專利名稱：顯示系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用磁矩陣器件組成的顯示系統(tǒng)。
磁矩陣顯示器件特別但不唯一用于平面顯示。這類應(yīng)用包括電視接收機，以及計算機、特別但不唯一對便攜式計算機、私人組織機構(gòu)、通訊裝備等等用的可視顯示單元。
按照本發(fā)明提供的顯示系統(tǒng)，包括含有顯示元件矩陣的顯示屏和在其內(nèi)形成通道陣列的永磁鐵，每個通道對應(yīng)于不同的一個顯示元件，每個顯示元件由一個磷靶、一個電子源及控制裝置組成，控制裝置用于控制來自源的電子流，經(jīng)過磁鐵中相應(yīng)的通道到達(dá)靶；還包括尋址裝置，它由第一導(dǎo)線與正交的第二導(dǎo)線形成的柵所構(gòu)成，每個顯示元件位于不同的一對第一節(jié)二導(dǎo)線的交點上，每條第一導(dǎo)線與每個顯示元件的控制裝置中第一控制電極相連，顯示元件在相應(yīng)的一排顯示元件內(nèi)，每條第二導(dǎo)線與每個顯示元件的控制裝置中第二控制電極相連，顯示元件在相應(yīng)的一排顯示元件內(nèi)。
顯示系統(tǒng)最好包括驅(qū)動電路，以響應(yīng)視頻輸入，在顯示屏上產(chǎn)生圖像，驅(qū)動電路對每個顯示元件有一第一驅(qū)動裝置，把啟動脈沖加到相應(yīng)的第一導(dǎo)線，還有一第二驅(qū)動裝置，在啟動脈沖時間內(nèi)，把視頻輸入確定的驅(qū)動信號加到相應(yīng)的第二導(dǎo)線。
第一驅(qū)動裝置最好包括脈沖移位裝置，它有多個相繼的輸出，每個輸出通到相繼各行導(dǎo)線上，還有按照時鐘信號沿相繼的輸出順序移動脈沖的裝置。
在本發(fā)明的一些實施例中，脈沖移位裝置由移位寄存器組成。但在本發(fā)明的另一些實施例中，脈沖移位裝置可用模擬延遲線組成，此時改變啟動脈沖幅值的亮度控制裝置可與脈沖移位裝置連接。
在本發(fā)明一些特殊的優(yōu)選實施例中，提供了從視頻輸入提取時鐘信號的裝置。
每個靶最好由多個子靶組成，每個子靶對應(yīng)于一種不同的彩色，尋址裝置由索引裝置組成，它在啟動脈沖時間內(nèi)，依次引導(dǎo)每個顯示元件中的電子流到相繼的對應(yīng)的一個子靶上。
第二驅(qū)動裝置最好包括從視頻輸入提取多個視頻分量的裝置，每個分量對應(yīng)于顯示元件不同的子靶；以及輪番地根據(jù)每個視頻分量，依次改變來自顯示元件的驅(qū)動信號的裝置。
第二驅(qū)動裝置可以包括地址總線，數(shù)據(jù)總線，控制總線和多個變換器裝置，每個變換器裝置與控制總線、數(shù)據(jù)總線、地址總線相連，且每個變換器裝置都有一輸出連接到不同的第二導(dǎo)線。
在本發(fā)明的各個優(yōu)選實施例中，都裝有消串行器裝置，用于在數(shù)據(jù)總線上產(chǎn)生一個并行數(shù)字式視頻數(shù)據(jù)字，作為輸入到顯示系統(tǒng)的數(shù)字視頻比特流的函數(shù)；還裝有尋址用的地址發(fā)生器，把數(shù)據(jù)字通過地址總線送到選擇的一個變換器裝置。
每個變換器裝置最好包括數(shù)模變換器，它響應(yīng)從視頻輸入得到的數(shù)字輸出，在連接第二導(dǎo)線上產(chǎn)生驅(qū)動信號。
對比度控制裝置最好連接到每一個數(shù)模變換器。另外，彩色控制裝置也可連接到每個數(shù)模變換器。
每個變換器裝置最好由第一寄存器、第二寄存器、多路分解器和多路復(fù)用器組成，多路分解器把第一寄存器和第二寄存器的輸入有選擇地連接到數(shù)據(jù)總線，多路復(fù)用器把第一寄存器和第二寄存器的輸出有選擇地連接到數(shù)模變換器的輸入。
最好是，在多路復(fù)用器把第一和第二寄存器之一連接到數(shù)模變換器的輸入時，多路分解器要把第一和第二寄存器中的另一個連接到數(shù)據(jù)總線。
在本發(fā)明的某些特定優(yōu)選實施例中，第一導(dǎo)線是列導(dǎo)線，第二導(dǎo)線是行導(dǎo)線。
從另一個角度來看本發(fā)明，那么本發(fā)明提供的顯示系統(tǒng)包括采用顯示元件矩陣的顯示屏，每個顯示元件由多個副顯示元件組成，每個副顯示元件對應(yīng)于一種不同的彩色，顯示屏還有由第一和正交的第二導(dǎo)線組成的柵，每個顯示元件位于不同的一對第一和第二導(dǎo)線交點上；還包括驅(qū)動電路，它響應(yīng)視頻輸入，在顯示屏上產(chǎn)生一幅圖像，視頻輸入由多個視頻分量組成，每一分量與不同的副顯示元件之一對應(yīng)，驅(qū)動電路對每個顯示元件都有第一驅(qū)動裝置和第二驅(qū)動裝置，第一驅(qū)動裝置把啟動脈沖加到對應(yīng)的第一導(dǎo)線，第二驅(qū)動裝置在啟動脈沖時間內(nèi)，把多個第二驅(qū)動信號依次加到對應(yīng)的第二導(dǎo)線上，第二驅(qū)動信號中每一個由不同的視頻分量確定。
本發(fā)明的優(yōu)選實施例，僅僅作為例子，參照附圖加以說明，其中

圖1是本發(fā)明顯示系統(tǒng)一個例子的分解圖；圖2是顯示系統(tǒng)的方框圖；圖3是顯示系統(tǒng)行驅(qū)動器的方框圖；圖4是與顯示系統(tǒng)有關(guān)的時序圖；圖5A是顯示系統(tǒng)行驅(qū)動器裝入邏輯電路的方框圖；圖5B是顯示系統(tǒng)行驅(qū)動器輸出邏輯電路的方框圖；圖5C是顯示系統(tǒng)偏轉(zhuǎn)陽極驅(qū)動邏輯電路的方框圖；圖5D是顯示系統(tǒng)的列編序邏輯電路方框圖；圖6是顯示系統(tǒng)主時鐘邏輯電路的方框圖；圖7A是本發(fā)明一個實施例所用模擬延遲線的方框圖；圖7B是通常的模擬延遲線方框圖；圖8A至8C畫出脈沖通過圖7A延遲線過程的時序圖；圖9A畫出恒定對比度圖像亮度控制系統(tǒng)的亮度與對比度的時間曲線圖；圖9B畫出可變黑色電平圖像亮度控制系統(tǒng)的亮度與對比度的時間曲線圖；圖10是本發(fā)明一個實施例的亮度控制系統(tǒng)方框圖；圖11是本發(fā)明一個實施例的部分對比度控制系統(tǒng)方框圖；圖12是另一個對比度控制系統(tǒng)的方框圖；圖13是顯示系統(tǒng)的視頻數(shù)據(jù)塊。
首先參照圖1，本發(fā)明的彩色磁矩陣顯示器包括帶有陰極20的第一玻璃板10，在對著陰極20一面依次涂敷紅、綠、藍(lán)磷帶80的第二玻璃板90。磷最好選用高電壓磷。最后的陽極層(未畫出)淀積在磷敷層80上。永磁鐵60放在玻璃板90和10之間。磁鐵60貫穿著孔的兩維矩陣或“像素孔”的兩維矩陣70。在磁鐵60朝著磷80的表面上形成陽極陣列50。為了解釋顯示器的運行，此表面將稱為磁鐵60的頂部。像素孔矩陣70的每一列有一對偏轉(zhuǎn)陽極51和52。每對陽極51和52沿相應(yīng)像素孔70的列的相對兩側(cè)伸延。在磁鐵60朝向陰極10的表面上形成控制柵40。為了解釋顯示器的運行，此表面將稱為磁鐵60的底部。控制柵40包括在磁鐵表面沿列方向伸延的第一組平行的控制柵導(dǎo)線及在磁鐵表面沿行方向伸延的第二組平行的控制柵導(dǎo)線，每個像素孔70位于不同的行柵導(dǎo)線與列柵導(dǎo)線的交點。以后將指出，板10與90及磁鐵要合在一起，密封后整個抽成填空。使用時，陰極釋放的電子被吸向控制柵40?？刂茤?0提供了一個行/列矩陣的尋址機構(gòu)，以便有選擇地讓電子進(jìn)入每個像素孔70。在每個像素孔70內(nèi)存在強磁場。在像素孔70頂部的每一對陽極51和52把通過像素孔70的電子加速，并對出射的電子束30提供有選擇的側(cè)向偏轉(zhuǎn)。然后，電子束30向著玻璃板90上電壓更高的陽極加速，形成高速電子束30。它有足夠的能量穿透陽極，到達(dá)下面的磷80，產(chǎn)生光輸出。電壓更高的陽極可能保持在典型的10kv。
磁矩陣顯示器件在英國專利申請No.GB 9217465.2中有更詳細(xì)的描述，其內(nèi)容合并在這里以便參考。
控制柵40的行及列導(dǎo)線，每一個都有各自的驅(qū)動信號。陰極20，控制柵40，偏轉(zhuǎn)陽極50的組合，對顯示器每個像素形成四電極結(jié)構(gòu)?？刂茤?0的矩陣尋址可以實現(xiàn)個別像素的控制，無需對每個像素實行個別行及列的控制。這樣，對一給定的分辨率，把對驅(qū)動器的要求從X×Y減少到X+Y。而且，利用形成控制柵40(行和列)的兩套導(dǎo)線(行和列)，還可以用其中一套作四電極偏置，用另一套控制電子束30的放大。
如前所述，顯示器是矩陣尋址器件，每個像素位于行導(dǎo)線與列導(dǎo)線的交點。只要行和列導(dǎo)線相交處的驅(qū)電壓是合適的，那么交點處的像素便發(fā)亮。掃描可按光柵掃描來編制。但是，這樣可能導(dǎo)至低的磷激發(fā)時間和高的內(nèi)部頻率。更理想的方法是同時在整個行或列上激發(fā)所有像素。這將降低內(nèi)部數(shù)據(jù)速率和增加磷的激發(fā)時間，但可能要有更多的內(nèi)部電子線路。
有源液晶矩陣顯示一般都同時作整行激勵。然后，激勵的行在屏上向下行進(jìn)。在該專業(yè)中這是眾所周知的“行掃描法”。在行掃描系統(tǒng)中，每列有相應(yīng)的模擬驅(qū)動器。因此，在一個640×480像素的顯示器里，每行有640個像素每種彩色的列驅(qū)動器數(shù)目是640；得出列驅(qū)動器總數(shù)是1920。
在本發(fā)明的各個優(yōu)選實施例中，采用列掃描代替行掃描。因此對分辨率是640×480的顯示器，每種彩驅(qū)動器的數(shù)目是480，得出行驅(qū)動器的總數(shù)是1520。因此列掃描比行掃描要求模擬驅(qū)器的數(shù)目要少，這是值得的。
現(xiàn)參考圖2，這是本發(fā)明顯示系統(tǒng)的一個例子，它由一個1024×768的磁矩陣顯示器件構(gòu)成?？刂茤?0(圖1)的每列導(dǎo)線連接到列驅(qū)動器裝置110的一個獨立的輸出。列驅(qū)動器裝置110包括四個串聯(lián)且用共同時鐘輸入CLK的比特移位寄存器111-114?？刂茤?0的每行導(dǎo)線連接到行驅(qū)動器裝置120的一個獨立的輸出。行驅(qū)動器裝置120由768個行驅(qū)動器130組成，768個行驅(qū)動器分成256個行驅(qū)動器130為一組的行驅(qū)動器組121-123。主定時及消串行器邏輯電路100通過24比特的數(shù)據(jù)總線101，8比特的地址總線102，控制總線103及定時信號線104，向行驅(qū)動器裝置120提供輸入信號。主定時及消串行器邏輯電路100也向列驅(qū)動器裝置110提供數(shù)據(jù)輸入與時鐘CLK′。時鐘輸入CLK′在作為列驅(qū)動器裝置110的時鐘輸入CLK之前要經(jīng)計數(shù)器150除以3。
現(xiàn)參考圖5A，邏輯電路100由行驅(qū)動器裝入邏輯電路組成。行驅(qū)動器裝入邏輯電路包括像素時鐘復(fù)原電路260。時鐘復(fù)原電路的輸出聯(lián)至一個除以24的計數(shù)器270的輸入。計數(shù)器270的輸出把數(shù)據(jù)有效信號DV傳送到控制總線103及定時線104。計數(shù)器270還連接到一個除以256的計數(shù)器280的輸入，計數(shù)器280有8比特的并行輸出連接到地址總線101。計數(shù)器290的輸出連接到除以3的計數(shù)器290的輸入，計數(shù)器290有一個兩比特的并行輸出。計數(shù)器290的并行輸出連接到一個2∶3多路分解器310的輸入。多路分解器310的輸出連接到控制總線103上的片選線S1-S3。計數(shù)器290的輸出連接到除以2的計數(shù)器300，計數(shù)器300有互補的輸出。計數(shù)器260的輸出與控制總線103的LA和LB控制線相連。
現(xiàn)在參看圖5B，邏輯電路100還包括由計數(shù)器270-300組成的行驅(qū)動器輸出邏輯電路，含有像素時鐘復(fù)原電路260的時鐘復(fù)原電路，多路分解器310。多路分解器310的片選輸出連接到控制總線103的紅、綠、藍(lán)啟動線RE，GE，BE。計數(shù)器300的輸出連接到定時線104的SA線和SB線。
現(xiàn)在參看圖5C，邏輯電路100還包括陽極驅(qū)動電路，用于產(chǎn)生驅(qū)動陽極驅(qū)動裝置140的驅(qū)動信號A1和A2，以激勵陽極51和52。陽極驅(qū)動電路包括第一個兩輸入或門320和第二個兩輸入或門330。第二或門320的一個輸入與多路分解器310的紅色啟動輸出連接。或門320的另一輸入則與多路分解器310的綠色啟動輸出相連。多路分解器310的綠色啟動輸出還與第二或門330的一個輸入相連?；蜷T330的另一輸入連到藍(lán)色啟動輸出。
現(xiàn)在參看圖5D，邏輯電路100還包括含有計數(shù)器270，280，290的列編序時鐘邏輯電路以及時鐘復(fù)原電路260。計數(shù)器290的輸出CLK′通過計數(shù)器150連接到列驅(qū)動裝置110寄存器111-114的時鐘輸入CLK。
圖6畫出邏輯電路100的配置，其中，列編序時鐘邏輯電路，陽極驅(qū)動邏輯電路，行驅(qū)動器裝入邏輯電路與行驅(qū)動器輸出邏輯電路組合起來，通過計數(shù)器300的例相輸出，向控制總線103上單獨的一根LA/LB線提供LA與LB信號，又通過計數(shù)器300的非例相輸出，向定時線104上單獨的一根SB/SA線提供SA和SB信號。
現(xiàn)在參見圖3，每個行驅(qū)動器130包括第一個24比特寄存器200與第二個24比特寄存器，每個寄存器都有并行輸出，可有選擇地通過48∶8多路分解器180與8比特的數(shù)模變換器(DAC)190連接。DAC190有一啟動輸入連接到定時線104的數(shù)據(jù)確認(rèn)線DV。24∶48多路分解器160把寄存器200與210有選擇地連接到數(shù)據(jù)總線101。控制器170與多路分解器160連接。控制器170連接到地址總線102及控制總線103。多路復(fù)用器180的第一控制輸入(未畫出)與控制器170連接，第二控制輸入與定時線104的SB/SA線連接。
在運行時，邏輯電路100從諸如個人計算機顯示接口之類的外部視頻源，接收串行視頻數(shù)據(jù)流。通過依次地輪番從左側(cè)開始驅(qū)動每一列顯示元件，把數(shù)據(jù)流確定的圖像顯示在顯示器件上。在每次列掃描時，所有的行都同時由各自的行驅(qū)動器驅(qū)動。顯示器件上每個像素孔70依次產(chǎn)生紅、綠、藍(lán)彩色，從而要讀取與相應(yīng)像素有關(guān)的所有彩色信息。
參考圖13，每個像素在數(shù)據(jù)流中以24比特的字表示。像素中每種彩色，即紅、綠、藍(lán)，都以不同的8比特的字確定。因此，每個像素有總數(shù)為24比特的彩色信息，得到16777216種色調(diào)。首先到達(dá)邏輯電路100的是紅色的比特0，最后到達(dá)的是藍(lán)色的比特7。數(shù)據(jù)流的次序是，對每一列，數(shù)據(jù)都從頂行開始，至底行結(jié)束，送達(dá)所有的行。
時鐘復(fù)原電路260從輸入數(shù)據(jù)流中重建像素的時鐘信號。邏輯電路100還包括一個消串行器(未畫出)，它把輸入數(shù)據(jù)流變回降低了頻率的并行數(shù)據(jù)。邏輯電路100還包括一個同步檢測器(未畫出)，用于檢測輸入數(shù)據(jù)流中使幀同步的幀同步脈沖和列同步脈沖(sync)。
從輸入數(shù)據(jù)流提取每個像素的24比特彩色數(shù)據(jù)，由邏輯電路100經(jīng)數(shù)據(jù)總線、地址總線、控制總線101-103，送至與控制柵40中每個行導(dǎo)線相連的行驅(qū)動器。從重建的像素時鐘及同步脈沖得到定時控制信號104，利用此信號104把送到行導(dǎo)線的彩色數(shù)據(jù)定時。
與行轉(zhuǎn)換的同時，列驅(qū)動器裝置110在像素控制信號控制下切換，使得裝入行驅(qū)動器130內(nèi)768組中每組24比特的彩色數(shù)據(jù)字驅(qū)動正確的像素列。
現(xiàn)在請看圖4，偏轉(zhuǎn)陽極51和52在波形A1和A2控制下分別被激勵，使來自每個像素孔70的電子束30按152所示順序掃描紅、綠、藍(lán)三種磷帶80。紅、綠、藍(lán)視頻信號與A1、A2同步地依次與行導(dǎo)線接通。送至列驅(qū)動器裝置110的時鐘輸入CLK是通過計數(shù)器150降低時鐘信號CLK′的頻率產(chǎn)生的，頻率降低量足以適應(yīng)光束偏轉(zhuǎn)索引信號A1和A2，使得對被尋址的每列像素，紅、綠、藍(lán)三色磷帶都掃描到。邏輯電路100產(chǎn)生一個列驅(qū)動脈沖，列驅(qū)動裝置110把這個脈沖沿寄存器鏈111-114傳送，如圖中波形列1(column1)，列2(column2)列3(column3)，直至列N(columnN)所示，以便依次激勵顯示屏上相繼的各個列導(dǎo)線(這里N是總的列數(shù)目，在本例中是1024列)。因此，當(dāng)列驅(qū)動信號通過寄存器鏈111-114時，列驅(qū)動信號在某一給定行上依次選取相繼的每個像素。前面已經(jīng)指出，顯示器上每個像素都有紅、綠、藍(lán)三種磷帶。要在一個列周期中掃描三種磷帶的每種磷帶，可取兩個步驟a)各種顏色的8比特數(shù)據(jù)從相關(guān)的寄存器200或210傳送至DAC 190，并在相關(guān)的行上轉(zhuǎn)換為量化的模擬電平；b)驅(qū)動陽極51與52，把從相關(guān)像素孔70出來的電子束導(dǎo)向與DAC 190轉(zhuǎn)換的8比特數(shù)據(jù)相對應(yīng)的彩色磷帶。
從圖4可以看到，三組獨立的紅、綠、藍(lán)彩色數(shù)據(jù)在每一行周期內(nèi)依次轉(zhuǎn)換成模擬信號。偏轉(zhuǎn)陽極的切換與轉(zhuǎn)換同步。再參考圖5D，在饋給列驅(qū)動器裝置110的時鐘電路CLK中安置計數(shù)器290。就是為了方便這一定時格式。
如前所述，輸入的視頻信號流包括列同步信號和幀同步信號。每一列同步脈沖表示視頻源將要送出一列新的彩色數(shù)據(jù)。對每一新的列，列同步脈沖都使時鐘復(fù)原電路260復(fù)位，每個幀同步脈沖都使列驅(qū)動器裝置110復(fù)位，以便為下一幀作準(zhǔn)備，同時還給出一個門脈沖105，供亮度電平抽樣。門脈沖105后面還要詳細(xì)討論。
再次參考圖5A，復(fù)原電路260在恢復(fù)像素時鐘信號時，首先通過計數(shù)器270對像素時鐘信號除以24。因為數(shù)據(jù)總線有24比特寬，所以24除。但是，應(yīng)該知道，在本發(fā)明的其他實施例里，數(shù)據(jù)字的長度可能大于或小于24比特。計數(shù)器270的輸出然后被計數(shù)器280除以256。計數(shù)器280的8個并行輸出通過地址總線102把數(shù)據(jù)總線101上的24比特尋址送至適當(dāng)?shù)男序?qū)動器130。計數(shù)器270的輸出通過控制總線103送出一個地址有效信號到適當(dāng)?shù)男序?qū)動器130。計數(shù)器280的輸出再被計數(shù)器290除。計數(shù)器290的2比特輸出形成多路分解器310的控制輸入。多路分解器310的輸出線構(gòu)成在控制總線103上的片選線。地址總線102與行驅(qū)動器裝置120所有256一組的三組行組121-123連接。因此，行組121-123中每一組都從計數(shù)器280接收相同的8比特地址。多路分解器310的片選輸出從組121一123中依次選出一組，所以數(shù)據(jù)總線101的數(shù)據(jù)每次只裝入組121-123中的一組。計數(shù)器300的互補輸出LA/LB及SB/SA由計數(shù)器290的輸出翻轉(zhuǎn)。控制總線103的LA/LB線從而在兩個狀態(tài)LA與LB間翻轉(zhuǎn)。當(dāng)LA/LB線在LA狀態(tài)，控制器170使多路分解器160把數(shù)據(jù)總線101與寄存器200連接起來。當(dāng)LA/LB線在LB狀態(tài)，控制器170使多路分解器160把數(shù)據(jù)總線101與寄存器210連接起來?？刂瓶偩€170的數(shù)據(jù)有效信號DV，通過控制器170，觸發(fā)寄存器經(jīng)多路分解器160與數(shù)據(jù)總線101連接，把24比特數(shù)據(jù)字裝入數(shù)據(jù)總線101。與此同時，下一列彩色數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)總線101裝入寄存器200、210之一，而貯存在寄存器200、210中另一個的數(shù)據(jù)由DAC 190轉(zhuǎn)換為模擬視頻電平，用于驅(qū)相應(yīng)的行導(dǎo)線。
因此在任何時間，都能把數(shù)據(jù)裝入寄存器200和210中的一個，而另一個寄存器則把數(shù)據(jù)向DAC 190傳送。這些動作是完全不同步的。無論如何，寄存器200與210兩者都不可能同時在同一側(cè)存取。這一裝入方法有利于從視頻源連續(xù)不斷地輸入數(shù)據(jù)，由于不要求消隱時間，因此也有利于以比通常的顯示系統(tǒng)更慢的速率輸入數(shù)據(jù)。
正如前面已指出，多路復(fù)用器180有48個輸入和8個輸出。多路復(fù)用器的輸入分成兩組，每組24，一組與寄存器200的輸出相連，另一組與寄存器210的輸出相連。每組又再分成三個8輸入的副組。每個副組連接到相應(yīng)寄存器200，210的不同的R、G、B8比特接口。貯存在每個8比特接口中24比特像素字的不同彩色數(shù)據(jù)存入寄存器200和210。再參考圖5B，計數(shù)器300在狀態(tài)SB與SA間翻轉(zhuǎn)定時線104的SB/SA線。當(dāng)SB/SA線在SA狀態(tài)，多路復(fù)用器180與寄存器200連接的一組輸入便接通。當(dāng)SB/SA線在SB狀態(tài)，多路復(fù)用器180與寄存器210連接的一組輸入便接通?？刂瓶偩€103的啟動線RE，GE，BE通過控制器107選取由SB/SA線確定的輸入組內(nèi)三個副組中的一個副組，把這個副組連到多路復(fù)用器180的8比特輸出，因而也連到DAC 190的輸入。定時線104的數(shù)據(jù)有效信號DV使DAC 190把選出并經(jīng)過多路復(fù)用器180的8比特信息轉(zhuǎn)換成相關(guān)行導(dǎo)線上的模擬視頻電平。
視頻信息流的數(shù)據(jù)輸入速率可以在1.51GB/s的量級。復(fù)原電路的像素時鐘頻率因而可能為1.51GHz量級。數(shù)據(jù)有效信號DV因而可以取63MHz的頻率。計數(shù)器280的輸出因而可能是250KHz。所以計數(shù)器290的輸出可能有82KHz的頻率。由此可見，盡管有相當(dāng)高的輸入數(shù)據(jù)速率，邏輯電路100中大部分都在相對低的頻率下運行，從而可用相對低廉的半導(dǎo)體技術(shù)來完成。
本發(fā)明迄今描述的優(yōu)選實施例的一種改型，是增設(shè)顯示圖像亮度調(diào)節(jié)的亮度控制裝置和對比度調(diào)節(jié)的對比度控制裝置。亮度和對比度控制裝置兩者都通過每個像素前述四極結(jié)構(gòu)工作點的偏移來運行的。具體說，在本發(fā)明的一個特別優(yōu)選的實施例中，亮度控制是對流經(jīng)陰極20與末級陽極的靜態(tài)工作電流，引入一定程度的調(diào)整來實現(xiàn)的，這種調(diào)整對顯示器件的所有像素都要進(jìn)行。在本發(fā)明的一個特別選出的實施例中，對比度控制是對每個行驅(qū)動器130內(nèi)DAC 190的傳遞函數(shù)，引入一個可變比例因子來實現(xiàn)的，即Vout＝KVref×DATA，這里Vout是DAC 190的輸出電壓；Vref是DAC的參考電壓；DATA是DAC的8比特輸入；K是可變比例因子。應(yīng)該指出，對只用DAC 190尋址并控制對比度的像素，變量K對像素的紅、綠、藍(lán)彩色可以是相同的?；蛘撸部梢詫γ恳徊噬锚毩⒌淖償?shù)KKred、Kgreen、Kblue提供彩色控制。
迄今參照圖2所描述的本發(fā)明優(yōu)選實施例，列驅(qū)動裝置110的輸出是兩種狀態(tài)的，要么是高電壓狀態(tài)，此時允許行驅(qū)動器裝置120給出像素強度；要么是低電壓狀態(tài)，此時即使行驅(qū)動器裝置120有最大的輸出，也因電子流被阻擋而有效地使相應(yīng)的像素列截止。
迄今描述本發(fā)明優(yōu)選實施例的一種改型，是把寄存器鏈111-114的每個輸出連接到各自的晶體管緩沖電路。各緩沖電路全用一個公用的可變亮度參考電壓供電。運行時，緩沖電路之一由列驅(qū)動裝置110的相應(yīng)輸出接通，參考電壓便有效地加到相應(yīng)的像素列。這種安排的問題是，它要引入許許多多的分立的電子元件到顯示系統(tǒng)中(1024個緩沖電路)。
現(xiàn)在參看圖7B，這是迄今描述本發(fā)明優(yōu)選實施例的又一種改型，它用模擬的“斗鏈?zhǔn)健毖舆t線400′取代寄存器鏈111-114。
現(xiàn)在參看圖7A，通常的斗鏈?zhǔn)窖舆t線400包括電荷耦合器件鏈420，每個器件有一抽頭430，使用時可從此抽頭得到輸入信號vin的遞增的延遲。各抽頭430與選擇邏輯電路410相連，此邏輯電路能讓用戶按使用情況在延遲線上編制所需的延遲。
回到圖7B，前述本發(fā)明優(yōu)選實施例的又一個改型的延時線400′，其改動是從通常的設(shè)計中除去選擇邏輯電路410。這是因為所有抽頭都有用。共有1024個抽頭，每個抽頭要與控制柵40的列導(dǎo)線中的一根相連。列時鐘信號CLK連到延遲線400′的時鐘輸入。
運行中，每幀開始時，鏈420的抽頭430的第一個抽頭對可調(diào)電壓vin抽樣。鏈420中每個電荷耦合器件響應(yīng)計數(shù)器150送來的列時鐘信號，把抽樣電壓傳送到下一個電荷耦合器件。抽樣電壓決定顯示圖像的亮度。除了正攜帶著脈沖的那個抽頭，所有延遲線400′抽頭的電壓都保持著低于像素四極管結(jié)構(gòu)的截止電壓或“黑”色電平，從而防止寄生的圖像畸變。抽樣電壓有效地產(chǎn)生一個脈沖，在列時鐘信號CLK的作用下，脈沖沿鏈420移動。圖8A至8C表明脈沖通過延遲線400′時的過程。
參考圖9A，這是一種亮度控制方法，它在可變黑色電平上維持一個恒定幅值對比度范圍。參考圖9B，這是另一種亮度控制方法，它維持恒定峰值輸出電平，同時改變黑色電平，但以降低對比度范圍為代價。上述方法中的任一個，都可以在本發(fā)明各個實施例中采用。
現(xiàn)在參看圖10，在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，延遲線400′抽樣的電壓值Vin由亮度控制電路提供，亮度控制電路包括一個電位器440，電位器440一端連到最大亮度電壓Vmax，另一端連到最小亮度電壓Vmin，這里Vmin是像素四極結(jié)構(gòu)的黑色電平。電位器440的滑臂連接到模擬多路復(fù)用器450的兩個輸入中的一個輸入端。多路復(fù)用器450的另一輸入端連到Vmin。多路復(fù)用器450的控制輸入與邏輯電路100的幀同步信號FS連接。多路復(fù)用器450的輸出連到延遲線400′的輸入。在運行時，每個幀同步脈沖觸發(fā)多路復(fù)用器450把延遲線400′的輸入從Vmin移至電位器440滑臂的電壓值。在沒有幀同步脈沖時，延遲線400′的輸入維持在Vmin。
現(xiàn)在參看圖11，在本發(fā)明的一個特定的優(yōu)選實施例里，每個行驅(qū)動器130的DAC 190是8比特電流模式DAC，它有一排比例電流匯490。匯490根據(jù)來自多路復(fù)用器180的8比特輸入數(shù)據(jù)，可有選擇地通過開關(guān)陣列480并聯(lián)?？鐚?dǎo)放大器460與開關(guān)陣列480連接?？勺儏⒖茧娏?70與匯490連接。
運行時，流經(jīng)匯490的總電流Iout是從開關(guān)陣列480流出的。匯490根據(jù)8比特輸入數(shù)據(jù)有選擇地通過開頭陣列480并聯(lián)?？傠娏鬓D(zhuǎn)換成輸出電壓Vout，通過跨導(dǎo)級460驅(qū)動各個行導(dǎo)線。流過匯480的總電流在適當(dāng)?shù)膮⒖茧妷涸锤删€上泄放。雖然各電流匯480的比例是固定的，但每個匯的絕對電流則由參考電流470決定。參考電流470又由外部電壓輸入Vref所設(shè)定。由此可見，可變對比度控制可以通過引入變更Vref的裝置而得到。Vref能對DAC 190的輸出實現(xiàn)真正的模擬控制而不是數(shù)值化控制。
現(xiàn)在參看圖12，本發(fā)明的一個特殊的優(yōu)選實施例，它含有對比度與彩色聯(lián)合控制裝置，用于改變各個DAC 190的參考電壓Vref。對比度與彩色控制裝置包括電位器500，它的滑軌一端與較高電壓源v+連接，另一端與較低電壓源連接。電位器500的滑臂與緩沖放大器390的輸入連接。緩沖放大器390的輸出與三個電位器501-503三個滑軌的一端連接。三個電位器501-503三個滑軌的另一端與較低電壓源連接。電位器501-503的三個滑臂連接到一個多路復(fù)用器400的三個輸入。多路復(fù)用器400有兩個控制輸入，分別與電子束索引信號A1，A2相連。多路復(fù)用器400的輸出連到各個DAC 190的Vref輸入。
運行時，用戶可通過調(diào)節(jié)電位器500而調(diào)節(jié)顯示的對比度。電位器500選出的電壓通過緩沖器390送到電位器501-503。每種彩色的強度通過調(diào)節(jié)電位器501-503中相應(yīng)的一個，可以相對于其他彩色強度加以調(diào)節(jié)。如前所述，每個行驅(qū)動器對相應(yīng)行內(nèi)的每一像素，依次把R、G、B數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成行驅(qū)動電壓。與依次轉(zhuǎn)換同步，每個像素上的電子束在索引信號A1，A2作用下，依次指向像素中每種彩色的子像素。索引信號通過對應(yīng)于被指向的子像素的多路復(fù)用器400，選擇彩色控制電壓，從而根據(jù)彩色來決定Vref。在彩色轉(zhuǎn)換時改變參考電壓Vref，可以引入彩色強度的相對變化。把對比度控制電壓加到彩色控制的輸入，彩色控制值便互相跟蹤，從而不論對比度的設(shè)定如何變化，仍能維持恒定的彩色顯示點。
至此，本發(fā)明各個優(yōu)選實施例，已結(jié)合磁矩陣顯示器加以說明，但是，十分清楚，至少某些已說明的特性可以用于其他顯示技術(shù)，比如場發(fā)射顯示技術(shù)。
總起來說，本發(fā)明從某方面看，廣泛地涉及顯示系統(tǒng)，此顯示系統(tǒng)包括含有顯示元件矩陣的顯示屏及在里面開有通道陣列的永磁鐵，每一通道對應(yīng)一個不同的顯示元件，每個顯示元件又包括磷靶，電子源，以及控制電子流的裝置，電子流從電子源經(jīng)過磁鐵中對應(yīng)的通道到達(dá)靶上。
特別是，迄今描述的本發(fā)明涉及的顯示系統(tǒng)，包括含有顯示元件矩陣的顯示屏以及在里面開有通道陣列的永磁鐵，每一通道與不同的一個顯示元件對應(yīng)，每個顯示元件又包括磷靶，電子源，以及控制電子流的裝置，電子流從電子源經(jīng)過磁鐵中對應(yīng)的通道到達(dá)靶上；由第一與正交的第二導(dǎo)線構(gòu)成的柵組成的編址裝置，每個顯示元件位于不同的一對第一與第二導(dǎo)線的交點，每個第一導(dǎo)線連接在每個顯示元件四極結(jié)構(gòu)的第一控制電極，這里每個顯示元件是指在相應(yīng)的一排顯示元件內(nèi)的每個顯示元件，每個第二導(dǎo)線連接到相應(yīng)一排顯示元件上每個顯示元件四極結(jié)構(gòu)的第二控制電極。
權(quán)利要求
1.一個顯示系統(tǒng)包括含有顯示元件矩陣的顯示屏以及里面開有通道陣列的永磁鐵，每一通道與一顯示元件對應(yīng)，每一顯示元件又包括磷靶、電子源和控制電子流的裝置，電子流從電子源經(jīng)過磁鐵中相應(yīng)通道到達(dá)靶上；以及編址裝置，由第一與正交的第二導(dǎo)線構(gòu)成的柵組成，每個顯示元件位于不同的一對第一與第二導(dǎo)線的交點，每個第二導(dǎo)線連接在相應(yīng)一排顯示元件上每個顯示元件控制裝置的第一控制電極，每個第二導(dǎo)線連接在相應(yīng)一排顯示元件上每個顯示元件控制裝置的第二控制電極。
2.按照權(quán)利要求1的顯示系統(tǒng)，包括驅(qū)動電路，它響應(yīng)視頻輸入，在顯示屏上產(chǎn)生圖像，該驅(qū)動電路包括對每個顯示元件的第一驅(qū)動器裝置，以便把啟動脈沖加到相應(yīng)的第一導(dǎo)線，以及第二驅(qū)動器裝置，以便在啟動脈沖時間內(nèi)把由視頻輸入確定的驅(qū)動信號加到相應(yīng)的第二導(dǎo)線。
3.按照權(quán)利要求2的顯示系統(tǒng)，其中第一驅(qū)動器裝置包括有多個相繼輸出的脈沖移位裝置，每個輸出連接到相繼的各個行導(dǎo)線；以及移動脈沖的裝置，它響應(yīng)時鐘信號，逐次把脈沖沿相繼的輸出串行移動。
4.按照權(quán)利要求3的顯示系統(tǒng)，其中脈沖移動裝置包括一個移位寄存器。
5.按照權(quán)利要求3的顯示系統(tǒng)，其中脈沖移位裝置包括一模擬量延遲線。
6.按照權(quán)利要求5的顯示系統(tǒng)，包括亮度控制裝置，用于改變啟動中的幅值。
7.按照權(quán)利要求3至6中任一條的顯示系統(tǒng)，包括從視頻輸入中提取時鐘信號的裝置。
8.按照權(quán)利要求2至7中任一條的顯示系統(tǒng)，其中每個靶包含多個子靶，每個子靶對應(yīng)于一種不同的彩色，以及，尋址裝置，包括索引裝置，索引裝置在啟動脈沖時間內(nèi)依次引導(dǎo)每個顯示元件內(nèi)的電子流射到相繼的子靶上。
9.按照權(quán)利要求8的顯示系統(tǒng)，其中第二驅(qū)動裝置包括從視頻輸入提取多種視頻分量的裝置，每個分量對應(yīng)于顯示元件一個不同的子靶；以及輪番根據(jù)每個視頻分量，依次改變顯示元件驅(qū)動信號的裝置。
10.按照權(quán)利要求2至9中任一條的顯示系統(tǒng)，其中第二驅(qū)動裝置包括地址總線、數(shù)據(jù)總線、控制總線和多個轉(zhuǎn)換器裝置，每個轉(zhuǎn)換器裝置均與控制總線、數(shù)據(jù)總線、地址總線連接，且每個轉(zhuǎn)換器裝置都有一個輸出連接到不同的第二導(dǎo)線。
11.按照權(quán)利要求10的顯示系統(tǒng)，包括消串行器裝置，用于在數(shù)據(jù)總線產(chǎn)生并行數(shù)字式視頻數(shù)據(jù)字，作為輸入顯示系統(tǒng)的數(shù)字視頻比特流的函數(shù)；以及地址發(fā)生器，把數(shù)據(jù)字通過地址總線尋址送到選出的一個轉(zhuǎn)換器裝置。
12.按照權(quán)利要求11的顯示系統(tǒng)，其中每個轉(zhuǎn)換器裝置包括一個數(shù)模轉(zhuǎn)換器，它響應(yīng)從視頻輸入得到的一個數(shù)字輸入，在相連的第二導(dǎo)線上產(chǎn)生驅(qū)動信號。
13.按照權(quán)利要求12的顯示系統(tǒng)，包括與每個數(shù)模轉(zhuǎn)換器相連的對比度控制裝置。
14.按照權(quán)利要求13的顯示系統(tǒng)，包括與每個數(shù)模轉(zhuǎn)換器相連的彩色控制裝置。
15.按照權(quán)利要求12至14中任一條的顯示系統(tǒng)，其中每個轉(zhuǎn)換器裝置包括一個第一寄存器、一個第二寄存器、一個把第一寄存器和第二寄存器的輸入有選擇地連接到數(shù)據(jù)總線的多路分解器，和一個把第一寄存器和第二寄存器的輸出有選擇地連接到數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸入的多路復(fù)用器。
16.按照權(quán)利要求15的顯示系統(tǒng)，其中當(dāng)多路復(fù)用器把第一和第二寄存器中的一個連接到數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸入時，多路分解器要把第一和第二寄存器中另一個連接到數(shù)據(jù)總線。
17.按照前面權(quán)利要求中任一條的顯示系統(tǒng)，其中第一導(dǎo)線是列導(dǎo)線，第二導(dǎo)線是行導(dǎo)線。
18.一個顯示系統(tǒng)，包括一個帶顯示元件矩陣的顯示屏，每個顯示元件有多個子顯示元件，每個子顯示元件對應(yīng)不同的一種彩色，還帶有構(gòu)成一個柵的第一導(dǎo)線與正交的第二導(dǎo)線，每個顯示元件位于不同的一對第一導(dǎo)線與第二導(dǎo)線的交點；以及驅(qū)動電路，它響應(yīng)視頻輸入，在顯示屏上產(chǎn)生圖像，視頻輸入包含多個視頻分量，每一分量與不同的一個子顯示元件對應(yīng)，驅(qū)動電路包括對每個顯示元件的第一驅(qū)動器裝置和第二驅(qū)動器裝置，第一驅(qū)動器裝置把啟動脈沖加到對應(yīng)的第一導(dǎo)線，第二驅(qū)動器裝置在啟動脈沖時間內(nèi)，把多個第二驅(qū)動信號依次加到對應(yīng)的第二導(dǎo)線，每個第二驅(qū)動信號由不同的一個視頻分量決定。
全文摘要
一個顯示系統(tǒng)包括一個含有顯示元件矩陣的顯示屏和一個里面開有管道陣列的永磁鐵。每一管道與不同的顯示元件相對應(yīng)。每個顯示元件包括一個磷靶、一個電子源以及控制電子流的裝置,電子流從源出來,經(jīng)過磁鐵中對應(yīng)的管道,到達(dá)靶上。尋址裝置包括構(gòu)成一個柵的第一導(dǎo)線與正交的第二導(dǎo)線。每個顯示元件位于不同的一對第一導(dǎo)線與第二導(dǎo)線的交點。每個第一導(dǎo)線連接到一排顯示元件中每個顯示元件的控制裝置的第一控制電極,每個第二導(dǎo)線連接到一排顯示元件中每個顯示元件的控制裝置的第二控制電極。
文檔編號H01J3/02GK1194055SQ9619653
公開日1998年9月23日 申請日期1996年2月23日 優(yōu)先權(quán)日1995年8月25日
發(fā)明者約翰·比特桑, 安德魯·諾克斯, 肖恩·克里根 申請人:國際商業(yè)機器公司