1 引言場致發射顯示器 （ FED）集 CRT 的高性能顯示質量和 LCD 的低功耗優點于一身， 具有高分辨率、高發光效率、大面積、大視角、高亮度和色彩鮮艷、清晰圖像、寬的溫度工作范圍、快速響應時間等優點， 是一種新興的具有廣闊發展潛力的自發光平板顯示技術。但是目前場發射顯示器件由于工藝和驅動電路等因素的影響， 顯示效果和現有的 PDP商業產品等仍存在一定的差距。首先，目前場致發射顯示器由于器件本身結構的影響，產生亮度不均勻性問題，人們試圖通過新型陰極材料、結構改進或工藝的改良來消除這一影響。其次， 由于 CRT 發光特性的非線性， 現有的電視信號在傳輸到 CRT 之前先進行了校正。但是如果把現有的電視信號直接傳輸到FED上將會引起嚴重的灰度畸變和損失， 因此必須對其進行反校正； 此外， 由于采用較高電壓驅動， 造成整機功耗大的問題。對于這幾個方面的問題， 我們從電路的角度入手， 提出了相應的解決方案， 并通過理論分析和實驗驗證， 取得了較好的效果。

2 實驗亮度不均勻是影響場致發射器件顯示效果的一個重要因素。在制造過程中， 由于工藝上的限制， 發射陣列中每個電子源在結構和性能上會存在一定的差異， 使各個像素的發射電流不同。結果導致屏幕上各個像素點之間亮度存在明顯差別， 影響圖像整體觀看效果。解決這一問題有兩種途徑， 一種是通過改變工藝， 比如增加發射點的密度， 降低材料的功函數或者通過電阻層引入負反饋來降低非均勻性。但這一方法不僅增加了工藝上的難度， 提高了場發射器件的制造成本， 也降低了成品率， 降低了和其他平板顯示器件的競爭力。另一種方法是通過電路或者信號處理的方法， 針對屏的特性對圖像數據進行預處理來彌補屏的亮度不均性。這一方法不僅簡單， 而且近來超大規模集成電路的迅速發展， 使信號處理的成本相對制屏工藝來說已經較低， 僅需較少的費用就能明顯地改善顯示效果。

和其他平板顯示器類似， 場致發射平板顯示器也是采用行列矩陣式結構， 陣列中的每一個像素都是一個發光點， 通過行列掃描尋址實現。各個像素的發光不均勻可以用調制特性的不同來表征。 顯示了兩個不同的像素的脈寬調制亮度曲線， 在脈寬調制下， 像素的亮度和脈沖寬度成正比， 但是不同的像素點曲線的斜率會不同。用統計平均法研究圖像各像素點上灰度信息及其分布特點。

采用已建立的圖像灰度分布模型， 為了消除亮度不均勻造成的圖像失真， 可以對各個像素的亮度曲線進行校正處理， 即與一個相應的預校正數據進行相乘， 使全屏的所有像素最后顯示的亮度與灰度等級的曲線斜率趨于一致。

具體實施方法如下： 對某一器件， 測定它的調制特性， 求出校正參數數值， 并將其固化在顯示器件附帶的存儲器 EPROM 中； 對傳輸到顯示器件的圖像信號， 先對它與一個相應的預校正數據進行相乘處理， 然后再由顯示器件對校正后的圖像信號進行調制顯示。

在電路設計中， 我們采用現場可編程門陣列（ FPGA）來對輸入信號進行處理。 預處理電路的 FPGA 電路結構圖。測定的像素調制特性經過變換得到的預處理參數矩陣存入片外EPROM， 工作過程中， 地址發生器在行同步和場同步信號的控制下， 依次產生和輸入數據對應的預處理矩陣地址。將讀入的預處理參數和輸入數據相乘， 就得到了預處理的圖像數據， 輸入至下一級電路繼續處理。

3校正3. 1 FED 校正的原因在顯示系統中， 由于光電、電光轉換以及信號傳輸過程引入的非線性， 顯示圖像將和原圖像存在較大的失真， 為了消除這部分的非線性失真， 所有的顯示系統都必須有灰度校正的處理過程。傳統的灰度校正系統都是為 CRT顯示器設計的， 由于各種顯示器件的非線性特性各不相同， 在 FED顯示中采用 CRT的源信號， 會對顯示質量造成較大的影響。本文結合 FED 的顯示特性和人眼的視覺靈敏度特性， 從實用的角度提出了適用于FED的灰度校正方法。

3. 2 FED 校正的原理普通電視的輸入信號是針對 CRT 進行了灰度校正， 其校正電路的傳輸特性：V o K j V 0. 45 i其中 V i為輸入的電壓， V o為輸出電壓， K j為比例常數。通過這樣的校正電路， 整個 CRT 顯示系統的顯示特性就恢復到線性， 從而得到比較滿意的輸出圖像。 FED 顯示屏多數是采用脈寬調制的方法來實現灰度等級的顯示， 理論上其輸出電光特性應該是線性的。但是由于屏的特性的問題， 實際的測量曲線并不是線性的， 特性曲線。因此， FED 的灰度校正電路較一般的顯示器件復雜， 首先進行傳統校正的反校正， 然后再進行非線性灰度校正。

3. 3 FED 校正的硬件實現目前沒有專門用于 FED 的圖像信號源， 現有的電視信號是為 CRT適用的， 所以只能是將傳送給 CRT顯像管的圖像信號源直接傳送給 FED 進行圖像顯示。FED 的灰度一般都是用發光時間的占空比來控制的， 它的圖像亮度 B 與驅動電流占空比 T 之間的關系， 但是對于CRT， 圖像亮度 B與圖像信號 E 之間的變換是非線性的， 即 B E ， 約為 2. 8，因此在傳輸之前必須進行預校正， 預校正曲線顯然， 如果只是簡單地把送給CRT的信號送到 FED 進行顯示， 就會引起嚴重的灰度畸變， 使低亮度段的亮度跳變太快， 圖像的層次感欠佳。因此， 同樣也必須先對圖像信號 E 進行預校正， 然后再對電流占空比 T 進行反 B T曲線校正， 使其特性與 CRT 相近， 提高 FED 顯示圖像彩色復現的真實性， 改善畫質。實驗得出以B T 1 342補償曲線可以獲得較佳的結果。

FED顯示的反 B T 曲線校正圖。校正電路的設計可以通過查表方法完成， 這里不再贅述。

4 自動功率控制FED在同 PDP 和 LCD 市場競爭的過程中，整機功耗是一個很重要的技術指標。由于目前的FED顯示屏發光效率仍有待改善， 采用自動功率控制的 FED顯示器， 一方面可以降低系統功耗，同時也可以降低對功率器件的要求。另一方面，還可以控制像素的發光時間不超過某一安全閾值， 從而延長屏的使用壽命。我們討論了 FED 驅動電路中自動功率控制的實現并分析了其性能，在不致明顯降低圖像質量的同時盡量減少了系統總體功耗。