專利名稱：顯示裝置的功率電平控制的裝置和方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于顯示器的功率電平控制的方法和裝置。特別是，本發(fā)明涉及一種用于提高圖像的圖像質量的視頻處理裝置和方法，該圖像顯示在如等離子顯示板(PDP)之類的顯示器和所有基于光發(fā)射的占空因數調制(脈沖寬度調制)的顯示器上。
背景技術：
等離子顯示技術使實現大面積、小厚度且不具有任何視角限制的平板彩色顯示成為可能。這種顯示器的尺寸可以大于傳統(tǒng)的CRT圖像顯像管所允許達到的尺寸。
參照最新一代歐洲TV，為了提高圖像的質量已經傳做了大量的工作。因此，基于如等離子顯示技術等新技術的TV裝置應當能夠提供與以前的標準TV技術一樣好或更好的圖像。
視頻圖像的一個重要的質量標準是白色峰值增強因子(PWEF)。該白色峰值增強因子可定義為白色峰值亮度電平與均勻白色場/幀的亮度的比值。CRT顯示器的PWEF值可達到6，但等離子顯示板(PDP)的PWEF值大約只有4左右。因此，從這方面說，PDP的圖像質量并非最好，必須對這種情況進行改進。
第一代PDP的特點為白色峰值與最大平均亮度的比率(全白圖像)大約為2。通過對子域的動態(tài)控制，現在已經改進為可實現通常4/5的比率。
由于等離子顯示技術本身的數字化，因此需要使用CRT以外的其他技術。CRT使用所謂的ABL電路(平均射束電流限制器)，它通常在視頻控制器中通過模擬裝置實現，可降低作為平均亮度函數的視頻增益，該視頻增益通常在RC階段測量。
等離子顯示板采用只能為“開”或“關”的放電單元矩陣陣列。與灰度級由光發(fā)射的模擬控制來表示的CRT或LCD不同，PDP通過調節(jié)每幀中的光脈沖(保持脈沖)的數目來控制灰度級。在對應眼睛響應的時間段中，眼睛將這種時間調制合成。
由于視頻幅度確定在給定頻率發(fā)生的光脈沖的數目，因此該幅度越大就意味著眼睛的脈沖越多，“開”的時間越長。因此，這種調制被稱為PWM，即脈沖寬度調制。為了建立這種PWM概念，各幀可被分解為稱為“子域”的子時間段。為了產生小的光脈沖，在稱為等離子區(qū)的充氣單元中發(fā)生放電，產生的UV射線將激勵發(fā)光的彩色磷光體。
為了選擇哪個單元將要發(fā)光，稱為“尋址”的第一選擇操作在將要發(fā)光的單元中產生電荷。各等離子單元相當于一電容，它可長時間的保持該電荷。然后，在發(fā)光期間進行的所謂的“保持”操作將加速該單元中的放電，在該單元中產生更多的電荷并激勵該單元的某些電荷。只有在第一選擇操作中尋址的單元中才發(fā)生電荷激勵，當被激勵的電荷返回其原始狀態(tài)時，產生UV射線。該UV射線激勵磷進行光發(fā)射。該單元的放電是在一個非常短的時間段中發(fā)生的，該單元中剩余一些電荷。利用下一保持脈沖，電荷被再次利用以產生UV射線，從而產生下一光脈沖。在各指定子域的整個保持時間段中，該單元將以較小脈沖發(fā)光。最后，利用一消隱操作消隱所有的電荷從而為新的循環(huán)做準備。
保持脈沖越多意味著峰值亮度越多。更多的保持脈沖意味著流入PDP中的功率更高。該PDP控制可產生或多或少的作為平均圖像功率的函數的保持脈沖，即，它根據圖像的內容，在不同的功率電平的模式之間轉換。保持脈沖的斜率的增加也對應于(非線性)峰值亮度的增加。
現在主要的目標是在不加大電源線路負載的情況下優(yōu)化對比度。另外，整體圖像質量與用于灰度再現的子域的數目相關。該數目越高，圖像質量就越好。但是，各子域都產生不能施加保持脈沖的中斷時間(死時間)。當子域的數目增加時，可施加的保持脈沖的最大數目降低。因此，需要找到一個辦法來優(yōu)化圖像亮度。
在歐洲專利申請WO00/46782中，公開了一種解決方法，其中控制方法產生更多或更少作為平均圖像功率的函數的保持脈沖，即它在不同功率電平的不同模式之間轉換。該控制方法的特征在于對應子域編碼提供一組功率電平模式，其中各功率電平模式都具有一特征子域結構，特征子域結構可根據下面的一個或多個特征而變化-子域的數目-子域類型-子域位置-子域加權-子域預縮放因子-子域加權的一個因子，它用于改變在各自域中產生的小脈沖的數目發(fā)明內容本發(fā)明的一個目的是進一步改進動態(tài)PWEF控制方法和裝置。該目的可通過權利要求1和7限定的方法和裝置來實現。
一更有效的峰值白色電路需要更多的可用離散的功率電平模式。如果采用更高的自由度，即，通過與保持頻率和/或保持脈沖斜率的最優(yōu)化控制相結合的對子域的更動態(tài)的控制，可增加離散功率電平的數目。通過對上面列出的傳統(tǒng)子域參數以外的保持頻率的動態(tài)控制，可以實現8或更多的PWEF。
過去所有的等離子顯示器供應商都使該保持頻率恒定。這導致不利影響，如只允許實現更少數目的離散功率電平(大約20)，以及只能實現低質量的灰度級顯示。這是由于對大多數功率電平很難在保持相關子域加權正確的情況下，在可用的子域數目中分配可用的保持脈沖的離散數目。
另外，需要在亮度級選擇控制中使用滯后電路以確保最佳圖像質量(板面沒有脈動或閃爍)。
本發(fā)明還包括一用于顯示裝置的功率電平控制的裝置。這里，本發(fā)明包括一裝置，該裝置已經將一功率電平模式表(17)存儲在一用于子域編碼的控制單元(11)，其中圖像功率測量電路(10)確定對于視頻圖像的功率電平的一特征值(PL)，控制單元(11)選擇一用于子域編碼的對應的功率電平模式。當從一個功率電平模式切換到另一模式時，控制單元(11)提供用于驅動具有一個或兩個下述特征的顯示器的保持脈沖，該特征與前面的功率電平模式相比有所變化-保持脈沖頻率-保持脈沖斜率具有大量功率的圖像(例如全白頁)以較低亮度顯示從而降低整體功率損耗。該亮度將確定顯示板的最大功率損耗。很明顯，當圖像消耗較少功率時，可在不增加電源功率的情況下(相同的最大功率損耗)產生更大的亮度。
在附加權利要求中公開本發(fā)明方法和裝置的附加實施例。


在附圖中示意性的示出本發(fā)明的實施例，并在下面的說明中詳細說明。
圖中圖1示出矩陣技術的等離子顯示板的單元結構；圖2示出在幀期間傳統(tǒng)的ADS尋址方法；圖3示出PDP中典型的功率管理控制系統(tǒng)；圖4示出用于功率電平模式的動態(tài)控制的滯后曲線；圖5示出包括啟動的PDP的傳統(tǒng)的ADS尋址結構；圖6示出用于驅動AC等離子單元的保持脈沖和對應的光發(fā)射峰值；圖7示出PDP驅動電路的主要能量恢復電路；圖8示出由于對圖7的能量恢復電路中的可控制開關的打開和關閉時間的修改導致的保持頻率的變化的例子；圖9示出與光發(fā)射的曲線相比，不同功率電平模式中的保持頻率的曲線；圖10示出具有所測量得到的圖像功率電平的保持脈沖數目的曲線；圖11示出通過圖7中功率恢復電路中可控制開關的打開和關閉時間段的調節(jié)而導致的保持脈沖斜率增加的原理；。
圖12示出保持脈沖斜率增加對顯示板亮度的影響；圖13示出保持脈沖斜率的增加對光效率的影響；
圖14示出本發(fā)明電路的第一實施例；圖15示出本發(fā)明電路的第二實施例。
最佳實施方式圖1示出利用所謂的矩陣等離子顯示技術的等離子單元的結構。附圖標記10表示玻璃制成的前板。附圖標記11表示透明線電級。附圖標記12表示顯示板的背板。還具有兩個用于使前板和背板彼此分離的絕緣層13。在背板中集成有垂直于線電極11的彩色電極14。該單元的內部包括發(fā)光物質15(磷)和用于分離不同顏色的發(fā)光材料(綠15A)(藍15B)(紅15C)的隔離器16。放電產生的UV射線由附圖標記17表示。從綠色磷15A發(fā)射出的光由附圖標記18表示的箭頭表示。從該PDP單元結構可知需要對應于三種顏色成分RGB的三個等離子單元來產生被顯示的圖像的圖像元素(像素)的顏色。
PDP中通過調節(jié)每個幀期間中光脈沖的數目，控制各像素的R、G、B成分的灰度級。眼睛將在人眼響應對應的期間合成該時間調制。最有效的尋址方法是如果產生的視頻信號的數目等于n，則尋址n次。在通常使用的8位表示的視頻信號的情況下，根據上述原則，等離子單元應當尋址256次。但由于所有的256次尋址操作的各尋址操作需要大量的時間(大約每行2us，大于多于245ms的一個尋址周期的960 us)(around 2us perline＞960us for one addressing period＞245ms)，該時間大于50Hz的視頻幀的20ms的可用時間段。
從文獻中可得到一更實用的不同尋址方法。根據該尋址方法，一個幀周期的子域結構采用最小的8個子域(在8位視頻信號數據字的情況)。通過組合這8個子域，可以產生256個不同的視頻信號。該尋址方法如圖2所示。在該圖中，各彩色成分的視頻信號可由具有下面加權的8位的組合表示1/2/4/8/16/32/64/128為了實現用這種PDP技術的編碼，將幀周期分為8個發(fā)光時間段(稱為子域)，各子域對應于在相應子域編碼字中的一位。對應位“2”的光脈沖的數目是對應位“1”的光脈沖的數目的二倍，依此類推。利用這8個子時間段，可以通過子域組合實現256個灰度級。產生該灰度級調節(jié)的標準原則基于ADS(地址/顯示分離)原則，其中在整個顯示板上，在不同時間執(zhí)行所有的操作。在圖2的下部，示出在該尋址方法中，各子域包括三個部分，即尋址時間段、保持時間段和消隱時間段。
在該ADS尋址方法中，所有的基本循環(huán)一個接一個執(zhí)行。首先，在一個時間段中，顯示板的所有單元被寫入(尋址)，然后，所有的單元發(fā)光(保持)，最后所有的單元一起消隱。
圖2中所示的子域結構只是一個簡單的示例，從該文獻中還可以得到多種不同的子域結構，例如，更多的子域和不同的子域加權。通常，更多的子域用于降低移動因素，“啟動”可用于更多的子域，以增加響應保真度。啟動是一個獨立的可選擇的時間段，在該時間段中對單元進行充電和清除(消隱)。該充電可導致較小的放電，即可產生背景光，這在原則上是不希望得到的。在啟動時間段之后緊接著的是用于立刻清除該電荷的消隱時間段。這對后面的子域時間段是必需的，這些時間段中單元需要再次尋址。因此，啟動是一個時間段，它促進了下面的尋址時間段，即它通過有規(guī)則的同時激勵所有的單元，可以提高寫入階段的效率。
尋址時間段的時間長度對于所有的子域都是相等的，消隱時間段長度也是如此。在尋址時間段中，以從顯示的行1到行n的方式尋址單元。在消隱時間段中，所有的單元將同時放電，這并不需要像尋址那樣多的時間。圖2中的例子表明所有的操作，包括尋址、保持、消隱都在時間上是完全獨立的。在一個時間點上，對于整個顯示板，這些操作中只有一個被執(zhí)行。
圖3示出當PWEF＝8時，PDP中的功率管理的原理。根據圖像負載(picture 1oad)，為了在表現出最佳的對比度的同時使能耗保持穩(wěn)定，可改變發(fā)射光的量。很明顯，當PDP屏幕顯示一全白圖像時(圖3中的左屏幕)，由于該亮度顯示在視野的一非常大的部分上，因此，眼睛只需要較小的亮度就可以得到很好的亮度印象。另一方面，當PDP屏幕顯示一具有低能量的圖像(圖3中的右屏幕)時，對于眼睛對比度很重要。此時，需要在該圖像上輸出可用的最高白色亮度，以提高對比度(圖像中黑色和白色部分之間的比率)。
這種概念導致根據圖像內容而改變白色亮度。但是，為了不產生新的情況，如脈動(圖像亮度的振動)或抖動(可察覺的白色亮度的強烈變化)，需要定義多種模式從而實現平緩過渡且需要通過滯后回線執(zhí)行對它們的控制。
為了該目的，需要計算各視頻圖像的功率電平PL，且該功率電平PL用于選擇當前的顯示功率模式PM。一個可能的PL計算式的例子可表示為下面公式其中，Rx，y表示位于位置(x，y)的像素的紅色成分的幅度，N表示該幀中包含的基本單元(彩色成分，對RGB圖像N＝3)的總數目。
圖4示出根據利用簡單的滯后函數計算的功率電平(PL)，對功率模式選擇(PM)的動態(tài)控制的例子。如所期望的，當圖像功率電平PL增加時，在減少保持脈沖數目的同時選擇模式。在該控制函數中有一滯后回線。當圖像平均功率增加時，選擇具有頂部線的功率電平的模式PM。當圖像功率減少時，選擇具有底部線的功率電平的模式PM。當改變該圖像平均功率增長方向時，可以選擇這兩個線之間的點。另外，該功率電平控制方法的公開可參照上述提及的專利申請文件WO00/46782。
ADS尋址結構已經在上面進行了描述。為了簡化說明，可使用一個可能的實施例中得到的掃描值作為例子。很明顯，由于它們基于平板技術，因此也可以使用其他值。
該例子將基于下面的掃描值●一個幀包括5500個60Hz的基本循環(huán)(BC)。
●一個子域的尋址需要240個基本循環(huán)的持續(xù)時間。
●一次消隱需要70個基本循環(huán)的時間。
●一次啟動(只有在各幀開始時需要)需要55個基本循環(huán)的時間。
圖5示出基于具有12個子域的ADS尋址方法的子域的結構和在幀周期的開始的啟動/消隱操作。
該掃描的實施需要下面的時間●尋址12×242＝2880BC●啟動55BC
●消隱12×70＝840BC因此，在本實施例中，將有5500-2880-55-840＝1725BC的空閑時間用于施加保持脈沖。一方面，如果我們降低子域的數目，則可用于發(fā)光的基本循環(huán)更多。另一方面，如果我們增加子域的數目，則可用于發(fā)光的基本循環(huán)更少。
另外，具有大量能量的圖像在移動因素和灰度級顯示方面要求很高。因此，對這些圖像需要更多的子域。
所有這些結構都將導致對基于子域結構中子域數目變化的不同功率電平模式的研究。下面的表格表示了功率電平模式框架的可能的第一定義。
表1

模式M1用于具有大量能量(全白)且需要主要關于移動因素的最高圖像質量的圖像。當圖像能量降低時，可以一個接一個的選擇其他模式。在上述該表中，只有七個不同的模式，由于模式之間的步長很大(≈300BC)，因此這并不足以確保好的圖像功率管理。在下一圖中，將要說明怎樣改進上表中的粗略的能級結構，以定義更多的模式。
上表中的7個不同模式，可利用不同等離子制造商建立的技術來實現，即為了提高白色峰值，子域結構中的子域數目的變化。為了更好的理解改進這些模式的新概念，最好先對PDP中的光發(fā)射過程進行更詳細的說明。
所有的等離子顯示技術都是基于氣體放電。為了簡化說明，將重點說明目前主要使用的交流等離子顯示技術(AC等離子顯示板)。但是，在本文中所述的所有基本原則也適用于DC等離子顯示板。
為了在AC等離子顯示器中產生氣體放電，需要在平板單元的兩個電極(共面等離子顯示板中的保持電極)上施加一交流矩形信號，從而產生圖6所示的光發(fā)射(等離子放電)。各平板單元的電極的位置可根據顯示技術彼此不同，但主要的線路總是相同。矩形保持脈沖如圖6中的上部所示。保持電極之間的極性根據矩形保持脈沖周期性的變化。在圖6的下部中，示出了等離子單元中的氣體的狀態(tài)。在保持脈沖的極性變化后的很短時間內，就發(fā)生了氣體放電，產生了UV光，亮度材料將被激勵從而產生光脈沖。
各保持脈沖的持續(xù)時間決定了保持脈沖的數量，在各幀周期，可根據可用于保持的時間來產生該保持脈沖。各保持脈沖的持續(xù)時間還決定了保持脈沖的頻率。通常，存在一個保持脈沖持續(xù)時間的最小值，以確?？蓪崿F良好的顯示板響應保真度的良好保持功能。該最小時間如圖6中上半部分所示，它近似于圖中保持脈沖的一半。保持脈沖持續(xù)時間段的其余部分組成一余量，可用于調節(jié)保持脈沖頻率實現平板顯示性能。如圖6的下半部分中所示，氣體放電峰值可隨時間和保持脈沖的不同稍有改變。在時間Tmin中，氣體放電和對應的光發(fā)射將更可靠的實現。
各顯示板都具有一性能極為穩(wěn)定的區(qū)域。利用例如120kHz和180kHz之間的保持頻率，可以確保穩(wěn)定的顯示板性能。對該例子來說，在該區(qū)域中，光功效(流明/瓦特)可被認為最好。今天，為了最優(yōu)化下述的能量恢復電路，該區(qū)域中使用一固定頻率(如150kHz)。
AC等離子顯示器需要一特殊的離散保持電路以產生保持脈沖。由于一PDP單元可被認為是一個電容，因此各單元(1/2×C×V2)中的電容損耗將導致只對平板電容進行充電或放電，就使保持電路出現很強的能量損耗。這對很多應用(如全白負載)都太高而不可接受，對于對角平板甚至更大。所幸的是，通過利用如同圖7中所示的電路之類的能量恢復電路，可以恢復90％以上的這種能量。該顯示板的等離子單元總體上可被認為是一電容Cp，為了產生光，需要對其充電和放電。在圖7的上部的能量恢復電路中提供對應的電容Css，用于在放電過程中存儲平板電容的電荷?？赏ㄟ^可控制開關S1和S2，在單元電容Cp的充電和放電路徑中，開關這兩個二極管D1和D2。電感L也在能量恢復電路的充電和放電路徑中。電感L和電容Cp具有特殊的諧振頻率，該頻率最適于周期性的充電和放電操作。電源電壓Vcc和地可通過可控制開關S3和S4與充電和放電路徑連接。它們用于補償充電和放電階段不可避免的損耗。在圖7的下半部分中，示出怎樣利用圖7的上半部分中的左半部分中所示的保持驅動電路來產生正極性的保持脈沖。電容Cp上的電壓降和電容Cp流入和流出的電流分別示出。控制器如4個階段(1)-(4)所示，轉換開關S1-S4。
在顯示板的右側提供一對應的保持驅動器(未示出)。對于關于該電路的更詳細的說明，最好參照能量恢復電路的文獻。
最基本的原則是通過一電感L，而不是通過一開關的損耗電阻，來對平板電容充電和放電。保持脈沖波形的基本形狀仍然為矩形脈沖，但是該矩形脈沖的上升沿和下降沿呈現具有由電感L和平板電容Cp確定的諧振頻率的正弦波形部分。如上所述，該電路最好用于當今PDP中的被選保持頻率。
為了處理更多具有上表中所示結構的功率模式，根據本發(fā)明可改變保持脈沖的長度，從而可同時產生或多或更少保持脈沖。很明顯，需要注意不要使保持脈沖的持續(xù)時間小于級限Tmin。
另外，需要在保持頻率范圍內保持穩(wěn)定的顯示板性能(相同的功效)，從而確保線性模式的清晰度。在本實施例中，這意味著保持在120kHz和180kHz之間的保持頻率范圍內。
還需要稍微改進功率恢復電路，使其不是對固定的保持頻率(前者150kHz)而對120kHz-180kHz的整個范圍最優(yōu)。一個直接的解決方法是如，在電路中使用更多不同的電感，這些電感用于不同的頻率和對應的選擇器。
現在，利用采用下面假設的例子說明一個新的方法，這些假設是一個基本循環(huán)BC對應于150個時鐘周期。在150kHz，一個保持循環(huán)(正和負保持脈沖)對應于300個時鐘周期。
可以通過改變保持頻率增加新的子模式，從而重新獲取上面表中的功率電平模式的結構。該保持頻率的控制如圖8所示。階段(2)既可以延長以對應保持頻率的降低，也可以縮短以對應于保持頻率的增加。這可簡單的通過控制開關S1-S4的控制器來實現。
在表2中，列出了產生的新的能級模式。從表2中可知，可用的保持脈沖的數目逐漸地增加，且線性的從338(M1.1)增加到1576(M7.18)。為了改進模式之間的步長，可通過改變保持脈沖的持續(xù)時間(以時鐘周期測量)，從表1中的基本模式中獲得這些不同的模式。
由于對所有的模式都需要良好的平板線性，因此應當假設保持頻率處于范圍[120；180]中。
表2


在該例子中，最低保持頻率為121kHz，最高為179kHz。另外，從表2中可以很容易看出由于存在大量的時間用于施加保持脈沖，因此定義了更多對應具有9個子域的基本模式的子模式，從而實際上利用了120kHz和180kHz之間的所有頻率。
在前面的段落中，已經說明對處于使平板顯示性能穩(wěn)定的頻率范圍內的保持頻率的修改實現了對能級模式的重新定義。這需要一相應的能量恢復電路來符合該新的約束。
如果某人還希望改進平板顯示器對具有低能量視頻內容的圖像(峰值白色圖像)的顯示對比度，則需要注意以下方面。對這種圖像，顯示板的負載非常低，這意味著能量恢復電路不需要對這些模式全部優(yōu)化。另外，對這些模式，可以允許具有較小的平板功效和線性。因此，可以增加保持頻率(降低保持脈沖持續(xù)時間)，以限定更多的功率電平模式。唯一的限制是需要使保持脈沖的持續(xù)時間大于Tmin，從而確保良好的平板響應保真度(100％發(fā)光)。
表3

上面的表3列出了假設限制Tmin等于最大頻率265kHz時由該建議增加的其他功率電平模式。
如表3中所示，隨著可用保持脈沖數目從1608(M8.1)到2300(M8.22)線性逐漸增加，新增了22個新的模式。該保持頻率從183kHz增加到262kHz。
圖9示出與亮度(cd/m2)的變化(下面的曲線)相比，所有的64個模式的保持脈沖的數目的變化(上面的曲線)。橫坐標示出了模式的編號，縱坐標示出了各自亮度的保持脈沖的數目。圖9示出PDP性能的例子。在該圖中，可看出在穩(wěn)定頻率范圍以外，顯示板的光功效稍微降低，保持脈沖數目變化曲線具有脫離線性的較小的正向偏差，但仍然符合功率管理的范圍。這只是一個例子，利用不同的顯示板技術，穩(wěn)定區(qū)域外的性能可能不同。
在前面的段落中，我們可以看到保持脈沖頻率的變化可實現定義大量的功率模式。該模式可根據圖像中測量的功率電平PL來選擇。
利用上面已經出現的公式，根據圖像中的像素的RGB值的8位編碼，可以測量該圖像的功率從該公式可以看出該PL值也可由一8位編碼表示?，F在，根據測量的PL值，可以選擇一模式。在符合不超過電源的最大能耗的前提下，可以選擇功率電平。因此，需要定義顯示板的最大能耗是什么。當然，該最大能耗對應全屏顯示一全白頁的情況。該全白頁的PL＝255。
現在，假設在我們的例子中，希望顯示一具有338個保持脈沖和對應于表2的模式M1.1的121cd/m2亮度的圖像。這是一具有最高子域數15和最低保持脈沖數的模式。此時，顯示板的能耗與顯示板的尺寸成比例，假設PDP尺寸為852像素乘480線，則能耗與保持脈沖的數目的平方Pmax＝k·852·480·3382成比例。這將指定最大能量，該能量在需要相應的被指定的電源中流動?，F在，對所有的255個可能的PL，需要定義一與顯示板的最大能耗相關的模式。該模式可由一公式定義，該公式給出測量的級PL與所需的保持脈沖數目NSUS之間的關系。該公式的一個例子由下面公式給出也可使用其他相似類型的函數。
利用下面的例子PL＝56→NSUS＝718，可以更清楚的說明該功率電平模式選擇操作。表2中沒有一個模式最確切的表示該保持脈沖數目。為了不增加電源負載，通過向圖像內容提供一糾正因子(預縮放函數)，可能選擇一個給出較多保持脈沖(NSUS＝729的M4.2)的模式并對圖像中的能量稍加修改。在該例子中，該糾正因子可為718/729＝0.98，該整個圖像可這樣糾正Rx，y＝0.98×Rx，yGx，y＝0.98×Gx，yBx，y＝0.98×Bx，y其中Rx，y表示紅色成分的顯示的值，Rx，y表示所有原始的紅色值。
利用預縮放函數，可以很容易的進一步定義前面計算的模式。本文中給出的值只是一種示例。
在前面的段落中，說明了糾正因子怎樣幫助重新定義不同等功率電平模式。很明顯，還可能在不使用預縮放函數的情況下直接計算所需的功率電平模式。此時，根據可用功率電平PL的數目，可直接計算功率模式掃描的表。
表4中所示的例子基于下面的假設●全白圖像應當由338個保持脈沖顯示；●保持脈沖數目域和被測量的PL值之間的關系由下面公式給出Nsus=255PL×338]]>表4示出該模式定義應當怎樣的一個例子(只示出幾個PL級以減小該表的大小，沒有示出的值可很容易從給出的得出)。
在該表中，保持頻率為保持循環(huán)的頻率。保持脈沖持續(xù)時間是整個保持循環(huán)的持續(xù)時間。另外，保持脈沖的數目是保持循環(huán)的數目，不是光脈沖的數目。
該表中的值可以下面的方式計算出。首先，根據上面的公式計算出給定功率電平值PL的保持脈沖數目。
表4


在下一步驟中，檢查根據當前基礎模式的基本循環(huán)的可用數目產生的保持脈沖頻率是否處于120-180kHz之間的范圍。如果不是，則使用具有下一較低子域數目的下一基本模式。表4中的灰度單元表示顯示板線性以外(本例中)以及所允許的保持頻率范圍以外的模式。上面的表是一個示例，不同的顯示板模式可以產生不同的值或函數。
圖10示出保持脈沖數目根據測量的功率電平PL的變化。
在表4的例子中，由于該例中保持脈沖頻率已經增加達到對應較高限制(對應時間Tmin)的265kHz的極限，因此沒有制訂PL值小于5的特殊模式。但是，該值只是一個例子，它基于顯示板技術。
為了進一步提高峰值亮度，根據本發(fā)明的另一實施例，可以進一步對保持脈沖的斜率進行改進。
為了增加等離子顯示的峰值亮度，可以通過較早地打開可控開關S3和S4，增加保持脈沖的斜率。這樣，正的保持脈沖的上升沿和下降沿就可以變得更陡峭。如果保持脈沖的整個持續(xù)時間恒定，則階段(2)將延長，并且由于在更高的保持頻率會考慮時間Tmin，從而可用的保持脈沖頻率范圍也相應的變寬。測量表明利用這種方法，除了PDP屏幕上的很少發(fā)光區(qū)域，亮度可以提高約20％。其缺點在于串擾也隨之增加。
圖11示出在相同保持頻率下，保持脈沖斜率的增加。
圖12和13中示出該保持脈沖斜率的增加對顯示板亮度的影響。兩圖中不同的曲線分別對應270ns和210ns的延時之后，打開開關S3和S4的情況。
圖12示出對相同數目的保持脈沖，當保持脈沖斜率時間從270ns降低到210ns時(示意性的值)，顯示板產生的亮度增加。如圖13所示，這種現象對顯示板的效能(每個保持脈沖的功率損耗)并無任何不良影響。
圖13示出保持脈沖斜率從270ns變?yōu)?10ns也提高了顯示板的效能。如圖12所時，這意味著再不增加能耗的情況下，相同數目的保持脈沖產生了更多的光。換句話說，各保持脈沖中產生的光脈沖比保持脈沖斜率不增加時更加強烈。由于它對圖像的串擾具有不良影響，因此它不能應用于所有的模式。因此，最好只應用于需要極高的峰值白色增強的模式。
本文中所述的能量管理的概念基于能單個或組合地修改四個可能參數，這四個參數為子域的數目，保持脈沖頻率，保持脈沖斜率和預縮放因子。對子域數目和預縮放因子的修改已經在WO00/46782中有了說明。根據本發(fā)明，可改變的新的參數為保持脈沖頻率和保持脈沖斜率。這些新的參數可單獨使用或同時使用，并可與其它參數(子域數目或預縮放因子)中的一個或兩個同時使用。
對于電路的實現，需要說明兩個不同的情況。保持頻率的修改是由能量恢復電路的控制器進行的。圖7中示出該功率恢復電路的一種可能實施例，可以看出保持脈沖的長度基本上由S1和S3關閉、S2和S4打開的時間段決定。根據所選的模式，可以將系統(tǒng)置于較長或較短的不同時間段的狀態(tài)。
圖14和15示出完整系統(tǒng)的兩種可能電路實施例。
在圖14中示出上述方法的電路實施例的方塊圖。在平均功率測量模塊20中分析RGB數據，該模塊向PWEF控制模塊21輸出計算得到的平均功率值PL。圖像的該平均功率值可通過簡單的對所有RGB數據流的像素值的進行累加，并將所得結果除以3倍的像素值的數目。該控制模塊21根據前面測量的平均功率值和存儲的滯后曲線28，參照內部的功率電平模式表27。它直接產生其他處理模塊的被選模塊控制信號。它選擇將要使用的預縮放因子(PS)、子域編碼(CD)和功率恢復電路的保持脈沖持續(xù)時間(SD)。
如WO00/46782中所述，子域編碼參數(CD)對子域的數目、子域的位置、子域的加權值和子域的類型進行定義。
在接收預縮放因子PS的預縮放單元22中，將RGB數據字標準化為一值，該值被分配給結合表2和表3說明的所選功率電平模式。
在子域編碼單元23中執(zhí)行子域編碼處理。此時，像各標準化后的像素值分配一子域編碼字。對某些值來說，可能可以分配多個子域編碼字。在一簡單的實施例中，各模式應有一表，從而利用該表進行這種分配。這樣可以避免不確定性。
PWEF控制模塊21還控制幀存儲器24中的RGB像素數據的寫入WR，RGB子域數據SF-R、SF-G、SF-B從第二幀存儲器24中的讀出RD，通過控制線SP控制串并轉換電路25。串/并轉換單元25中對PDP的一整條線收集子域編碼字的讀出位。由于一行中有845個像素，因此這意味著每個子域時間段中對每行需要讀出2562個子域編碼位。這些位被輸入到串/并轉換單元25的移位寄存器中。最終，控制單元11產生用于保持脈沖產生的SCAN-、SUSTAIN-、啟動、消隱和開關脈沖，該保持脈沖用于驅動PDP26的驅動器電路。
注意，該實施例最好利用兩個幀存儲器實現。數據被寫入一個幀存儲器像素法則(pixel-wise)，但從其他幀存儲器子域法則(sub-field-wise)中讀出。為了可以讀出整個第一子域，整個幀必須已經在存儲器中存在。這需要兩個整幀存儲器。當一個幀存儲器用于寫入時，另一個可用于讀出，從而避免了讀出錯誤數據。
所述的實施例引入在功率測量和開始行動之間的1幀延時。功率電平被測量，在給定幀的末端，平均功率值變?yōu)榭捎糜诳刂破?。由于數據已經寫入存儲器中，因此，此時來不及開始行動，例如修改子域編碼。
對于連續(xù)的處理視頻，該延時不會產生任何問題。但是當時序變化時，可能產生亮度閃爍。這在視頻從黑暗序列變?yōu)橐粋€亮白時發(fā)生。這對電源是一個問題，電源可能不能處理功率的極大峰值。
為了解決這一問題，控制模塊可檢測“錯誤”數據是否已經被寫入存儲器中。該控制模塊可用輸出一幀空白屏作用于該“錯誤”數據，或者如果這樣不可接受的話，在一幀時間中對所有子域極大的降低保持脈沖的數目，甚至忽略不會被觀看者注意到的錯誤，例如，再次參照前面的例子，如果計算出剛被寫入到存儲器中的圖像的測量得到的平均圖像功率，且結果對應于功率電平460，但已經錯誤使用具有1220的功率電平的模式來進行子域編碼，則可通過取消所有子域中的2/3的保持脈沖，執(zhí)行一粗略的糾錯。
圖15表示在沒有預縮放的情況下實現該概念的另一可能性。這將對應于基于表4的一直接實施例。
所示的不同模塊中的一些或所有電子元件可與PDP矩陣顯示器集成。他們也可以是與等離子顯示板連接的獨立的部分。
本發(fā)明通常用于PDP中。等離子顯示器目前廣泛用于消費電器，如電視等中，也可用于計算機的監(jiān)視器。但是，本發(fā)明也可用于矩陣顯示器，這些矩陣顯示器的光輸出可利用子域時間段中的小脈沖控制，即用PWM原理控制光輸出。
權利要求
1.一種用于控制具有多個對應于圖像像素的彩色成分的單元的顯示器中的功率電平的方法，其中，視頻幀或視頻域的時間段分為多個子域，在各子域中，可利用對應于用于亮度控制的子域編碼字的小的保持脈沖，激活用于光輸出的發(fā)光元件，其中，對子域編碼提供一組功率電平模式，其中該方法還包括確定視頻圖像的功率電平的特征值(PL)以及選擇用于子域編碼的對應功率電平模式的步驟，其特征在于兩個功率電平模式之間由于下面的一個或兩個參數而不同-保持脈沖頻率-保持脈沖斜率。
2.如權利要求1所述的方法，其中一特征子域結構對應一功率電平模式，該子域結構也可通過改變下面參數的一個或多個而改變-子域的數目-子域類型-子域位置-子域加權-子域預縮放因子-子域加權的一個因子，它用于改變在各自域中產生的小脈沖的數目。
3.如權利要求1或2所述的方法，其中該視頻圖像功率電平的特征值(PL)為一平均圖像功率值。
4.如權利要求1-3中任一個所述的方法，其中子域預縮放確定向100IRE的視頻級分配什么數字值。
5.如權利要求1-4中任一個所述的方法，其中利用滯后轉換性能控制對應用于視頻圖像的功率電平的特征值(PL)的功率電平模式之間的轉換。
6.如權利要求5所述的方法，其中對于滯后轉換控制，使用對應于圖像平均功率圖的兩條功率電平模式中的平行線，并使用下面的規(guī)則i)當圖像平均功率增加時，選擇具有頂線上的功率電平的模式；ii)當圖像平均功率減少時，選擇具有底線上的功率電平的模式；iii)當圖像平均功率增長方向變化時，取消向新的功率電平模式的轉換，直到圖像平均功率電平落在相應的其它底線或頂線上。
7.一種用于控制具有多個對應于圖像像素的彩色成分的單元的顯示器中的功率電平的裝置，其中，一控制單元(21)將視頻幀或視頻域的時間段分為多個子域，在各子域中，可利用對應于用于亮度控制的子域編碼字的小的保持脈沖，激活用于光輸出的發(fā)光元件，其中，所述裝置還包括一圖像功率測量電路(20)和一子域編碼單元(23)，其中在控制單元(21)中存儲用于子域編碼的功率電平模式的表(27)，其中，圖像功率測量電路(20)確定視頻圖像的功率電平的特征值(PL)，該控制單元(21)選擇用于子域編碼的對應功率電平模式，其特征在于當從一個功率電平模式向另一個轉換時，控制單元(21)提供具有相對于前面的功率電平模式變化下面的一個或兩個參數的保持脈沖-保持脈沖頻率-保持脈沖斜率。
8.如權利要求7所述的裝置，其中控制單元(21)改變用于能量恢復電路中的可控開關(S1-S4)的打開和關閉的時間，該能量恢復電路用于驅動顯示器，使保持脈沖頻率或保持脈沖斜率變化。
9.如權利要求7或8所述的裝置，其中功率電平模式的表(27)包括一組完整的對應各可能圖像功率值的功率電平模式，指定最大圖像功率值為具有最小保持脈沖數目和最大子域數目的功率電平模式，其中，在其他功率電平模式中，保持脈沖的數目逐漸增加，其中，根據基于圖像功率值的公式計算保持脈沖的數目，如果得到的保持頻率大于預定穩(wěn)定頻率范圍，則指定一個功率電平模式對應下一較小子域數目。
10.如權利要求7或8所述的裝置，其中功率電平模式表(27)包括一較少的基本功率電平模式組，如果對于給定功率電平值，該表(27)中沒有明顯可用的功率電平模式，則控制單元(21)選擇下一鄰近的具有較高保持脈沖數目的基本模式，其中，可根據基于圖像功率值的公式計算保持脈沖的數目，在預縮放單元(22)中執(zhí)行對該輸入視頻數據的糾正。
11.如權利要求9或10所述的裝置，其中用于計算給定圖像功率值PL的保持脈沖Nsus的數目的公式為Nsus=PLmaxPL×Nmin]]>其中Nmin為對應顯示全白圖像時顯示板的最大允許功率損耗的保持脈沖的最小數目，PLmax為對應全白圖像的最大可能功率電平值。
12.如權利要求10或11所述的裝置，其中該糾正因子為對應測量的圖像功率值的額定保持脈沖數目和所選的鄰近基本功率電平模式的保持脈沖數目之間的商。
13.如權利要求7-12中的任一個所述的裝置，其中控制單元(21)符合功率電平模式轉換控制的滯后曲線(28)。
14.如權利要求7-13中的任一個所述的裝置，其中它集成在特定等離子顯示裝置的顯示裝置中。
全文摘要
用于顯示裝置的功率電平控制的方法和裝置等離子顯示裝置(PDP)已經越來越多的應用于TV領域。其圖像質量的一個重要標準就是峰值白色增強因子PWEF。從本申請人前面的專利申請可知顯示裝置的控制單元中有一功率電平模式表。測量得到平均圖像功率值，并從用于子域編碼的表中選擇對應的功率電平模式。該功率電平模式可根據多個參數變化，這些參數為－子域的數目；－子域類型；－子域位置；－子域加權；－子域預縮放因子；－子域加權的一個因子，它用于改變在各自域中產生的小脈沖的數目。根據本發(fā)明，還可使用下面參數中的一個或兩個，來改變功率電平模式，參數為－保持脈沖頻率；－保持脈沖斜率。
文檔編號G09G3/296GK1444756SQ01813531
公開日2003年9月24日 申請日期2001年7月23日 優(yōu)先權日2000年7月28日
發(fā)明者塞巴斯蒂安·魏特布魯赫, 哈拉爾德·羅特, 卡洛斯·科利亞 申請人:湯姆森許可貿易公司