JP4637348B2 - 電界放出ディスプレイスクリーンを有するシステム - Google Patents

Description

【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】
特に本発明の実施形態は、感知された光の量に応じた出力信号を生成する光センサと、手動輝度調節デバイスと、手動輝度調節デバイスに応動する基準信号を生成する基準回路と、出力信号および基準信号を受信するように結合され、輝度レベルを示す輝度信号を生成する変換回路と、輝度信号を受信するように結合され、その幅が輝度信号に応じた行オンタイムパルスを生成する輝度制御回路と、それぞれ行オンタイムパルスを受信するように結合された行ドライバおよび列ドライバに結合された行と列を有し、行オンタイムパルスの幅に応じて輝度が自動的に変化する電界放出ディスプレイスクリーンとを備えたディスプレイシステムを含む。
【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１，５００〜１０，０００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５，５２８，１０３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２５０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Ｓｐｉｎｄｔ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〜２２０ｃ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２２０ａ〜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２２０ａ〜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２００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、ＦＥＤ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２５０ａ〜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２００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〜２２０ｃ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２２０ａ〜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５ＶＤＣ）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〜２２０ｃ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〜４１５ｃ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４４０ａ〜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４２０ａ）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−Ｖｃｃ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２１２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３２５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〜２２０ｃ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２１６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２４０ａ〜２４０ｃのオンタイムウィンドウが調節され、行ドライバ２２０ａ〜２２０ｃ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２５０ｆ〜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〜２４０ｃ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２４０ａ〜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〜２４０ｃ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２００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５７２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５００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２００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５３０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ＦＥＤ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 Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ）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ＦＥＤ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２００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２００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ＦＥＤ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 (1)

1. 行方向と列方向とにマトリックス状に配列されている複数の画素を有し、前記各画素は、１つの行ラインと、少なくとも３つの列ラインと、の交差箇所を有する、電界放出ディスプレイスクリーンを有するシステムであって、
   感知された周囲光に応じた出力信号を生成する光センサと、
   前記出力信号に応動して輝度信号を生成する変換回路と、
   それぞれ対応する前記列ラインに結合され、前記列ラインを、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、振幅変調された電圧信号でドライブする、複数の列ドライバと、
   それぞれ対応する前記行ラインに結合され、一度に１つの前記行ラインを、第１電圧信号でドライブする、複数の行ドライバと、
   前記行ドライバに接続され、行オンタイムパルスの継続期間中だけ前記行ラインにエネルギー供給されるように前記行ドライバをアクティブにする輝度制御回路とを有し、
   前記輝度制御回路は、前記輝度信号を受け取り、前記輝度信号に応じた幅をもつ前記行オンタイムパルスを、個々の前記行ラインのリフレッシュを同期化させる水平同期クロック信号に同期して生成することを特徴とする電界放出ディスプレイスクリーンを有するシステム。

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