專利名稱：矩陣顯示裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及矩陣顯示裝置以及利用子場尋址和確定該裝置的顯示負載來控制該裝置的光輸出的有關(guān)方法。
這種裝置和方法從例如WO-A-99/30309中可知，但其缺點是光的產(chǎn)生水平始終受限，光輸出和功率特性，特別是在低顯示負載時，遠不夠理想。在低顯示負載時可用的灰度等級數(shù)量總是有限，這是很不利的。
本發(fā)明試圖提供一種比已知的這類裝置和方法更具有優(yōu)點的矩陣顯示裝置和有關(guān)方法。具體地說，本發(fā)明試圖提供一種矩陣顯示裝置和有關(guān)方法，它考慮到以低顯示負載并且有利地在不超過支持電源的最大功率負載的情況下有增加的光輸出。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種上述類型的矩陣顯示裝置，其特征在于包括用于確定該裝置的顯示負載的確定裝置；以及動態(tài)地改變子場數(shù)目的控制裝置，所述子場可以用來顯示響應(yīng)于比閾值低的所述確定的顯示負載的圖像。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供一種上述類型的方法，其特征在于包括以下步驟動態(tài)地改變子場數(shù)目的控制裝置，所述子場可以用來顯示響應(yīng)于比閾值低的所述確定的顯示負載的圖像。
具體地說，本發(fā)明有以下優(yōu)點通過對顯示負載的動態(tài)監(jiān)視，可以在顯示負載降到閾值以下時減少子場數(shù)目。這樣就減少了一個場中總的掃描周期(又稱為尋址周期)，所以持續(xù)周期可用的時間相應(yīng)地增加了，這樣即使在低顯示負載時也可提供增強的亮度顯示。另一特別的優(yōu)點是可將持續(xù)脈沖數(shù)目增加到適合于將顯示器從持續(xù)電源提取的功率保持在接近其最大值的數(shù)目。
權(quán)利要求2和3的特征涉及本發(fā)明的各個方面，這些方面能證明根據(jù)本發(fā)明在保持所需的灰度等級數(shù)目而同時又降低子場數(shù)目等方面的優(yōu)點。
權(quán)利要求4中定義的特征涉及動態(tài)地確定顯示負載的高效而可行的裝置，而權(quán)利要求5和6的特征明確了所述動態(tài)行為并且涉及確定所選的子場數(shù)目等特別有利的特性。
權(quán)利要求9，10和11提供了對顯示器能正確工作的電壓范圍的改進。
參考以下所描述的實施例，本發(fā)明的這些和其他方面將得到闡述，使其顯而易見。
附圖中

圖1示出根據(jù)本發(fā)明的包括矩陣顯示器的顯示裝置的方框圖。
圖2示出說明當(dāng)改變圖1所示的顯示裝置的子場數(shù)目時引入的滯后的曲線圖。
圖1是說明一種顯示裝置實施例的示意的方塊圖，該顯示裝置包括包含多個發(fā)光元件的矩陣顯示器；以及用于將彩色視頻信號發(fā)送到發(fā)光元件的相關(guān)聯(lián)的驅(qū)動裝置。
圖2是說明當(dāng)改變子場數(shù)目時引入的滯后的曲線圖。
更詳細地說，圖1示出矩陣顯示裝置10，用來接收彩色視頻信號12，彩色視頻信號12同時發(fā)送到子場轉(zhuǎn)換器14和顯示負載確定裝置16。顯示負載確定裝置16監(jiān)控并分析輸入的視頻信號12以便確定在矩陣顯示裝置10的屏幕上顯示圖像時會升高的顯示負載。子場轉(zhuǎn)換器14用來在輸入的視頻信號12上加上子場定時模式(timingscheme)、以便將信號分為多個子場、從而獲得顯示圖像所需的亮度。
顯示負載確定裝置16發(fā)送信號給控制裝置18，控制裝置18再向子場轉(zhuǎn)換器14和部分線重合(partial line doubling)/漸變色(dithering)應(yīng)用裝置20發(fā)送控制信號?？刂蒲b置18根據(jù)顯示負載確定裝置16確定的顯示負載將所述控制信號發(fā)送給子場轉(zhuǎn)換器14和部分線重合/漸變色應(yīng)用裝置20。如果確定的顯示負載低于閾值，那么，控制裝置18將其控制信號發(fā)送給子場轉(zhuǎn)換器14和部分線重合/漸變色應(yīng)用裝置20。子場轉(zhuǎn)換器14接收到所述控制信號后受到控制，以便利用減少的子場數(shù)目再現(xiàn)輸入視頻信號12；而部分線重合/漸變色應(yīng)用裝置20則利用接收來自子場轉(zhuǎn)換器14的減少的子場數(shù)目的矩陣顯示驅(qū)動器22施加部分線重合和/或漸變色。然后，從驅(qū)動器22輸出的部分線重合和/或漸變色信號24發(fā)送到矩陣顯示器26的發(fā)光元件。
另外，圖1示出包括顯示裝置10和電源104的顯示裝置102。
下面進一步討論本發(fā)明的操作。
在本發(fā)明的概念內(nèi)，提出一種以低顯示負載、在不超過持續(xù)電源的最大功率負荷的情況下增加光輸出的方法。
現(xiàn)說明如下用D0表示與矩陣顯示器中接通的單元數(shù)乘以它們的接通時間的乘積成正比的最大顯示負載，所述最大顯示負載發(fā)生在S0持續(xù)脈沖、亮度為L0的條件下。如果實際顯示負載D大于D0，則采用最大子場數(shù)目N0，不加部分線重合或漸變色(后面要討論)。必要時，可通過減少持續(xù)脈沖S的數(shù)量、使亮度L符合公式S/L＝S0/L0來限制最大負載D0，并且將從持續(xù)電源提取的功率限制在最大值。但是，如果實際負載D小于D0，則按照本發(fā)明、通過減少所用的子場數(shù)目的方法來減少尋址時間，以使持續(xù)脈沖數(shù)最好增加到能將從持續(xù)電源提取的功率保持在接近最大值的數(shù)量。
將部分線重合用于最低有效位或利用漸變色或二者結(jié)合使用，減少了子場數(shù)目，同時有利地保持可用的灰度等級數(shù)。
對于其它的矩陣顯示器，可利用多幀表面尋址來減少尋址時間。也就是說，可以采用一種方法，在包括成組鄰近線尋址的顯示線的由子場驅(qū)動的矩陣顯示裝置上顯示連續(xù)的圖像幀，其中具有原始亮度值數(shù)據(jù)的圖像幀或場被編碼成包括一組最高有效子場和一組最低有效子場的子場。將共用的亮度值提供給多線組中的一個線組的各條線，并且對于各連續(xù)的幀或場、或?qū)τ陲@示器不同的區(qū)域和/或?qū)τ诓煌淖訄?，進行不同的成組鄰近線尋址。
這樣，對于每個連續(xù)幀以及對于顯示器不同的區(qū)域，以不同的方式將鄰近線分成線組，例如，在奇數(shù)幀中，在顯示器的上半部顯示線可分為三條一組，而在下半部二條一組，而在偶奇數(shù)幀則相反，用來減少尋址周期或?qū)ぶ窌r間而不影響圖像清晰度也不產(chǎn)生活動的假信號。這就可留更多的時間給持續(xù)周期。因此可將一個或多個子場的共用亮度值加到一組線的所有線上。通過在各連續(xù)的幀中和/或在顯示器不同的區(qū)域中以不同的方式進行線分組，就可獲得尋址周期的進一步降低，而不損失分辨率。
下述實例可進一步說明本發(fā)明。首先假定在VGA顯示器上最大子場數(shù)目Nmax＝8個子場，則可得256個灰度等級。
尋址等離子區(qū)顯示板(PDP)需要的總時間可以表示為T＝TE+TA+TS＝E×(0.1ms)+N×(1.54ms)+S×(2.7μs)式中TE表示擦除時間，TA表示尋址時間，TS表示持續(xù)時間。
在例如PDP的情況下，功耗與顯示負載D成正比增加，顯示負載D是在0和1之間的相對數(shù)，它與接通的單元數(shù)乘以接通時間的乘積成正比。對于完全的白色圖像，顯示負載D等于1，而對于完全的黑色圖像，顯示負載D等于0。在此例中假定PDP中只有持續(xù)功率P0＝150W可用，并足以在顯示負載D0＝0.25時用S0＝1000持續(xù)脈沖造成亮度L0＝235cd/m2。
再次考慮上述兩種情況，即，顯示負載高于D0和顯示負載低于D0。在高顯示負載時，減少持續(xù)脈沖數(shù)、使得S/L＝S0/L0。這意味著最大亮度減少，根據(jù)L×(D+C)＝L0×(D0+C)，式中C是常數(shù)，與顯示負載的偏移有關(guān)，通常在0.07左右。當(dāng)然，應(yīng)當(dāng)指出，在單線尋址的情況下通常使用8個子場。在低顯示負載下，利用漸變色和/或部分線重合以便協(xié)助減少所需的尋址時間。這將用來增加可用的持續(xù)時間以及所加的持續(xù)脈沖數(shù)，這又為低顯示負載下的高的亮度準(zhǔn)備了條件。重要的是L×(D+C)＝L0×(D0+C)關(guān)系仍然成立。
所需的擦除時間TE等于將被擦除的子場數(shù)目E乘以擦除一個子場所需的時間，后者大約為0.1ms/子場。在當(dāng)前的尋址方法中，E值＝1，但為了清晰的緣故，可取其值等于子場數(shù)目，即E＝NMAX。
N為所用的子場數(shù)目，tA為尋址一個子場所需的時間，所需的尋址時間TA＝N×tA，并在表1中列出，以下假定應(yīng)用部分線重合。在表1中，N的值在5到8的范圍內(nèi)并且對應(yīng)于單線尋址情況下尋址一個場，需要的時間tA＝480行×3.2μs/行＝1.54ms。表2列出了計算的總尋址時間。
所需的持續(xù)時間TS等于所加的持續(xù)脈沖數(shù)S乘以每單個脈沖事件所需的時間，即大約2.7μs。表2中，對50Hz(20ms場周期)和60HzPDP工作(16.6ms場周期)時所計算的持續(xù)時間。
應(yīng)當(dāng)指出，此處僅列出整數(shù)結(jié)果。
表1為降低尋址時間所需的MSB和LSB數(shù)
表2產(chǎn)生的持續(xù)脈沖數(shù)
在1000持續(xù)脈沖時，可以在當(dāng)前的等離子顯示板上產(chǎn)生大約235cd/m2或更高的亮度。因此，可以期望在4259脈沖時，在50Hz下產(chǎn)生1000cd/m2的亮度。在3000脈沖時，在60Hz下700cd/m2的亮度值是現(xiàn)實的。
在此例中，為了將PDP的亮度在60Hz時增加到700cd/m2(甚至在50Hz達1000cd/m2)，本發(fā)明在產(chǎn)生高亮度時采用了部分線重合和/或漸變色、使得產(chǎn)生光的功耗始終固定在一個恒定值，例如150W，而且始終可以得到256個灰度等級。在低顯示負載時，對6個LSB實行部分線重合和/或應(yīng)用漸變色，而在高顯示負載時，不對掃描線實行雙頻和/或不應(yīng)用漸變色。
進一步說明此例，如果使用6子場，可使用漸變色以給出接近8比特的等效畫面。在此例中，該方法限于6子場，以免圖像質(zhì)量變差。
進一步說，可以有利地對單線雙頻的3個MBS和線雙頻的3個LSB實行漸變色以獲得8比特的等效畫面。
以上說明由于D變化而可以實現(xiàn)每個最大的光輸出L，而且可以由微處理器連續(xù)地記錄顯示負載。
如上所述，如果D大于D0，則子場數(shù)目取8，持續(xù)脈沖數(shù)按S/L＝S0/L0計算，結(jié)果是一個小于S0的數(shù)S，并可有足夠的持續(xù)時間。如果D小于D0，則持續(xù)脈沖數(shù)仍按S/L＝S0/L0計算，但只有在使用部分線重合以及例如較少的子場時才可實現(xiàn)。尋址周期的有效數(shù)目N可利用下式計算N＝[T-(TE+TS)]/tA式中，TS＝S×2.7μs，TE是一個固定的數(shù)，而tA大約為1.54ms。如果N小于5，則取此數(shù)為5，對應(yīng)的持續(xù)脈沖數(shù)將根據(jù)上述關(guān)系確定。如果得到的數(shù)在5和8之間，則可用表2列出的數(shù)，這些數(shù)可存儲在查閱表中作為參考例。然后利用這些數(shù)顯示圖像。
如果顯示負載發(fā)生變化，則S和N的數(shù)也相應(yīng)地變化、或利用濾波器來延遲這些整定值。反應(yīng)時間取決于電源允許的過載量。
在高顯示負載時持續(xù)脈沖數(shù)的減少導(dǎo)致空閑時間，在此空閑時間，發(fā)光元件不接收任何驅(qū)動。如果此空閑時間出現(xiàn)在子場的持續(xù)脈沖和這些持續(xù)脈沖之后的擦除脈沖之間，則由于起動(priming)粒子的損失取決于這種空閑時間，所以擦除時的放電就會有波動，結(jié)果降低了發(fā)光元件能正確工作的電壓。把空閑時間定位在擦除脈沖之后此問題就可減輕，但在這種情況下，所述起動(priming)仍受空閑時間的影響，導(dǎo)致所述電壓范圍仍有一些下降。
最好的解決方案是把空閑時間定位在子場中第一部分持續(xù)脈沖和第二部分持續(xù)脈沖之間，從而避免了在最后的持續(xù)脈沖和開始擦除的下一階段之間的空閑時間。
在使用重復(fù)的子場的情況下，空閑時間應(yīng)定位在具有同等權(quán)重的兩個子場之間。
空閑時間可以定位在一幀的最后的子場中，也可在任何子場，或分離到許多子場中。
由于在改變子場的數(shù)目時引入滯后，所以可以減少諸如例如閃爍的假信號。如果隨后顯示的圖像的顯示負載在子場數(shù)目N改變的值附近變化的話，就會發(fā)生這種閃爍。圖2示出這種滯后當(dāng)圖像的顯示負載大于D8H時，所用的子場數(shù)目N為8。當(dāng)下一個圖像的顯示負載低于D8H時，子場數(shù)目N降為7。如果再下一個圖像的顯示負載高于D8H時，子場數(shù)目N再次增加到8。
滯后的提供可以結(jié)合到控制裝置18中。由上述可得出結(jié)論，即，在子場數(shù)目變化之后，下一個圖像其顯示負載至少必須改變(D8H-D8L)，然后子場數(shù)目N再發(fā)生改變。(D8H-D8L)的典型值大約為0.02。
根據(jù)上文，應(yīng)當(dāng)指出，本發(fā)明有利地涉及在最大子場數(shù)目量(即，目前對VGA顯示器為8)情況下的單掃描。這可將亮度限制在低值，但對高顯示負載已足夠。但一旦負載減小，就采用部分線重合和/或漸變色，這樣仍能給出等效8子場的顯示，但尋址時間卻較少。于是持續(xù)時間就可增加。這樣總可實現(xiàn)256灰度等級，同時，例如可以利用活動補償來消除活動的假信號。
應(yīng)當(dāng)指出，本發(fā)明適用于諸如等離子顯示板以及數(shù)字反射鏡裝置等多種矩陣顯示裝置。
因此本發(fā)明有利地考慮到低顯示負載值下的改善的光輸出。如上所述，本發(fā)明除了其他矩陣顯示器外特別適用于PDP。
應(yīng)當(dāng)指出，上述實施例僅是說明本發(fā)明，而不是限制本發(fā)明，本專業(yè)的技術(shù)人員能夠設(shè)計許多不同的實施例而不背離本發(fā)明的精神和范圍。在權(quán)利要求書中，括弧內(nèi)的參考符號不應(yīng)視為對本發(fā)明的限制。“包括”一詞不排除存在有未列在權(quán)利要求中的元件和步驟。在元件前的量詞“一個”不排除存在有多個此種元件。本發(fā)明可用包括數(shù)個不同元件的硬件以及適當(dāng)編程的電腦來實現(xiàn)。在列舉了數(shù)種裝置的裝置權(quán)利要求中，數(shù)種這些裝置可以由同一硬件來實現(xiàn)。在各不相同的權(quán)利要求中復(fù)述某些措施的事實并不表明不能有利地利用這些措施的組合。
權(quán)利要求
1.一種矩陣顯示裝置(10)，它包括多個發(fā)光元件(26)和安排來對所述發(fā)光元件(26)進行子場尋址的驅(qū)動器(14，22)，其特征在于還包括用于確定所述裝置的顯示負載的確定裝置(16)；以及用于動態(tài)地改變子場數(shù)目的控制裝置(18)，所述子場可用來顯示響應(yīng)于所述確定的比閾值低的顯示負載的圖像。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于驅(qū)動器(14，22)，它包括子場轉(zhuǎn)換器(14)和連接到所述子場轉(zhuǎn)換器(14)的矩陣顯示驅(qū)動器(22)；所述子場轉(zhuǎn)換器(14)和所述確定裝置(16)兩者接收輸入的視頻信號(12)；所述確定裝置(16)包括用于向所述控制裝置(18)提供關(guān)于所述顯示負載的信息的裝置；所述控制裝置(18)連接到所述子場轉(zhuǎn)換器(14)、以便動態(tài)地改變用來顯示所述圖像的子場數(shù)目；以及所述矩陣顯示驅(qū)動器(22)連接到所述發(fā)光元件(26)。
3.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于還包括裝置(20)，它用以應(yīng)用部分線重合(pritial line doubling)并連接到所述控制裝置(18)、以便接收有關(guān)所述顯示負載的信息、并且連接到所述矩陣顯示驅(qū)動器(22)、以便對所述確定為低于閾值的顯示負載作出響應(yīng)而應(yīng)用部分線重合。
4.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于還包括裝置(20)，它用以應(yīng)用漸變色(dithering)并連接到所述控制裝置(18)、以便接收有關(guān)所述顯示負載的信息、并且連接到所述矩陣顯示驅(qū)動器(22)、以便對所述確定為低于閾值的顯示負載作出響應(yīng)而應(yīng)用漸變色。
5.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于還包括裝置(20)，用于對確定為低于閾值的所述顯示負載作出響應(yīng)而應(yīng)用部分線重合。
6.如權(quán)利要求1的裝置，其特征在于還包括裝置(20)，用于對確定為低于閾值的所述顯示負載作出響應(yīng)而應(yīng)用漸變色。
7.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述確定裝置(16)包括用于連續(xù)地監(jiān)視所述顯示負載的處理裝置。
8.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述控制裝置(18)按照關(guān)系式S/L＝S0×L0工作，式中，S0和L0是發(fā)生最大顯示負載時的最大持續(xù)脈沖數(shù)和最大亮度，而S和L是當(dāng)所述顯示負載被確定為低于閾值時的持續(xù)脈沖數(shù)和亮度。
9.如權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于由其數(shù)目低于所述最大持續(xù)脈沖數(shù)的持續(xù)脈沖引起的空閑時間出現(xiàn)在位于所述持續(xù)脈沖后面的擦除脈沖之后。
10.如權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于由其數(shù)目低于所述最大持續(xù)脈沖數(shù)的持續(xù)脈沖引起的空閑時間出現(xiàn)在子場的第一部分持續(xù)脈沖和第二部分持續(xù)脈沖之間。
11.如權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于存在復(fù)制的子場并且所述空閑時間分離在具有同等權(quán)重的各子場之間。
12.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述控制裝置(18)按照關(guān)系式L×(D+C)＝L0×(D0+C)工作，其中，L和L0代表顯示負載低于閾值時和最大顯示負載時的亮度值，C是大約為0.07的常數(shù)，而D和D0代表顯示負載低于閾值時和最大顯示負載時的顯示負載值。
13.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述控制裝置(18)被安排來引入滯后，其方法是在較高的顯示負載值時(與子場數(shù)目減少到增加子場數(shù)目之前的子場數(shù)目時的顯示負載相比)增加子場數(shù)目。
14.一種控制矩陣顯示裝置的光輸出的方法，它利用子場尋址并且包括確定所述裝置的顯示負載的步驟，其特征在于還包括以下步驟動態(tài)地改變子場數(shù)目，所述子場可以用來顯示響應(yīng)于被確定為比閾值低的所述顯示負載的圖像。
15.一種顯示裝置(102)，用來接收視頻信號(12)并處理所述信號以顯示由所述信號確定的圖像，所述圖像確定所述裝置內(nèi)的顯示負載，所述裝置具有用于接收與所述顯示負載有關(guān)的功率的裝置(104)、并且具有如權(quán)利要求1所述的矩陣顯示裝置。
全文摘要
本發(fā)明提供一種矩陣顯示裝置(10)和利用子場尋址(14)控制此裝置的光輸出的方法，所述方法包括確定該裝置的顯示負載的步驟、并且還包括以下步驟動態(tài)地改變用來顯示響應(yīng)于確定(16)為比閾值低的顯示負載的圖像的子場數(shù)目；以及有利地至少對顯示信號的最低有效位采用部分線重合和/或漸變色(22，24)。
文檔編號G09G3/294GK1425175SQ01808194
公開日2003年6月18日 申請日期2001年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月20日
發(fā)明者A·H·M·霍特斯拉格, R·范沃登伯格, W·A·J·A·范德珀爾, H·施雷德斯, S·德克森 申請人:皇家菲利浦電子有限公司