JP2004508591A - Field emission display and method - Google Patents

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Abstract

電場放出ディスプレイ(FED)(10)を動作する方法、及び、電子放出構造体(24)が設置されている複数の導体(17、18、19)を有するFED。列導体駆動回路(47、48、49)がそれぞれの列導体(17、18、19)に接続され、行導体駆動回路(37、38、39)がそれぞれの列導体(27、28、29)に接続されて、サブ画素(50、57、58、60、67、68、70、77、78)を形成する。列導体駆動回路(47、48、49)および、行導体駆動回路(37、38、39)は共同して、電子を放出するための電子放出構造体(24)になる。列導体駆動回路(47、48、49)は列導体の少なくとも1つの信号変化を測定し、それによって、比較結果に基いて、電子放出構造体(24)の動作状態を調整する。A method of operating a field emission display (FED) (10) and an FED having a plurality of conductors (17, 18, 19) on which an electron emission structure (24) is located. Column conductor drive circuits (47, 48, 49) are connected to respective column conductors (17, 18, 19), and row conductor drive circuits (37, 38, 39) are coupled to respective column conductors (27, 28, 29). To form sub-pixels (50, 57, 58, 60, 67, 68, 70, 77, 78). The column conductor drive circuits (47, 48, 49) and the row conductor drive circuits (37, 38, 39) together form an electron emission structure (24) for emitting electrons. The column conductor drive circuit (47, 48, 49) measures at least one signal change of the column conductor and thereby adjusts the operating state of the electron emission structure (24) based on the comparison result.

Description

【0001】
発明の分野
本発明は電界放出ディスプレイに関し、特に、電界放出ディスプレイの放出電流を制御する方法及び回路に関する。
【0002】
発明の背景
電界放出ディスプレイ(FED )は当業者に周知である。FED は陽極板と陰極板とからなり、薄いエンベロープを形成する。陰極板は導電体の行と列とからなり、スピント(Spindt)チップ等の電子放出構造体から電子を放出するために使用される。FEDは更に、電子放出電流を制御するために、電子放出構造体と陰極板との間に抵抗器を有する。抵抗器は10メグオーム以上の抵抗値を有するのが一般的である。高抵抗値なので、抵抗器の形成が困難で、かつ、温度に敏感であり、電子放出構造体からの使用温度域での電流放出が平坦でなくなる。
【0003】
FEDの他の問題点は、電子放出構造体のエージング性が異なることである。
従って、これらの問題点の少なくとも幾つかを克服するために、FEDの放出電流を制御する方法や手段への要求がある。
【0004】
図の詳細説明
本発明は、ディスプレイの動作寿命期間に亘って均一の放出電流を維持するための方法及びFEDからなる。この方法は、FEDの列の導電体を駆動するための列導電体駆動回路と、FEDの行の導電体を駆動するための行導電体駆動回路と、を使用しており、列導電体駆動回路は列導電体上で、高電圧、低電圧、或いは高インピーダンスの状態にある。更に、列導電体駆動回路が高インピーダンスの状態にあるときは、接続した列導電体上の電圧をモニターする。
【0005】
列導電体駆動回路と行導電体駆動回路との出力がゼロボルトに近いときは、FEDはオフ状態にある。列導電体駆動回路が高インピーダンスの状態にあり、行導体が高電圧レベルにあるときは、その行導体と列導体とに関連するサブ画素は放出電流を送電する。特定の行導電体がサブ画素をオンにする電圧を、行選択電圧と呼ぶ。電荷が放出されると、電子を放出している電子放出構造体と関連する列導電体上の電圧が立ち上がる。この電圧の立ち上がりや変化は列導電体駆動回路によってモニターされ、所定の電圧と比較される。この所定の電圧は強度電圧値と呼ばれ、ディスプレイが起動するときを決定する。所望の電圧上昇、即ち所望の輝度、が得られると、列導電体駆動装置の出力は、電子放出構造体の動作状態を調整するために、高インピーダンス状態から高電圧状態に切り換えられる。例えば、電子放出構造体、従ってサブ画素はオフになる。画素のオン・オフは1画像フレーム時間内に行われることが望ましい。
【0006】
列導電体駆動回路は、振幅変調(AM)モードでもダイナミックパルス幅変調(PWM)モードでも動作し得る。AMモードにおいては、列導電体に接続された静電容量は、予め選択されたレベルに荷電や放電される。AMモードにおいては、強いサブ画素を有する列は正電位に放電され、それによって全放電域で放出電流を減少させ、一方、弱いサブ画素を有する列はゼロボルトに放電される。PWMモードにおいては、より強く放出するサブ画素は標準パルス幅よりも短いパルス幅を有し、より弱く放出するサブ画素は標準パルス幅よりも長いパルス幅を有する。
【0007】
図1は、本発明の実施例によるFED10の一部をカットした等長図と回路概略図である。FED10は、FEDデバイス11と、FEDデバイス11の放出電流を制御するための制御回路12とからなる。
【0008】
FEDデバイス11は、陰極板13と陽極板14とからなる。陰極板13は、ガラス、シリコン等からなる基板16を含む。第1の列導電体17、第2の列導電体18、第3の列導電体19は、基板16上に配置されている。誘電体層21は、列導電体17、18,19上に配置され、複数の井戸22を形成する。
【0009】
例えばスピントチップ等の電子放出構造体24は、それぞれの井戸22中に配置される。行導電体27,28,29は誘電体層21上に形成される。行導電体27,28,29、は、電子放出構造体24から離間して近接して設けられている。行導電体27,28,29は、複数の開口30を有し、対応する壁22と電子放出構造体24と共同して電流放出領域31を形成する。列導電体17、18,19と、行導電体27,28,29は、電子放出構造体24を選択的にアドレスするために使用される。
【0010】
本発明の理解を容易にするために、図1は3つの行と列のみを示してある。しかしながら、あらゆる数の列導電体と行導電体とが使用され得る。例として、FEDデバイスの行導電体の数は240、列導電体の数は960である。行列によってアドレスするFEDの陰極板を形成する方法は一般の当業者に周知である。
【0011】
陽極板14は、電子放出構造体24によって放出された電子によって形成される放出電流32を受けるために配置されている。陽極板14は、ガラス等の透明基板33からなる。陽極34は透明基板33上に配置される。陽極34は、インジウム錫酸化物(ITO)等の透明導電体材料からなるのが好ましい。好ましい実施例において、陽極34は連続層で、陰極板13の全放出域に対向して配置されている。即ち、陽極34は電子放出構造体24の全体に対向して配置されることが好ましい。
【0012】
複数の燐光体36が陽極34上に配置される。燐光体36は陰極発光性である。従って、燐光体36は放出電流32によって励起されて、発光する。行列によってアドレスされるFEDの陽極板を形成する方法も一般の当業者に周知である。
【0013】
本発明の実施例によると、制御回路12は行導電体駆動回路37,38,39、及び、列導電体駆動回路47,48,49、を含む。行導電体駆動回路37,38,39は、行導電体27、28,29とそれぞれ接続し、列導電体駆動回路47,48,49は、列導電体17、18,19とそれぞれ接続する。
【0014】
図2は、FED10の概略図である。図2で示すのは、列導電体17、18,19、列導電体駆動回路47,48,49、行導電体27、28,29、及び行導電体駆動回路37,38,39、である。3つの行導電体駆動回路と3つの列導電体駆動回路のみを示しているが、行導電体駆動回路や列導電体駆動回路はこれより多くても少なくてもよい。
【0015】
図2は更に、FED10の各行導電体と列導電体に接続する電子放出構造体、サブ画素静電容量、および抵抗器を示す。特に、サブ画素50と接続する、サブ画素静電容量51、サブ画素抵抗器52、電子放出構造体24(27,17)とが、行導電体27と列導電体17とに接続されていることが示されている。電子放出構造体24(27,17)は、サブ画素50と接続するすべての電子放出構造体を表現する集合体部品として示されている。番号24は一般的に電子放出構造体を識別するために使用されている。図2で示された実施例を説明するために、電子放出構造体は番号24への下付き文字によって更に規定した。例えば、行導電体27と列導電体17とに関連する電子放出構造体は、24(27,17)によって識別した。行導電体28と列導電体17とに関連する電子放出構造体は、24(28,17)によって識別した。行導電体27と列導電体18とに関連する電子放出構造体は、24(27,18)によって識別した。
【0016】
サブ画素57と接続する、サブ画素静電容量53、サブ画素抵抗器54、電子放出構造体24(28,17)とは、行導電体28と列導電体17とに接続されていることが示されている。電子放出構造体24(28,17)は、サブ画素57と関連する電子放出構造体のすべてを表現する集合体部品として示されている。
【0017】
サブ画素58と接続する、サブ画素静電容量55、サブ画素抵抗器56、電子放出構造体24(29,17)とは、行導電体29と列導電体17とに接続されていることが示されている。電子放出構造体24(29,17)は、サブ画素58と接続する電子放出構造体のすべてを表現する集合体部品として示されている。
【0018】
サブ画素60と接続する、サブ画素静電容量61、サブ画素抵抗器62、電子放出構造体24(27,18)とは、行導電体27と列導電体18とに接続されていることが示されている。電子放出構造体24(27,18)は、サブ画素60と接続する電子放出構造体のすべてを表現する集合体部品として示されている。
【0019】
サブ画素67と接続する、サブ画素静電容量63、サブ画素抵抗器64、電子放出構造体24(28,18)とは、行導電体28と列導電体18とに接続されていることが示されている。電子放出構造体24(28,18)は、サブ画素67と接続する電子放出構造体のすべてを表現する集合体部品として示されている。
【0020】
サブ画素68と接続する、サブ画素静電容量65、サブ画素抵抗器66、電子放出構造体24(29,18)とは、行導電体29と列導電体18とに接続されていることが示されている。電子放出構造体24(29,18)は、サブ画素68と接続する電子放出構造体のすべてを表現する集合体部品として示されている。
【0021】
サブ画素70と接続する、サブ画素静電容量71、サブ画素抵抗器72、電子放出構造体24(27,19)とは、行導電体27と列導電体19とに接続されていることが示されている。電子放出構造体24(27,19)は、サブ画素70と接続する電子放出構造体のすべてを表現する集合体部品として示されている。
【0022】
サブ画素77と接続する、サブ画素静電容量73、サブ画素抵抗器74、電子放出構造体24(28,19)とは、行導電体28と列導電体19とに接続されていることが示されている。電子放出構造体24(28,19)は、サブ画素77と接続する電子放出構造体のすべてを表現する集合体部品として示されている。
【0023】
サブ画素78と接続する、サブ画素静電容量75、サブ画素抵抗器76、電子放出構造体24(29,19)とは、行導電体29と列導電体19とに接続されていることが示されている。電子放出構造体24(29,19)は、サブ画素78と関連する電子放出構造体のすべてを表現する集合体部品として示されている。
【0024】
図3は、本発明による列導電体駆動回路47,48,49の実施例を示す。即ち、各回路ブロック47,48,49は図3に示す回路構造からなる。列導電体駆動回路47,48,49はそれぞれ、サンプルと保持回路80、コンパレータ81、駆動制御回路82、三相ドライバ83、単相の直列から並列への変換機87、および校正回路88を含む。特に、アナログビデオ信号、VIDを受信するために、入力端子84が接続されている。サンプルと保持回路80の出力端子85は、コンパレータ81の不反転入力端子86に接続されている。コンパレータ81の出力端子87は、駆動制御回路82の入力端子111に接続している。駆動制御回路82は振幅変調部93とパルス幅変調部94とを含む。駆動制御回路82の出力端子89は三相ドライバ83の入力端子90と接続している。図2に示されるように、出力端子91は通常は、コンパレータ81の反転入力端子92と列導電体とに接続されている。
【0025】
校正回路88の入力端子95は、起動信号を受信するために接続され、校正回路88の出力端子96は、コンパレータ81の制御端子97に接続されている。校正回路88の出力端子96は、単相の直列から並列への変換機87の入力端子99に接続されている。単相の直列から並列への変換機87の他の入力端子101は、チャネルn−1からの直列入力を受信するために接続されている。単相の直列から並列への変換機87の出力端子102は、チャネルn+1に接続するための直列出力として、駆動制御回路82の入力端子103に接続されている。単相の直列から並列への変換機87の出力端子110は駆動制御回路82の入力端子111に接続されている。
【0026】
動作のとき、ディスプレイ10が起動すると、校正回路88は、制御端子97を介してコンパレータ81に基準信号を送信する。更に、校正回路88は、スクリーン全体にディスプレイするために、ディスプレイ10を循環する。特に、行導電体駆動回路37、38、39を逐次駆動することにより、ディスプレイ10の行を逐次選択する。行導電体駆動回路37が選択されると、行導電体27が起動し、校正回路88により、駆動制御回路82が行導電体27と接続したサブ画素をオンする。例えば、行導電体駆動回路37が行導電体27に80ボルト印加し、列導電体駆動回路47、48、49が列導電体17,18,19を、それぞれゼロボルトにすることにより、サブ画素50、60、70に電流が流れる。理想的には、各サブ画素は白色信号を発生するのに十分な電流を放出する。強力なエミッタのサブ画素では、列駆動回路の出力で出現する電圧は基準電圧VREFよりも大きいので、コンパレータを始動させる。このようにして、そのサブ画素では、ロジック・ハイ、即ち1ボルトレベルが直流から交流への変換機87中に蓄積される。コンパレータを始動しないと、そのサブ画素では、ロジック・ロー、即ちゼロ・ボルトレベルが直流から交流への変換機87中に蓄積される。1ライン操作時間の終わりに、この一連の情報は列駆動抵抗器から流出して、外部のメモリ(不図示)に蓄積される。例えば、1ライン操作時間の終わりに、サブ画素50,60、70の強度すなわち輝度情報は抵抗器87中に流入する。この情報は、次に、外部メモリに伝送される。
【0027】
次に、次の行が選択され、すべてのサブ画素が強い画素や弱い画素として特徴付けられるまで、この工程は続く。この方法で、すべてのディスプレイが、各サブ画素の出力が1ビットで、一回に1ラインずつマッピングされる。このマッピングには1フレーム時間、即ち、1/60秒かかる。ディスプレイがマッピングされると、メモリに蓄積されたデータは、ディスプレイ中に流れて、適当なディジタルビデオバイトに付加される。列駆動回路は、走査される各行について、ディスプレイされるサブ画素が強いサブ画素か弱いサブ画素かが分かる。例えば、ロジック・1がディジタルビデオバイトに付加されると、そのサブ画素は強輝度サブ画素になり、ロジック・ゼロがディジタルビデオバイトに付加されると、そのサブ画素は弱輝度サブ画素になる。
【0028】
ディスプレイがマッピングされると、校正回路88は閉鎖される。図4は、FED10をディスプレイ・モードで動作する方法を示すタイミング・ダイアグラム100である。ディスプレイ・モードは、陽極14でのディスプレイ画像の形成によって特徴付けられる。図4に示したタイミング・ダイアグラム100を、図1、2、3と一緒に説明する。図4は、サブ画素50、57、58の選択的アドレスと起動を示す。サブ画素60、67、68、70、77、78は列導体駆動回路48、49を起動することにより、同様な方法で選択される。tでは、列導体駆動回路47,48,49,及び列導体駆動回路37、38、39の出力電圧を、対応する電子放出構造体のしきい値よりも低い電圧にすることにより、すべてのディスプレイの静電容量はゼロボルトに放電される。例として、列導体駆動回路47、48、49の出力電圧、及び列導体駆動回路37、38、39の出力電圧はゼロボルトにされる。更に、ノード101、102、103、104、105、106、107、108、109がゼロボルトになる。従って、静電容量51、53、55、61,63,65、71、73、75はそれぞれ殆どゼロボルトになる。
【0029】
では、列導体駆動回路47、48、49は高インピーダンス状態に置かれ、従って、FED10から電気的に断絶される。タイミング・ダイアグラム100は、高インピーダンス状態に置かれた列導体駆動回路47のみを示している。
【0030】
図4のタイミング・ダイアグラム100に示されるように、列導体駆動回路37、38、39は順次起動される。tでは、列導体駆動回路37、38、39は、例えばゼロボルトに出力されている。これにより、列導体27、28、29はそれぞれゼロボルトに置かれる。列導体駆動回路47、48、49の出力は高インピーダンス状態を維持している。
【0031】
では、列導体駆動回路37が起動し、列導体27上の電子放出構造体のしきい値よりも高い電圧に置かれる。例として、列導体27上の電圧は80ボルトである。列導体駆動回路38、39は、列導体28、29を、それぞれゼロボルトに維持し続ける。
【0032】
静電容量53、55は実効的には並列であり、Ceff17で表される実効静電容量を有する。代表的なFEDにおいては、3つ以上の列導体を有する。従って、実効静電容量Ceff17の静電容量値は、静電容量51の値よりもずっと大きい。更に、抵抗器54、56は実効的には並列であり、Reff17で表される実効抵抗値を有する。この値は抵抗値52よりもずっと小さいのが一般的である。特に、実効静電容量Ceff17 と実効抵抗値Reff17とは、次式で与えられる。
【0033】
【数1】

Figure 2004508591
eff17 は、ゼロボルトである列導体17と接続する(n−1)行導体に接続する集合静電容量を示す;
【0034】
act17 は、列導体17と接続する単一のの始動している行導体に接続する静電容量を示す;
eff17 は、ゼロボルトである列導体17と接続する(n−1)行導体に接続する集合抵抗を示す;
【0035】
act17 は、列導体17と接続する1つの始動している行導体に接続する抵抗を示す;
nはFED10の列導体の数である。
列導体はそれぞれ同様な実効静電容量と実効抵抗値とを有する。例えば、列導体の1つ以外のすべてが起動しているときの、列導体18と接続する実効静電容量と実効抵抗値は、次式で与えられる。
【0036】
【数2】
Figure 2004508591
eff18 は、ゼロボルトである列導体18と接続する(n−1)行導体に接続する集合静電容量を示す;
【0037】
act18 は、列導体18と接続する1つの始動している行導体に接続する静電容量を示す;
eff18 は、ゼロボルトである列導体18と接続する(n−1)行導体に接続する集合抵抗を示す;
【0038】
act18 は、列導体18と接続する1つの始動している行導体に接続する抵抗を示す;
nはFED10の列導体の数である。
列導体19と接続する実効静電容量と実効抵抗値は、次式で与えられる。
【0039】
【数3】
Figure 2004508591
eff19 は、ゼロボルトである列導体19と接続する(n−1)行導体に接続する集合静電容量を示す;
【0040】
act19 は、列導体19と接続する1つの始動している行導体に接続する静電容量を示す;
eff19 は、ゼロボルトである列導体19と接続する(n−1)行導体に接続する集合抵抗を示す;
【0041】
act19 は、列導体19と接続する1つの始動している行導体に接続する抵抗を示す;
nはFED10の列導体の数である。
例えば、サブ画素50の動作の説明に戻ると、静電容量51とCact17とは、静電容量電圧ディバイダ・ネットワークを形成する。静電容量Cact17の静電容量値は静電容量51の静電容量値よりずっと大きいので、ノード101での電圧はほぼゼロボルトを維持し、行導体駆動回路37からの電圧の殆どすべては静電容量51を越えて出現する。列導体の電圧が電子放出構造体24(27,17)のしきい値電圧よりも高い場合は、電子放出構造体24(27,17)は、電子を放出して、それにより、静電容量51を放電して、実効静電容量Ceff17
【0042】
荷電する。従って、ノード101での電圧は増大し、電子放出構造体24(27,17)を越えた電圧は減少する。電子放出構造体24(27,17)を越えた電圧がしきい値電圧よりも低くなった場合は、電子放出構造体24(27,17)は電子放出を停止して、オフになる。
【0043】
比較回路81(図3に示す)は出力端子91と共同して、列導体駆動回路が高インピーダンス状態であって電子放出構造体が電流を放出している時の列導体上の電圧をモニターする。列導体上で測定される電圧の変化は、電子放出構造体によって放出される電荷に比例する。例えば、列導体駆動回路47は、列導体17の電圧変化の測定値とサブ画素50の所望強度と比例する電圧とを比較する。その比例する電圧は図2で説明した方法で予め決定される。列導体駆動回路47は、適量の電荷が放出された後にサブ画素50を遮断する。
【0044】
サブ画素50において、電子放出構造体24(27,17)が電流を放出している時に、ノード101で荷電される電荷は次の関係式で示される。
【0045】
【数4】
Figure 2004508591
qは、電子放出構造体24(27,17)によって放出される全電荷である。
act17 は、列導体17と接続する始動している行導体に接続する静電容量である。
【0046】
ΔV101はノード101での電圧中の電荷である。
列導体駆動回路47は振幅変調部93を含み、静電容量51はゼロボルトではなくて、予め選択された電圧に放電される。従って、強いサブ画素すなわち強い電子放出構造体を有する列導体は、正電圧に放電され、静電容量51がゼロボルトの放電電圧の時の放電量と比較して、放出電流を減少させる。弱いサブ画素すなわち弱い電子放出構造体を有する列導体は、ゼロボルトに放電される。
【0047】
FED10を駆動させたときに、どの電子放出構造体が強いか弱いかの判断は、例えば、完全に白色の単一フレームをディスプレイし、どの電子放出構造体が比較回路をオン・オフするかによって決定される。それをするものが強い電子放出構造体で、それをしないのが弱い電子放出構造体である。強い電子放出構造体と弱い電子放出構造体との場所はメモリで記憶される。
【0048】
電子放出構造体24(27,17)が所望の電流を放出した後に、電子放出構造体24(27,17)は列導体駆動回路47によって、高インピーダンス状態から高電圧状態に切り換ることにより、オフにされる。これは図4のtで示される。この時間に、列導体駆動回路47の出力電圧が高電圧状態に切り換る時に、静電容量Ceff17が荷電を開始するので、ノード101での電圧は増加する。
【0049】
で、列導体駆動回路37の出力電圧は、高電圧、例えば80ボルト、から、低電圧、例えばゼロボルト、に切り換り、それによって、列導体17に接続している静電容量51、53、55を放電する。
【0050】
で、列導体駆動回路47は高インピーダンス状態に置かれ、列導体駆動回路38の出力電圧は、低電圧、例えばゼロボルトから、高電圧、例えば80ボルトに転じる。列導体駆動回路47は列導体17上の電圧をモニターし、電子放出構造体24(28,17)は電流を放出する。列導体駆動回路47は列導体17上の電圧変化値とサブ画素57の所望強度に比例する電圧とを比較する。この所望強度に比例する電圧は、図2に関して説明したように予め決められる。列導体駆動回路48は、適量の電荷が放出された後にサブ画素57を切り離す。サブ画素57については、電子放出構造体24(28,17)が電流を放出しているときは、ノードで荷電される電荷は次式に示される。
【0051】
【数5】
Figure 2004508591
qは、電子放出構造体24(28,17)によって放出される全電荷、Cact17は列導体17に接続される起動された列導体と接続した静電容量、ΔV104はノード104での電圧変化である。
【0052】
電子放出構造体24(28,17)は、所望の電流を放出した後、列導体駆動回路47を高インピーダンス状態から高電圧状態に切り換えることによって、オフにされる。これは図4中のt6で示されている。
【0053】
t7で、列導体駆動回路38の出力電圧は、高電圧、例えば80ボルトから、低電圧、例えばゼロボルトに切り換り、それによって、列導体17に接続している静電容量51、53、55を放電する。
【0054】
t8で、列導体駆動回路47は高インピーダンス状態に置かれ、列導体駆動回路38の出力電圧は、低電圧、例えばゼロボルトから、高電圧、例えば80ボルトに転じる。列導体駆動回路47は列導体17上の電圧をモニターし、電子放出構造体24(28,17)は電流を放出する。列導体駆動回路47は列導体17上の電圧変化値とサブ画素58の所望強度に比例する電圧とを比較する。この所望強度に比例する電圧は、上述したように予め決められる。列導体駆動回路47は、適量の電荷が放出された後にサブ画素58を切り離す。サブ画素58については、電子放出構造体24(29,17)が電流を放出しているときは、ノード107で荷電される電荷は次式に示される。
【0055】
【数6】
Figure 2004508591
qは、電子放出構造体24(29,17)によって放出される全電荷、Cact17は列導体17に接続される起動された列導体と接続した静電容量、ΔV107はノード107での電圧変化である。
【0056】
電子放出構造体24(29,17)は、所望の電流を放出した後、列導体駆動回路47を高インピーダンス状態から高電圧状態に切り換えることによって、オフにされる。これは図4中のt9で示されている。
【0057】
t9で、列導体駆動回路39の出力電圧は、高電圧、例えば80ボルトから、低電圧、例えばゼロボルトに切り換り、それによって、列導体17に接続している静電容量51、53、55を放電する。
【0058】
タイミング・ダイアグラム100に示されるように、本発明の他の利点は、放出電流を制御するために振幅変調を使用することに加えて、それぞれの列導体駆動回路のパルス幅変調部94がパルス幅変調を行う。例えば、タイミング・ダイアグラム100に示される、タイミングと可変パルス幅を仮定し、更に、サブ画素50、57、58の所望強度は同一と仮定する。列導体駆動回路47が高インピーダンス状態である時間量は最少で、t5とt6との間の時間、最大で、t8とt9との間の時間である。従って、電子放出構造体24(28,17)は、電子放出構造体24(29,17)よりも強い放出構造体である。即ち、サブ画素57はサブ画素58よりも強力な放射をするサブ画素である。サブ画素51の放出強度はサブ画素57と58との中間である。従って、列導体駆動はパルス幅変調モードで動作して、FED10の発光の均一性を助長する。
【0059】
サブ画素50、57、58の動作のみを説明したが、FED10の他のサブ画素エミッタ・ノード、例えばノード104、105、106、107、108、109、での電圧変化は、特定のノード、例えば24(28,17)、24(28,17)、24(28,17)、24(28,17)、24(28,17)、24(28,17)と接続する電子放出構造体によって放出される全電荷に、それぞれ直接比例する。また、動作はサブ画素60、67、68、70、77、78で説明したのと同一である。
【0060】
ここまでで、振幅変調と発光を制御するためのパルス幅変調とを使用したFEDを提供した。このFEDは、列導体の電圧をモニターする三相駆動からなる制御回路を含み、電子放出構造体から放出される電流を制御するためにパルス幅変調を使用した。更に、制御回路は、列導体と接続する静電容量の荷電レベルを制御する、振幅変調部を含む。
【0061】
本発明の具体的実施例を示して説明したが、当業者は更なる改変や改良が考えられるであろう。本発明は、ここに示した特定の形式に限定されず、本発明の精神や範囲から逸脱しないすべての改変をカバーする。例えば、列や行の導体駆動回路はマイクロプロセッサを使用して実施され得る。更に、列導体駆動回路は、発光の均一性を制御するために、電圧変化の速度を使用すべく設計され得る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例によるFEDの一部をカットした等長図と回路概略図。
【図2】図1のFEDの等価回路図。
【図3】本発明の実施例による図1の列導体駆動回路の回路ダイアグラム。
【図4】図1のFEMの動作のタイミング・ダイアグラム。[0001]
Field of the invention
The present invention relates to a field emission display, and more particularly, to a method and circuit for controlling the emission current of a field emission display.
[0002]
Background of the Invention
Field emission displays (FEDs) are well known to those skilled in the art. FEDs consist of an anode plate and a cathode plate, forming a thin envelope. The cathode plate includes rows and columns of conductors, and is used to emit electrons from an electron emission structure such as a Spindt chip. The FED further has a resistor between the electron emission structure and the cathode plate to control the electron emission current. Generally, the resistor has a resistance value of 10 megohms or more. Since the resistor has a high resistance value, it is difficult to form a resistor, and the resistor is sensitive to temperature, so that the current emission from the electron emission structure in the operating temperature range is not flat.
[0003]
Another problem with FEDs is that the aging properties of the electron emission structures are different.
Accordingly, there is a need for a method and means for controlling the emission current of a FED to overcome at least some of these problems.
[0004]
Detailed explanation of figure
The present invention comprises a method and a FED for maintaining a uniform emission current over the operating life of a display. The method uses a column conductor drive circuit for driving the column conductors of the FED and a row conductor drive circuit for driving the row conductors of the FED. The circuit is in a high voltage, low voltage, or high impedance state on the column conductor. Further, when the column conductor drive circuit is in a high impedance state, the voltage on the connected column conductor is monitored.
[0005]
The FED is off when the output of the column and row conductor drive circuits is near zero volts. When the column conductor drive circuit is in a high impedance state and the row conductor is at a high voltage level, the sub-pixels associated with the row conductor and the column conductor transmit emission current. The voltage at which a particular row conductor turns on a sub-pixel is called the row select voltage. When the charge is released, a voltage rises on the column conductor associated with the electron emitting structure emitting the electrons. The rise or change in the voltage is monitored by the column conductor driving circuit and compared with a predetermined voltage. This predetermined voltage is called the intensity voltage value and determines when the display starts. When the desired voltage rise, ie, the desired brightness, is obtained, the output of the column conductor drive is switched from a high impedance state to a high voltage state to adjust the operating state of the electron emission structure. For example, the electron emission structure, and thus the subpixel, is turned off. It is desirable that the turning on / off of the pixel be performed within one image frame time.
[0006]
The column conductor drive circuit can operate in either an amplitude modulation (AM) mode or a dynamic pulse width modulation (PWM) mode. In AM mode, the capacitance connected to the column conductor is charged or discharged to a preselected level. In AM mode, columns with strong sub-pixels are discharged to a positive potential, thereby reducing emission current in the entire discharge area, while columns with weak sub-pixels are discharged to zero volts. In the PWM mode, the stronger emitting sub-pixel has a shorter pulse width than the standard pulse width, and the weaker emitting sub-pixel has a longer pulse width than the standard pulse width.
[0007]
FIG. 1 is an isometric view and a schematic circuit diagram of an FED 10 according to an embodiment of the present invention, in which a part of the FED 10 is cut. The FED 10 includes an FED device 11 and a control circuit 12 for controlling an emission current of the FED device 11.
[0008]
The FED device 11 includes a cathode plate 13 and an anode plate 14. Cathode plate 13 includes a substrate 16 made of glass, silicon, or the like. The first column conductor 17, the second column conductor 18, and the third column conductor 19 are disposed on the substrate 16. The dielectric layer 21 is disposed on the column conductors 17, 18, 19 and forms a plurality of wells 22.
[0009]
An electron emission structure 24 such as a Spindt tip is arranged in each well 22. The row conductors 27, 28, 29 are formed on the dielectric layer 21. The row conductors 27, 28, 29 are provided apart from and close to the electron emission structure 24. The row conductors 27, 28, 29 have a plurality of openings 30 and form a current emission region 31 in cooperation with the corresponding wall 22 and the electron emission structure 24. The column conductors 17, 18, 19 and the row conductors 27, 28, 29 are used to selectively address the electron emitting structure 24.
[0010]
For ease of understanding the present invention, FIG. 1 shows only three rows and columns. However, any number of column and row conductors can be used. As an example, the FED device has 240 row conductors and 960 column conductors. Methods of forming FED cathode plates addressed by rows and columns are well known to those of ordinary skill in the art.
[0011]
The anode plate 14 is arranged to receive an emission current 32 formed by the electrons emitted by the electron emission structure 24. The anode plate 14 is made of a transparent substrate 33 such as glass. The anode 34 is disposed on the transparent substrate 33. The anode 34 is preferably made of a transparent conductive material such as indium tin oxide (ITO). In the preferred embodiment, the anode 34 is a continuous layer and is located opposite the entire emission area of the cathode plate 13. That is, it is preferable that the anode 34 is disposed so as to face the entire electron emission structure 24.
[0012]
A plurality of phosphors 36 are disposed on the anode 34. The phosphor 36 is cathodoluminescent. Accordingly, the phosphor 36 is excited by the emission current 32 and emits light. Methods of forming the anode plates of a FED addressed by a matrix are also well known to those of ordinary skill in the art.
[0013]
According to an embodiment of the present invention, control circuit 12 includes row conductor drive circuits 37, 38, 39 and column conductor drive circuits 47, 48, 49. The row conductor driving circuits 37, 38, 39 are connected to the row conductors 27, 28, 29, respectively, and the column conductor driving circuits 47, 48, 49 are connected to the column conductors 17, 18, 19, respectively.
[0014]
FIG. 2 is a schematic diagram of the FED 10. FIG. 2 shows column conductors 17, 18, 19, column conductor drive circuits 47, 48, 49, row conductors 27, 28, 29, and row conductor drive circuits 37, 38, 39. . Although only three row conductor drive circuits and three column conductor drive circuits are shown, more or fewer row and column conductor drive circuits may be provided.
[0015]
FIG. 2 further shows the electron emission structures, sub-pixel capacitances, and resistors that connect to each row and column conductor of FED 10. In particular, the sub-pixel capacitance 51, the sub-pixel resistor 52, and the electron emission structure 24 connected to the sub-pixel 50(27, 17)Are connected to the row conductor 27 and the column conductor 17. Electron emission structure 24(27, 17)Are shown as an aggregate component expressing all the electron emission structures connected to the sub-pixel 50. The number 24 is generally used to identify the electron emitting structure. To illustrate the embodiment shown in FIG. 2, the electron emission structure was further defined by a subscript to the number 24. For example, the electron emission structure associated with the row conductor 27 and the column conductor 17 may be 24(27, 17)Identified by The electron emission structures associated with row conductors 28 and column conductors 17 are 24(28, 17)Identified by The electron emission structures associated with row conductor 27 and column conductor 18 are 24(27, 18)Identified by
[0016]
The sub-pixel capacitance 53, the sub-pixel resistor 54, and the electron emission structure 24 connected to the sub-pixel 57(28, 17)Indicates that they are connected to the row conductor 28 and the column conductor 17. Electron emission structure 24(28, 17)Is shown as an aggregate component that represents all of the electron emission structures associated with the sub-pixel 57.
[0017]
The sub-pixel capacitance 55, the sub-pixel resistor 56, and the electron emission structure 24 connected to the sub-pixel 58(29,17)Indicates that they are connected to the row conductor 29 and the column conductor 17. Electron emission structure 24(29,17)Are shown as an aggregate component expressing all of the electron emission structures connected to the sub-pixel 58.
[0018]
Sub-pixel capacitance 61, sub-pixel resistor 62, electron emission structure 24 connected to sub-pixel 60(27, 18)Indicates that they are connected to the row conductor 27 and the column conductor 18. Electron emission structure 24(27, 18)Are shown as an aggregate component expressing all of the electron emission structures connected to the sub-pixel 60.
[0019]
The sub-pixel capacitance 63, the sub-pixel resistor 64, and the electron emission structure 24 connected to the sub-pixel 67(28, 18)Is connected to the row conductor 28 and the column conductor 18. Electron emission structure 24(28, 18)Are shown as an aggregate component expressing all of the electron emission structures connected to the sub-pixel 67.
[0020]
The sub-pixel capacitance 65, the sub-pixel resistor 66, and the electron emission structure 24 connected to the sub-pixel 68(29, 18)Indicates that they are connected to the row conductor 29 and the column conductor 18. Electron emission structure 24(29, 18)Are shown as an aggregate component expressing all of the electron emission structures connected to the sub-pixel 68.
[0021]
Sub-pixel capacitance 71, sub-pixel resistor 72, and electron emission structure 24 connected to sub-pixel 70(27, 19)Indicates that they are connected to the row conductor 27 and the column conductor 19. Electron emission structure 24(27, 19)Are shown as an aggregate component expressing all of the electron emission structures connected to the sub-pixel 70.
[0022]
The sub-pixel capacitance 73, the sub-pixel resistor 74, and the electron emission structure 24 connected to the sub-pixel 77(28,19)Indicates that they are connected to the row conductor 28 and the column conductor 19. Electron emission structure 24(28,19)Are shown as an aggregate component expressing all of the electron emission structures connected to the sub-pixel 77.
[0023]
The sub-pixel capacitance 75, the sub-pixel resistor 76, the electron emission structure 24 connected to the sub-pixel 78(29,19)Indicates that they are connected to the row conductor 29 and the column conductor 19. Electron emission structure 24(29,19)Is shown as an aggregate component representing all of the electron emission structures associated with sub-pixel 78.
[0024]
FIG. 3 shows an embodiment of the column conductor driving circuits 47, 48, 49 according to the present invention. That is, each circuit block 47, 48, 49 has a circuit structure shown in FIG. The column conductor drive circuits 47, 48, and 49 each include a sample and hold circuit 80, a comparator 81, a drive control circuit 82, a three-phase driver 83, a single-phase serial-to-parallel converter 87, and a calibration circuit 88. . In particular, analog video signals, VIDAInput terminal 84 is connected to receive the input signal. The output terminal 85 of the sample and hold circuit 80 is connected to the non-inverting input terminal 86 of the comparator 81. The output terminal 87 of the comparator 81 is connected to the input terminal 111 of the drive control circuit 82. The drive control circuit 82 includes an amplitude modulator 93 and a pulse width modulator 94. The output terminal 89 of the drive control circuit 82 is connected to the input terminal 90 of the three-phase driver 83. As shown in FIG. 2, the output terminal 91 is normally connected to the inverting input terminal 92 of the comparator 81 and the column conductor.
[0025]
The input terminal 95 of the calibration circuit 88 is connected to receive a start signal, and the output terminal 96 of the calibration circuit 88 is connected to the control terminal 97 of the comparator 81. An output terminal 96 of the calibration circuit 88 is connected to an input terminal 99 of a single-phase serial-to-parallel converter 87. The other input 101 of the single-phase serial-to-parallel converter 87 is connected to receive a serial input from channel n-1. The output terminal 102 of the single-phase serial-to-parallel converter 87 is connected to the input terminal 103 of the drive control circuit 82 as a serial output for connection to channel n + 1. The output terminal 110 of the single-phase serial-to-parallel converter 87 is connected to the input terminal 111 of the drive control circuit 82.
[0026]
In operation, when the display 10 is activated, the calibration circuit 88 transmits a reference signal to the comparator 81 via the control terminal 97. In addition, the calibration circuit 88 cycles through the display 10 for display over the entire screen. In particular, the row of the display 10 is sequentially selected by sequentially driving the row conductor driving circuits 37, 38, and 39. When the row conductor drive circuit 37 is selected, the row conductor 27 is activated, and the drive control circuit 82 turns on the sub-pixel connected to the row conductor 27 by the calibration circuit 88. For example, the row conductor driving circuit 37 applies 80 volts to the row conductor 27, and the column conductor driving circuits 47, 48, and 49 set the column conductors 17, 18, and 19 to zero volts, respectively. , 60, 70. Ideally, each sub-pixel emits enough current to generate a white signal. In a strong emitter sub-pixel, the voltage appearing at the output of the column drive circuit is the reference voltage VREFGreater than, so start the comparator. Thus, at that sub-pixel, a logic high, or 1 volt level, is stored in the DC to AC converter 87. If the comparator is not started, a logic low, or zero volt level, will be stored in the DC to AC converter 87 at that sub-pixel. At the end of one line operation time, this set of information flows out of the column drive resistor and is stored in an external memory (not shown). For example, at the end of one line operation time, the intensity or luminance information of sub-pixels 50, 60, 70 flows into resistor 87. This information is then transmitted to an external memory.
[0027]
This process then continues until the next row is selected and all sub-pixels are characterized as strong or weak. In this manner, all displays are mapped one line at a time, with the output of each subpixel being one bit. This mapping takes one frame time, ie, 1/60 second. Once the display is mapped, the data stored in memory flows through the display and is appended to the appropriate digital video bytes. The column drive circuit knows for each row scanned whether the displayed sub-pixel is a strong or weak sub-pixel. For example, when a logic one is added to a digital video byte, the subpixel becomes a high intensity subpixel, and when a logic zero is added to the digital video byte, the subpixel becomes a low intensity subpixel.
[0028]
Once the display has been mapped, the calibration circuit 88 is closed. FIG. 4 is a timing diagram 100 illustrating a method of operating the FED 10 in a display mode. The display mode is characterized by the formation of a display image at the anode 14. The timing diagram 100 shown in FIG. 4 will be described together with FIGS. FIG. 4 shows the selective addressing and activation of the sub-pixels 50, 57, 58. The sub-pixels 60, 67, 68, 70, 77, 78 are selected in a similar manner by activating the column conductor drive circuits 48, 49. t0In this case, the output voltage of the column conductor driving circuits 47, 48, 49 and the column conductor driving circuits 37, 38, 39 is set to a voltage lower than the threshold value of the corresponding electron-emitting structure, so that all the displays can be controlled. The capacitance is discharged to zero volts. As an example, the output voltages of the column conductor driving circuits 47, 48, 49 and the output voltages of the column conductor driving circuits 37, 38, 39 are brought to zero volts. Further, nodes 101, 102, 103, 104, 105, 106, 107, 108, 109 are at zero volts. Therefore, the capacitances 51, 53, 55, 61, 63, 65, 71, 73, and 75 each become almost zero volt.
[0029]
t1Thus, the column conductor drive circuits 47, 48, 49 are placed in a high impedance state, and are therefore electrically disconnected from the FED 10. Timing diagram 100 shows only column conductor drive circuit 47 placed in a high impedance state.
[0030]
As shown in the timing diagram 100 of FIG. 4, the column conductor driving circuits 37, 38, and 39 are sequentially activated. t1Then, the column conductor driving circuits 37, 38, and 39 output, for example, zero volts. This places the column conductors 27, 28, 29 at zero volts, respectively. The outputs of the column conductor driving circuits 47, 48, and 49 maintain a high impedance state.
[0031]
t2In this case, the column conductor driving circuit 37 is activated, and is placed at a voltage higher than the threshold value of the electron emission structure on the column conductor 27. By way of example, the voltage on column conductor 27 is 80 volts. Column conductor drive circuits 38, 39 continue to maintain column conductors 28, 29, respectively, at zero volts.
[0032]
The capacitances 53, 55 are effectively in parallel and Ceff17Has an effective capacitance represented by: A typical FED has three or more column conductors. Therefore, the effective capacitance Ceff17Is much larger than the value of the capacitance 51. Further, resistors 54 and 56 are effectively in parallel, and Reff17Has an effective resistance value represented by This value is typically much smaller than the resistance value 52. In particular, the effective capacitance Ceff17And effective resistance Reff17Is given by the following equation.
[0033]
(Equation 1)
Figure 2004508591
Ceff17Denotes the collective capacitance connected to the (n-1) row conductor connected to the column conductor 17 which is zero volts;
[0034]
Cact17Indicates the capacitance connected to a single active row conductor connected to the column conductor 17;
Reff17Denotes the collective resistance connected to the (n-1) row conductor connected to the column conductor 17 which is zero volts;
[0035]
Ract17Indicates a resistor connected to one activated row conductor connected to the column conductor 17;
n is the number of column conductors of the FED 10.
The column conductors have the same effective capacitance and effective resistance, respectively. For example, the effective capacitance and the effective resistance connected to the column conductor 18 when all but one of the column conductors are activated are given by the following equations.
[0036]
(Equation 2)
Figure 2004508591
Ceff18Denotes the collective capacitance connected to the (n-1) row conductor which connects to the column conductor 18 which is zero volts;
[0037]
Cact18Indicates the capacitance connected to one active row conductor connected to the column conductor 18;
Reff18Indicates the collective resistance connected to the (n-1) row conductor connected to the column conductor 18 which is zero volts;
[0038]
Ract18Indicates the resistance connected to one activated row conductor that connects to the column conductor 18;
n is the number of column conductors of the FED 10.
The effective capacitance and the effective resistance value connected to the column conductor 19 are given by the following equations.
[0039]
(Equation 3)
Figure 2004508591
Ceff19Denotes the collective capacitance connected to the (n-1) row conductor connected to the column conductor 19 which is zero volts;
[0040]
Cact19Indicates the capacitance connected to one active row conductor connecting to the column conductor 19;
Reff19Indicates the collective resistance connected to the (n-1) row conductor connected to the column conductor 19 which is zero volts;
[0041]
Ract19Indicates the resistance connected to one starting row conductor connecting to the column conductor 19;
n is the number of column conductors of the FED 10.
For example, returning to the description of the operation of the sub-pixel 50, the capacitance 51 and Cact17Form a capacitance voltage divider network. Capacitance Cact17Is much greater than the capacitance value of capacitance 51, the voltage at node 101 remains substantially zero volts, and almost all of the voltage from row conductor drive circuit 37 exceeds capacitance 51. Appear. The voltage of the column conductor is changed to the electron emission structure 24.(27, 17)If the electron emission structure 24 is higher than the threshold voltage of(27, 17)Emits electrons and thereby discharges the capacitance 51, resulting in an effective capacitance Ceff17To
[0042]
To charge. Accordingly, the voltage at node 101 increases and the electron emission structure 24(27, 17)The voltage beyond is reduced. Electron emission structure 24(27, 17)When the voltage exceeding the threshold voltage becomes lower than the threshold voltage, the electron emission structure 24(27, 17)Stops electron emission and turns off.
[0043]
The comparator circuit 81 (shown in FIG. 3), in conjunction with the output terminal 91, monitors the voltage on the column conductor when the column conductor drive circuit is in a high impedance state and the electron emitting structure is emitting current. . The change in voltage measured on the column conductor is proportional to the charge emitted by the electron emitting structure. For example, the column conductor driving circuit 47 compares the measured value of the voltage change of the column conductor 17 with a voltage proportional to the desired intensity of the sub-pixel 50. The proportional voltage is predetermined by the method described with reference to FIG. The column conductor drive circuit 47 shuts off the sub-pixel 50 after an appropriate amount of charge is released.
[0044]
In the sub-pixel 50, the electron emission structure 24(27, 17)Is discharging a current, the electric charge charged at the node 101 is expressed by the following relational expression.
[0045]
(Equation 4)
Figure 2004508591
q is the electron emission structure 24(27, 17)Is the total charge released by
Cact17Is the capacitance connected to the starting row conductor connected to the column conductor 17.
[0046]
ΔV101Is the charge in the voltage at node 101.
The column conductor drive circuit 47 includes an amplitude modulation section 93, and the capacitance 51 is discharged to a voltage selected in advance, not to zero volts. Therefore, a column conductor having a strong sub-pixel, that is, a column emission structure having a strong electron emission structure is discharged to a positive voltage, and the emission current is reduced as compared with the discharge amount when the capacitance 51 is a discharge voltage of zero volt. Column conductors with weak sub-pixels or weak electron emission structures are discharged to zero volts.
[0047]
The determination of which electron emission structure is strong or weak when the FED 10 is driven is determined, for example, by displaying a completely white single frame and which electron emission structure turns on and off the comparison circuit. Is done. What does it is a strong electron-emitting structure, and what does not is a weak electron-emitting structure. The locations of the strong and weak electron emitting structures are stored in memory.
[0048]
Electron emission structure 24(27, 17)Emits the desired current, the electron emission structure 24(27, 17)Is turned off by the column conductor drive circuit 47 by switching from the high impedance state to the high voltage state. This corresponds to t in FIG.3Indicated by At this time, when the output voltage of the column conductor drive circuit 47 switches to the high voltage state, the capacitance Ceff17Starts charging, the voltage at node 101 increases.
[0049]
t4Thus, the output voltage of the column conductor driving circuit 37 switches from a high voltage, for example, 80 volts, to a low voltage, for example, zero volts, whereby the capacitances 51, 53, Discharge 55.
[0050]
t5Thus, the column conductor drive circuit 47 is placed in a high impedance state, and the output voltage of the column conductor drive circuit 38 changes from a low voltage, for example, zero volts, to a high voltage, for example, 80 volts. The column conductor drive circuit 47 monitors the voltage on the column conductor 17 and(28, 17)Emits current. The column conductor driving circuit 47 compares a voltage change value on the column conductor 17 with a voltage proportional to a desired intensity of the sub-pixel 57. The voltage proportional to the desired intensity is predetermined as described with reference to FIG. The column conductor drive circuit 48 disconnects the sub-pixel 57 after an appropriate amount of charge is released. For the sub-pixel 57, the electron emission structure 24(28, 17)Is emitting current, the charge charged at the node is given by:
[0051]
(Equation 5)
Figure 2004508591
q is the total charge emitted by the electron emission structure 24 (28, 17), Cact 17 is the capacitance connected to the activated column conductor connected to the column conductor 17, and ΔV104 is the voltage change at the node 104. is there.
[0052]
After emitting the desired current, the electron emission structure 24 (28, 17) is turned off by switching the column conductor drive circuit 47 from the high impedance state to the high voltage state. This is indicated by t6 in FIG.
[0053]
At t7, the output voltage of the column conductor drive circuit 38 switches from a high voltage, eg, 80 volts, to a low voltage, eg, zero volts, thereby causing the capacitances 51, 53, 55 connected to the column conductor 17 to be switched. To discharge.
[0054]
At t8, the column conductor drive circuit 47 is placed in a high impedance state, and the output voltage of the column conductor drive circuit 38 changes from a low voltage, for example, zero volts, to a high voltage, for example, 80 volts. The column conductor drive circuit 47 monitors the voltage on the column conductor 17, and the electron emission structure 24 (28, 17) emits current. The column conductor driving circuit 47 compares a voltage change value on the column conductor 17 with a voltage proportional to a desired intensity of the sub-pixel 58. The voltage proportional to the desired intensity is predetermined as described above. The column conductor drive circuit 47 disconnects the sub-pixel 58 after an appropriate amount of charge is released. For the sub-pixel 58, when the electron emission structure 24 (29, 17) is emitting current, the charge charged at the node 107 is expressed by the following equation.
[0055]
(Equation 6)
Figure 2004508591
q is the total charge emitted by the electron emission structure 24 (29, 17), Cact17 is the capacitance connected to the activated column conductor connected to the column conductor 17, and ΔV107 is the voltage change at the node 107. is there.
[0056]
After emitting the desired current, the electron emission structure 24 (29, 17) is turned off by switching the column conductor drive circuit 47 from the high impedance state to the high voltage state. This is indicated by t9 in FIG.
[0057]
At t9, the output voltage of the column conductor drive circuit 39 switches from a high voltage, for example 80 volts, to a low voltage, for example zero volts, whereby the capacitances 51, 53, 55 connected to the column conductor 17 To discharge.
[0058]
As shown in the timing diagram 100, another advantage of the present invention is that, in addition to using amplitude modulation to control emission current, the pulse width modulator 94 of each column conductor drive circuit has a pulse width Perform modulation. For example, assume the timing and variable pulse width shown in timing diagram 100, and further assume that the desired intensities of sub-pixels 50, 57, 58 are the same. The amount of time that the column conductor drive circuit 47 is in the high impedance state is a minimum time between t5 and t6, and a maximum time between t8 and t9. Therefore, the electron emission structure 24 (28, 17) is a stronger emission structure than the electron emission structure 24 (29, 17). That is, the sub-pixel 57 is a sub-pixel which emits more powerful radiation than the sub-pixel 58. The emission intensity of the sub-pixel 51 is intermediate between the sub-pixels 57 and 58. Accordingly, the column conductor drive operates in a pulse width modulation mode to promote uniformity of light emission of the FED 10.
[0059]
Although only the operation of the sub-pixels 50, 57, 58 has been described, the voltage changes at other sub-pixel emitter nodes of the FED 10, such as nodes 104, 105, 106, 107, 108, 109, may vary at particular nodes, such as 24 (28, 17), 24 (28, 17), 24 (28, 17), 24 (28, 17), 24 (28, 17), emitted by the electron emitting structure connected to 24 (28, 17) Is directly proportional to the total charge that is applied. The operation is the same as that described for the sub-pixels 60, 67, 68, 70, 77, 78.
[0060]
Thus far, an FED using amplitude modulation and pulse width modulation for controlling light emission has been provided. The FED included a control circuit consisting of a three-phase drive that monitored the voltage on the column conductors, and used pulse width modulation to control the current emitted from the electron emission structure. Further, the control circuit includes an amplitude modulator for controlling a charge level of a capacitance connected to the column conductor.
[0061]
While specific embodiments of the present invention have been shown and described, further modifications and improvements will occur to those skilled in the art. The present invention is not limited to the specific forms shown herein, but covers all modifications that do not depart from the spirit and scope of the present invention. For example, column and row conductor drive circuits can be implemented using a microprocessor. Further, the column conductor drive circuit can be designed to use the rate of voltage change to control the uniformity of the emission.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an isometric view and a schematic circuit diagram of an FED according to an embodiment of the present invention, in which a part of the FED is cut.
FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of the FED in FIG. 1;
FIG. 3 is a circuit diagram of the column conductor driving circuit of FIG. 1 according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a timing diagram of the operation of the FEM of FIG. 1;

Claims (3)

電子放出構造体が設置されている複数の列導電体と、開口を有する複数の行導体と、を有し、列導体駆動回路が複数の列導体の第1の列導体と接続し、複数の列導体と複数の行導体とが共同してサブ画素を形成する、電場放出ディスプレイ(FED)を動作する方法であって、
電子を放出するための電子放出構造体部によって放出電流を形成する工程と、
複数の列導電体のうちの少なくとも1つの列導電体上の信号変化を測定して、測定した電圧変化を明確にする工程と、
該測定した電圧変化と強度電圧値とを比較することによって、調整電圧値を明確にする工程と、
該調整電圧値を基にして、電子を放出する電子放出構造体部の動作状態を調節する工程と、
からなる方法。
A plurality of column conductors on which the electron emission structure is installed, and a plurality of row conductors having openings; a column conductor driving circuit connected to a first one of the plurality of column conductors; A method of operating a field emission display (FED), wherein a column conductor and a plurality of row conductors together form a sub-pixel,
Forming an emission current by an electron emission structure for emitting electrons;
Measuring a signal change on at least one column conductor of the plurality of column conductors to define the measured voltage change;
Comparing the measured voltage change with the intensity voltage value to clarify the adjustment voltage value;
Adjusting the operating state of the electron emission structure that emits electrons based on the adjustment voltage value;
Method consisting of.
第1の静電容量を介して第2の導体に接続し、第2の静電容量を介して第3の導体に接続する第1の導体を有し、第1の導体駆動回路が該第1の導体に接続し,複数の電子放出構造体が第1の導体上に設置され、第2の導体駆動回路が第2の導体に接続するFEDを動作する方法であって、
電子を放出するための複数の電子放出構造体によって放出電流を形成する工程と、
所定量の電流が放出されると、該複数の電子放出構造体からの電子放出を停止する工程と、からなる方法。
A first conductor connected to the second conductor via the first capacitance, and connected to the third conductor via the second capacitance, wherein the first conductor drive circuit includes the first conductor; A method of operating an FED connected to one conductor, wherein a plurality of electron emitting structures are disposed on the first conductor, and a second conductor drive circuit operates the FED connected to the second conductor.
Forming an emission current by a plurality of electron emission structures for emitting electrons;
Stopping emission of electrons from the plurality of electron emission structures when a predetermined amount of current is emitted.
第1の導電体と、
該第1の導電体に接続されて、高インピーダンス状態で動作し得る第1の導体駆動回路と、
第1の静電容量を介して第1の導体に接続される第2の導体と、
第2の導電体に接続された第2の導体駆動回路と、
第2の静電容量を介して第1の導体に接続される第3の導体と、
第3の導電体に接続された第3の導体駆動回路と、
第1の導体上に設置された複数の電子放出構造体と、
からなるFED。
A first conductor;
A first conductor drive circuit connected to the first conductor and capable of operating in a high impedance state;
A second conductor connected to the first conductor via a first capacitance;
A second conductor drive circuit connected to the second conductor;
A third conductor connected to the first conductor via a second capacitance;
A third conductor drive circuit connected to the third conductor;
A plurality of electron-emitting structures disposed on the first conductor;
FED consisting of
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