專利名稱:視頻顯示系統的制作方法
概括地來說，本發明與視頻顯示裝置有關;具體地來說，本發明是關于這樣一種視頻顯示系統，在該顯示系統中，顯示單元是按二維形式或者說是按X-Y矩陣形式排列的，為顯示所需的圖象，上述的顯示單元分別被所要求的數據(視頻信號)所激勵。
這樣的視頻顯示裝置已被提出來應用，即顯示裝置中的顯示單元是按X-Y矩陣形式排列的，為顯示所需的圖象，這些顯示單元分別被所要求的數據所激勵。
同一個申請人提出了下敘的顯示單元可被用于上述的視頻顯示裝置。
參考附圖1至附圖4，它們分別是熒光顯示單元的前視圖、沿A-A線切斷的剖面圖、沿B-B線切斷的剖面圖和顯示單元部分切開后的透視圖。在這些圖中，數碼1表示顯示的玻璃封表，它們是由前板1A、后蓋1B、和側墻1C所構成的。在玻璃封裝1里面裝有一組熒光顯示點2(2R、2G、2B)、有一組與上述的熒光顯示點相對應的陰極K(KR、KG、KB)和一組對應的第一柵極G1(GRR、GIG、GIB)，以及一個公用第二柵極(加速電極)G2，顯示點上的每一個單點都是由涂在玻璃前板1A內壁上的熒光物質層構成的。在內壁上共有三個顯示單點2R、2G、和2B，它們分別對應于紅、綠、蘭三個熒光單點，下面參考附圖5做更詳細的描述，碳敷層3是導電層，它是以邊框的形式被印刷在前板1A的內壁上，再用紅色、綠色、蘭色的熒光物質采用印制的方法涂敷在碳敷層3所形成的邊框內以形成顯示點。熒光物質層也部分地重疊于碳敷層3上，上述的熒光物質層又通過一層膠膜被金屬底層(即敷鋁層)所復蓋。
此外，對應著上述熒光物質層所構成的顯示單點2R、2G、2B在后蓋1B內壁上布有線狀陰極KR、KG、KB和第一柵極GIR、GIG和GIB。在同一后蓋IB的內壁上，還布有對應于第一柵極GIR、GI
、GIB的公共第二柵極G2。舉例來說，每個線狀陰極的構造是這樣的，即是在一根加熱鎢絲上涂敷一層能夠發射電子的物質一碳酸鹽。每個線狀陰極又是被崩緊地架于異電支架6和7之間，支架6和7分別地布于后蓋1B的兩側。每個線狀陰極的一端固定于導電支架6上，而在另一導電支架7上做有彈性支柱7A，每個線狀陰性的另一端則是固定于7A上，根據上述的結構，由于溫度升高而造成的線狀陰極伸勻伸長的問題，因有了彈性支柱7A的補償而得到了解決，因而上述的線狀陰極不會松弛。第一柵極GIR、GIG和GIB都是做成半園筒形的，園筒的柱面對著各相對應的線狀陰極，在上述的柱面上，又按予定的間距縱向地刻有許多狹長切槽8，狹長切槽8的作用是能使從線狀陰極發射出來的電子穿過切槽被傳送。在第二柵極對應著第一柵極GIR、GIG、GIB的那部分被做成帶有狹長切槽的柱面，每個切槽的位置都正對著第一柵極狹長切槽的位置，根據上述的介紹，第二柵極的狹長柱面切槽9R、9G、9B的結構如下代述，即它們的柱面與各對應的第一柵極GIR、GIG、GIB是處于同一園心上。按上述的結構，就能使由線狀陰極發射的電子束筆直地穿過第一柵極和第二柵極的切槽8和9，并沿著切槽的方向擴散開來，從另一方面來講，如果第二柵極上做有狹長柱面切槽那分不是被做成柱面形狀的，而是被做成平面形狀(如附圖6所示)。在這種情形下，由陰極發射的電子束在穿過第二柵極后，雖也是沿著切槽的方向擴散開來，但是其擴散所形成的曲線向內彎曲(如圖中虛線30′所示)。
另一方面，在顯示單點(或顯示象素)2R、2G和2B的周圍排列了由導電材料構成的隔離罩10。隔離罩的作用不僅可屏蔽二次發射電子引，以免落到相鄰顯示象素的熒光物質上，(見附圖6)，而且也可以構成擴散透鏡。上述的二次發射電子包括由于陰極發射的電子束碰撞第一柵極和第二柵極G1和G2后所產生的二次發射電子。擴散透鏡的作用是使由每個線狀陰極K所發射的電子束擴散開來，以使電子束復蓋住整個相應的顯示點2。此外，隔離罩10也被用作為提供10千伏高壓的供電裝置。從裝配結構上來看，隔離罩10是立于玻璃封裝1的前板1A和側墻1C之間，并用玻璃原料燒結的方法組合在一起。隔離罩更詳細的圖解如圖7所示，隔離罩10是由三個并排排列的框架所構成的，每個框架圍繞著對應的顯示單點。在框架的一對側架的上端，對稱地做有向外凸出支腳11，而在另一對側架的上端則做有陽極引腳12。該引腳是用于引入高壓(陽極電壓)的，此外，在隔離罩10的兩側做有向外彎曲并富有彈性的定位腳13。當隔離罩10由上往下地沿著玻璃封裝側墻1C裝入時(如附圖8所示)，支腳11緊貼于側墻1C的上端面，從而支撐著整個隔離罩10。而彎曲狀的定位腳13緊靠側墻1C的內側面以使隔離罩10處于中心位置。隔離罩10的側架上端也對稱地做有向內彎曲的突耳14，在每個突耳的上面都有凸點15。在隔離罩裝入側墻1C內后，再將玻璃前板1A置于側墻1C上面，并密封起來。突點15的作用是保證隔離罩與碳涂層3以及與金屬底層5有良好的接觸(如附圖9所示)。結果，顯示單點2R、2G、2B所需的高壓就從陽極引腳12公共地引入。在裝配階段，引入高壓的陽極腳12是從前板1A和側墻上端面1C之間的封接部分向外伸出的。而線狀陰極K、第一柵極G1和第二柵極G2的引腳是從后蓋1B和側墻1C之間的封接部分向外伸出的。陰極K、第一柵極G1和第二柵極G2的引腳共同地從一個方向引出還起到了支撐的作用。例如，每個第一柵極GIR、GIG和GIB都在玻璃封裝的兩側引出兩個引腳，如附圖4中所示的引腳16G1、17G1和18G1，至于第二柵極G2有四個引腳16G2從后蓋1B的四個角上引出。陰級的引腳20F從兩側支撐架6和7處向左、向右成成組地引出。陰極引腳20F公共地與每側支架6和7相連。同樣，對應于每個第一柵極G1和第二柵極G2，相應的引腳也是公共地相連接的。
借助于玻璃燒接材料22(如圖9所示)，把前板1A、側墻1C和后蓋1B相互地封裝成一體就形成了玻璃封裝1。后蓋1B上有一排氣切孔21，也是用玻璃燒接材料封住的。
現在開始敘述具有上述結構的顯示單元的工作原理。陽極電壓(即10千伏的高壓)是通過陽極引腳12加至紅色的、綠色的和蘭色的顯示單點2R、2G和2B。加至第一柵極的電壓是0至30伏的電壓，而加至第二柵極的電壓300伏。每根線狀陰極KR、KG和KB的消耗功率大約為60至70毫瓦。按上述結構，陰極和第二柵極G2的供給電壓是不變的，而第一柵極G1的供給電壓是個變量，以便可選擇性地控制每個顯示點的開啟和關閉。更具體地說，當第一柵極的供給電壓為0伏時，由陰極發射的電子束被切斷，因而其相應的顯示單點不發光。而當第一柵極G1的供電電壓為30伏時，由陰極發射的電子束穿過第一柵極G1后，又被第二柵極G2加速，最后碰撞于相應的顯示點2的熒光物質上，以使它發光。此時，顯示點的熒光亮度是通過控制加至第一柵極G1電壓(30伏)的脈沖寬度(持續時間)來控制的。此外，如附圖6所示的那樣，電陰極發射的電子束因隔離罩10的作用而擴展開來，所以整個顯示點2的熒光面都被電子束所復蓋。當由陰極發射的電子束碰撞在第一柵極和第二柵極上時，就在兩個柵極的碰撞處產生二次電子發射31，但二次發射的電子受到隔離罩10的阻擋，所以它們不會碰撞相鄰的顯示點上。按此方法，通過選擇地控制加至第一柵極的供電電壓，顯示單點2R、2G和2B就被有選擇地發出較強的熒光。
這種熒光顯示單元40，就一個整體來說，它的結構具有較薄的形式。除此之外，低供給電壓的引腳(例如陰極和第一柵極的引腳和第二柵極的引腳)是從玻璃封裝1的后蓋的邊上引出的，而高壓端的陽極引腳12則是從玻璃封裝1的前板1A端引出。由于高電壓引腳和低電壓引腳分別從兩邊引出，因而就避免了放電期間或接線間可能造成的危險，這樣也就保證了顯示單元能提供穩定的熒光顯示。
除此之外，由于給圍繞在每個顯示點2周圍的隔離罩10引入了陽極高壓，隔離罩10就組成了一組擴散透鏡。因此，即使只是第一柵極G1的形狀是柱面彎曲的，而第二柵極G2是平面的(如附圖6所示)，由陰極K發射的電子束仍是橫向地擴展開來(沿切槽的方向)，并復蓋住顯示體2的整個熒光表面。同時，由第一柵極和第二柵極因碰撞面產生的二次電子發射也被隔離罩10所阻擋，所以被隔離開的相鄰的顯示點不會因被二次發射的電子所激勵而發光。
在彩色顯示的情況下(例如在9300°K白色映象的情況)，熒光的混和比是7%左右為藍光、13%左右為紅光以及80%左右為綠光。在應用線狀陰極作為電子發射源的情況時，在許多應用領域場合，為了使被應用的線狀陰極能有預定的工作壽命，它們的工作溫度有一定的限制范圍。因而使綠熒光陰極(下面稱為綠陰極)所產生的熒光輝度要高于其它的陰極所產生的熒光輝度的問題可以通過增加綠陰極的個數得以解決。例如可以應用兩個綠陰極KG，而只用一個紅陰極KR和一個藍陰極KB。結果，產生綠色熒光的電子總數量要比產生紅色熒光和藍色熒光的電子數量多，致使有可能影響顯示的彩色。在談到增加綠陰極來解決上述問題時，并沒有要求同樣地增加紅陰極和藍陰極的個數，但增加紅陰極和藍陰極的個數，對于延長它們的工作壽命也是有效的。所以，通過增加陰極個數的方法，但綠陰極增加的個數比其它陰極增加的個數要多，這對加強綠色熒光的輝度和為獲取好的白光平衡是可取的方法。因此，所應用的陰極不會形成過載現象，熒光顯示單元的壽命就能被延長。實際上，兩個綠陰極相互之間排列的間距為0.8至1毫米。至于兩個綠陰極發射的電子總量，由于電子散射效應，發射電子增加量盡管不是單個綠陰極發射電子數量的一倍，但可以預期70%至80%的增加量。另一個辦法，綠色熒光的輝度也可以通過使綠色熒光層的面積制作得比紅色和藍色熒光層的面積大些的方法來增強。
由于線狀陰極是在所規定的溫度限制范圍內工作的，就是為了避免氧化物陰極被燒紅，氧化物陰極的荷載量定為其最大允許荷載量的十分之一到十分之幾，因此每根線狀陰極的電子數量是較少的。一個解決上述問題的方法可以充分地加大氧化物的表面積，如螺旋形地繞制鎢絲。但是，就一個長螺旋而言，多半會發生陰極松弛或振動的毛病。考慮到這一點，建議采用如附圖10和11所示的結構。
在建議的例子中，心線35是由耐高溫材料制成的，例如用鎢或鉬那樣的材料。心線的表面涂有像AL2O3那樣的絕緣材料36。被用來作為加熱器的鎢絲螺旋形地繞在心線的外面，然后將電子發射材料38(如碳酸化合物)用噴涂或電鍍的方法粘合在螺旋體外面，直熱式陰極就制作成了。用點焊或其它合適的連接方法，心線35的一端被固定在支架6上，而另一端則被固定在支架7的彈性支柱7A上。心線35是拉直地緊固于支架6和彈性支柱7A之間。而螺旋形的鎢絲也是用點焊或其它合適的連接方法固定在支架6和另一側的第二個支架6′之間。
因而，按上述的結構形式，即陰極的外層涂有絕緣材料36、螺旋形地繞在心線35的外面。心線35借助于彈性支柱的彈力被拉緊，這樣諸如螺旋體內部相鄰兩螺旋卷之間的短路問題和螺旋的熱變形問題可以被排除。除此之外，氧化物表面積被充分地增大了，而且由于陰極兩端與其中央部分的溫差變小了，陰極上的均勻溫度分布范圍就變寬了。結果，由陰極發射的電子數增多了。就整體而言，每個陰極最大允許加熱電流就可能增加了。附圖11中所示的曲線Ⅰ代表了溫度分布曲線。
這樣，熒光顯示單元就被做成了。在本實例中，在多個顯示單點的周圍定位地安裝隔離罩，由于隔離罩上所帶的高壓就是加至顯示體上的同一高壓，因而在顯示單點的周圍形成了擴散透鏡，由陰極發射的電子束就沿橫向方向擴展開來將每個顯示單點C或顯示象素)的整個熒光表面都復蓋住，因而就有可能獲取高亮度的顯示。此外，隔離罩的作用也能屏障由控制柵極或加速電極上因碰撞而產生的二次發射電子，不致于落到相鄰被屏障的顯示單點的熒光層上，因而不會影響穩定的熒光顯示。
當圖像顯示裝置是利用上述的熒光顯示單元來構成的話，就需采用下述的裝配方法。
那就是許多熒光顯示單元40(例如顯示單元的個數為6(行)×4(排)＝24)要被組裝在一個顯示部件合41內，以構成一個如圖12所示的微示組合部件。在將這么多的顯示單元組裝在顯示部件合41內的過程中，顯示單元40是通過樹脂膠或類似的膠合劑粘敷的方法固定在顯示部件合41上。然而，由于顯示單元40的陽極高壓高達10千伏左右。所以假如安裝得不堅固，在接通高壓電源的時候或應用液體清潔劑去除顯示部件粘合面上的污漬之類的臟物時，顯示單元40就會從粘合面上脫落下來。同樣在使用條件發生變化時，也會導致顯示單元脫落的問題。因此必需將顯示單元牢靠在固裝在顯示部件合上。為達到此目的，每個顯示單元應按下述的形狀制作，就是玻璃封裝1的前板1A應向外伸出于側墻1C。在本實例中，前板1A可以如附圖13A那樣地從四側伸出于側墻外，或者可以如附圖13A那樣地從兩側伸出于側墻外。從另一方面來說，顯示部件合41應制作成如附圖14所示的那樣，就是顯示部件合41的前面板42對應于固定顯示單元40的位置上應做成多個窗孔43(本圖解裝置中為24個)，每個窗孔邊緣的背面做有臺階44，臺階的尺寸與每個顯示單元40前板的邊緣部分應是相配合的。顯示單元40是從前面板的背面裝上去的，以致前板1A是正面地朝向窗孔43，然后再用諸如樹脂膠一類的粘固劑涂敷在前面板的背面將顯示單元固定住。在本實例中，由于前板1A有向外伸出部分50，它被夾手粘固劑45和顯示部件合41的前面板之間，這樣整個顯示單元就被牢靠地固定在顯示部件合上。如果必要的話，可以象附圖15和16所示的那樣，在組裝時再增加一緊固片53，該固定片可以繞軸52轉動，以便將前板伸出部分50夾在它和顯示部件合41的前面板之間。然后再用樹脂膠一類的粘固劑將它們粘在一起，以保證顯示單元被固定得更牢靠。由于在顯示單元上要發出很強的光，在前板1A涂敷熒光層那一面的溫度很容易升得很高，因此有必要采取冷卻措施使其冷卻。例如用液態冷卻液。為了實現這個措施，在將每個顯示單元固裝在顯示部件合上的時候，墊圈54(如硅橡膠墊圈)應被夾在顯示部件部件合41的前面板52的臺階部分44與顯示單元前板1A之間，再在它們的上面裝上一塊由聚碳酸脂一類的透明材料做成的透明板55，這樣就可以在由透明板55、前板1A和顯示部件合窗孔43所形成的空間內注入冷卻液56。在本實例中，在顯示部件合41的前面板42上做有與窗孔43連通的冷卻液注入槽57。如果不用冷卻液冷卻的方式，也可采用一風扇對顯示單位進行空氣冷卻。
在完成上述顯示部件的組裝后，就將許多上述的顯示部件按X-Y矩陣方式進行排列，例如按7(行)×5(排)＝35的方式排列以組成一顯示組件，再將5組顯示組件橫向地排列以形式一顯示器的子模塊。然后再將許多上述的子模塊按X-Y點陣方式組合起來，例如按9(行)×4(排)＝36的方式進行組合以構成總裝模板。再將若干塊上述的總裝模板總裝在一起，一個巨型圖像顯示管(例如25米高×40米寬)就制作成功了。在本實例中，一塊總裝模板上的顯示單元的總數是36×5×35×24＝151200而顯示體的總數則是顯示單元的三倍，因而大約為450000。
圖17A和圖17B分別是建成后的帶有巨型圖像顯示裝置建筑物的前視圖和側視圖。例如此帶有圖像顯示裝置的建筑物的尺寸為42米高、47米寬。建有圖像裝置建筑物的上部為圖像顯示部分，它是分九層建成的，每一層的高度為2，688米。每一層的橫向方向上共有4塊總裝模板。在此建筑物的下部建有進行演出活動用的舞臺、休息室和操作、管理圖像顯示裝置和舞臺設施用的中央控制室。
通過上述途徑，圖像顯示裝置就建成了。在本實例中，由于裝配的過程為先是將24個顯示單元組成為一顯示部件，然后再將若干個顯示部件總裝在一起構成一完整的圖像顯示裝置，因而顯示裝置就變得便于操作和維護，也便于安裝。在本實例中(即上述的例子中)所制作的顯示部件的形狀是一個高和寬都為40厘米的正方形。
順便應指出，對上述這種圖像顯示裝置來說，當對應于每一個顯示單元的顯示信號要被傳送時，不可能同時并行地將顯示信號傳送給大約450000個圖像顯示單體(或稱作象素)。所以信號的傳送只能用掃描的方式實現，然而在本實例中，顯示設備是采用顯示部件裝配而成的，如果要應用已知的行程序掃描的方式，則橫向排列的各相鄰顯示部件之間的接線工作量是很大的，因此整個圖像顯示裝置的安裝就變得很復雜。
此外，由于顯示裝置是如前面所述的那種巨型圖像顯示裝置，如果信號的傳送按照模擬信號傳送方式來進行的話，就很容易引起象交叉錯位，定時基準錯誤等圖像顯示誤差。因而可以考慮按數字信號的形式來傳送信號。然而如果象通常那樣的扁平電纜被用來作為信號傳輸線，最高的信號傳送速度不會超過300千赫左右。從另一方面來考慮，傳送整幅圖像信號的時間又應短于三十分之一秒。
然而，就上述的顯示裝置而言，顯示裝置通常是安裝在室外的，這樣的話，裝置的適宜的顯示亮度隨應用條件的不同而不同，例如是在晚上應用還是在白天應用、是在晴天、是在陰天、還是在下雨天的天氣條件下應用，例如在背景光線很強的大晴天應用條件下，適宜的顯示亮度調整好了，但在晚間已調好的顯示亮度就變得太強了，以至被顯示的圖像不可能被滿意地觀看。因此顯示裝置的輝度控制應按前述的方法來實現，則裝置顯示亮度之級差也隨著背景光線變弱而減小，這樣就不可能期望獲得高質量的圖像顯示。
本發明的一個目標是要提供一種便于傳送信號的視頻顯示系統。
本發明的另一個目標是要提供一種視頻顯示裝置，該顯示裝置中圖像顯示輝度能夠用較容易的方法來控制。
從本發明的一個方面來敘述，本發明所提供的視頻顯示系統應包括一個具有許多按X-Y矩陣方式排列的顯示單元;
一個用于提供數字視頻信號的視頻信號源;
一個與所述的視頻信號源相連接的脈沖寬度調制器，該調制器能提供對應于所述數字視頻信號不同亮度等級的不同寬度的脈沖調制信號，所述的脈沖寬度調制的內有一個計數器和一個時鐘信號發生的，計數器的數據信號就是數字視頻信號而計數器的時鐘信號則來自所述的時鐘信號發生器。
還有一個與所述的脈沖寬度調制器相連接的傳送裝置，該傳送裝置為所述的顯示裝置提供脈沖寬度調制信號以便在顯示裝置上顯示出圖像;本發明裝置的特征在于有一個與所述的時鐘信號發生器相連接的控制裝置，該控制裝置可以控制送至計數器去的時鐘信號頻率，從而也可以控制顯示裝置上圖像顯示的亮度。
本發明的其他目標、特點及其優越性，通過下面結合著附圖的敘述將會是顯而易見。在所有的附圖中，對于相同的元件和部件都是采用相同的參考標志。
圖1為本發明所應用的熒光顯示單元的前視圖;
圖2為圖1中熒光顯示單元沿A-A線切斷后的剖面圖;
圖3為圖1中熒光顯示單元沿B-B線切斷后的剖面圖;
圖4為圖1中的熒光顯示單元之部分切開后的透視圖;
圖5為顯示點之放大剖面圖;
圖6為說明隔離罩工作原理的剖面圖;
圖7為隔離罩之透視圖;
圖8為隔離罩裝入封裝中的平面圖;
圖9為顯示點和部分隔離罩的剖面圖;
圖10為表示另一種線狀陰極的剖面圖;
圖11為圖10所示的線狀陰極在裝配階段的透視圖;
圖12為由多個顯示單元組裝用的顯示部件之前視圖;
圖13A和圖13B分別表示其他形式顯示單元的透視圖;
圖14為圖12中的顯示部件沿C-C線切斷后的剖面圖;
圖15為表示顯示部件的另一種組裝方法的剖面圖;
圖16為圖15所示顯示部件組裝方法的底視圖;
圖17A和圖17B分別為一個帶有巨型顯示裝置建筑物的前視圖和剖面圖;
圖18為本發明所提供的視頻信號顯示系統的方塊原理圖;
圖19和圖21分別為表示本發明所提供的信號供給系統的示意圖;
圖20A至圖20G分別為本發明所提供的視頻顯示系統中有關部分的信號波形圖;
圖22為本發明所應用的脈寬調劑激勵電路的原理示意圖;
圖23為本發明所應用的定時信號器的實際電路的方框原理圖。
現在我們參考著附圖對本發明作一描敘。
圖18是張系統方框原理圖，該原理圖用來說明本發明所提出的視頻顯示系統的一個實際例子。在該實例中，視頻信號可來自電視攝像機101、錄音機(VTR)102或調諧裝置103等輸入設備。通過選擇開關104可選擇其中任一輸入設備作為視頻信號的輸入設備。由上述輸入設備提供的視頻信號都屬于合成視頻信號，例如平衡正交調制(NTSC)制的合成視頻信號。由選擇開關104輸入的視頻信號首先送至解碼器105，該解碼器將送來的合成視頻信號進行解碼，由此可得紅色、綠色和藍色三種顏色的信號分量。這三種顏色的信號分量又分別地接至各自對應的模數轉換器(A/D轉換器)106R、106G和106B，在所述的A/D轉換器中，三種顏色的信號分量分別地被轉換成8位的并行數字信號。
所述的并行數字信號交替地送至存貯器組171(171R、171G、171B)和存貯器組172(172R、172G 172B)，每個存貯器都具有半幀圖像顯示所需的存貯容量。上述存貯器組171和172中的每一個存貯器也都成為一個掃描轉換器每個掃描轉換器可將5行輸入信號轉換成4行輸出信號。此外，又在經轉換后的每半幀圖像的掃描信號中選取189行為顯示圖像的水平行信號，再對每三行所述的水平行信號進行組合而得到一組掃描轉換器輸出信號，那么對顯示每半幀圖像來說，總共有63組(×8位并行)掃描轉換器輸出信號。
在本實例中，掃描轉換器輸出信號的次序是特定的，這就是在向一個顯示部件(如前所述)傳送信號的過程完成之后，向下一個(或者說是相鄰的)顯示部件傳送信號的過程才開始進行。附圖19給出了兩個相鄰的顯示部件U1和U2信號傳送過程的示意圖，圖中每個小方塊代表相應的顯示單元，在半幀映象時間里顯示單元所需的數字化數據是由一個存貯的提供，送出數據的次序是按圖中所表示的數字次序，在左邊那個顯示部件中的三行顯示單元201至204、205至208和209至212的象素數據完全從存貯器里送出后，再送對應于右邊那個顯示部件的三行顯示單位213至216、217至220和221至224的象素數據。存貯器一個接一個地送出右邊相鄰顯示部件中那三行顯示單元所需的象素數據。附圖19中用右上撇“’”所標志的各行顯示單元所需的象素數據，在下一半幀隔行掃描的映象時間里由另一個存貯器提供。
這些象素數據同時分別地由各自對應的存貯器171和172提供。從存貯器送出上述象素數據的過程是這樣的，就是對應于每三行的63組數據是同時送出的。所送出的數據接至數據選擇器108，在每半幀映象時間里選擇器108逐點地將紅色、綠色和藍色的象素數據從存貯器送來的數據中選擇出來，以便組成新的63組(×8位并行)數據信號。被選的存貯器不能同時進行寫操作。多路轉換器109將來自選擇器108的8位并行信號轉換成對應的串行數據信號。光信號轉換器110又將來自多路轉換器的串行數據信號轉換成對應的光信號。
每三行水平信號所對應的63組光信號數據通過濾波光纜301、302、……363分別送至橫向排列的部件組電路401、402……463的中心部分，橫向部件組電路代表顯示裝置中橫向排列所有顯示部件所對應的激勵電路。
例如在顯示裝置中最上面一排顯示部件所對應的橫向部件組電路401中，光電轉換器將由濾波光纜301送來的光信號又轉換成相應的電信號。這個串行電信號被饋送到信號分離器112中去，分離器將送來的串行信號再轉換成8位的并行數據信號。該并行數據信號經數據總線113并行地同時與100行個橫向排列的部件電路11411142、……114100相連。
來自光電轉換器111的并行數據信號同時送至同步分離器1115在分離器中通過預定的測視圖案發生器等電路的作用形成所需的同步信號。該同步信號被接至定時信號形成電路1116。定時信號形成電路能分別地形成下述定時信號幀頻脈沖信號FP，該信號是每半幀映象時間倒相一次(如附圖20A所示);部件時鐘信號UCK，該信號在每半幀時間里共有255個(如附圖20B所示);象素時鐘信號FCK，在每兩個部件時鐘信號的周期內共形成38個這樣的象素時鐘信號(如附圖20C所示)，以及起始脈沖SSP，該起始脈沖的脈沖寬度為一個象素時鐘信號的寬度，它是在幀頻脈沖信號倒相時刻形成的(如附圖20D所示)。上述的幀頻脈沖信號、部件時鐘信號、象素時鐘信號和前面所述的數據信號都是通過數據總線113并行地送至各自對應的部件電路1141、1142、……114100)而起始脈沖是單獨地送至第一個部件電路1141的。
63個橫向部件組電路(401、402、……463)中的每一個部件組電路的工作過程都是相同的。
橫向部件組電路中的任一部件電路的信號轉換電路的構成如附圖21所示。在附圖21中，121代表一個有38級移位的移位寄存器。在本實例中，來自定時信號形成電路116的象素時鐘信號是經數據總線113加至移位寄存器的時鐘輸入端的。這樣，在象素時鐘信號的作用下，對應于不同的移位時鐘信號，移位寄存器連接地送出移位信號S1、S2、……S38)如附圖20E所示)。移位信號中的S1至S36分別接至各自對應的顯示單元201至212的象素電路201R、201G、201B、202R、202G、202B、……至212R、212G、212B和對應的顯示單元201'至212'的象素電路201'R、201'B、201'G、202'B……212'R、212'G、212'B。在附圖21中用點劃中心線所表示的方框代表一部件組電路，它們都具有相同的電路結構。
來自數據總線113的數據信號并行地接至所有的象素電路201R至212'B(如附圖20F所示)。
幀頻脈沖信號FP送至201R至212'B，而幀頻脈沖信號經反相器122反相后的信號送至201'R至212'B。
來自移位寄存器121的移位信號S38被送至D觸發器123，該D觸發器又形成一起始脈沖SSP'(如附圖20G所示)，該起始脈沖SSP'接至下一個相鄰的部件電路。
用于激勵每個象素發光的象素電路的構成如附圖22所示。在附圖22中，131表示一個8位的閂鎖電路，該閂鎖電路被用來作為接收來自數據總線113的數據信號的數據輸入電路。與門電路132有兩個輸入端，一個輸入端輸入幀頻脈沖信號FP或它的反相信號FP，另一個輸入端與S1至S36中某一移位信號相連。與門電路的輸出信號則用作為閂鎖電路的控制信號。附圖22中的133表示一個倒數計數器，該計數器的數據予置端與閂鎖電路131的輸出端相連。計數器選通端的選端脈沖來自移位寄存器121的移位信號C38而計數器的時鐘信號就是來自數據總線113上的部件時鐘信號UCK。當計數器133處于全零以外的狀態時，它始終產生輸出信號，該輸出信號被接至前面提及的每個顯示單元的柵極。計數器133的輸出信號經反相器134反相后加至它自己的計數停止端。
因此在每個部件電路的象素電路中，對應于移位信號S1至S36特定時刻，閂鎖電路鎖住并保持來自數據總線113的數據信號，被保持的數據信號作為計數器的予置數據在移位信號S38的時刻上選入計數器133。然后倒數計數器133開始計數，當計數器處于全零狀態時就停止計數，這樣在計數器的輸出端就得到一個與數據信號相對應的脈沖寬度調制信號。在本實例中，計數器133是隨著部件時鐘信號UCK對予置的數據倒著計數的。由于在半幀映象時間里共有255周期的部件時鐘信號，所以當數據信號為最大值時，對應的顯示象素始終被激勵，而當數據信號為最小值時，對應的顯示象素沒有被激勵。這樣顯示象素的顯示輝度可以被分為256個等級，每一個顯示單元象素的第一柵極都被所述的脈沖調度調制信號PWM所激勵。
此外，在移位信號S38的形成時刻，下一個相鄰的部件電路的起始脈沖信號同時產生了。100個橫向排列的部件電路一個接著一個地重復著上述的激勵顯示象素的過程。每個部件電路中閂鎖數據所需的時間為兩個部件時鐘信號UCK的周期，那么100個橫向排列的部件電路重復地完成上述的閂鎖數據的時間就需要200個部件時鐘信號UCK的周期。這樣，在半幀映像時間里還余下的55個UCK周期可以完成諸如同步信號等特殊信號的傳送。
由于下一半幀映像的幀頻脈沖信號FP是上一半幀映像幀頻脈沖信號的反相信號，另一半間行掃描的顯示單元之激勵過程與前面所述的顯示單元之激勵過程相同。這時候，選通脈沖再次送至產生上一半幀映像的象素電路中去，所以在連續兩個半幀的映像時間內每個顯示象素重復兩次地完成相同的顯示。
上面敘述了橫向排列的100個顯示部件上如何顯示圖像的過程是同時并行的進行的，由此整幅圖像的顯示也就完成了。
所述的顯示裝置中，定時信號形成電路116的實際組成如附圖23所示。在附圖23中參考振蕩器501是一晶體振蕩器，其振蕩頻率是4、646549兆赫，此振蕩信號被送到4個串連的二分頻的分頻器502至505中去分頻，由分頻器505送出的信號頻率大約為300千赫，它與閂鎖電路506相連。由參考振蕩器501和分頻器502至504各自的輸出信號通過開關507經19分頻的分頻器508和二分頻的分頻器509接至閂鎖電路506，而分頻器505的輸出信號經19分頻的分頻器510、255分頻的分頻器511和二分頻的分頻器512接至閂鎖電路506。來自同步分離器115的同步信號接至閂鎖電路506中去實現同步。
在上述定時信號形成電路116中，大約為300千赫的象素時鐘信號是來自分頻器505，該象素時鐘信號又接至閂鎖電路506，在506中與同步信號同步后再送至接點513。幀頻脈沖信號FP的周期是來自分頻器512的象素時鐘信號周期的255×38倍，該幀頻脈沖信號與信號同步后送至接點515。
當動點式轉換開關最上面那個觸點接通時，分頻器905所形成的部件時鐘信號的周期為象素時鐘信號周期的19倍。該部件時鐘信號在閂鎖電路506中與同步信號同步后送至接點514，當動點式轉換開關507的接通觸點的位置向下轉換時，部件時鐘信號的頻率也跟著變為分頻器509所對應的部件時鐘信號頻率的兩倍、四倍和八倍。
當這些時鐘信號接至前述的倒數計數器133的時鐘信號輸入端時，隨著頻率的增加脈沖寬度調制(PWM)信號的寬度也隨著變為原PWM信號寬度的1/2、1/4和1/8倍。
因此，圖象顯示的輝度得到控制，即輝度可相應地變為則輝度的1/2、1/4和1/8倍時，此時，脈沖寬度調制信號控制的輝度范圍仍有0-255輝度級的變化，這將就有可能避免由于輝度控制而引起的輝度等級減少。
因而25米(列)×40米(行)的巨型圖象顯示出來了。按上述結構的圖象顯示系統，由于映象數據是一個顯示部件接著一個顯示部件的方式傳送的，下一個顯示部件的顯像數據的傳送。是要在上一個顯示部件映像數據傳送過程完成后才開始進行的，所以說圖象顯示過程是逐部件地進行的。結果相鄰部件電路之間的連接只需要一根連線以便將上一個部件電路的起始脈沖信號SSP′傳送給下一個部件電路。因此顯示部件之間的連接變得十分簡單。來自數據總線的數據信號的連接可采用接點接插件實現。因而當顯示部件相互連接好后，若再改變它們之間連接的工作變成簡單了，顯示設備的裝配和維修工作也同樣是十分容易的。例如，當有一個顯示部件出了毛病，只需要用一個好的顯示部件來更換那個有故障的顯示部件就行了。在更換時，由于電氣連線的數量很少，所以能快速、方便地實現更換工作。由于連線較少，所以可以減少因接點不通或接觸不良而造成的設備故障。
還需指示的是，下述方法可以作為維修設備的應急措施，就是在故障顯示部件起始脈沖的輸中端和輸出端之間接入一個38進位的計數器，然后故障的顯示部件就可被取走。采取了上述應急措施，并不會對其他的顯示部件產生不良影響。此外，當需要對某個顯示部件的內部電路進行檢查時，由于各種信號的形式和傳送都是在部件內部來實現的，所以對一個顯示部件的檢修也變得十分容易。
由于圖象顯示的數據是并行地傳送給各橫向排列的顯示部件的，所以數據的傳送可以低速地進行。也就是說，在所述的圖象顯示裝置中數據傳送的速率可用下式算得60×255×38/2＝290、7(千赫)該傳送速率低于扁平電纜(數據總線)的最大允許傳送速率，所以就可能應用常規的扁平電纜傳送數據。
上述圖象顯示裝置的映象數據的傳送是按下述方式進行的，就是在一幀頻映像時間里傳送兩個半幀間行掃描的數據信號，因而在一幀映像時間內圖象數據只需在每個象素電路上重寫一次。然而圖象顯示在接連的二次半幀掃描時間里重復顯示一次，而圖象顯示重復頻率為60赫茲，所以圖象顯示的閃爍現象可以被排除。
此外，在上述顯示裝置中，通過改變脈沖寬度調制電路中時鐘信號的頻率，就可以很容易地來控制圖象顯示的輝度，因而不管是在什么樣的天氣條件下應用該顯示裝置，總可以獲得適宜的圖象顯示輝度，而顯示輝度的輝度級差也不會因此而減少。
根據本發明的上述裝置，信號的傳送變得簡單了，而且圖象顯示的輝度控制也容易實現。
以上的描述是基于對本發明所提出的單個圖象顯示裝置的實例的基礎上進行的。但這是顯而易見的，就是一個熟練的技術人員可按照本發明所提出的新穎概念的精神或范圍對上述的裝置進行修改，所以本發明的專利范圍只應按后附的專利要求書來決定。
權利要求
1.本發明的視頻顯示系統具有一個由許多按照X-Y矩陣形式排列的顯示單元所組成的顯示裝置；一個用于提供數字視頻信號的視頻信號源；一個與所述的視頻信號源相連的脈沖寬度調制器，該脈沖寬度調制器所提供的脈沖寬度調制信號與所述的數字視頻信號的亮度等級相對應，所述的脈沖寬度調制器包括一個計數器和一個時鐘信號發生器，計數器利用所述的數字視頻信號作為它的數據信號，計數器的時鐘信號由時鐘信號發生器提供；和一個與所述的脈沖寬度調制器相連的傳送裝置，該傳送裝置將所述的脈沖寬度調制信號傳送給所述的顯示裝置以致在該顯示裝置上顯示圖象。本發明的視頻顯示系統的特征在于有一控制裝置與所述的時鐘信號發生器相連接，該控制裝置可以改變提供給計數器的時鐘信號的頻率以便能夠控制在顯示裝置上顯示圖象的亮度。
2.按權項1所述的視頻顯示系統，其中所述的控制裝置包括許多串連的分頻器和開關裝置，串連分頻器是與時鐘信號相連的而開關裝置是用于選擇多級分頻器的分頻輸出并將該分頻輸出作為時鐘信號提供給所述的計數器。
3.按權項1所述的視頻顯示系統，其中所述的計數器是倒數所提供的時鐘信號的。
4.按權項1所述的視頻顯示系統，其中所述的脈沖寬度調制的包括閂鎖裝置和傳送裝置，閂鎖裝置用于鎖住來自所述視頻信號源的數字視頻信號，傳送裝置用于將被鎖的視頻信號傳送給所述的計數器作為予置數據。
5.按權項1所述的視頻顯示系統，其中所述的視頻信號源有一模數轉換電路，該模數轉換電路用于將輸入的模擬視頻信號轉換為數字視頻信號。
專利摘要
視頻顯示系統包括
文檔編號H04N9/12GK85101857SQ85101857
公開日1987年1月24日 申請日期1985年4月1日
發明者渡邊司, 遠藤泰之 申請人:索尼公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan