JPH0822261A - 電界放出素子の制御方法 - Google Patents
電界放出素子の制御方法Info
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Abstract
するために用いるデジタル・ビデオ・ワード(14)
を、複数のデジタル・サブワード(16,17)に分割
する。各デジタル・サブワード(16,17)を用いて
制御信号(21,22)を発生し、駆動源(24,2
7,31)の入力(23,26,32,33)に印加す
る。デジタル・サブワード(16,17)は制御信号
(21,22)をタイム・スロットに分割する。各タイ
ム・スロットは、元のデジタル・ビデオ・ワード(1
4)によって表されるタイム・スロットの期間より長い
期間を有する。制御信号(21,22)に応答して、駆
動源(24,27,31)が駆動信号(28,34)を
供給する。駆動信号の出力値および期間は、制御信号の
期間、および制御信号によって符号化されたアクティブ
およびインアクティブ状態によって制御される。
Description
御方式に関し、更に特定すれば、表示素子用駆動信号の
新たな制御方式に関するものである。
devices)は、当技術では公知であり、画像表示装置を
含む広範囲の用途に一般的に用いられている。電界放出
素子(FED)の一例は、1993年3月2日にKane e
t al.に特許された米国特許第5,191,217号に記載されて
いる。かかるFEDを制御する従来の方法は、一般的に
パルス幅変調と呼ばれており、デジタル・ビデオ・ワー
ドを用いて、特定の表示時間の間FEDによって表示さ
れる画像の輝度(intensity)を符号化するものである。
デジタル・ワードの値は、全表示時間の内、一定の駆動
電圧がFEDに印加される部分、即ちFEDアクティブ
時間を表わす。
に伴う問題の1つに、得ることができる解像度がある。
FEDは大きなコンデンサのような駆動回路として表れ
るので、駆動信号は大きな立ち上がり時間および立ち下
がり時間を有する。結果的に、立ち上がり時間および立
ち下がり時間がFEDアクティブ時間の大部分を表わす
可能性がある。低輝度信号では、立ち上がり時間および
立ち下がり時間が全FEDアクティブ時間よりも大きく
なることがある。例えば、9ビット・ビデオ・ワードで
は、最少表示時間は10ナノ秒であり、これは典型的に
FEDを駆動するのに必要な立ち上がり時間よりも短
い。結果的に、画像が表示されないことになる。
各画素に印加される電圧値を変化させて輝度を制御する
ものである。得られる駆動電圧の増分が小さいため、こ
の方法はノイズの影響を受けやすく、表示品質が損なわ
れる結果となる。
よって表される最少時間増分よりも大きな最少FEDア
クティブ時間を有し、単一または一定駆動信号は有さ
ず、FEDの駆動信号の立ち上がりおよび立ち下がり時
間よりも大きな最少時間増分を有し、しかもFEDに印
加される最少電圧駆動増分をできるだけ大きくするFE
D制御方法を有することが望ましい。
子の制御方法は、電界放出素子によって表示される画像
を指定するために用いられるデジタル・ビデオ・ワード
を、複数のデジタル・サブワードに分割する。各デジタ
ル・サブワードを用いて制御信号を発生し、駆動源の入
力に印加する。デジタル・サブワードは制御信号をタイ
ム・スロットに分割する。各タイム・スロットは、元の
デジタル・ビデオ・ワードによって表されるタイム・ス
ロットの期間より長い期間を有する。制御信号に応答し
て、駆動源が駆動信号を供給する。駆動信号の出力値お
よび期間は、前記制御信号の期間、および制御信号によ
って符号化されるアクティブおよびインアクティブ状態
によって制御される。
に好適な制御装置或いは制御回路11を概略的に示す。
説明を簡単にするために、FEDの一部のみを示すが、
FED10は、1993年3月2日、Kane et al.に特
許された米国特許第5,191,217号に記載されているよう
に、他の素子も有することは理解されよう。冷陰極エミ
ッタ(cold cathode emitter)即ち陰極12が、FED1
0の駆動信号入力13に印加される信号に応答して、電
子を放出する。典型的に、電圧源37がFED10の抽
出グリッド(extraction grid)36に印加され、エミッ
タ12からの電子放出に便宜を図る。陰極12から放出
される電子は、FED10の陽極(図示せず)上で画像
を形成する。図1は陰極12を有する回路11を示す
が、回路11は、抽出格子36のような他の素子も駆動
可能であることは理解されよう。
デジタル制御ワード即ちビデオ・ワード14を受ける。
図1に示すように、ワード14はシンボルVnで表さ
れ、ここでnはビデオ・ワード内のビット数である。図
1に示す好適実施例は、ワード14に8ビットを用いて
いるが、ワード14のビット数はいくつでもよいことは
理解されよう。回路11はワード14を複数のデジタル
・サブワードに分割する。これらサブワードの各々は、
入力13に印加される信号を制御する制御信号に変換さ
れる。図1に示す実施例では、ワード14は2つのサブ
ワード、上位サブワード即ちニブル(nibble)17と、下
位サブワード即ちニブル16とに分割される。図1に示
すように、ニブル16はLと表記され、4つの別個のビ
ットL1,L2,L3,L4を有する。また、ニブル17は
Mと表記され、4つの対応するビットM1,M2,M3,
M4を有する。ワード14、およびニブル16,17
は、通常ライン時間(line time)または表示時間と呼ば
れている時間の間回路11に供給される。表示時間は、
表示装置の水平線数の他に、表示装置のリフレッシュ即
ちスキャン速度に依存する。例えば、表示装置は、典型
的に、ある数の行および列のFEDとして構成され、こ
れらFEDは60ヘルツ(60Hz)の速度でスキャン
即ちリフレッシュされる。例えば、モノクロームVGA
フォーマット(monochrome VGA format)のような典型的
なフォーマットを有するFED表示装置の対応する表示
時間は、約35マイクロ秒である。
応する数の入力を有する、第1信号発生器18を含む。
図1に示す実施例では、発生器18は、ニブル16を受
けるために4つの入力を有する。また、発生器18は表
示時間信号15とクロック25も受ける。信号15およ
びクロック25は、発生器18においてタイミング信号
として用いられるが、これについては後に説明する。表
示時間信号15は1サイクルの表示部分の間アクティブ
となる。クロック25は、1を表示時間で除算したもの
(1/表示時間)にニブル16または17のいずれかの
最大可能十進数を乗算したものに等しい速度で発振す
る。結果的に、発生器18は、ニブル16のビット数に
よって符号化できる最大数の区間(increments)に、表示
時間を分割する。図1に示す実施例では、ニブル16は
4ビットを有するので、発生器18は表示時間を24、
即ち16の時間区間に分割する。これらの区間は、一般
的にタイム・スロット0〜タイム・スロット15と呼ば
れている。発生器18は、出力即ち制御信号21(S
1)を発生し、これを用いて入力13に印加される駆動
信号を制御する。発生器18は、ニブル16によって符
号化される数のタイム・スロットの間、信号21をアク
ティブにする。しかしながら、好適実施例では、信号2
1は、最後のタイム・スロット即ちタイム・スロット1
5の間は、常にインアクティブとなっている。他の実施
例では、信号21は全てのタイム・スロットの間アクテ
ィブのままでもよいことは理解されよう。同様に、第2
信号発生器19は、ニブル17のビット数に対応する数
の入力を有する。図1の実施例に示すように、発生器1
9はニブル17を受ける4つの入力を有する。また、発
生器19は、信号15およびクロック25も受け、出力
即ち制御信号22(S2)を発生し、これを用いて入力
13に印加される駆動信号を制御する。信号22は、ニ
ブル17内で符号化されるタイム・スロット数、即ち、
図1に示す実施例では16タイム・スロットの間アクテ
ィブである。したがって、発生器18,19はそれぞれ
信号21,22を発生し、各信号はニブル16,17の
値に応答するアクティブ時間をそれぞれ有することにな
る。好適実施例では、信号21,22はタイム・スロッ
ト15の間常にインアクティブなので、陰極12がアク
ティブとなれる最大時間は、全表示時間の15/16で
ある。しかしながら、先に示したように、他の実施例で
は、信号21,22は全タイム・スロットの間アクティ
ブであってもよい。
ような、種々のワード14の値に対する制御信号21,
22の状態を示すグラフである。以下の記載には、図1
および図2双方への参照を含む。タイム・スロットおよ
び表示時間のプロットを、参考に示す。表示時間のプロ
ットは、FEDがアクティブとなれる最大時間を表わ
す。タイム・スロットのプロットは、表示時間がクロッ
ク25の各サイクルによって分割されるタイム・スロッ
トを示す。図2の最初のプロットは、ワード14(V
N)が十進数の0を有するときの、信号21,22,S
1,S2の状態を示す。この状態では、ニブル16(L)
およびニブル17(M)の双方も、十進数の0を有す
る。結果的に、信号21(S1),22(S2)はインア
クティブとなる。図2の2番目のプロットは、ワード1
4が十進数の1を有するときの状態を示す。ニブル16
は十進数の0を有し、ニブル17は0の値を有する。結
果的に、信号S1はタイム・スロット0の間アクティブ
となり、他の全てのタイム・スロットの間インアクティ
ブとなる。一方、信号S2は全タイム・スロットの間イ
ンアクティブである。ワード14が十進数の127を有
するとき、図2のプロット3に示すように、ニブル16
は15の値を有し、一方ニブル17は7の値を有する。
したがって、信号21(S1)はタイム・スロット0〜
14の間アクティブとなり、信号22(S2)はタイム
・スロット0〜6の間アクティブとなる。図2のプロッ
ト4に示すように、ワード14の最大値は255なの
で、ニブル16(L)は15の値を有し、ニブル17
(M)も15の値を有する。結果的に、信号21,22
(S1,S2)は双方とも、タイム・スロット0〜14の
間アクティブとなる。
的に示す。図3に示すように、発生器18は、4ビット
のニブルを受けるように実施されているが、この実施は
より多くのビットを有する他のサブワードにも拡張可能
であることは理解されよう。表示時間信号15がエッジ
検出器に供給され、信号15の正方向エッジのときに短
いロード・パルスが発生される。このパルスは4ビット
・ラッチに供給され、ニブル16をこのラッチにロード
するために用いられる。4ビット・カウンタがこのパル
スをリセット・パルスとして受け取り、表示時間期間の
開始時にカウンタをゼロにクリアする。クロック25が
カウンタのクロック入力に接続され、タイム・スロット
1の開始時に各スロット時間が始まる毎に、カウンタを
増分する。カウンタの出力およびラッチの出力は、4ビ
ット比較器のXおよびY入力にそれぞれ供給され、ラッ
チ出力の値がカウンタ出力の値と比較される。表示時間
15と比較器のX<Y出力との「論理積を取る(logical
ly ANDing)」ことによって、信号21を発生する。
いて、駆動電流(ID)即ちエミッタ12を駆動する駆
動信号を制御する。信号28は、第1従属電流源(depen
dentcurrent source)の出力と第2従属電流源27の出
力とを結合することによって形成される。電流源24,
27は並列接続されているので、電流源24からの出力
電流I1に電流源27からの出力電流I2を加えることに
よって、信号28が形成される。制御信号21は電流源
24の入力23に結合されるので、信号21がアクティ
ブのとき電流源24もアクティブとなる。同様に、制御
信号22は電流源27の入力26に結合されるので、信
号22がアクティブのとき電流源27もアクティブとな
る。
に、各電流I1,I2によって放出される電荷を、エミッ
タ12によって放出される所望の最大電荷に等しく(equ
ating)することによって決定される。
時間の間、駆動電流がFEDに供給されるときに、最大
輝度を与える最大電流(例えば、8ビット・ワードで
は、Imは全表示時間の255/256倍の時間の間供
給される。
る。
のImに対する関係を求めると、次の式が得られる。
に対する関係を求めると、次の式が得られる。
られる。
1/16・Imに等しいことを示す。ここで注意すべき
は、単一電流源を用いるときImは最大電流値となり、
この電流は全表示時間またはライン時間の(2n−1)
/(2n)倍の間印加されることである。図2に示すよ
うに、信号21,22は、タイム・スロット15の間は
常に0であるので、電流源23,27は全表示時間の間
アクティブである訳ではない。しかしながら、上述の式
では、I1およびI2の値は、15/16タイム・スロッ
トの間印加されると、Imが表示時間の255/256
の間印加される場合と同じ最大輝度を与えるという結果
になる。Imの値は、回路11によって駆動されるFE
Dの形式に対する電流対輝度特性曲線を描くことによっ
て決定される。かかる曲線を描く技術は当業者には公知
である。
のタイム・スロットとを用いることを基本とする。ここ
で、Nはビデオ・ワードの長さである。あらゆる数の電
流源および対応するタイム・スロットでも用いることが
できる。即ち、電流源の数をX個とすると、
できる。
々な方法で実施することができる。例えば、電流源24
は、ベースを入力23に接続し、コレクタ2を入力13
に接続し、ベースを抵抗値R1の抵抗を介して接地に接
続した、NPNトランジスタとすることができる。ま
た、電流源27は、ベースを入力26に接続し、コレク
タを入力13に接続し、抵抗R1の1/16の抵抗値を
有する抵抗を介してエミッタを接地に結合した、NPN
トランジスタとすることができる。
る値を取る場合の、駆動電流28(図1)の動作状態を
表わすグラフである。4つの異なる動作状態は、図2に
示した信号21,22の状態に対応する。図2で説明し
たように、表示時間およびタイム・スロットを参考のた
めに示す。図4の最初のプロットは、ワード14が十進
数の0を有するときの駆動電流28(ID)を表わす。
このような状態の下では、電流28(ID)もゼロとな
る。ビデオ・ワード14が十進数の1を有するとき、制
御信号は、プロット2で示されるように、電流源24を
タイム・スロット0の間アクティブにする。電流源24
がアクティブなので、IDはI1または(1/16)Im
の値を有する。プロット3は、ビデオ・ワード14が1
27の値を有するときの状態を示す。かかる状態では、
制御信号21,22が電流源24,27の双方を動作可
能にするので、電流源24はタイムスロット0〜6の間
アクティブとなり、電流源27はタイム・スロット0〜
14の間アクティブとなる。結果的に、IDの値は、タ
イム・スロット0〜6の間(17/16)Imとなり、
タイム・スロット7〜14の間Imに等しくなる。ビデ
オ・ワード14が255の値を有するとき、制御信号2
1,22は、図4のプロット4に示すように、タイム・
スロット0〜14の間電流源24,27の双方をアクテ
ィブにする。
置、即ち制御回路30の他の実施例を示す。図5の図1
と同じ要素は同じ参照番号を有する。図5に示す実施例
は、FED10を駆動するために種々の電圧を用いる。
従属多状態電圧源(dependent multistate voltage sour
ce)31は、出力駆動信号即ち駆動電圧(DV)34を
有し、これを用いてFED10のエミッタ12を駆動す
る。結果として、電圧源31の出力は入力13に接続さ
れる。電子放出は、陰極12と格子36との間の差電圧
によって制御されるので、信号34はインアクティブの
とき高電圧を有し、アクティブのとき低電圧を有さなけ
ればならない。
33上で符号化されるデジタル・ワードによって決定さ
れる。即ち、信号21,22のアクティブまたはインア
クティブ状態が、4つの異なる出力電圧値の1つを電圧
源31に選択する、符号化制御ワードとして機能する。
結果的に、電圧源31の入力32は信号21に接続さ
れ、電圧源31の入力33は信号22に接続される。4
つの異なる電圧値は、典型的に、図1および図4に示し
た駆動電流28に用いられる4つの異なる電流値の各々
によって与えられる、表示輝度に対応するように選択さ
れる。4つの異なる電圧値は、典型的に、実験によって
決定される。典型的なFEDが選択され、図1で用いら
れた4つの駆動電流と同じ4つの異なる輝度レベルを与
える4つの電圧が見つかるまで、種々の電圧を印加す
る。例えば、ある特定のFEDが、約0.0、6マイク
ロ・アンペア、100マイクロ・アンペア、および10
6マイクロ・アンペアの駆動電流を有すると仮定する。
これらの電流値と同じ表示輝度を与える駆動電圧34の
対応する値は、それぞれ約100ボルト、50ボルト、
33ボルト、および30ボルトである。100マイクロ
・アンペアと106マイクロ・アンペアとの間の差電流
を発生するためには小さな電圧変化(33ボルトから3
0ボルト)があればよいことに比較して、0マイクロ・
アンペアと6マイクロ・アンペアとの間の差電流を得る
ためには大きな電圧変化(100ボルトから50ボル
ト)が必要なことは、表示輝度とFEDを駆動するのに
必要な電圧との間に非線形な関係があることを示す。
なる回路技術によって実施することができる。例えば、
電圧源31は、所望の電圧出力を発生するように選択さ
れた抵抗値を有する、アナログ/デジタル変換器とする
ことができる。
々の値を取る場合の、電圧34の種々の動作状態を表わ
すグラフである。ビデオ・ワード14がゼロ値を有する
とき、電圧源31はインアクティブとなり、図6のプロ
ット1によって示されるように高電圧出力値を有するの
で、FED10にゼロ電流が流れる結果となる。ワード
14の値が1の場合、制御信号21,22が電圧源31
を動作可能にし、図6のプロット2によって表されるよ
うに、電圧源31はタイム・スロット0の間、最低の差
電圧に対応する電圧を出力する。この結果、タイム・ス
ロット0の間、FED10には約IM/16の電流が流
れることになる。プロット3は、ワード14が127の
値を有するときの状態を表わす。制御信号21,22が
電圧源31を動作可能とし、電圧源31はタイム・スロ
ット0〜6の間の最高差電圧に対応する最少駆動電圧を
発生すると共に、タイム・スロット7〜14の間の中間
差電圧に対応する中間電圧を発生する。結果的にFED
10に流れる電流は、タイム・スロット0〜6の間は約
(17/16)IM、そしてタイム・スロット7〜14
の間はIM/16となる。ビデオ・ワード14が255
の値を有する場合、制御信号21,22が電圧源31を
動作可能とし、電圧源31はタイム・スロット0〜14
の間最高差電圧に対応する最少駆動電圧を発生する。結
果的に得られる電流は、タイム・スロット0〜14の
間、約(17/16)IMとなる。
界放出素子に基づくものであるが、この記載は、他の冷
陰極電界放出素子および他の冷陰極素子、ならびに他の
電子源や発光ダイオードを含む光素子にも適用可能であ
る。
新たな方法が提供されたことが認められよう。デジタル
・ビデオ・ワードを複数のサブワードに分割することに
よって、表示時間内のタイム・スロット数を減少させ
る。結果的に、1タイム・スロットが駆動信号の立ち上
がりおよび立ち下がり時間よりも大きくなるので、立ち
上がりおよび立ち下がり時間は、いずれの表示タイム・
スロットでも少数部分となり、その結果表示画像の制御
性を改善することができる。多数の駆動源を用いること
によって、FEDに印加される駆動信号に対する制御が
拡大され、表示画面の精度が改善されることになる。加
えて、従来の回路の高いクロック速度よりもクロック速
度を低下させた結果、駆動回路の電力消費も低減した。
示す図。
示すグラフ。
図。
略的に示す図。
示すグラフ。
Claims (3)
- 【請求項1】電界放出素子の制御方法であって:デジタ
ル・ビデオ・ワード(14)を受ける段階;前記ビデオ
・ワードを複数のデジタル・サブワード(16,17)
に分割する段階;各サブワードを制御信号(21,2
2)に変換することによって、複数の制御信号(21,
22)を形成し、各制御信号にアクティブ時間を含ませ
る段階;および前記複数の制御信号を用いて、前記電界
放出素子(10)に印加される駆動信号(13)を制御
し、前記駆動信号のアクティブ時間と前記駆動信号の値
を、前記複数の制御信号に応答させる段階;から成るこ
とを特徴とする方法。 - 【請求項2】電界放出素子の制御方法であって:8ビッ
ト・ビデオ・ワード(14)を最上位ニブル(17)と
最下位ニブル(16)に分割する段階;前記最上位ニブ
ルを、該最上位ニブルの値に応答する第1アクティブ時
間を有する第1信号(22)に変換する段階;前記最下
位ニブルを、該最下位ニブルの値に応答する第2アクテ
ィブ時間を有する第2信号(21)に変換する段階;お
よび前記第1信号(22)をマルチステート電圧源(3
1)の第1入力(33)に印加し、前記第2信号(2
1)を前記マルチステート電圧源の第2入力(32)に
印加する段階であって、前記マルチステート電圧源は前
記第1信号および前記第2信号に応答する電圧出力(3
4)を有する、段階;から成ることを特徴とする方法。 - 【請求項3】電子源を制御する方法であって:デジタル
制御ワード(14)を受ける段階;前記制御ワードを複
数のデジタル・サブワード(16,17)に分割する段
階;各サブワードを制御信号(21,22)に変換する
ことにより、複数の制御信号(21,22)を形成する
段階であって、各制御信号はアクティブ時間を有する、
段階;および前記複数の制御信号を用いて、前記電子源
に印加する駆動信号(13)を制御し、前記駆動信号の
アクティブ時間および前記駆動信号の値が前記複数の制
御信号に応答するように制御する段階;から成ることを
特徴とする方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US08/268,987 US5477110A (en) | 1994-06-30 | 1994-06-30 | Method of controlling a field emission device |
US268987 | 1994-06-30 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JPH0822261A true JPH0822261A (ja) | 1996-01-23 |
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Family Applications (1)
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---|---|---|---|
JP7176930A Ceased JPH0822261A (ja) | 1994-06-30 | 1995-06-21 | 電界放出素子の制御方法 |
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US (1) | US5477110A (ja) |
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