２０ｂは行２３０ｂをドライブし、ドラ
イバ２２０ｃはドライブ行２３０ｃをドライブする。個別の行ドライバは行のグ
ループをドライブすることに責任があるが、ＦＥＤフラットパネルディスプレイ
スクリーン２００全体を通じて一時に１つの行だけがアクティブとされる。従っ
て、１つの個別行ドライバは一時に多くとも１つの行ラインをドライブし、リフ
レッシュサイクル期間中にアクティブとされた行ラインがそのグループに含まれ
ていない場合には、その個別行ドライバは一切の行ラインをドライブしていない
。電源電圧ライン２１２は、全ての行ドライバ２２０ａ〜２２０ｃに並列接続さ
れ、エミッタの陰極６０／４０へ印加するために、行ドライバへドライビング電
圧を供給する。一実施形態において、行ドライブ電圧の極性は負である。
【００２１】 イネーブル信号は、図３のイネーブルライン２１６を介して各行ドライバ２２
０ａ〜２２０ｃにも並列供給される。イネーブルライン２１６がローである場合
には、ＦＥＤスクリーン２００の全ての行ドライバ２２０ａ〜２２０ｃがディス
エーブルとされ、一切の行にエネルギー供給されない。イネーブルライン２１６
がハイである場合には、行ドライバ２２０ａ〜２２０ｃがアクティブにされる。
【００２２】 水平クロック信号は、図３のクロックライン２１４を介して各行ドライバ２２
０ａ〜２２０ｃへも並列供給される。水平クロック信号または同期化信号は、新
規行にエネルギー供給しようとする度に発信する。１つのフレームのなかのｎ列
が、一度に１つずつエネルギー供給され、１つのデータフレームを形成する。典
型的な６０Ｈｚのフレーム更新レートであるものと仮定すると、全ての行が１６
．６７ミリセカンド毎に一度更新される。フレーム更新当たりｎ行であるものと
仮定すると、水平クロック信号は１６．６７／ｎミリセカンド毎に一度発信する
。すなわち、新規行は１６．６７／ｎミリセカンド毎にエネルギー供給される。
ｎが４００である場合には、水平クロック信号は４１．６７のマイクロセカンド
毎に一度発信する。
【００２３】 ＦＥＤ２００の全ての行ドライバは、１行当たり１ビットのｎビット記憶容量
をもつ１つの大型直列シフトレジスタを実現するように構成される。行データは
、直列方式の行ドライバ２２０ａ〜２２０ｃに結合される行データライン２１２
を用いて、これらの行ドライバを介してシフトされる。順次フレーム更新モード
期間中は、行ドライバ内のｎビットのうちの１つのビットを除いた全ビットが「
０」を含み、もう一方の１つが「１」を含む。従って「１」は、一度に１つだけ
、最上行から最低行へ全てのｎ行を通って直列にシフトされる。所定の水平クロ
ック信号の発信に際して、オンタイムウィンドウ期間中、「１」に対応する行が
ドライブされる。シフトレジスタのビットは、ライン２１４によって供給される
水平クロックの全てのパルス毎に、行ドライバ２２０ａ〜２２０ｃを通ってシフ
トされる。インタレースモードにおいては、奇数行が更新されると偶数列が直列
に後続する。従って、異なるビットパターンおよびクロッキングスキームが用い
られる。
【００２４】 シフトされた「１」に対応する行は、ライン２１４を通る水平クロックパルス
に応答する。行は、特定の「オンタイム」ウィンドウ期間中オン状態のままであ
る。このオンタイムウィンドウ期間中、行ドライバがイネーブルとされている場
合には、対応する行は、電圧供給ライン２１２を介して現れる電圧値によってド
ライブされる。オンタイムウィンドウ期間中、他の行は一切の電圧でドライブさ
れることがない。次に一層十分に検討するように、本発明は、図３のＦＥＤフラ
ットパネルスディスプレイスクリーン２００の輝度を変えるために、オンタイム
ウィンドウのサイズを変える。輝度を増大するためには、オンタイムウィンドウ
が拡大される。輝度を減少するためには、オンタイムウィンドウが縮小される。
相対電圧の振幅は列ドライバ上で変更されないので、本発明は、前述の仕方で輝
度を変更することによってグレースケール解像度を低下させない。その代りに、
他の一実施形態において、本発明は、図３のＦＥＤスクリーン２００の輝度を変
えるためにライン２１２に供給される電圧値の振幅を変更する。一実施形態にお
いて、行は負電圧によってエネルギー供給される。
【００２５】 図３に示すように、本発明のＦＥＤフラットパネルディスプレイスクリーン２
００内の画素では、１つの画素当たり３つの列がある。列ライン２５０ａは画素
内の１つの列を制御し、列ライン２５０ｃは画素内の他の列ラインを制御する、
等々を実施する。同様に、図３は、各画素に関するグレースケール情報を制御す
る列ドライバ２４０を示す。列ドライバ２４０は、振幅変調された電圧信号を、
列ラインを介してドライブする。行ドライバ回路に対する同様の仕方において、
列ドライバ２４０は、それぞれ列ラインのグループをドライブする個別回路に分
離可能である。列ライン２５０ａ〜２５０ｅを介してドライブされる振幅変調さ
れた電圧信号は、それぞれの画素列に関するグレースケールデータを表す。水平
クロック信号のパルスがライン２１４に現れる度に、列ドライバ２４０は、ＦＥ
Ｄフラットパネルディスプレイスクリーン２００の画素列の全ての列ライン２５
０ａ〜２５０ｅを独立して制御するために、グレースケールデータを受け取る。
従って、一方ではただ１つの行が水平クロック毎にエネルギー供給され、他方オ
ンタイムウィンドウ期間中は、全ての列２５０ａ〜２５０ｅがエネルギー供給さ
れる。ライン２１４を通る水平クロック信号は、グレースケールデータの画素列
のローディングを列ドライバ４０に同期させる。列ドライバ２４０は、列データ
ライン２０５を介して列データを受け取り、列ドライバ２４０は、同様に、列電
圧供給ライン２０７に共通結合される。
【００２６】 異なるグレースケールカラーを実現するために、列ドライバ２４０によって、
異なる電圧が列ラインへ供給される。作動中、全ての列ラインは、グレースケー
ルデータを用いて（列データライン２０５を介して）ドライブされ、同時に、１
つの行がアクテイィブとされる。これは、適切なグレースケールを用いて画素の
列を照明する。次に、これは、フレーム全体が満たされるまで、ライン２１４の
水平クロック信号の発信毎に、他の行、等々に関して繰り返される。速度を上げ
るためには、一方で１つの行がエネルギー供給を受けている間に、他方において
、同時に、その次の画素行に関するグレースケールデータが列ドライバ２４０に
ロードされるようにすればよい。行ドライバ２２０ａ〜２２０ｃの場合と同様に
、列ドライバは、オンタイムウィンドウ内に、それらの電圧を表示する。さらに
、行ドライバ２２０ａ〜２２０ｃの場合と同様に、列ドライバ２４０はアクティ
ブラインを有する。一実施形態において、列は正電圧によってエネルギー供給さ
れる。
【００２７】 輝度制御回路 図４は、図３のＦＥＤフラットパネルディスプレイスクリーン２００の輝度を
調節するために本発明の実施形態によって用いられる輝度制御回路３００を示す
。この輝度制御回路３００は、ＦＥＤフラットパネルディスプレイスクリーン２
００の行ドライバ２２０ａ〜２２０ｃおよび列ドライバ２４０に隣接して配置可
能である。本発明の第１実施形態において、ディスプレイ平均度輝度は行電圧を
変調するパルス幅によって制御される。本発明は、例えば、行ドライバ２２０ａ
〜２２０ｃのオンタイムウィンドウ変調のような、行ドライバ２２０ａ〜２２０
ｃへの電源電圧のパルス幅変調を用いる。この第１実施形態において、グレース
ケール生成は、例えば、列ドライバ電圧の大きさを制御するような、列ドライバ
２４０の振幅変調によって制御される。この場合、平均輝度は行オンタイムウィ
ンドウに線形的に比例する。
【００２８】 輝度を増大しようとする場合には、行オンタイムウィンドウが増大され、輝度
を減少使用とする場合には、行オンタイムウィンドウが減少される。このタイプ
の輝度制御の利点は、オンタイムウィンドウの変化につれて、ＦＥＤスクリーン
２００の画素のグレースケール解像度が低下しないことである。本発明の第１実
施形態の場合には、列データも列ドライバ出力電圧も一切変更されない。
【００２９】 図４の輝度制御回路３００は、電圧制御抵抗器３１０とコンデンサ３１５で構
成される抵抗器とコンデンサの回路網（ＲＣ回路網）に結合されるワンショット
回路３２５を含む。ライン３３０は接地または−Ｖｃｃに結合される。本発明に
よれば、ワンショット回路３２５が、行ドライバ２２０ａ〜２２０ｃ（図３）の
オンタイム期間の長さを決定する。従って、本発明において、行ドライバ２２０
ａ〜２２０ｃのオンタイム期間は可変であり、ＦＥＤフラットパネルディスプレ
イスクリーン２００の所要輝度に依存する。電圧制御抵抗器３１０の抵抗は、輝
度信号を搬送するライン３１２の電圧に応じて変化する。ライン３１２の電圧は
変化し、ＦＥＤフラットパネルディスプレイスクリーン２００の所要輝度の設定
表示である輝度信号を表す。ライン３１２の電圧は、ユーザによりアクセス可能
に作られた手動手ノブの操作結果として、または、自動補償または常態化（以下
に記述する）を実施する回路から制御可能である。その代りに、ライン３１２電
圧は、手動調節と自動調節の混合結果であっても差し支えない。電圧制御抵抗器
３１０の一端はノード３０５において論理レベル（例えば、３．３または５ＶＤ
Ｃ）に結合される。
【００３０】 この構成において、図４のＲＣ回路網は、よく知られたメカニズムを用いて、
ワンショット回路３２５のパルス幅を決定する。一実施形態において、ワンショ
ット回路３２５の出力２１６はアクティブ状態においてローであり、そうでない
場合にハイである。従って、ワンショット回路３２５によって決定されるオンタ
イムウィンドウは、この実施形態におけるロー出力値によって測定される。同様
に、ワンショット回路３２５は、ライン２１４を介して水平同期化パルスを受け
るように結合される。従って、オンタイムウィンドウの長さはＲＣ回路網によっ
て決定され、ライン２１４を介して受信された水平クロック信号と同期して始動
する。ワンショット回路３２５の出力は、行イネーブルライン２１６をドライブ
するように連結される。本発明の第１実施形態において、回路３５０は用いられ
ず、ライン２１２は行ドライブ電圧Ｖｃｃの電源ライン３７５に直接接続される
。
【００３１】 行ドライバ２２０ａ〜２２０ｃ（図３）はアクティブにされるとローになるの
で、オンタイムウィンドウを画定するために、ワンショット回路３２５がライン
２１６を介してそのロー信号を生成すると、図３の行ドライバ２２０ａ〜２２０
ｃ全てがアクティブにされる。ただし、ただ１つの行ドライバ回路だけが、直列
シフトレジスタ内に「１」を含むはずである。従って、水平同期化クロック信号
の各パルス毎に１つのオンタイムパルスが生成され、その継続期間中、行ドライ
バ回路２２０ａ〜２２０ｃをアクティブにする。
【００３２】 図５は、本発明によって用いられる信号のタイミングダイアグラムを示す。信
号４１０，４１５，４４０は、トランジスタ・トランジスタレベル（ＴＴＬ）論
理信号である。信号４１０は、垂直同期化信号を示し、各パルス４１０ａは新規
フレームの始動を示す。概して、フレームは６０Ｈｚで呈示される。非飛越しリ
フレッシュモードにおいて、パルス４１０ａは、ＦＥＤ ２００の第１列が付勢
される準備が整っていることを示す。信号トレーン４１５は、水平同期化クロッ
ク信号を表し、パルス４１５ａ〜４１５ｃは、最初から３つの典型的行ライン（
例えばリフレッシュ）に付勢するための始動タイミングを表す。４１５ａ〜４１
５ｃの各パルスは、新規な行が付勢されねばならないことを指示する（例えば、
画素の新規列がリフレッシュされる）。非飛越しリフレッシュモードにおいて、
パルス４１５ａ，４１５ｂ，４１５ｃは、ＦＥＤフラットパネルディスプレイス
クリーン２００（図３）の行の行１、行２、行３それぞれの付勢開始に対応する
。
【００３３】 図５において、信号４４０は、最初から３つの典型的行に関してワンショット
回路３２５によって生成され、ライン２１６（図４）を介して伝送された行イネ
ーブル信号を表す。ロー表現された可変長パルス４４０ａ〜４４０ｃは、全ての
行ドライバ２２０ａ〜２２０ｃに関するオンタイムウィンドウを表す。可変長オ
ンタイムウィンドウパルス４４０ａ〜４４０ｃは、それぞれ、水平行同期化クロ
ックパルス４１５ａ〜４１５ｃに対応する。各可変オンタイムウィンドウ４４０
ａ〜４４０ｃ期間中は、信号４２０，４２５，４３０によって示されるように、
ＦＥＤフラットパネルディスプレイスクリーン２００の１つの行ラインだけがア
クティブである。信号４２０，４２５，４３０は、３つの典型的行ライン電圧に
対応する。ドライブ電圧信号４２０は第１行に対応し、ドライブ電圧信号４２５
は第２行に対応し、第３行は電圧信号４３０に対応する。
【００３４】 信号４４０内の破線は、オンタイムウィンドウのパルス幅がワンショット回路
３２５のＲＣ回路網の値に応じて可変であることを示す。例えば、信号４２０は
、イネーブルパルス４４０ａと同期して付勢されるべき典型的な行ラインへ印加
される電圧を示す。パルス４２０ａはオンタイムウィンドウである。オンタイム
ウィンドウの絶対最大長は、例えば、パルス４１５ａからパルス４１５ｂまでの
ような信号４１５のパルス間の時間の長さであり得るが、この量未満の値に随意
に設定することもできる。図５の例において、パルス４２０ａの最大長は、信号
４１５のパルス間の期間の約半分に随意設定される。図５の異なる期間２，４，
６，８，１０によって示されるようにこのオンタイムウィンドウ（パルス４２０
ａ）は可変である。輝度の大きさは、本発明のオンタイムウィンドウの長さに対
して線形関係にある。従って、期間１０（この例において）は典型的行への−Ｖ
ｃｃの完全印加を表し、ＦＥＤフラットパネルディスプレイスクリーン２００の
最大輝度に対応する。期間８は、−Ｖｃｃの完全印加の６／７を表し、全輝度量
の６／７を表す。期間６は、−Ｖｃｃの完全印加の５／７を表し、全輝度量の５
／７を表す。最後に、期間２は、−Ｖｃｃの完全印加の３／７を表し、全輝度量
の３／７を表す。期間２〜１０の中のただ１つの期間がオンタイムパルスに対し
て選定され、図５の期間２〜１０は、本発明のこの実施形態の可能な全ての輝度
レベルの例として示されることが認められる。他の例において、最大オンタイム
ウィンドウ４２０ａは信号４１５のパルスの間の全期間まで増大可能であること
が認められる。
【００３５】 輝度を増大しようとする場合には、パルス４２０ａのパルス幅のサイズが最小
パルス幅２から増大するように、ライン３１２（図４）上の信号がワンショット
回路３２５のＲＣ回路網を変化させる。その代りに、輝度を減少させようとする
場合には、パルス４２０ａのパルス幅が最大パルス幅１０から減少するように、
ライン３１２（図４）上の信号はワンショット回路３２５のＲＣ回路網を変化さ
せる。これは、パルス４２５ａ及び４３０ａに関しても同様に真である。従って
、パルス４２０ａ，４２５ａ，４３０ａの特定のパルス幅（例えばオンタイムウ
ィンドウ）は、ライン３１２上の輝度信号によって制御される図４の電圧制御抵
抗器３１０の値に依存する。
【００３６】 同様に、図５は、イネーブルパルス４４０ｂおよび４４０ｃとそれぞれ同期し
て付勢される他の２つの典型的行ラインに対応する信号４２５および４３０を示
す。パルス４２０ａと同様に、パルス４２５ａ及び４３０ａのパルス幅は可変で
あり、それぞれイネーブルパルス４４０ｂ及び４４０ｃのパルス幅に依存する。
非飛越しリフレッシュモードの場合には、パルス４２０ａ，４２５ａ，４３０ａ
に対応する行ラインは、ＦＥＤフラットパネルディスプレイスクリーン２００に
おいて相互に隣接する。
【００３７】 図４に示すように、本発明の第２実施形態は、図３の行ドライバ回路２２０ａ
〜２２０ｃがイネーブルラインを持たない場合に適用可能である。この第２実施
形態の場合には、行ドライバ２２０ａ〜２２０ｃに付勢する電圧供給ライン２１
２に印加される電圧を遮断するために、図４の回路２５０がワンショット回路３
２５と共に用いられる。回路３５０において、ＴＴＬ行イネーブル信号２１６は
、抵抗器３５５に結合され、トランジスタ３６０のゲートを制御するために用い
られる。回路３５０において、トランジスタ３６０は、論理電圧レベル３０５に
結合され、かつ、−Ｖｃｃまたはノード３７５に結合される抵抗器３６７に直列
結合される抵抗器３６５に結合される。電圧レベル−Ｖｃｃは、ＦＥＤフラット
パネルディスプレイスクリーン２００の行ラインに関するドライブ電圧レベルで
ある。抵抗器３６５、及び、抵抗器３６７の間のノードは、トランジスタ３７０
のゲートを制御するために連結される。トランジスタ３７０は、ノード３７５（
−Ｖｃｃ）に結合され、ライン２１２にも結合される。従って、本発明の第２実
施形態においては、ライン２１２は−Ｖｃｃのライン３７５に直接には結合され
ない。
【００３８】 行イネーブルライン２１６がローである場合には、トランジスタ３６０が導通
し、トランジスタ３７０のゲートへ電圧を印加し、トランジスタ３７０を導通さ
せる。これは、トランジスタ３７０を介してライン２１２を−Ｖｃｃに結合する
。この状態においては、−ＶｃｃがＦＥＤフラットパネルディスプレイスクリー
ン２００の全ての行ドライバ２２０ａ〜２２０ｃに供給される。行イネーブルラ
イン２１６がハイである場合には、トランジスタ３６０はオフとなり、トランジ
スタ３７０も同様にオフとなる。これは、−Ｖｃｃからライン２１２の結合を解
く。この状態においては、−Ｖｃｃは、ＦＥＤフラットパネルディスプレイスク
リーン２００の行ドライバ２２０ａ〜２２０ｃから接続が外される。
【００３９】 本発明の第１実施形態において、電圧−Ｖｃｃは、行ドライバ２２０ａ〜２２
０ｃに継続的に印加されるが、適当なオンタイムウィンドウを実行するために、
イネーブルライン２１６はオン・オフ制御される。本発明の第２実施形態におい
ては、電圧−Ｖｃｃは、適切なオンタイムウィンドウを実行するために、直接オ
ン・オフ制御される。図５に示す信号は、本発明の第２実施形態に同等に適用さ
れることが認められる。ただし、第２実施形態においては、イネーブルライン２
１６は第１実施形態の場合と同様に行ドライバ２２０ａ〜２２０ｃを直接制御せ
ず、ライン２１２を介して行ドライバ２２０ａ〜２２０ｃへの電源電圧印加を制
御する。
【００４０】 図６は、ＦＥＤフラットパネルディスプレイスクリーン２００の輝度を調節す
る本発明の第３実施形態を示す。本発明の第３実施形態に関して、列ドライバ２
４０ａ〜２４０ｃのオンタイムウィンドウが調節され、行ドライバ２２０ａ〜２
２０ｃに関して一定のオンタイムウィンドウが用いられる。図６は、典型的列２
５０ｆ〜２５０ｈをそれぞれドライブするＦＥＤフラットパネルディスプレイス
クリーン２００の３つの典型的列ドライバ２４０ａ〜２４０ｃを示す。これら３
つの列２５０ｆ〜２５０ｈは画素列の赤ライン、緑ライン、青ラインに対応する
。グレースケール情報は、データバス２５０を介して列ドライバ２４０ａ〜２４
０ｃに供給される。グレースケール情報は、画素の異なるグレースケール内容を
実現するために、異なる電圧振幅（振幅変調）を列ドライバに表明させる。画素
列に関する異なるグレースケールデータは、水平クロック信号の各パルスに関し
て列ドライバ２４０ａ〜２４０ｃに呈示される。
【００４１】 同様に、図６の各列ドライバ２４０ａ〜２４０ｃは、各列ドライバ２４０ａ〜
２４０ｃに並列供給されるイネーブルライン５１０に結合されたイネーブル入力
を有する。さらに、各列ドライバ２４０ａ〜２４０ｃは、最大列電圧に保持され
る列電圧ライン５１５にも結合される。同様に、列ドライバ２４０ａ〜２４０ｃ
は、特定の画素列に関するグレースケールデータをクロッキングするために列ク
ロック信号を受け取る。本発明の第３実施形態によれば、輝度制御を実行するた
めに、パルス幅変調が列ドライバ２４０ａ〜２４０ｃに適用される。パルス幅が
長ければ長いほど、ディスプレイは正比例的に一層明るくなる。パルス幅が短け
れば短いほど、ディスプレイは一層暗くなる。
【００４２】 この実施形態において、列イネーブル信号は、図４に示す場合に類似する回路
によって生成され、この列イネーブル信号は列ドライバイネーブルライン５１０
に結合される。列イネーブルライン５１５は、ＦＥＤフラットパネルスディスプ
レイクリーン２００の所要輝度に応じて、列ドライバ２４０ａ〜２４０ｃに関す
るオンタイムウィンドウを可変にする。第３実施形態において、列ドライバ２４
０ａ〜２４０ｃは、グレースケール内容を実現するために、電圧振幅変調を用い
るが、ＦＥＤフラットパネルディスプレイスクリーン２００の輝度を変えるため
にパルス幅変調も使用する。本発明の第３実施形態は、画像のグレースケール解
像度の質を低下させない。
【００４３】 本発明の第４実施形態は、イネーブル入力を持たない列ドライバ２４０ａ〜２
４０ｃに適用可能である。この場合、列オンタイムと同期してライン５１５を介
して供給される最大列電圧を、例えば、オン・オフのように断続するために、図
４の回路３５０に類似した回路が用いられる。実際には、回路３５０に類似した
回路は、ライン５１５に対して最大列電圧、Ｖｃｃを結合および結合解除をする
ために用いられ、イネーブルライン２１６に類似したイネーブルラインから制御
される。
【００４４】 本発明の第１および第２実施形態は、第３および第４実施形態より消費電力が
少ないことが認められる。理由は、列ドライバ２４０ａ〜２４０ｃのパルス幅変
調は全ての列のキャパシタンスに対してドライブすることが必要であるが、行ド
ライバ２２０ａ〜２２０ｃのパルス幅変調は、一時に１つの単一行のキャパシタ
ンスのみに対してドライブすることによる。これは、リフレッシュ期間中におい
ては一度にただ１つの行しかオンされていないが、全ての画素列が付勢されてい
るので全ての列がオンされていることによる。振幅変調を使用せずパルス幅変調
を用いて輝度制御を実施するのがよい。理由は、パルス変調を用いると、ＦＥＤ
フラットパネルディスプレイスクリーン２００に利用可能なグレースケール解像
度を低下させないからである。
【００４５】 輝度センサ及び自動調節 図７は、ＦＥＤフラットパネルディスプレイスクリーン２００を備えた汎用コ
ンピュータシステム５５０に集約された周囲光センサ５８０（図８）を含む本発
明の他の一実施形態を示す。本発明による典型的なポータブルコンピュータシス
テム５５０はキーボード又は他の英数字データ入力デバイス５６５を含む。コン
ピュータシステム５５０は、ＦＥＤフラットパネルディスプレイスクリーン２０
０上でカーソルを指示するためのカーソル指示デバイス５７０（例えば、マウス
、ローラーボール、フィンガパッド、トラックパッド、等々）をも含む。図７に
示す典型的なコンピュータシステム５５０は、ベース部分５９０ｂおよび軸５７
２のまわりに随意に旋回する開閉自在のディスプレイ部分５９０ａを含む。周囲
光センサ５８０は、本発明に含まれる種々の位置に配置可能である。ここに、位
置５８０ａ及び５８０ｂは例示に過ぎない。さらに以下に示すように、輝度常態
化位置としては５８０ｂが有利であり、輝度調節位置としては５８０ａが有利で
ある。
【００４６】 コンピュータシステム５５０のエレメントの構成図を示す図８を参照されたい
。コンピュータシステム５５０は、アドレス情報及びデータ情報を通信するため
のアドレス／データバス５００、および、情報および命令を処理するためにバス
５００に結合された１つ又は複数の中央プロセッサ５０１を含む。コンピュータ
システム５５０は、プロセッサ５０１及びコンピュータ読取り可能な不揮発性メ
モリユニット（例えば、読取り専用メモリ、プログラマブルＲＯＭ、フラッシュ
メモリ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、等々）５０３に対する情報および命令を記
憶するためにバス５００に結合されるコンピュータ読取り可能な揮発性メモリユ
ニット５０２（例えば、ランダムアクセスメモリ、スターティックＲＡＭ、ダイ
ナミックＲＡＭ、等々）を含む。
【００４７】 さらに、図８のコンピュータシステム５５０は、例えば、磁気ディスクまたは
光学ディスク、及び、情報および命令を記憶するためにバス５００に結合された
ディスクドライブのような大容量記憶コンピュータ読取り可能データ記憶デバイ
ス５０４を含む。ＦＥＤフラットパネルディスプレイスクリーン２００はバス５
００に結合され、英数字および機能キーを含む英数字入力装置５６５は、情報お
よびコマンド選択結果をプロセッサ５０１に通信するためにバス５００に結合さ
れる。周囲光センサ５８０はＦＥＤフラットパネルディスプレイスクリーン２０
０へ結合される。同様にＦＥＤフラットパネルディスプレイスクリーン２００に
は手動輝度調節ノブ５２０、及び、本発明の自動輝度調節機能がアクティブにさ
れるか、または、ディスエーブルにされるかを制御するスイッチ５３０が結合さ
れる。本発明の一実施形態において、手動輝度調節ノブ５２０は、ライン３１２
（図３）の輝度信号の電圧レベルを直接制御する。
【００４８】 図８のカーソル制御デバイス５７０は、ユーザ入力情報およびコマンド選択状
態を中央処理装置５０１に通信するためにバス５００に結合される。コンピュー
タシステム５００は、随意に、コマンド選択情報をプロセッサ５０１に通信する
ためにバス５００に結合された信号生成デバイス５０８を含む。破線で示された
５５２内の各エレメントは、コンピュータシステム５５０にとっては全体的に内
蔵部品である。
【００４９】 本発明は、２つの実施形態において周囲光センサ５８０を用いる。一方の実施
形態において、光センサ５８０によって検出される周囲光が増加するにつれて、
ＦＥＤスクリーン２００の輝度は自動的に増大する。同様に、光センサ５８０に
よって検出される周囲光が減少するにつれて、ＦＥＤスクリーン２００の輝度は
、画像の表示品質を維持するように自動的に減少する。これは、ある時間にわた
って周囲光強度が変化し続ける場合、または、異なる周囲光強度にするためにデ
ィスプレイが異なる設定に移される場合に、ある設定において画像の表示品質を
維持するために行われる。ＦＥＤスクリーン２００の平均輝度は、図４に関して
記述した回路によって調節される。この第１実施形態において、手動調節ノブ５
３０はオーバライドとして用いることが可能であり、ＦＥＤスクリーンの輝度レ
ベルをユーザが手動で調節することを可能にする。
【００５０】 光センサ５８０を用いる本発明の第２実施形態において、センサは、ＦＥＤス
クリーン耐用寿命全体にわたりＦＥＤスクリーン２００に輝度常態化を提供する
ために用いられる。この実施形態は、長年にわたってＦＥＤスクリーン２００の
輝度を訂正するために有用である。この場合、光センサ５８０は、かなりな量の
ＦＥＤスクリーン自体の光放出に露出されるように配置される。光センサ５８０
によって検出される光が所定のしきい値レベル以下に低下すると、ＦＥＤスクリ
ーン２００の平均輝度が増大する。同様に、光センサ５８０によって検出される
光が所定のしきい値以上に上昇すると、ＦＥＤスクリーン２００の平均輝度が減
少する。上記両方の方法は、ＦＥＤスクリーン２００の寿命全体にわたってＦＥ
Ｄスクリーン２００を工場でプリセットされた輝度量に保持しようとする試行と
して実施される。この実施形態において、ＦＥＤスクリーン２００の平均輝度は
、図４に関して記述した回路によって調節される。
【００５１】 図９は、周囲光６２０に感応する周囲光センサ５８０を使用する本発明の第１
実施形態６００のブロック図を示す。この実施形態６００では、光センサ５８０
は、コンピュータシステム５５０の周辺の周囲光を受けとり、これに応答するの
で、ＦＥＤスクリーン２００自体から実質的な量の光は受け取らない。この場合
、センサ５８０は、周囲光には露出されるが、ＦＥＤスクリーン２００からの直
射光には実質的に露出されないような位置５８０ａに配置することができる（図
７）。
【００５２】 本発明に従い、幾つかの異なる周囲光センサ５８０を使用することができる。
一連のよく知られたセンサはテキサス・インスツルメンツ（Ｔｅｘａｓ Ｉｎｓ
ｔｒｕｍｅｎｔｓ）社から購入可能であり、別の一連のセンサはブル・ブラウン
（Ｂｕｒｒ−Ｂｒｏｗｎ）社から購入可能である。本発明によって用いられる光
センサ５８０は、検出される光に応答し、これに応じた可変出力信号を生成する
。出力信号５８５は、使用する光センサに応じて、その電流量、電圧量、発信周
波数、一定周波数のパルス幅が異なる。別のタイプの光センサ５８０は受動的で
あり、光が変わると抵抗が変化する。
【００５３】 基準電圧信号６３５およびセンサ５８０の出力信号５８５を受け取る比較回路
５９０が用いられる。この比較回路は、信号５８５および６３５の値に応答して
輝度電圧信号３１２を生成する。よく知られた方法および部品を使用して、比較
回路はセンサ出力信号５８５（例えば、可変電流、可変周波数、可変パルス幅、
または、可変電圧、等々）を、センサ５８０によって受け取られた光の量に応じ
て変化する電圧に変換する。この段階では、よく知られた回路および部品が用い
られる。比較回路５９０では、スイッチ５３０が「オフ」であれは、センサ出力
信号５８５および変換済電圧信号は比較回路５９０によって無視される。この場
合、回路比較５９０は、ライン３１２を介して基準電圧信号６３５を出力する。
ただし、スイッチ５３０が「オン」であれば、変換済み可変電圧信号は比較回路
５９０によって基準電圧レベルに電気的に加えられ、ライン３１２を介して出力
される輝度電圧信号を生成する。
【００５４】 図９の基準電圧信号６３５は、手動輝度調節ノブ５２０に結合された基準回路
６３０によって生成される。一実施形態において、手動輝度調節ノブ５２０は、
基準電圧６３５を変更する回路６３０内の分圧器エレメント要素を制御する。輝
度が増大するように手動調節ノブ５２０を調節すると、基準電圧６３５が増大し
、輝度が減少するように手動調節ノブ５２０を調節すると、回路６３０によって
基準電圧６３５が減少する。上述したように、輝度電圧信号３１２は図９の回路
３００を制御する。本発明によれば、回路３００は、上記の実施形態において検
討したように、ＦＥＤフラットパネルディスプレイスクリーン２００の輝度を調
節するように行ドライバ２２０ａ〜２２０ｃ又は列ドライバ２４０のどちらかを
制御するために、パルス幅変調を用いることができる。
【００５５】 動作に際して、図９の実施形態６００は次のように作動する。スイッチ５３０
がオフであり、輝度を上げるようにノブ５２０を調節した場合には、輝度電圧信
号３１２の振幅が増大し、回路３００のオンタイムウィンドウを増加させる。ス
イッチ５３０がオフであり、輝度を上げるようにノブ５２０を調節した場合には
、輝度電圧信号３１２の振幅が減少し、回路３００のオンタイムウィンドウを減
少させる。スイッチ５３０がオンであり、手動調節５２０が一定であれば、輝度
電圧信号３１２の電圧は、光センサ５８０からの検出された周囲光のあらゆる増
加に正比例的に自動的に増大する。スイッチ５３０がオンであり、手動調節５２
０が一定であれば、輝度電圧信号３１２の電圧は、光センサ５８０からの検出周
囲光のあらゆる減少に応じて自動的に減少する。
【００５６】 回路５９０の変換済み可変電圧は基準電圧信号６３５に加えられるので、スイ
ッチ５３０がオンであり、増大するように手動調整ノブ５２０が調節された場合
には、輝度電圧信号３１２が増加して、周囲光６２０は一切変化しない。スイッ
チ５３０がオンであり、減少するように手動調整ノブ５２０が調節された場合に
は、輝度電圧信号３１２が減少して、周囲光６２０は一切変化しない。上述した
ように、輝度信号３１２が増大すると、オンタイムウィンドウが増大し、ＦＥＤ
スクリーン２００の輝度が増大する。同様に、輝度信号３１２が減少すると、オ
ンタイムウィンドウが減少し、ＦＥＤスクリーン２００の輝度が減少する。
【００５７】 図１０は、光センサ５８０を使用する本発明の第２実施形態７００のブロック
図を示す。この実施形態は、ＦＥＤスクリーン２００に関して輝度常態化を実施
する。輝度常態化は、ＦＥＤスクリーン２００の輝度をサンプリングし、サンプ
リングした量が所定の好ましいレベルから変動する場合には、ＦＥＤスクリーン
２００の輝度を変える。この実施形態７００は、その耐用寿命全体にわたってＦ
ＥＤスクリーン２００の平均輝度を維持し、さらに、製造上の変動および長年に
わたって発生するＦＥＤスクリーン２００の変動を補償するために用いられる。
実施形態７００においては、光センサ５８０がＦＥＤスクリーン２００自体から
基準光源としてかなりの量の光を受け取るが、周囲光源からは有意な光を受け取
らないようにするのがよい。この場合、センサ５８０は、位置５８０ｂに配置す
ることができる（図７）。ＦＥＤスクリーン２００から放出された直射光に露出
するが、周囲光には実質的に露出されない。
【００５８】 図１０のシステム７００において、光センサ３８０とフラットパネルＦＥＤス
クリーン２００から放出された光との間には負のフィードバックループ７３０が
存在する。従って、輝度制御回路３００は、センサ３８０によって検出される光
に応答して、フラットパネルスクリーン２００における輝度を自動的に調節する
。同様に、基準回路６３０も、手動調節ノブ５２０に応答して、ライン６３５を
介して基準電圧を調節する。手動調節および自動スクリーン常態化が両方とも同
時にアクティブであるような作動モードにおいては、手動調節が優先的にオーバ
ライドされる。作動に際して、ＦＥＤスクリーンから放出された光が工場設定さ
れたしきい値を越える輝度であることを光センサ５８０が検出した場合には、回
路３００はオンタイムパルス幅を減少させ、それによって、ＦＥＤスクリーン２
００の輝度を低下させる。また、ＦＥＤスクリーンから放出された光が工場設定
されたしきい値未満の輝度であることを光センサ５８０が検出した場合には、回
路３００はオンタイムパルス幅を増大させ、それによって、ＦＥＤスクリーン２
００の輝度を上昇させる。実施形態７００は、実施形態６００に関して記述した
と同様な手動調節機能を完全に含む。すなわち、ライン６３５の基準電圧を減少
または増大すると、図９に関して述べた仕方で、フラットパネルＦＥＤディスプ
レイスクリーン２００上にディスプレイされる輝度も変わる。
【００５９】 システム７００は、ＦＥＤスクリーン２００の製造上の変動を自動的に補償す
るのに有用であり、さらに、経年、頻繁な使用、長期間の使用、温度、等々の結
果として輝度が低下したＦＥＤスクリーン２００を自動的に補償するのに有用で
ある。システム６００およびシステム７００を実現するために必要な電子装置は
、ＦＥＤスクリーン２００によって用いられ、かつ一般に画素アレイの周囲に沿
って、又は、画素アレイの背後に位置する電子装置と同一の支援電子装置によっ
て作成できることが認められる。
【００６０】 ディスプレイ画素のグレースケール内容を変えることなく、ＦＥＤフラットパ
ネルスクリーンの輝度を変える本発明の好ましい実施形態、方法、および、メカ
ニズムについて記述してきた。本発明は特定の実施形態として記述されたが、本
発明は、この種の実施形態によって限定されるものと解釈されてはならず、特許
請求の範囲の記載に従って解釈されなければならないことを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 行ラインと列ラインの交差箇所に位置するゲート付き電界エミッタを用いるフ
ラットパネルＦＥＤスクリーンの一部の断面構造図である。
【図２】 ディスプレイの幾つかの行と列の交差箇所を示す本発明のフラットパネルＦＥ
Ｄスクリーンの内部平面図である。
【図３】 行ドライバおよび列ドライバ及び交差する多数の行を列を示す本発明によるフ
ラットパネルＦＥＤスクリーンの平面図である。
【図４】 本発明のフラットパネルＦＥＤスクリーンの輝度を変えるために本発明によっ
て用いられる回路を示す回路結線図である。
【図５】 図４の回路によって生成され、図３のフラットパネルＦＥＤスクリーンの行ド
ライバによって用いられる信号のタイムチャートである。
【図６】 本発明のフラットパネルＦＥＤスクリーンの輝度制御列ドライバの説明図であ
る。
【図７】 本発明の一実施形態により周囲光センサを用いるコンピュータシステムの斜視
図である。
【図８】 周囲光センサを有する本発明のＦＥＤスクリーンを含む汎用コンピュータシス
テムの回路ブロック図である。
【図９】 フラットパネルＦＥＤスクリーンの輝度を自動的に調節するために周囲光セン
サを用いる本発明の回路の論理的ブロック図である。
【図１０】 輝度常態化のためにフラットパネルＦＥＤスクリーンの輝度を自動的に調節す
るための周囲光センサ及びフィードバックを使用する本発明の回路の論理的ブロ
ック図である。

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 １つの画素が１つの行ラインと少なくとも３つの列ラインとの交差箇所を持っ
    ている電界放出ディスプレイ（ＦＥＤ）スクリーンであって、 各々がそれぞれの列ラインに結合され、振幅変調された電圧信号を、前記列ラ
    インを介してドライブする複数の列ドライバと、 各々がそれぞれの行ラインに結合され、第１電圧信号を、一度に１つの行ライ
    ンを介してドライブする複数の行ドライバと、 を備え、水平同期化クロック信号が個別行ラインのリフレッシュを同期化する
    電界放出ディスプレイスクリーン。
  2. 【請求項２】 前記電界放出ディスプレイスクリーンに関する輝度レベルを表す輝度信号を受
    け取るように結合され、かつ前記複数の行ドライバをイネーブルとし得るように
    結合された輝度制御回路をさらに備え、前記輝度制御回路は前記水平同期化クロ
    ック信号と同期して生成される前記輝度信号に応じて変化する幅を持つ行オンタ
    イムパルスを生成し、複数の前記行ドライバは前記オンタイムパルス期間中だけ
    前記第１電圧信号を供給するようにアクティブにされ、他の期間はディスエーブ
    ルとされる請求項１に記載のスクリーン。
  3. 【請求項３】 それぞれの行ラインとそれぞれの列ラインとの交差箇所に位置する複数の多層
    構造をさらに備え、前記多層構造はそれぞれ前記行オンタイムパルスの前記幅に
    線形的に比例する輝度で照明する請求項２に記載のスクリーン。
  4. 【請求項４】 前記輝度信号は電圧信号である請求項２に記載のスクリーン。
  5. 【請求項５】 前記輝度制御回路は、 電圧制御抵抗器およびコンデンサを含み、前記行オンタイムパルスの前記幅を
    画定する回路網と、 前記回路網に結合され、かつ前記水平同期化クロック信号に結合され、前記水
    平同期化クロック信号と同期して前記行オンタイムパルスを生成するワンショッ
    ト回路と をさらに備えた請求項２に記載のスクリーン。
  6. 【請求項６】 前記振幅変調電圧信号はそれぞれの画素列に関するグレースケールデータを表
    し、前記水平同期化クロックは前記グレースケールデータを前記複数の列ドライ
    バへのローディングを同期化するものであり、 前記複数の行ドライバのイネーブルラインに結合され、可変幅を持ち、かつ前
    記水平同期化クロック信号と同期化されたオンタイムパルスを生成する輝度制御
    回路と、 それぞれの行ラインとそれぞれの列ラインとの交差箇所に位置し、それぞれ前
    記オンタイムパルスの前記幅に線形的に比例する輝度で照明する複数の多層構造
    と をさらに備え、前記複数の行ドライバは前記可変幅のオンタイムパルス期間中
    に限り前記第１電圧信号をドライブするようにアクティブにされ、他の期間はデ
    ィスエーブルとされる請求項１に記載のスクリーン。
  7. 【請求項７】 前記輝度制御回路は、 電圧制御抵抗器およびコンデンサを有し、前記オンタイムパルスの可変幅を画
    定する回路網と、 前記回路網に結合され、かつ前記水平同期化クロック信号に結合され、前記水
    平同期化クロック信号に同期して前記可変幅のオンタイムパルスを生成するワン
    ショット回路と をさらに備えた請求項６に記載のスクリーン。
  8. 【請求項８】 前記水平同期化クロック信号はグレースケールデータを１つの画素列に関する
    前記複数の列ドライバへのローディングを同期化するためのものであり、 前記複数の列ドライバのイネーブルラインに結合された輝度制御回路をさらに
    備え、前記輝度制御回路は、可変パルス幅を持ち、かつ前記水平同期化クロック
    信号と同期化されたオンタイムパルスを生成し、前記複数の列ドライバは前記振
    幅変調された電圧信号を前記オンタイムパルスの可変パルス幅期間中にドライブ
    するようにアクティブとされる 請求項１に記載のスクリーン。
  9. 【請求項９】 それぞれの行ラインとそれぞれの列ラインとの交差箇所に位置する複数の多層
    構造をさらに備え、各多層構造は前記オンタイムパルスの前記可変パルス幅に線
    形的に比例する輝度で照明する請求項８に記載のスクリーン。
  10. 【請求項１０】 前記輝度制御回路は、前記電界放出ディスプレイスクリーンの所望の輝度レベ
    ルに応じて変化する輝度信号に結合される請求項６または８に記載のスクリーン
    。
  11. 【請求項１１】 前記輝度制御回路は、 電圧制御抵抗器およびコンデンサを有し、前記オンタイムパルスの前記可変パ
    ルス幅を画定する回路網と、 前記回路網に結合され、かつ前記水平同期化クロック信号に結合され、前記水
    平同期化クロック信号と同期して前記可変幅の前記オンタイムパルスを生成する
    ワンショット回路と を備えている請求項１０に記載のスクリーン。
  12. 【請求項１２】 それぞれの画素の前記少なくとも３つの列ラインは赤列ラインと緑列ラインと
    青列ラインからなっている請求項２、６または８に記載のスクリーン。
  13. 【請求項１３】 前記輝度信号はユーザアクセスの可能な手動輝度調節ノブから発せられる請求
    項２、６または８に記載のスクリーン。
  14. 【請求項１４】 前記複数の多層構造の各々は、 高電圧陽極と、 この高電圧陽極を被覆するリン光体と、 対応する列ラインに結合されたゲートと、 電子放射エレメントおよびエミッタ電極を有する陰極と を有し、前記エミッタ電極は対応する行ラインに結合され、前記電子放射エレ
    メントは前記対応する行ラインに印加される前記第１電圧信号および前記対応す
    る列ラインに印加される第２電圧信号に応じて電子を前記リン光体に向かって放
    出する 請求項３、６または８に記載のスクリーン。
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