CN1266524A - 防止光辐射中心波动的等离子体显示驱动脉冲控制器 - Google Patents

防止光辐射中心波动的等离子体显示驱动脉冲控制器 Download PDF

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Abstract

提供了一个延时装置,用于使一个最大加权子域的光辐射结束点与每个场的结束点一致。换句话说,一个最大加权子域的光辐射中心点出现在一个场中的同一位置。这样,在一个等离子体显示屏PDP的驱动信号中,对于所有的场而言,光辐射量最大的子域,即最大加权子域的光辐射中心点,出现在接近相同的位置上。

Description

防止光辐射中心波动的等离子体显示驱动脉冲控制器
本发明所涉及的是一个显示器件，更具体地讲，所涉及的是等离子体显示屏(PDP)及数字微反射镜器件(DMD)所使用的一个显示器件。
PDP及DMD的显示器件使用的是子域方法，该方法具有二进制的存储器，并通过将多个已被分别加权的二进制图像进行瞬间迭加的方式来显示具有半色调的动态图像。下面对PDP进行解释，但该解释出同样适合于DMD。
PDP子域方法的解释要用到附图1、2、3。
现在，假定一个PDP所具有的像素如图3所示，横向上排为10行，而竖向上为4行。假定每个像素的R.G.B分别均为8位(二进制位)，其亮度已经给出，而且给出256个等级，而且给出256个等级(256种灰度)的亮度是可能的。下面的解释，除非另作说明，是对G信号而言的，但这种解释也同样适合于R.B信号。
图3中由A指明的部分的亮度信号级为128。如果用二进制表示，则由A指明的部分中的每个像素均被赋予一个(1000 0000)的信号级别。与此相似，由B指明的部分亮度为127，每个像素被赋予一个(0111 1111)的信号级别。由C指明的部分亮度为126，每个像素被赋予一个(0111 1110)的信号级别。由D指明的部分亮度为125，每个像素被赋予一个(0111 1101)的信号级别。由E指明的部分亮度为0，每个像素被赋予一个(0000 0000)的信号级别。在每个像素的位置，在垂直方向上为每个像素排列的一个8位的信号，并在水平方向上将其一位一位地分开，就形成一个子域。也就是说，在使用所述子域方法的图像显示法中，是通过将一个场分成多个已进行不同加权的二进制图像，并将这些二进制图像瞬间叠加的方式进行显示的，一个子域就是这些被分开的二进制图像中的一个。
如图2所示，由于每个像素是用8位表示的，因此可以获得8下子域。收集每个像素的8位二进制信号的最低有效位，将其排成10×4的矩阵，并令其为子域SF1(图2)。收集从最低有效位算起的第二位，将其排成类似的矩阵，并令其为子域SF2。如此这般，建立起子域SF1、SF2、SF3、SF4、SF5、SF6、SF7、SF8。且勿须言之，子域SF8是通过收集并排列最高有效位而形成的。
图4示出了一个场的PDP驱动信号的标准格式。如图4中所示，在1个PDP驱动信号的标准格式中有8个子域SF1、SF2、SF3、SF4、SF5、SF6、SF7和SF8，子域SF1至SF8是按顺序进行处理的，并且所有的处理均是在1个场的时间内进行的。利用图4对每个子域的处理过程进行解释。每个子域的处理过程包括准备周期P1、写入周期P2、维持周期P3、和消除周期P4。在准备周期P1，1个单脉冲施加于锁定电极E0，而且一个单脉冲还施加于每个扫描电极E1、E2、E4(最多只有4个扫描电极在图4中示出，因为在图3的例子中示出了4条扫描线，但是实际中有许多扫描电极，例如480个)。这样，就可以进行初始放电。
在写入周期P2，一个水平方向的扫描电极顺续地进行扫描，而且规定的写入操作只对从数据极E5接收了一个脉冲的像素进行。例如，当处理子域SF1时，写入操作只对在图2中示出的子域SF1中的由“1”表示的像素进行，而不对由“0”表示的像素进行写操作。
在维持周期P3，一个维持电极(驱动脉冲)按照每个子域的加权值进行输出。对于一个用“1”表示的经过写入操作的像素而言，对于每个维持电极进行等离子体放电。并通过等离子体的放电来获得预定像素的亮度。在子域SF1中，由于加权是“1”，可以获得亮度级“1”。在子域SF2，由于加权是“2”，可以获得亮度级“2”。也就是说，写入周期P2是被选中的像素发光的时间，而维持周期P3是与加权值相符合的光发射时间的倍数。
在消除周期P4，残余的电荷被全部消除。
如图4中所示，子域SF1、SF2、SF3、SF4、SF5、SF6、SF7、SF8被分别加权数1、2、4、8、16、32、64、128。因此，每个像素的亮度级可以用0至255这256个等级来调整。
在图3的B区中，光在子域SF1、SF2、SF3、SF4、SF5、SF6、SF7中发出，但光不在SF8中发出。因此，获得的亮度为“127”级(＝1+2+4+8+16+32+64)。
而在图3中的A区中，光不在SF1、SF2、SF3、SF4、SF5、SF6、SF7中发出，但光在SF8中发出。因此，获得的亮度为“128”级。
与图4中所示的标准格式的PDP驱动信号相关的PDP驱动信号变型有多种，对于这样的变型将进行解释。
图5示出了一个2倍模式的PDP驱动信号。还有，图4中所示的PDP驱动信号是1倍模式的。对于图4的1倍模式而言，包括子域SF1至SF8中的维持周期P3的维持电级的数量，即加权值分别为1、2、4、8、16、32、64、128，但是对于图5的2倍模式而言，包括子域SF1至SF8中的维持周期P3的维持电极的数量分别变成了2、4、8、16、32、64、128、256，对于所有子域而言均翻了一番。根据这一点，与1倍模式的标准格式的PDP驱动信号相比，2倍模式的PDP驱动信号能够显示具有两倍亮度的图像。
图6示出了一个3倍模式的PDP驱动信号。因此，包括子域SF1至SF8中的维持周期P3的维持电极的数量分别变为3、6、12、24、48、96、192、384，对于所有子域而言扩大了三倍。
如此这般，虽然取决于1个场中的余量的程度，但是建立一个最大为6倍模式的PDP驱动信号是可能的。根据这一点，显示具有6倍亮度的图像就变为可能。
这里，模式放大系数被综合表示为N倍。此外，这个N还可表示为加权放大系数N。
图7(A)示出了一个标准格式的PDP驱动信号，而图7(B)示出了一个PDP驱动信号的变型，该变型由于增加了一个子域而包括子域SF1至SF9。对于标准格式而言，最后一个子域SF8由维持电极128加权，而对于图7(B)中的变型而言，最后两个子域SF8、SF9中的每一个均由维持电极64加权。例如，当表示亮度级130时，对于图7(A)中的标准格式，这可以用子域SF2(加权为2)和子域SF8(加权为128)来完成，而对于图7(B)中的变型而言，该亮度级可以用三个子域，子域SF2(加权为2)、子域SF8(加权为64)、和子域SF9(加权为64)来完成。用这种方法，通过增加子域的数量，就可以减小具有最大权数的子域的权数。如此减小权数，就能够降低伪轮廓线噪声，给出更为清晰的图像显示。
这里，子域的数量综合表示为Z。对于图7(A)中的标准格式而言，子域数量Z是8，而且1个像素用8位来表示。而对于图7(B)而言，子域数量Z是9，而且1个像素用9位来表示。这就是说，对于子域数量Z而言，1个像素用Z位来表示。
图8示出了以往的一个PDP驱动信号的形成过程。当一个PDP驱动信号从某一个场向下一个场变化时，如果子域数量Z也变化了，或者模式数N变化了，那么，每个场中的具有最大光辐射量的子域(以下称为最大加权子域)的光辐射中心点就移动了。
这里，光辐射中心点是指光辐射开始的时刻与辐射结束的时刻之间的中心点，光辐射开始的时刻即某一子域的维持周期的上升沿，光辐射结束的时刻即某一子域的维持周期的下降沿。
图8A示出了一个场，其中，子域数量Z为12，最大加权子域SF12的光辐射中心点为C1。图8B示出了一个场，其中，子域数量Z为11，最大加权子域SF11的光辐射中心点C2。通常，光辐射是从光辐射量最小的子域向光辐射量最大的子域顺序进行的。现在，如果假定从图8A的场向图8B的场转变，一个时间差Td就在从图8A的场的上升沿到C1的时间，与从图8B的场的上升沿到C2的时间之间生成。该时间差Td会引起像亮度的不自然的波动。
由于最大加权子域担负着它所在的场的最大量的光辐射，它就对该场的亮度产生重大影响。1个场的长度，比如说，是16.666msec(毫秒)。如果最大加权子域的光辐射中心点出现在多个场的同一周期(例如，16.666毫秒)，就能看出自然的亮度变化，但是如果各个最大加权子域的光辐射中心点邻接出现或者分隔开出现，观察屏幕者会感觉到不自然的亮度波动。
本发明推出了一个可防止光辐射中心波动的PDP显示驱动脉冲控制器，使用该控制器，最大加权子域的光辐射中心点就不会波动，即使在子域数量Z发生变化，以及/或者模数N，即加权放大系数N，发生变化的时候也是如此。
根据本发明，一个驱动脉冲控制器，用于根据每个象素的Z位表示、对每个子域加权的加权值、和用于用所述的N去乘所述的加权值的一个放大系数N，对每个图象产生从第一至第Z的Z个子域；所述的PDP显示驱动脉冲控制器包括：
用于规定子域数量Z和加权放大系数N的一装置；
一个时间数据源，用于存放有关最大加权子域的光辐射时间数据，在全部子域中该最大加权子域的光辐射量最大；
一个装置，用于根据所规定的子域数量Z及加权放大系数N来选择所规定的最大加权子域的光辐射时间数据；
一个装置，用于根据时间数据来计算将所有子域中的最大加权子域定位于预定位置所需的延迟时间；
一个延时装置，用于根据计算出的延迟时间来延迟一个驱动脉冲，并在此期间将最大加权子域的位置定于一个最接近的预定位置内的一个场中。
根据本发明的驱动脉冲控制器，存于所述的时间数据源中的光辐射时间数据就是一个最大的加权子域的光辐射结束点。
根据本发明的驱动脉冲控制器，存于所述的时间数据源中的光辐射时间数据就是一个最大加权子域的光辐射起始点与光辐射结束点。
根据本发明的驱动脉冲控制器，用于计算所述延迟时间的所述装置对一个最大加权子域的光辐射结束点与一个场的结束点之间的时间差进行计算。
根据本发明的驱动脉冲控制器，用于计算所述延迟时间的所述装置对光辐射中心点与一个场中的一个预定点之间的时间差进行计算，该光辐射中心点位于光辐射起始点与光辐射结束点之间的中心。
图1A至1H为显示出各自独立的子域SF1至SF8。
图2为示出了子域SF1至SF8的相互迭加的图形。
图3为示出了PDP屏幕亮度分布的一个例子的图形。
图4为示出了展示一个PDP驱动信号的标准格式的波形图。
图5为示出了展示一个2倍模式的PDP驱动信号的波形图。
图6为示出了展示一个3倍模式的PDP驱动信号的波形图。
图7A为示出了一个标准格式的PDP驱动信号的波形图。
图7B为示出了一个与图7A中所示的波形图类似的波形图，但是其中增加了一个子域。
图8A与8B为示出了源于现行技术设计的一个PDP驱动信号的波形图。
图9为示出了第一个实施例的一个PDP显示驱动脉冲控制器的一个方块图。
图10A与图10B为示出了用图9中的控制器获得的一个PDP驱动脉冲的波形图。
图11为示出了第二个实施例的一个PDP显示驱动脉冲控制器的一个方块图。
图12A与图12B为示出了用图11中的控制器获得的一个PDP驱动脉冲的波形图。
实现本发明的最佳模式
图9示出了与本发明相关的用于防止光辐射的中心波动的一个PDP显示驱动脉冲控制器的第一个实施例。在图9中，参数设置装置1根据亮度及各种其它数据来设置子域数量Z与加权放大系数N。A/D(模拟-数字)转换器2将输入的画面信号转换成一个8位二进制的数字信号。画面子域信号对应装置4接收子域数Z及加权放大系数N，并将从A/D转换器2送来的8位二进制信号转换成Z位二进制信号。
子域单元脉冲数量设置装置6接收子域数量Z及加权放大系数N，并对加权，即每个子域所要求的维持电极的数量，进行规范。
子域处理器8根据从子域单元脉冲数量设置装置6送来的Z位二进制数据中的值为“1”的位为维持周期P3输出一个维持电极。
此外，在子域处理器8中，准备周期P1(例如，为140μs(微秒))和写入周期P2(例如，为340微秒)被插入一个子域的开头，而且一个与由子域单元脉冲数量设置装置6确定的维持电极的数量成比例的脉冲信号被施加于维持周期P3。而且在每个子域的末尾，插入一个消除周期P4(例如，为40微秒)。而且，比如说，一个维持电极的一个周期为5微秒。
用这种方法建立的一个PDP驱动信号被延时装置10延迟，并且一幅画面被显示在等离子体显示屏18上。
有关参数设置装置1、A/D转换器2、画面子域信号对应装置4、子域单元脉冲数量设置装置6、以及子域处理器8的细节，在No.(1998)-271030(标题：能够根据亮度对子域数量进行调整的显示器件)专利申请的说明书中进行了叙述。上述申请与本申请是由同一个申请人与同一个发明者，在同一日期提出的。
下面列出的表1、表2、表3、表4、表5、表6被存放于子域时间数据表12中。
    表1  ×1倍模式  单位：ms(毫秒)
    Z     Ls     Le
    8     4.755     5.395
    9     5.595     5.915
    10     6.195     6.435
    11     6.775     6.955
    12     7.315     7.475
    13     7.855     7.995
    14     8.395     8.515
    表2  ×2倍模式  单位：ms(毫秒)
    Z     Ls     Le
8 5.390 6.670
    9     6.550     7.190
    10     7.230     7.710
    11     7.870     8.230
    12     8.430     8.750
    13     8.990     9.270
    14     9.550     9.790
    表3  ×3倍模式  单位：ms(毫秒)
    Z     Ls     Le
    8     6.025     7.945
    9     7.505     8.465
    10     8.265     8.985
    11     8.965     9.505
    12     9.545     10.025
    13     10.125     10.545
    14     10.705     11.065
    表4  ×4倍模式  单位：ms(毫秒)
    Z     Ls     Le
    8     6.660     9.220
    9     8.460     9.740
    10     9.300     10.260
    11     10.060     10.780
    12     10.660     11.300
    13     11.260     11.820
    14     11.860     12.340
    表5  ×5倍模式  单位：ms(毫秒)
    Z     Ls     Le
    8     7.295     10.495
    9     9.415     11.015
    10     10.335     11.535
    11     11.155     12.055
    12     11.775     12.575
    13     12.395     13.095
    14     13.015     13.615
    表6  ×6倍模式  单位：ms(毫秒)
    Z     Ls     Le
    8     7.930     11.770
    9     10.370     12.290
    10     11.370     12.810
    11     12.250     13.330
    12     12.890     13.850
    13     13.530     14.370
    14     14.170     14.890
表1列出了当子域数量Z分别为8、9、10、11、12、13、14时，一个1倍模式的最大加权子域的光辐射起始点Ls和光辐射结束点Le。表中数据的单位为毫秒。这一点也适用于其它表格。光辐射起始点Ls表示为从一个场的上升沿到该光辐射起始点的时间段，并用下面的公式(1)对其进行计算。
Ls＝(P1+P2)×SFM+∑f(SFM-1)×(SFM-1)    (1)
这里，P1为准备周期(例如，为140微秒)，P2为写入周期(例如，为340微秒)，P3是维持电极的一个操作过程的时间(例如，5微秒)，P4为消除周期(例如，40微秒)，SFM是最大加权子域号数，∑f(SFM-1)为从子域SF1至紧挨在最大加权子域前面的子域之间的维持电极的总量。由于在每个场中最大加权子域总是最后一个出现，因而，一个表格中，SFM就等于子域的数量。
此外，光辐射结束点Le被表示为从一个场的上升沿到该光辐射结束点之间的时间段，并用下面的公式(2)对其进行计算：
Le＝Ls+f(SFM)×P3                    (2)
这里，f(SFM)为最大加权子域的维持电极的总数。
与此相似，当子域数量Z分别为8、9、10、11、12、13、14的时候，表2、表3、表4、表5、表6为2倍、3倍、4倍、5部、6倍模式的最大加权子域中的每一个列出了光辐射起始点Ls和光辐射结束点Le。
表格选择器14接收子域数量Z和加权放大系数N。并且，除了选择与放大系数N一致的一个表格之外，还从所选择的表格中获取与子域数量Z一致的一个最大加权子域的光辐射结束点Le。而且，由于有关最大加权子域的光辐射起始点Ls的数据在图9、图10中所示的实施例中是不需要的。因此在每个表中光辐射起始点这一横行可以省去，并且表格中的数据可因此而减少。
计算器16执行下面的公式(3)规定的操作，对延迟时间Dx进行计算。
Dx＝Ft-(Le+P4)                 (3)
这里，Ft是一个场的时间(例如，16.666毫秒)。
该延迟时间Dx等于图8中所示的PDP驱动信号的右端上所示的空白区部分的时间长度。当在表1中子域数量为8的情况下对Dx进行计算时，可得到如下结果。
Dx＝16.666-(5.395+0.040)＝11.231ms(毫秒)
计算出的延迟时间Dx被送往延时装置10，并且，从子域处理器8送来的PDP驱动信号被延迟Dx时间。
图10示出了一个从延时装置10输出的PDP驱动信号。如图10所示，从延时装置10输出的信号形成了一个被延迟了等于图8中的PDP驱动信号延迟时间Dx的一个信号，也就是说，对于该信号而言，最大加权子域的光辐射结束点Le即是每个场时间的结束点。这一点是利用这样的事实而实现的，那就是，除了在每个场中子域的安排是从光辐射量最小的子域开始，到光辐射量最大的子域为止，按顺序进行的之外，最大加权子域最后出现，以及在进行延迟之前将示于PDP驱动信号右端的空白区部分的时间长度移至PDP驱动信号的左端。
如此为之，在每个场中，将最大加权子域的光辐射中心点定位于最接近的相同位置就是可能的，并可防止不自然的亮度变化的出现。
图11示出了与本发明相关的PDP显示驱动脉冲控制器的第二个具本实例，用于防止光辐射中心点的波动。在图11中，参数设置装置1、A/D转换器2、画面子域信号对应装置4、子域单元脉冲数量设置装置6、以及子域处理器8与图9中所示的第一个实施例中的情况相同。
与上面描述的第一个实施例相似，子域时间数据表12也存有上述的表1、表2、表3、表4、表5。
表选择器14接收子域数量Z及加权放大系数N，并且，除了选择与放大系数N一致的表格之外，还从所选择的表格中获取与子域数量Z一致的最大加权子域的光辐射起始点Ls及光辐射结束点Le。
中心点计算单元20用下面的公式(4)求出光辐射起始点Ls与光辐射结束点Le的光辐射中心点C。
C＝(Ls+Le)/2                    (4)
从公式(4)可清楚地看到，最大加权子域的光辐射中心点C随着光辐射起始点Ls及光辐射结束点Le中的变化的结果而变化。当在表1中子域数量为8的情况下对最大加权子域的光辐射中心点进行计算时，可得出如下结果。
C＝(4.755+5.395)/2＝5.075ms
中心点定位器22为所有可能的场设定其最大加权子域的光辐射中心点将要所在的位置Kc。位置Kc是由下面的公式(5)决定的。
Kc＝Cmax+α                    (5)
这里，当最大加权子域的光辐射结束点Le取最大值(在上述例子中，对于表6的子域数量14而言，该值为14.530)时，Cmax就是光辐射中心点C。此外，α是满足下面的公式(6)的值。
Cmax+Max{f(SFM)×P3}/2+P4+α＜Ft         (6)
加之，Max{f(SFM)×P3}表示最大的光辐射时间长度。当在表6中的子域数量为8时，上述例子中的最大光辐射时间长度为3.840毫秒。当按照上述例子对α行计算时，可得如下结果：
α＜16.666-(14.530+3.840/2+0.040)
α＜0.176
那么，如果α被置为0.170，则对于上述的例子而言，最大加权子域的光辐射中心点应该处在的位置Kc如下：
Kc＝14.530+0.170＝14.700ms
减法单元24将计算出的光辐射中心点C从位置Kc中减掉，用下面的公式(7)计算出延迟时间Dx′。
Dx′＝Kc-C          (7)
当按照上述例子在表1中子域数量为8的情况下对Dx′进行计算时，可得到如下结果。
Dx′＝14.700-5.075＝9.725ms
减法结果Dx′被送入延时装置10，则会输出一个被延迟了Dx′时间的PDP驱动信号。
图12示出了一个从图11中的延时装置10输出的PDP驱动信号。从图12中可以清楚的看到，对于所有场而言最大加权子域的光辐射中心点C能够与位置Kc相近。根据这一点，就可能防止亮度的不自然波动。
而且，通过将位置Kc的值置为上面所描述的值，则无论在该场的末端出现什么样的最大加权子域，该Kc都在该场内。
上面，在对于所有的场而言光辐射都是在从光辐射量最小的子域开始直到光辐射量最大的子域为止按顺序进行的情况下，对第二个实施例进行了解释，但是，这种解释对于最大加权子域在一个场的开头出现，以及在一个场的中间出现的情况也都是适用的，这就使把各个最大加权子域的光辐射中心点排列成行成为了可能。

Claims (5)

1.一个驱动脉冲控制器，用于根据每个象素的Z位表示、对每个子域加权的加权值、和用于用所述的N去乘所述的加权值的一个放大系数N，对每个图象产生从第一至第Z的Z个子域；其特征在于，所述的PDP显示驱动脉冲控制器包括：
用于规定子域数量Z和加权放大系数N的一装置(1)；
一个时间数据源(12)，用于存放具有所有子域的光辐射的最大量的最大加权子域的光辐射时间数据；
一个装置(14)，用于根据所规定的子域数量Z及加权放大系数N来选择所规定的最大加权子域的光辐射时间数据；
装置(16、20、22、24)，用于根据时间数据来计算将所有子域中的最大加权子域定位于预定位置所需的延迟时间；
延时装置(10)，用于根据计算出的延迟时间来延迟一个驱动脉冲，并在此间期将最大加权子域的位置定于一个最接近的预定位置的一个场中。
2.根据权利要求1所述的驱动脉冲控制器，其特征在于，其中存于所说的时间数据源中的光辐射时间数据是最大加权子域的光辐射结束点。
3.根据权利要求1所述的驱动脉冲控制器，其特征在于，其中存于所述的时间数据源中的光辐射时间数据是最大加权子域的光辐射起始点与光辐射结束点。
4.根据权利要求2所述的驱动脉冲控制器，其特征在于，其中用于计算所说的延迟时间的所说的装置(16)计算一最大加权子域的光辐射结束点和一个场的结束点之间的时间差。
5.根据权利要求3所述的驱动脉冲控制器，其特征在于，其中用于计算所说延迟时间的所说装置(20、22、24)计算光辐射中心点和一个场中的一个预定点之间的时间差，该光辐射中心点位于光辐射起始点与光辐射结束点之间的中心。
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