[发明专利]调制电路以及使用该调制电路的图形显示器

说明书

本发明涉及用于输出依据预定期间的输入数据值而调制的脉冲信号的一种调制电路、使用该调制电路的一种图形显示器以及一种调制方法，本发明尤其涉及用于光发射二极管(LED)的驱动信号的调制电路，以及包含LED的图形显示器。

由于发明了蓝色LED，因而利用LED以便于由发射三基色的象素来构成图象的LED彩色显示器已经得到了广泛的以及普遍的生产。LED是高度坚固的，可被半永久地使用，因而最适合于长期户外使用。因此，LED已被广泛用于体育场以及竞赛场合中的大显示器，以及用于建筑物侧面以及地铁内部的信息显示面板以及广告。近年来，随着蓝色LED的亮度不断提高以及价格的不断降低，这种LED彩色显示器已经得到了快速的发展。

图1是构成LED显示器的一个象素的一个LED的驱动电路的视图。

在图1，参考号100表示了一个驱动电路以及200表示一个LED。另外，Spx表示提供给每个独立象素的一个视频信号，Id表示流过LED 200的一个电流。

驱动电路100向LED200输出一个对应于视频Spx的电流，而LED200依据所提供的电流而发射光。一个LED显示器所包含的构成图1中所示的驱动电路100和LED的电路数目与象素的数目相同。通过使象素的LED依据提供给该象素的视频信号Spx的亮度而发光，观看屏幕的人可以识别出该图象。提供给每个象素的视频Spx一般是作为一定数目比特的一个数字值而输入到驱动电路100的。

图2是流过图1中的LED200的电流的波形图。

在图2中，纵坐标和横坐标分别利用相对值来表示流过LED200的电流以及时间。另外，Ipulse表示流过LED的脉冲样电流的峰值，tw表示电流脉冲的时间宽度，T表示电流脉冲的周期。

如图2所示，流过构成一个LED显示器的一个象素的LED的电流具有周期脉冲样的波形。其亮度受脉冲宽度调制的控制，从而使脉冲宽度可变。

原则上说，有可能利用一个直流电流作为流过LED的电流，并使该电流值能随视频信号Spx而变化从而调整亮度，但在这种情况下，必须利用驱动电路来精细地控制该电流值，这种做法有一个缺陷，即用于这种控制的电路显然增加了部件数目。由于提高时间的分辨率要比提高电流值的分辨率容易，因而一般来说，都采用能产生图2中所示波形的电流的脉冲宽度调制系统。

由于人类感官的特性，因此，以能保持低于1/60秒的亮度的方式闪烁的光被认为具有恒定的亮度。因此，即便LED是由图2中所示的电流所驱动，但如果该电流的周期T小于前述时间，那么，来自该LED的闪烁光将被人看作是具有恒定亮度的光。另外，由人类感官感知的LED的亮度与随时间平均流过该LED的电流成正比。因此，亮度变化与脉冲电流的负载成正比。

但是，要将输入到LED显示器的视频信号的电平提前归一化，以便与阴极射线管(CRT)的亮度特性相符。如果象输入给与CRT象素具有不同亮度性能的LED那样输入这种视频信号，则会引起以下问题。

图3是LED和CRT象素的亮度与输入信号的关系图。

在图3中，纵坐标用表示LED或CRT象素的亮度，而横坐标表示输入给LED或CRT象素的信号电平，它们都是用相对值来表示的。由A和B所指示的曲线分别显示了CRT象素和LED的亮度特性。

注意，对于CRT象素的亮度特性A，是用视频信号的电压值来表示信号电平的，而对于LED象素的亮度特性B，则是用流过LED的电流值来表示信号电平。

如图3所示，LED的亮度与信号电平具有线性关系，而CRT象素的亮度与信号电平具有非线性关系。一般来说，CRT象素的亮度与视频信号电压电平的2.2次方(γ指数)成正比。如果将与经归一化以与这样一种γ指数相匹配的的视频信号成正比的电流直接提供给LED，则在光的低输出区域，LED显得比CRT象素要亮，但在光的高输出区域，LED显得比CRT象素要暗。因此，由这种象素构成的图形具有与原始图象不同的明亮部分和暗度部分的亮度比，因而对观察者来说，看起来很不自然。

为解决这一问题，在已有技术的LED显示器中，将经过校正的用于消除由于视频信号的上述亮度特性而引起的影响的信号作为上述视频信号Spx输入到驱动电路100。特别是，例如当用所产生的与一个CRT象素相匹配的一种视频信号来驱动具有线性亮度特性的LED时，其中这种CRT象素发射具有与所述信号电平的2.2次幂成正比的亮度的光，则会产生与该视频信号的2.2次幂成正比的一个信号，以便驱动所述LED。