专利名称：图像显示装置的制作方法
技术领域：
本文讨论的主题涉及对使用电子发射元件，如薄膜电子源，的矩阵式图像显示装置(场发射显示器，在下文中缩写为FED)的图像质量修正技术。
背景技术：
FED使用在多个沿水平方向延伸的扫描线和多个沿垂直方向延伸的信号线之间的各交叉点上的电子源。电子源由施加于扫描线的扫描电压和施加于信号线的信号电压(对应于图像信号)驱动。
在这种FED中，由于电压降是由扫描线的布线阻抗引起的，所以会发生图像质量下降，如亮度改变。例如，日本专利公开号2002-229506(JP2002-229506)公开了用于修正图像质量下降的技术。
JP2002-229506公开的技术中，一条扫描线被分成几块(4块)，并基于图像信号计算每块的电压降电平，并对应于该电平修正图像质量。
然而，在JP2002-229506的技术中，因为将一条扫描线分成4块，所以不能精确地进行图像质量修正。此外，当分块数不是3的倍数时，在一个像素中会出现修正量的差异，这破坏了一个像素中原本的彩色平衡。
因此，有必要改进用于修正图像质量的技术，并从而改进显示图像的图像质量。
发明内容
本文的技术通过提供对使用薄膜电子源的显示装置，例如FED式显示器，的改进的修正，来缓解一个或多个上面提到的问题。
图像显示装置具有扫描线和信号线。扫描线控制电路向扫描线施加扫描电压；信号线控制电路向信号线施加对应于输入视频信号的驱动电压，使得布置在扫描线和信号线之间的交叉点上的电子源根据扫描电压和驱动电压之间的电位差发射电子。修正电路通过计算用于修正N个像素(N≥1)的驱动电压的电平，来修正驱动电压，使得该N个像素处的亮度变化处于或低于人类的容许限度。
本文还公开了具有在第一和第二线的交叉点上的电子源的图像显示装置和根据视频信号提供驱动电压的电压发生电路。在该装置中，当视频信号具有恒定的水平电平时，电压发生电路施加在沿着第一线上的电子源处呈现阶梯图形的驱动电压。该图形的电平从第一线，例如扫描线，的一端向另一端逐级变化，并且阶梯图形中一级的宽度对应的数字是沿第一线的方向排列的电子源的宽度的3至99倍。
在下面的说明书中将在某种程度上对另外的优点和新颖性特征进行阐述，通过研究下文和附图，另外的优点和新颖性特征在某种程度上对于本领域的技术人员将变得显而易见，或者可以通过对这些实施例的生产或操作来了解。可以通过实践或使用所附权利要求中特别指出的方法、手段及组合，来实现和达成本专利技术的优点。
附图仅是示例性地而不是限制性地描绘了依照本技术的一个或多个实施。在附图中，相同的附图标记表示相同或类似的元件。
图1是图像显示装置的一个实施例的框图；图2是图1中所示的信号处理电路10的具体实施例的框图；图3是根据该实施例的扫描电压的特性图；图4A和4B是电子源的等效模型的框图；图5是根据该实施例的电子源的外加电压对电流的特性简图；和图6A和6B是根据该实施例的修正数据的特性的框图。
具体实施例方式
在下面的详细说明中，为了透彻理解有关技术，作为例子，提出了许多具体细节。然而，本技术可以在没有这些细节的情况下实践，这对于本领域熟练技术人员来说应该是显而易见的。为了避免对本技术的不必要的模糊情况，在其它实例中，对公知的方法、工序、组件和电路技术进行了比较高位的描述而没有描述细节。
图1示出了一个电子发射元件式图像显示装置的实施例。该实施例，使用被动矩阵驱动式的电子发射元件式图像显示装置，其具有MIM(金属-绝缘体-金属)型电子源作为电子源。然而，修正技术可类似地应用到使用非MIM型电子源的显示器，包括SCE(表面传导电子发射)型，碳纳米管型，BSD(弹道电子表面发射装置)型，和Spindt型。此外，在下文中，使用在扫描线两端具有两个扫描线控制电路501和502的装置作为例子进行说明。然而，本技术自然也能够应用到只使用一个扫描线控制电路和/或与扫描线的不同连接的装置。
视频信号被输入到视频信号输入终端3中，然后被提供给信号处理电路10。信号处理电路10包括电压降修正电路，将参照图2对其进行详细描述。修正电路的运行是为了补偿由扫描线51至55的布线阻抗引起的电压降。随后将对该操作进行详细说明。
对应于输入视频信号的水平同步信号被输入到水平同步信号终端1中，然后被提供给定时控制器2。定时控制器2生成与水平同步信号同步的定时脉冲并将该脉冲提供到扫描线控制电路501和502中。
另一方面，在显示板6上，在屏幕上以沿水平方向(纸面上的左右方向)延伸的方式形成的多条扫描线51至55，沿垂直方向(纸面上的上下方向)并排布置在屏幕上。此外，在屏幕上以沿垂直方向(纸面上的上下方向)延伸的方式形成的多条信号线41-45，沿水平方向(纸面上的左右方向)并排布置在屏幕上。扫描线51至55与信号线41至45相互垂直，并且将被连接到各扫描线和各信号线的电子源(电子发射元件)，布置在扫描电平和信号电平之间的各个交叉点上。因而，配置了将以矩阵形式布置的多个电子源。本领域的熟练技术人员会理解，交叉线的水平-垂直配置仅是示范性的，可以使用其它走向和/或其它交叉线设置。
扫描线控制电路501和502连接到扫描线51至55的左右两端。扫描线控制电路501和502分别向扫描线51至55提供用于选择扫描线51至55中的一个或两个的扫描电压(Vscan)，其与来自定时控制器2的定时脉冲同步。这样，扫描线控制电路501和502在水平周期中顺序地向扫描线51至55施加扫描电压，从而在水平周期中对于垂直扫描从顶部开始顺序地选择电子源中的一行或两行。
作为信号电压提供电路的信号线控制电路4连接到信号线41至45的上端。信号线控制电路4基于从信号处理电路10提供的视频信号，生成对应于每条信号线(电子源)的信号，并把该信号提供给每条信号线。
当信号电压(Vdata)从信号线控制电路4被施加于连接到通过扫描电压选择出来的扫描线的各电子源时，扫描电压和信号电压之间的电位差被加于各电子源。当电位差超过预定阈值时，电子源发射电子。当电位差大于阈值时，电子源的电子发射电平近似与电位差成比例。当信号电压为正时，扫描电压为负，而当信号电压为负时，扫描电压为正。在与各电子源相对的位置上，提供了荧光材料和加速电极，其未被示出。电子源和荧光材料之间的空间被抽成真空。从电子源发射的电子，被由高压控制电路7施加到加速电极的高压加速，并且进入真空并与荧光材料碰撞。这使荧光材料发光，并且光通过透明玻璃基板，其未被示出，向外辐射。这样，视频图像形成在FED上。
图3示出了在具有这种配置的FED中，扫描电压相对于每个电子源的水平位置的变化特性。图3中的实线示出了从扫描线控制电路501和502提供的扫描电压，而虚线示出了电子源的水平位置与扫描电压的关系特性。如图3所示，扫描电压中发生的电压降取决于电子源的水平位置，并且电压降在中心处达到最大。
扫描电压中发生的电压降取决于水平位置，因为电压降是由扫描线的布线阻抗引起的。也就是说，当扫描电压Vscan和信号电压Vdata之间的电位差超过预定阈值时，电流从信号线流向扫描线，因此电压降的发生是由该电流和扫描线的布线阻抗引起的。当一个水平周期中显示的数据量增加时，例如，在条形表示(bar indication)的情况下，流进扫描线的电流量增加并且电压降电平增加。
在下文中，将使用图2对根据该实施例的用于补偿这种电压降的修正电路进行详细说明。图2是用于说明包括相关的修正电路的信号处理电路10的具体实施例的框图。信号处理电路10可以通过，例如在ASIC中，对通用数字处理器的适当编程，或者对离散数字逻辑的适当设计来实现。图2中所示的修正电路配置为修正扫描线的布线阻抗。在图2中，灰度级(对比度)-电流转换模块11将已输入到视频信号输入终端31至33中的每个R(红)G(绿)B(蓝)视频信号的数字灰度(对比度)信号，转换成对应的电流。加法运算模块17对RGB的电流值求和。
这里，在图4A和4B中，电子源的等效模型是用于说明对RGB的电流值求和的目的。图4A示出了未对电流值求和的正常电子源模型。标记20R、20G、20B、21R、21G和21B表示信号线。每条信号线都连接到信号线控制电路4，并被加以对应于显示视频信号的信号电压。各信号线与电子源相连。
如图5中所示，当对电子源施加电压时，它们产生电流。因此，在图4A和4B中，电子源被表示为电流源22R、22G、22B、23R、23G和23B。各电子源通常连接到扫描线28，并且各电子源与扫描线28之间存在布线阻抗24R、24G、24B、25R、25G和25B。电流源22R、23R对应于颜色R，电流源22G、23G对应于颜色G，而电流源22B、23B对应于颜色B，用另一种方式表述，电流源22R、22G和22B对应于第n-1个像素；电流源23R、23G和23B对应于第n个像素。对应于视频信号的信号电压Vdata从信号线控制电路4被施加于电流源22R、22G、22B、23R、23G和23B中的每个，并且扫描电压被施加给扫描线28。每个电流源都根据信号电压，生成信号线电流ir(n-1)、ig(n-1)、ib(n-1)、ir(n)、ig(n)或ib(n)，其流进扫描线28。
从电子源和扫描线28之间的接点可以看到，每个信号线电流被分为左和右方向，并且分流比服从基尔霍夫定律。也就是说，该比值能够从电子源和扫描线28之间的接点处得知的布线阻抗比计算出来。对信号线电流求和，从而确定扫描线电流Ir(n-1)、Ig(n-1)、Ib(n-1)、Ir(n)、Ig(n)和Ib(n)。扫描线电流乘以扫描线阻抗的积是电压降电平。
例如，第n个像素中的电压降电平在颜色R中为Ir(n)×R1，在颜色G中为Ig(n)×R1，在颜色B中为Ib(n)×R1；第n个像素中的总电压降电平为Ir(n)×R1+Ig(n)×R1+Ib(n)×R1。其可改写为(Ir(n)+Ig(n)+Ib(n))×R1。此外，由于可以认为彼此相邻的Ir(n)、Ig(n)和Ib(n)具有近似相等的电流值，所以可假设Ir(n)≅Ig(n)≅Ib(n),]]>因此可以用3×Ir(n)×R1来近似总电压降。从不同的观点，这表示一个像素单位中的电压降电平可以通过扫描线电流计算出来(Ir(n)×(R1×3))，其中扫描线电流是流过三个扫描线阻抗R1的电流。用这个想法，可以假设如图4B中所示的其中对电流值求和的电子源模型。
在图4B中，信号线和电流源与图4A的模型中的那些相同，而电流源和扫描线28之间的接点与图4A中的那些不同。在图4B中，一个像素的三个电流源与扫描线28的接点是公共的，并且布线阻抗26、27集中为一个阻抗，R1×3。由于三个电流源与扫描线28的接点是公共的，所以流进扫描线28的电流，irgb(n)，是ir(n)+ig(n)+ib(n)。从电子源和扫描线28之间的接点可以看到，各信号线电流被分为左和右方向，并且与图4A中类似地，分流比服从基尔霍夫定律。对信号线电流求和，从而确定扫描线电流Irgb(n-1)和Irgb(n)。扫描线电流乘以扫描线阻抗的积就是电压降电平。
例如，第n个像素中的电压降电平为Irgb(n)×R1×3。由于图4A和图4B的模型是电等效的，所以能够基于图4B来设计用于计算电压降电平的修正电路。当如上述以像素为单位来观察电子源时，可以使用三个电流源RGB的信号线电流的总和，(ir(n)+ig(n)+ib(n))。
用这个想法，图2中的加法运算模块17对已经在灰度(对比度)-电流转换模块11中转换成电流值的RGB信号求和。扫描线电流计算模块13对一个水平周期中的总信号线电流，或对从连接到一条扫描线的所有信号线41至45流出的总信号线电流，执行积和(product-sum)运算，从而计算流进一个扫描线阻抗R1的扫描线电流Irgb(n)。电压降计算模块14通过把扫描线电流计算模块13中计算出来的扫描线电流Irgb(n)与扫描线阻抗R1相乘，来计算电压降电平ΔV(n)。电压降计算模块14计算用于修正N个像素(N≥1)的驱动电压的电平，以使得该N个像素的亮度变化处于或低于人类的容许限度。
另一方面，灰度(对比度)-电流转换模块11中的各RGB电流值被发送到加法运算模块17并同时被输入到延迟电路12中。包括FIFO存储器的延迟电路12，存储着与一个水平周期对应的周期的各RGB电流值，并在下一个水平周期期间输出所存储的电流值，从而仅将各RGB电流值延迟对应于一个水平周期的周期。
这样做的原因如下。即，当扫描线电流计算模块13计算一个水平周期中的总信号线电流时，扫描线电流计算模块13的计算结果在一水平周期后才给出。因此，为了与扫描线电流计算模块13的计算结果同步，也对各RGB电流值进行延迟。电流-电压转换模块15把各RGB电流值，其已经被延迟了对应于一个水平周期的周期，转换成电压值，并且加法运算模块16R、16G和16B把各RGB电压值都加上相同的电压降电平ΔV(n)。电压降电平ΔV(n)被加到与视频信号对应的值上，从而能够修正电压降。最后，电压-灰度转换模块18把电压-灰度中的已经加上了该电压降电平的各RGB电压值，转换成数字灰度信号。
如上文所述，彼此相邻的RGB的信号线，或对应于一个像素的三条信号线，实际上被合计为单个信号线，并且电压降电平是以合计的信号线为单位计算的。因此，不需要将RGB信号转换成串行信号，并且可以在它们并行时进行处理，从而可以使用典型的逻辑IC对其进行操作。也就是说，通常，当把RGB并行信号转换成串行信号时，将生成的串行信号的时钟信号需要是原并行信号中的时钟信号的三倍快。因此，根据该实施例，不需要用于将并行信号转换成串行信号的构造，而可以在简单的构造中计算修正电平。
当信号实际上不是以彼此相邻的RGB单位为单位，而是被合计为单个信号线值时，对于一个像素修正数据显著不同的部分，有在该部分处原图像的彩色平衡遭到破坏的可能性。因此，实际上把每个彼此相邻的RGB合计为单个信号线值。例如，可将多个彼此相邻的RGB单位集中到单个信号线中来计算修正电平。
接下来，图6A和6B中示出了该实施例中电压修正电平的具体实例。首先，图6A是一个实例的视图，其中对每个RGB计算电压降电平以获得修正电平，并且在这种情况下，每个RGB的修正电平是不同的。另一方面，图6B是该实例的视图，其中是以一个像素(RGB总和(RGB total))为单位计算电压降电平，来获得修正电平，并且在这种情况下，在一个RGB像素中，修正电平是恒定的。即使如图6B中所示修正电平在像素中是恒定的，修正后颜色不会改变。这是因为即使如图6A中所示对每个RGB计算电压降电平，对每个RGB的修正电平的变化很小，从而形成平缓的坡度。
然而，当RGB总和单位包括两个或更多像素时，相邻单位之间的修正电平的变化逐渐增加，因此在修正电平变化的部分，认为可以看到亮度或颜色的变化。因此，下面计算处于可视极限的RGB总和单位。
首先，当面板的分辨率是按照VGA时，像素数是640，信号线数是640×3＝1920。如图3中所示，电压降电平在左右两端达到最大，并且在左端的情况下，该电平是第一个像素的R和G之间的电压降电平。这里，一般认为人类视觉上能察觉到亮度变化的亮度差是1％或更大。当用外加电压代替亮度时，由于外加电压在白色显示(white display)上作为最大外加电压是3Vpp，所以假设当电压差为30mVpp或更大时，其是上面外加电压的1％时，可以看到亮度差。因而，假设第一个像素的R和G之间的电压降电平为ΔVm，并且RGB总和的像素数为N，则满足ΔVm×3×N＜30mVpp的N的最大值可以近似在可视极限上。这样，计算N′＝30mVpp/(ΔVm×3)，然后通过对N′舍位来获得N。
首先，为了获得ΔVm，需要获得第一个像素的R和G之间的扫描线电流Ir(1)。每个信号线电流(如图4中的ir(n))可基于基尔霍夫定律计算出来，当假设第n个信号线电流为i(n)时，Ir(1)可表示为Ir(1)＝∑((1919-n)/1919×i(n))(n1～1919)。
这里，当假设视频信号表示全白显示，并且假定在典型白色显示的情况下的该时刻的i(n)为100μA时，给定Ir(1)＝96mA。这里，当假定第一个像素的R和G之间的扫描线阻抗为R1时，给定ΔVm＝R1×Ir(1)，并且当假定R1作为典型值为9mΩ时，给定ΔVm＝9mΩ×96mA＝864μV，并且将N′＝30mVpp/(864μV×3)＝11.57舍位，作为结果，得到N＝11。
因而，如果RGB总和的像素数不大于11时，不能看到亮度的变化。N＝11对应于33个电子源。当视频信号具有恒定的水平电平时，电压在沿着信号线的电子源处显示图形，其中电平从扫描线的一端向另一端逐级变化，并且其中阶梯图形中一级的宽度对应的数字是沿第一方向排列的电子源宽度的3至99倍。
如上，当实际上把几条信号线的数据值合计为单个信号线的值来计算电压降电平时，真实修正数据的误差随RGB总和的像素数的增加而增加。因此，如上面计算的那样，期望RGB总和的像素数在亮度变化不可视的范围之内。
上述计算方法是用于获得使亮度或颜色变化不可视的RGB总和的像素数的实例。因此，由于电压降电平取决于面板的分辨率和扫描线电压提供电路，所以可以使用取决于它们的其它值。此外，当把左端，在左端电平达到最大，的R和G之间电压降电平用作电压降电平时，如果电压降电平在具有很大电压降电平范围的区域内，则可以使用它。在该实施例中，使用最大外加驱动电压的1％的亮度变化作为人类感知的可视极限(人类检测极限)。然而，可以使用与视觉上容许或可接受的变化限度(人类的容许限度)对应的稍高的亮度变化值，如最大外加驱动电压的大约3％的亮度变化。如果使用3％，则上述的N等于33。N＝33对应于99个电子源。
当用这种方式考虑检测极限时，用于信号线的数据值，其实际上将被合计为单个信号线的值，没必要一定是每个彼此相邻的RGB。
当作出上述修正时，如果把具有恒定水平电平的视频信号作为输入视频信号输入，来自信号控制电路的驱动电压如图6B中所示显示出阶梯输出波形。此时，在扫描线控制电路如该实施例中那样布置在扫描线两端的配置情况下，由于电压降在扫描线的中心处达到最大，来自信号控制电路的输出波形为阶梯波形，其中在中心处输出达到最大。相反，在扫描线控制电路设置在扫描线一端的配置情况下，由于电压降在没有设置扫描线控制电路的另一端达到最大，所以来自信号控制电路的输出波形为阶梯波形，其中输出从扫描线控制电路一侧逐渐增加并在另一端一侧达到最大。
根据上述配置，本发明能够提供一种结构简单的用于计算修正电平，从而改进图像质量的比传统结构更可取的技术。
虽然上文已经描述了什么被认为是最佳模式和/或其它实施例，但是应该理解，可以对本文进行不同修改，并且本文公开的主题可用不同的形式和实施例来实现，并且该技术可以应用于许多实际应用中，本文只描述了其中的一些。以下权利要求是为了对属于本技术的实际范围内的任何和所有应用、修改和变化要求其所有权。
权利要求
1.一种图像显示装置，用于基于视频信号用多个像素的亮度显示图像，每个像素具有红、绿和蓝颜色元素，所述图像显示装置包括多条扫描线；扫描线控制电路，其连接到所述多条扫描线，并向所述扫描线施加扫描电压；多条信号线；信号线控制电路，其连接到所述多条信号线，并向所述信号线施加对应于所述视频信号的驱动电压；电子源，其连接到所述多条扫描线和所述多条信号线之间的交叉点，并根据所述扫描电压和所述驱动电压之间的电位差发射电子，由此照亮所述多个像素；和修正电路，其修正所述驱动电压；其中所述修正电路计算用于修正N个所述像素(N≥1)的所述驱动电压的电平，使得在所述N个像素处的亮度变化处于或低于人类的容许限度。
2.如权利要求1所述的图像显示装置，其中基于所述人类的容许限度来确定所述N的最大值，所述人类的容许限度是从所述信号线控制电路施加的最大外加电压的3％。
3.如权利要求1所述的图像显示装置，其中所述N的值的范围是1≤N≤33。
4.如权利要求1所述的图像显示装置，其中基于从所述信号线控制电路施加的最大外加电压的1％来确定所述N的最大值。
5.如权利要求1所述的图像显示装置，其中所述N的值的范围是1≤N≤11。
6.一种驱动电路，用于基于视频信号用多个像素的亮度在显示板上显示图像，包括扫描线控制电路，其连接到所述显示板的多条扫描线，并向所述扫描线施加扫描电压；信号线控制电路，其连接到所述显示板的多条信号线，并向所述信号线施加对应于所述视频信号的驱动电压；修正电路，其修正所述驱动电压；其中所述修正电路计算用于所述修正N个所述像素(N≥1)的所述驱动电压的电平，使得在所述N个像素处的亮度变化处于或低于人类的容许限度。
7.如权利要求6所述的驱动电路，其中基于所述人类的容许限度确定所述N的最大值，所述人类的容许限度是从所述信号线控制电路施加的最大外加电压的3％。
8.如权利要求6所述的驱动电路，其中所述N的值的范围是1≤N≤33。
9.如权利要求6所述的驱动电路，其中基于从所述信号线控制电路施加的最大外加电压的1％确定所述N的最大值。
10.如权利要求6所述的图像显示装置，其中所述N的值的范围是1≤N≤11。
11.一种图像显示方法，用于基于视频信号用多个像素的亮度在显示板上显示图像，每个像素具有红、绿和蓝颜色元素，图像显示方法包括以下步骤向所述显示板的多条扫描线施加扫描电压，并向所述显示板的多条信号线施加对应于所述视频信号的驱动电压，以照亮所述多个像素；和基于计算用于所述修正N个所述像素(N≥1)的所述驱动电压的电平的所述结果，修正所述驱动电压，使得在所述N个像素处的亮度变化处于或低于人类的容许限度。
12.如权利要求11所述的图像显示方法，其中基于所述人类的变化限度确定所述N的最大值，所述限度是从所述信号线控制电路施加的最大外加电压的3％。
13.如权利要求11所述的图像显示方法，其中所述N的值的范围是1≤N≤33。
14.如权利要求11所述的图像显示方法，其中基于从所述信号线控制电路施加的最大外加电压的1％确定所述N的最大值。
15.如权利要求11所述的图像显示方法，其中所述N的值的范围是1≤N≤11。
16.一种图像显示装置，用于基于视频信号在显示板上显示图像，包括电子源，其布置在沿所述显示板的第一方向延伸的多条第一线和垂直于所述第一方向延伸的所述显示板的多条第二线之间的交叉点上；和电压发生电路，其依据所述视频信号产生驱动电压，并通过所述第二线向所述电子源施加所述驱动电压，其中，当所述视频信号具有恒定的水平电平时，所述电压在沿着第一线的电子源处显示图形，其中所述电平从所述第一线的一端向另一端逐级变化，并且其中所述阶梯图形中一级的宽度对应的数字是沿所述第一方向排列的所述电子源宽度的3至99倍。
17.如权利要求16所述的图像显示装置，其中所述阶梯波形在所述第一线的中心处达到最大。
18.如权利要求16所述的图像显示装置，其中所述阶梯波形在所述第一线的一端达到最小，并在另一端达到最大。
全文摘要
为了基于视频信号用具有红、绿和蓝颜色元素的多个像素的亮度在显示板上显示图像，修正电路通过计算用于修正N个像素(N≥1)的驱动电压的电平来修正驱动电压，使得在这N个像素处的亮度变化处于或低于人类的容许限度。当视频信号具有恒定的水平电平时，电压发生电路施加呈现阶梯波形的驱动电压，其电平从第一线，例如扫描线，的一端向另一端逐段变化，并且其中阶梯形中的一级的宽度对应的数字是沿第一线的方向排列的电子源的宽度的3至99倍。
文档编号G09G3/20GK1790453SQ2005101342
公开日2006年6月21日 申请日期2005年12月13日 优先权日2004年12月13日
发明者春名史雄, 佐藤淳一 申请人:株式会社日立制作所