專利名稱：用于控制顯示裝置的方法和電路的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及使用透射光閥(optical valve)的顯示裝置，所述透射光閥調(diào)制背光(backlight)發(fā)射的光以形成圖像。本發(fā)明還涉及諸如投影顯示器的顯示裝置，其中利用反射光閥來調(diào)制光。光閥控制在屏幕上可見的光量。將在下文中使用術語顯示器，而不在使用反射光閥或透射光閥的顯示器之間進行區(qū)分。典型地，每個光閥代表圖像的一個像素。在彩色圖像再現(xiàn)的情況下，可以將用于基色紅色、綠色和藍色的三個一組的光閥用于一個像素，從而允許通過相應地混合基色來形成多種顏色。在這種情況下，背光典型地是均勻的白光。也可能通過循序地產(chǎn)生基色的單色圖像來產(chǎn)生彩色圖像。在這種情況下，在觀察者的眼中，通過在時間上合并單色圖像來執(zhí)行顏色的混合。當今的顯示裝置經(jīng)常使用液晶作為透射光閥，控制液晶以便將期望數(shù)量的光從背光投射到裝置的前表面。裝置的前表面也被稱為屏幕。投影顯示裝置也可以使用由微鏡(也被稱為DMD)或硅上液晶(也被稱為LCOS)形成的反射光閥。
背景技術：
當今的液晶顯示器或LCD提供在1∶1000范圍內(nèi)的對比率(contrast ratio)。這是由于通過全封閉光閥泄漏的光造成的。然而，人眼能夠辨別在1∶100.000范圍內(nèi)的對比率。通常，從現(xiàn)有技術可知，控制LCD背光的強度以便提高顯示器的對比率。在這種情況下，調(diào)節(jié)顯示裝置的背光以提供要再現(xiàn)的圖像中的像素所需的最高亮度。使用光閥的普通顯示裝置配備有氣體放電燈作為背光，例如冷陰極熒光燈，其也用首字母縮寫CCFL或者一般地用氣體放電燈來表示。此外，特別是在投影設備中，可以使用弧光燈或鹵素燈。例如，通過改變電源電壓和/或通過這些燈的電流來控制這些常用的背光的亮度。
最近，已經(jīng)可以得到發(fā)光二極管或LED，其提供所需的光量，以便被用作如在本說明書中提到的顯示裝置的背光或投影光源。LED可以是發(fā)射白光的LED，或者可以由每個發(fā)出一種基色的光的三個一組的LED形成，其中，通過同時或者在時間上依序地、相應地混合基色來獲得白光。然而，通過相應地控制流過LED的電流導致的LED的傳統(tǒng)的亮度降低也導致察覺到的顏色的改變，這通常是不希望的。
為了克服察覺到的顏色的改變，已知使用具有恒定大小的電流來驅(qū)動LED，并且以脈沖方式切換這些具有恒定大小的電流，以便實現(xiàn)期望的察覺到的光強度。察覺到的光強度取決于脈沖的數(shù)目和/或持續(xù)時間。為此，通常已知用于設置占空比的電路，其包括被鎖定到視頻信號的垂直同步脈沖的PLL級。在該已知電路中，使用計數(shù)器/比較器來根據(jù)垂直同步脈沖設置占空比。
圖3示出了現(xiàn)有技術電路，其可以被用來設置背光的占空比。該現(xiàn)有技術電路基于PLL控制的振蕩器，該振蕩器的頻率是可控的。PLL振蕩器101通過同步信號VB而被鎖定到幀頻率。振蕩器106的每個輸出信號周期表示一個基本步階(elementary step)，與圖1中用標有ES的線所示的相似。振蕩器的輸出信號106被用作到計數(shù)器103的時鐘信號。將計數(shù)值DC提供給計數(shù)器103，并且該計數(shù)器一直計數(shù)到達到所述計數(shù)值為止。然后，計數(shù)器的輸出BLC改變其狀態(tài)，類似于圖1的標有BLC的線，從而控制背光開啟或關閉。當新的周期開始時，將計數(shù)器103復位并且計數(shù)重新開始。也有可能將幀周期劃分成子周期，在這種情況下，在每個子周期結(jié)束時將計數(shù)器復位并且計數(shù)重新開始。為此，在分頻器(divider)102中按照構(gòu)成每個子周期的基本步階的期望數(shù)目CR來劃分PLL振蕩器101的輸出。將分頻器102的輸出提供到計數(shù)器103的負載輸入端并且提供到分頻器104的輸入端，以便對構(gòu)成每個幀的子周期的期望數(shù)目n進行計數(shù)。將分頻器104的輸出反饋給PLL振蕩器，以與VB幀信號同步。因此，利用兩個分頻器102和104來提供PLL電路的主反饋環(huán)路。分頻器102利用控制范圍CR值來劃分與信號106相對應的基本步階。分頻器102的輸出信號表示構(gòu)成每個幀的每個子周期，如由圖1最下面的線表示的那樣。典型地，將CR設置為100。分頻器104按照構(gòu)成總的幀周期所需的子周期的數(shù)目n來劃分子周期。
振蕩器的時鐘頻率精確地等于n*CR*f_frame，其中n是子周期的數(shù)目，CR是期望的背光的控制范圍，以及f_frame是視頻信號中的幀的重復率(rate)。為了允許1∶100的背光的控制比，CR等于100?，F(xiàn)有技術電路不與像素時鐘同步，因此不能將其容易地集成在用于控制可以任何形式提供的圖像屬性的數(shù)字電路中。此外，盡管可以容易地將PLL電路集成到數(shù)字IC中，但是它們往往具有在所提供的基準時鐘和視頻信號的頻率方面不符合要求的屬性。實際上，在數(shù)字集成電路中提供的PLL電路經(jīng)常被限制為在IC中產(chǎn)生時鐘信號的多個部分(fraction)，其頻率可以相當高。為了正確地以相當?shù)偷囊曨l信號的幀頻率操作，可能必須在數(shù)字集成電路外部提供PLL電路。通常，這種具有低頻率鎖定環(huán)的PLL電路會遇到功能和穩(wěn)定性問題。

發(fā)明內(nèi)容
因此，期望提供一種用于控制背光的、僅依賴于與視頻信號相關聯(lián)且同步的信號的方法和電路。通常，還期望獲得與當前顯示器正在操作的視頻模式無關的背光的控制比。
如權利要求1和從屬權利要求中限定的方法、以及如權利要求11和從屬權利要求中限定的裝置提供了用于控制背光的解決方案，其僅依賴于與視頻信號相關聯(lián)且同步的信號，并且提供基本上與當前顯示器正在操作的視頻模式無關的背光的控制。
根據(jù)本發(fā)明，控制背光在第二時間周期的一部分期間發(fā)射光，該第二時間周期等于或短于第一時間周期。第一時間周期可對應于視頻信號的垂直同步周期或者幀周期?？梢栽诘谝粫r間周期內(nèi)放入和分布幾個第二時間周期，該分布優(yōu)選為基本均勻和有規(guī)律的，并且第二時間周期的長度優(yōu)選為基本相等?？刂票彻庠诘诙r間周期的一部分期間或在整個第二時間周期期間發(fā)射光。在第一時間周期內(nèi)提供多于一個的第二時間周期的情況下，對于那些屬于同一第一時間周期的第二時間周期，在其中控制光源發(fā)射光的第二時間周期的所述部分優(yōu)選地相對于相應的第二時間周期具有相同的相對長度。然后，所述部分和第二時間周期之間的比率對應于期望的第二對比率。優(yōu)選地，與垂直和/或水平像素時鐘同步地產(chǎn)生用于驅(qū)動背光的信號。多個像素時鐘周期對應于基本步階或第三時間周期，并且將每個第二時間周期劃分成多個第三時間周期。根據(jù)期望的背光的控制比或?qū)Ρ嚷蕘磉x擇基本步階的數(shù)目，例如對于1∶100的對比率范圍的第二時間周期中的100個基本步階。在每個第二時間周期期間，控制背光開啟對應于所期望的對比率的多個基本步階或第四時間周期。
通過對像素時鐘脈沖或第三時間周期計數(shù)，而實現(xiàn)第二時間間隔或子周期在幀周期或第一時間周期中的分布、以及基本步階或第四時間周期在子周期或第二時間周期中的分布。計數(shù)器被提供有與用于不同視頻模式的每個幀周期的子周期數(shù)目和每個子周期的基本步階數(shù)目相對應的各個值。在本發(fā)明的發(fā)展中，在一個幀期間以規(guī)律的間隔分布當在子周期之中分布一幀的像素時鐘脈沖產(chǎn)生非整數(shù)的每個子周期的像素時鐘脈沖數(shù)目時可能仍然存在的誤差，從而消除了在一幀期間的總誤差。
本發(fā)明通過組合可由光調(diào)制器本身實現(xiàn)的對比率和可借助于相應地改變(adapt)背光而實現(xiàn)的對比率，來允許顯示例如在1∶100.000范圍中的對比率。避免了在背光的線性調(diào)節(jié)的情況下可能出現(xiàn)的察覺到的圖像顏色的可能變化，所述變化不能總是通過相應地驅(qū)動LCD面板來進行補償。
將在下面的說明書中參考具有LED背光的LCD屏幕來描述本發(fā)明。然而，本發(fā)明的驅(qū)動方法可被應用于能夠以所需頻率切換的任何光源，其還包括但不限于OLED。
為了避免在光調(diào)制器被尋址并且被提供了新的圖像內(nèi)容時可能出現(xiàn)的假象(artifact)，有利的是使光源發(fā)射光的時間周期的開頭或末尾與指示新圖像的開頭或末尾的同步信號同步。在圖像內(nèi)容從一個圖像改變到另一圖像時，如通常在運動畫面或視頻內(nèi)容中的情況那樣，這尤為重要。在電視信號的情況下，所述同步信號是例如指示場或幀的開始的垂直同步信號。術語“場”是指在隔行掃描的視頻顯示器中使用的一半圖像，術語“幀”是指在逐行掃描的視頻顯示器中使用的完整圖像。根據(jù)本發(fā)明，控制背光在比兩個后續(xù)的同步信號之間的第一時間周期短的第二時間周期期間發(fā)射光。背光發(fā)射光的時間和第二時間周期的比率確定圖像的最大亮度。對于最大亮度，也可以控制背光在整個第二時間周期期間或者在兩個后續(xù)的同步信號之間的整個第一周期期間發(fā)射光。將在觀察者的眼睛中在時間上以及在多個后續(xù)圖像上合并背光發(fā)射的光，并且所述光將給觀察者留下不同亮度級的覺察到的印象。
如果僅僅在兩個后續(xù)的同步信號之間的第一時間周期期間控制背光發(fā)射一次光，則觀察者可以察覺到圖像中一定量的閃爍(flicker)。換句話說，如果第二周期等于第一周期，則在背光不是始終開啟的情況下可以察覺到閃爍。為了避免這種現(xiàn)象，在本發(fā)明的發(fā)展中，在子周期上分布所需的背光發(fā)射光的時間的總長度。如果子周期具有相等長度則是有利的。當在兩個后續(xù)的同步信號之間均勻地分布子周期時也是有利的。當背光發(fā)射光的總時間與兩個后續(xù)同步信號之間的第一時間周期的比率等于在一個子周期內(nèi)背光發(fā)射光的持續(xù)時間與子周期的持續(xù)時間的比率時，也是有利的。也就是說，背光開啟的時間的平均值在一個幀周期期間基本不變。因此，重要的是，最后的子周期的長度等于那個幀周期期間的其它子周期的長度，以及在一個幀的子周期上背光發(fā)射光的持續(xù)時間相等。換句話說，在本發(fā)明的這一實施例中，n倍子周期必須等于幀周期。為了更好的理解，在本說明書中自始至終使用術語“幀周期”作為在兩個后續(xù)的同步信號之間的時間周期的同義詞。
圖1示出了與視頻信號相關聯(lián)的波形。最上面的線示出了指示幀或場的開始的同步信號VB。通常，同步信號指示新圖像的開始。一個幀的周期從同步信號VB之一的上升沿延伸到后續(xù)同步信號VB的上升沿。標有BLC的下一個較低的線是用于控制背光的控制電路的示例輸出。信號BLC可以取兩個二進制狀態(tài)中的一個，即邏輯“0”或邏輯“1”。將幀周期劃分成n個子周期。每個子周期包括多個基本步階。在圖1示出的示例中，每個子周期的基本步階的數(shù)目等于100。然而，每個子周期的基本步階的數(shù)目可以根據(jù)期望背光的哪個控制比而取任何期望值。在標有ES的下一個較低的線中示例性地示出每個子周期中的基本步階。為清楚起見，僅示出了幾個子周期以及每個子周期內(nèi)的幾個基本步階。控制信號BLC取邏輯“1”或“高”值的基本步階的數(shù)目確定背光控制的占空比。占空比確定察覺到的背光的亮度。在圖1示出的理想情況下，一幀提供整數(shù)數(shù)目的子周期。也就是說，該幀的最后的子周期恰好在該幀結(jié)束時結(jié)束。為了避免閃爍，每個子周期基本上具有相同的占空比。圖1中的最后一條線表明如何在一個幀周期中提供n個子周期。
在一個實施例中，用于在圖像中具有最高亮度的一個像素或一組像素的光調(diào)制器被完全打開(opened)。然后，將控制光源發(fā)射光的一個或多個第二時間周期的一部分設置為一定的長度，使得所述控制光源發(fā)射光的一個或多個第二時間周期的一部分和相應的第二時間周期之間的比率對應于那個像素或那組像素的所需亮度。然后，所述比率確定察覺到的顯示器的最大亮度。作為進一步的示例，期望的背光的控制比為1∶100。將幀周期劃分成n個子周期。將n個子周期中的每一個劃分成100個基本步階。背光在開啟時間期間始終被完全點亮并且在其它情況下被完全關閉。如果期望50％的最大亮度，則在每個子周期的50個基本步階期間開啟背光。例如，這可以是子周期的前50個步階，但是也可能使用子周期的后50個步階，或者位于子周期內(nèi)的任意位置上的50個步階。如果期望25％的最大亮度，則在每個子周期的25個基本步階期間開啟背光。
背光的最大開關速度、幀速率和期望的背光控制比確定子周期的數(shù)目。如此前所述的那樣，如果將子周期的數(shù)目設置為1，則可能察覺到一定量的閃爍，這是不希望有的。背光的最大開關頻率確定最小可能的步階或基本步階。作為示例，取200kHz的最大開關頻率。該頻率可以由用于給背光供電的DC-DC轉(zhuǎn)換器的最大頻率給出。在這種情況下，一幀內(nèi)的子周期的數(shù)目n乘以1∶100的期望的背光控制比并且乘以顯示器的幀速率必須得到小于200000的數(shù)字。要求解的方程為n*100*75＜200000，解為n＜26.666。因此，對于該示例情況，感興趣的是介于1和大約27之間的數(shù)目n。


下面將參考附圖更詳細地描述本發(fā)明，在附圖中圖1示例性地示出幀周期內(nèi)的子周期的理想分布；圖2示例性地示出幀周期內(nèi)的子周期的非理想分布；圖3示意性地示出了用于控制背光的已知電路；圖4示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的、用于控制背光的第一電路；圖5示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的、用于控制背光的第二電路；以及表1至表5示出了與根據(jù)本發(fā)明的用于控制背光的示例電路相關聯(lián)的數(shù)目。
在附圖中，利用相同的附圖標記表示相同或相似的元素。
具體實施例方式
上面已經(jīng)描述了圖1和圖3，并且將不再對其進行詳細介紹。
圖4示出了用于執(zhí)行本發(fā)明方法的一個實施例的示例電路，其使用像素時鐘PC和垂直或幀同步信號VB來產(chǎn)生用于背光的控制信號BLC。在第一計數(shù)器201的時鐘輸入端給第一計數(shù)器201提供像素時鐘PC。在數(shù)據(jù)輸入端將每個基本步階的像素時鐘周期的數(shù)目PPS提供到第一計數(shù)器201。將垂直或幀同步信號VB提供到第一計數(shù)器201的負載輸入端。將第一計數(shù)器201的輸出施加到第二計數(shù)器202和第三計數(shù)器203的時鐘輸入端。將每個子周期的基本步階的數(shù)目SPP提供到第二計數(shù)器202的數(shù)據(jù)輸入端。還將垂直或幀同步信號VB提供到第二計數(shù)器202的負載輸入端。將第二計數(shù)器202的輸出以及垂直或幀同步信號VB提供到邏輯或門204。將邏輯或門204的輸出施加到第三計數(shù)器203的負載輸入端。將表示期望的開啟時間與周期時間的比率的值DC提供到第三計數(shù)器203的數(shù)據(jù)輸入端。也可以將值DC看作表示背光的占空比，并且使用值DC來設置最大亮度。第三計數(shù)器203的輸出BLC控制背光。
在操作期間，當在第一計數(shù)器201的負載輸入端出現(xiàn)同步信號VB時，將每個基本步階的像素時鐘周期的數(shù)目PPS加載到第一計數(shù)器201中。同時，將每個子周期的基本步階的數(shù)目SPP加載到第二計數(shù)器202中，并且將占空比DC加載到第三計數(shù)器203中。第一計數(shù)器201、第二計數(shù)器202和第三計數(shù)器203利用它們各自的時鐘輸入端處的每個觸發(fā)脈沖來進行倒計數(shù)。將VB信號用作這三個計數(shù)器的全局和優(yōu)先(priority)同步信號。第一計數(shù)器201和第二計數(shù)器202在其完成計數(shù)時重新加載存在于數(shù)據(jù)輸入端的值，并且立即重新開始計數(shù)。當?shù)谌嫈?shù)器203達到零時，其停止計數(shù)。優(yōu)選地，第三計數(shù)器203在其輸出處發(fā)出對應于邏輯“1”的高電平信號，除非它已經(jīng)計數(shù)到零。當?shù)谌嫈?shù)器203已經(jīng)倒計數(shù)到零時，輸出呈現(xiàn)對應于邏輯“0”的低電平信號。然而，也可以想到根據(jù)實際選擇來倒轉(zhuǎn)計數(shù)器的邏輯電平。在第三計數(shù)器203已經(jīng)計數(shù)到零之后，其一直等待到子周期或優(yōu)先VB信號出現(xiàn)在其負載輸入端以便重新加載其數(shù)據(jù)輸入端處的值并且再次開始倒計數(shù)為止。
為了在幀周期中獲得在持續(xù)時間和占空比方面相同的子周期，在計數(shù)器的數(shù)據(jù)輸入端提供的值必須被適當?shù)卣{(diào)整(scale)。此外，相加后的子周期的持續(xù)時間必須盡可能好地符合一個幀周期。為了獲得各個值，必須求解下面的方程PPS*SPP*n＝PPL*LPF，其中PPS表示每個基本步階的像素時鐘周期的數(shù)目，SPP表示每個子周期的基本步階的數(shù)目，n是一幀中子周期的數(shù)目，PPL表示每行的像素時鐘周期的數(shù)目，LPF表示幀中的行的數(shù)目，上述所有數(shù)目都是整數(shù)。
根據(jù)本方法，將每行的像素時鐘周期PPL和每幀的行LPF的值分解成素數(shù)。然后，分配(distribute)這些素數(shù)，并且將這些素數(shù)作為計數(shù)值指定給對每個基本步階的像素時鐘周期PPS和每個子周期的基本步階SPP進行計數(shù)的第一計數(shù)器201和第二計數(shù)器202，以及指定為幀中的子周期的數(shù)目n?，F(xiàn)在，重新參考在上面進一步給出的示例值，其以1∶100的背光的控制比和介于1和27之間的幀內(nèi)的子周期的數(shù)目為目標。在這種情況下，僅使用允許盡可能接近100的每個子周期的基本步階SPP的值、并且?guī)瑑?nèi)的子周期的數(shù)目n位于1和27之間的那些素數(shù)組合。
下面的示例針對具有WXGA格式的屏幕，其中一幀由總共795個水平行組成，即LPF＝795，每行具有1798個像素，即PPL＝1798。因此，每幀的像素的總數(shù)目為1429410。此外，假設75Hz的幀速率或重復頻率。給出的數(shù)字包括垂直消隱間隔和水平消隱間隔。
1798的素數(shù)分解得到2、29和31。795的素數(shù)分解得到3、5和53。因此，素數(shù)列表包括2、3、5、29、31和53。
該方法的第一步驟包括識別那些允許1和27之間的n值的列表中的素數(shù)的組合。表1示出了可能的組合。
盡管表中的最后三個解提供了大于目標數(shù)目27的幀內(nèi)子周期的數(shù)目n，但是沒有丟棄它們。選擇n＝31將需要31*100*75＝232.5kHz的背光的開關頻率，這對于開關式功率轉(zhuǎn)換器看起來是可行的。
該方法的下一步驟包括對于上面識別的每個幀內(nèi)的子周期的數(shù)目n，識別素數(shù)的乘積盡可能地接近100的那些素數(shù)的組合。在表2中示出了對于在第一步驟中識別的所有數(shù)目n的結(jié)果。
93和106是接近期望值100的僅有的解。不能直接得到值100。因此，可獲得的背光的控制比是93或106。盡管兩個值都可使用本電路和當前選擇的圖像分辨率來實現(xiàn)，但是第一選擇將為106，這是因為在可能的解的列表中，這一數(shù)字比93更常見。丟棄具有數(shù)目6和30的n的解，這是因為相關聯(lián)的素數(shù)產(chǎn)生了偏離期望值100太遠的SPP的值。
現(xiàn)在可以使用剩余的素數(shù)來計算每個步階的像素時鐘周期的數(shù)目PPS的所得到的計數(shù)值，如表3中所示。
上述實施例提供了基于對像素時鐘進行計數(shù)而在幀周期內(nèi)均勻地分布子周期的簡單方案。然而，不一定能獲得期望的背光控制比的值。可能的解的數(shù)目取決于描述相應視頻模式的關鍵數(shù)字(key figure)到素數(shù)的分解。所得到的素數(shù)越小，就可能有越多的解。在上面的示例中，像29、31和53的大素數(shù)較不合適。
在本發(fā)明方法和本發(fā)明電路的發(fā)展中，改進了用于在幀周期中分布子周期和用于提供每個子周期中的基本步階數(shù)目的、對像素時鐘進行計數(shù)的總的構(gòu)思。像前面那樣，使用了同步信號，例如幀或垂直同步信號。
本發(fā)明方法和本發(fā)明電路的開發(fā)基于在上面示例中描述的方法。首先，將期望的背光的控制比設置為固定的。例如，將背光的控制比設置為1∶100，也就是說，將每個子周期劃分成100個基本步階，或者，換句話說，將SPP的值設置為100。作為下一步驟，將每幀的像素時鐘周期的總數(shù)目除以與基本步階數(shù)目SPP相乘的每幀的子周期的期望數(shù)目n。結(jié)果是每個基本步階的像素時鐘周期的數(shù)目PPS。寫為方程PPS＝PPF/n/SPP。對于上面選擇的示例數(shù)目，將該方程寫作PPS＝1429410/n/100。該除法的結(jié)果可能不是整數(shù)。因此，選擇下一個較小的整數(shù)用于每個基本步階的像素時鐘周期的數(shù)目PPS。作為結(jié)果，可以在幀周期內(nèi)提供n個子周期，其中n個子周期的每一個提供相同的背光的控制比或控制占空比。在示例中，可以將確定背光的控制比的占空比設置為1∶100范圍內(nèi)的任何值。將子周期與幀或垂直同步信號同步。如上所述，所述方程的結(jié)果不一定是整數(shù)。因此，在第n子周期之后可能剩余有誤差，其可能在1到n*SPP-1個像素時鐘周期的范圍內(nèi)。應該注意，如果方程的結(jié)果為整數(shù)，則明顯地沒有誤差出現(xiàn)。圖2示出上述情況的示例波形。該圖中示出的波形普遍地對應于圖1所示的波形。僅在圖的右手側(cè)的周期n的區(qū)域中可以看出區(qū)別。周期n以第100個基本步階結(jié)束。然而，尚未到達幀周期的末尾。形成誤差周期EP的時間間隔填充周期n的末尾和幀周期的末尾之間的時間，其由圖2中的環(huán)繞著的幀(surrounding frame)EP指示。該誤差引入對于每幀期間的背光的控制比的平均誤差。由于該誤差出現(xiàn)在n個子周期的最后子周期之后以及垂直或幀同步信號之前，所以也可能出現(xiàn)具有幀頻率的小閃爍。該誤差周期EP內(nèi)的像素時鐘周期的數(shù)目PEP計算為PPF-SPP*n*PPS，并且可位于1和n*100-1之間。對于背光控制比的平均誤差可被計算為PEP/(PPF-PEP)。對于背光的控制比的這一誤差往往非常小，并且取決于所選擇的子周期的數(shù)目n，如表4所示。為了計算該表，選擇與用于上面示例的相同的每幀的像素時鐘周期的總數(shù)目PPF的值。應該注意，誤差保持不變，而與所選擇的實際占空比無關。
一般地，在上面示例中呈現(xiàn)的本發(fā)明方法允許創(chuàng)建任何在從1到27范圍中的幀周期內(nèi)的子周期的數(shù)目n，同時對于任何選擇的子周期的數(shù)目，基本上實現(xiàn)期望的1∶100的背光的占空比或控制比。
從引入的相對小的誤差的觀點來看，上述實施例的結(jié)果是可以接受的。然而，為了減小具有幀頻率的可能閃爍的可見度，在本發(fā)明方法的進一步發(fā)展中，引入了校正間隔COI。在校正間隔COI的末尾，禁止計數(shù)器，或?qū)⑵湓O置到保持狀態(tài)。換句話說，在校正間隔COI的末尾，迫使計數(shù)器遺漏單個時鐘脈沖，即在校正間隔COI的末尾，不將時鐘脈沖施加到計數(shù)器的各個時鐘輸入端。在其后插入校正間隔COI的時鐘脈沖的數(shù)目可被計算為每幀的像素時鐘周期的總數(shù)目和誤差周期中像素時鐘周期的數(shù)目PEP的商，或COI＝PPF/PEP。此時，幀周期內(nèi)的n個子周期的最后子周期的末尾與該幀周期的末尾基本一致。因此，基本上消除了具有幀頻率的閃爍。
在本發(fā)明的這一實施例中，遺漏的時鐘脈沖在幀內(nèi)以規(guī)律的間隔出現(xiàn)，而與子周期無關且與電路輸出狀態(tài)無關。也就是說，遺漏的時鐘脈沖與電路輸出是表示邏輯“1”還是邏輯“0”無關地、或者與光源是被開啟還是被關閉無關地出現(xiàn)。本發(fā)明的這一實施例中的誤差值取決于指示幀周期內(nèi)的子周期數(shù)目的值n以及占空比。然而，作為引入校正間隔的結(jié)果，當與不具有校正間隔COI的方法相比時，最小化了占空比的平均誤差。在不具有校正間隔COI的方法中，在整個誤差周期PEP中，輸出只能采取邏輯“1”或邏輯“0”。
由于校正間隔的長度僅可以采取像素時鐘周期的整數(shù)倍，所以將除法PPF/PEP的結(jié)果舍位(truncate)為下一較小的整數(shù)。剩余的最終誤差不能大于一個像素時鐘周期。該最終誤差由同步信號舍位，且從比較大的每幀的像素時鐘周期的數(shù)目來看，該最終誤差是可以忽略的。表5示出了對于在1到27的范圍內(nèi)的子周期數(shù)目n的SPP、PPS(計算的和舍位的)、PEP、COI(計算的和舍位的)、校正后的像素時鐘周期的數(shù)目以及剩余誤差的各個值。對于表中的示例值的計算，使用與用于上述示例的相同的每幀的1429410個像素的值。
圖5示出了用于執(zhí)行上述方法的示例電路的示意性方框圖。該電路的大部分對應于圖4所述的電路。以像素時鐘信號PCK對第一計數(shù)器301進行計時。將每個基本步階的像素時鐘周期的數(shù)目PPS的值提供給第一計數(shù)器301的數(shù)據(jù)輸入端。當在第一計數(shù)器301的負載輸入端LD出現(xiàn)同步信號VB時，將該值加載到計數(shù)器中。還將同步信號VB提供到第二計數(shù)器302的負載輸入端LD以及邏輯或門304。當?shù)谝挥嫈?shù)器301已經(jīng)從在其數(shù)據(jù)輸入端提供的值PPS倒計數(shù)到1時，第一計數(shù)器301的輸出處的邏輯狀態(tài)提供對應的信號，例如脈沖，并且計數(shù)器自動從PPS值重新開始倒計數(shù)。這導致通過第一計數(shù)器301中的分頻(division)而從像素時鐘PCK產(chǎn)生時鐘信號，每個時鐘周期具有所定義的像素時鐘周期數(shù)目的持續(xù)時間。以這種方式產(chǎn)生的時鐘信號306的一個周期對應于一個基本步階。將第一計數(shù)器301的輸出信號作為時鐘信號提供到第二計數(shù)器302以及第三計數(shù)器303。第二計數(shù)器對每個子周期的基本步階的數(shù)目進行計數(shù)。第二計數(shù)器302在其數(shù)據(jù)輸入端被提供有期望的每個子周期的基本步階的數(shù)目SPP。當?shù)诙嫈?shù)器302已經(jīng)從所提供的值SPP倒計數(shù)到1時，其輸出提供脈沖，并且其自動地從所述SPP值重新開始倒計數(shù)。將第二計數(shù)器302的輸出提供到邏輯或門304。將邏輯或門304的輸出提供到第三計數(shù)器303的負載輸入端LD。在第三計數(shù)器303的數(shù)據(jù)輸入端將與期望的背光亮度相對應的期望占空比DC提供給第三計數(shù)器303，并且當在該計數(shù)器的負載輸入端出現(xiàn)觸發(fā)信號時將該期望占空比DC加載到該計數(shù)器中。如已經(jīng)在前面說明的那樣，用于第三計數(shù)器303的觸發(fā)信號可以是第二計數(shù)器302的輸出信號或同步信號VB。第三計數(shù)器的輸出是用于開啟或關閉背光的控制信號BLC。通過提供到第三計數(shù)器303的數(shù)據(jù)輸入端的占空比DC來確定在子周期期間開啟背光的持續(xù)時間。至此所描述的電路的功能對應于參考圖4所述的電路的功能。提供第四計數(shù)器307，將對應于校正間隔COI的值提供給該計數(shù)器的數(shù)據(jù)輸入端。利用像素時鐘PCK來對第四計數(shù)器307進行計時。當在第四計數(shù)器307的負載輸入端LD出現(xiàn)同步信號VB時，將對應于校正間隔COI的值加載到第四計數(shù)器307中。第一計數(shù)器301、第二計數(shù)器302和第三計數(shù)器303具有使能輸入端EN，其使能或禁止各個計數(shù)器的倒計數(shù)功能。第四計數(shù)器307的輸出信號連接到第一計數(shù)器301、第二計數(shù)器302和第三計數(shù)器303的各個使能輸入端EN。無論何時第四計數(shù)器307從對應于校正間隔COI的值倒計數(shù)到1，其輸出都提供一個像素時鐘周期持續(xù)時間的脈沖。結(jié)果，第一計數(shù)器301、第二計數(shù)器302和第三計數(shù)器303被禁止，并且不對接下來輸入的時鐘脈沖計數(shù)。然后，第四計數(shù)器307自動地從COI值重新開始倒計數(shù)。應當注意，代替將第四計數(shù)器307的輸出提供到其它計數(shù)器的使能輸入端，也可以中斷向計數(shù)器提供時鐘信號。例如，這可以通過使用晶體管將時鐘信號與地短路或者通過使用傳輸門關斷或打開時鐘線路來實現(xiàn)。
在另一實施例中，將誤差周期中的像素時鐘周期的長度數(shù)目PEP除以幀周期內(nèi)的子周期的數(shù)目n。將除法結(jié)果的整數(shù)部分用作校正周期COP。在每個子周期的末尾或開頭，將計數(shù)器設置為與校正周期COP相對應的多個時鐘周期(cycle)的保持狀態(tài)。這樣，在幀周期上更均勻地分布了誤差周期。僅僅在校正周期COP結(jié)束之后，才釋放保持狀態(tài)，并且對應地使能計數(shù)器，從而繼續(xù)正常操作。通過在幀周期上分布誤差周期，一幀的最后一個子周期的末尾盡可能好地匹配幀周期的末尾。本發(fā)明的該實施例也基本上消除了具有幀頻率的閃爍。然而，該實施例不減小占空比的平均誤差。
應該注意，盡管上面參考幀周期作為計算基礎而描述了本發(fā)明，但是也可以想到在隔行掃描的視頻情況下基于場頻率、或者基于行頻率來應用該方法。也就是說，被用作起始點的像素的數(shù)目也可以是每個場或每行的像素數(shù)目。
還應該注意，盡管上面參考某種視頻格式而在每幀的像素和每秒的幀方面描述了本發(fā)明，但是在不偏離本發(fā)明的范圍的情況下，可以修改本發(fā)明以用于其它視頻格式。
應該注意，本發(fā)明尤其適合于保持型光閥，其中一旦設置了透射或反射值時，就保持該值，直到利用用于下一幀或場的新值替代了該值為止。
表1

表2


表3

表4


表5


權利要求
1.一種用于驅(qū)動顯示裝置的方法，其中，圖像由以行和列排列的像素構(gòu)成，其中，所述裝置通過利用用于各個像素或像素組的光調(diào)制器控制由光源提供給各個像素或像素組的光量來再現(xiàn)圖像，從而在第一對比率范圍上實現(xiàn)了亮度控制，其中，通過以對應于第一時間周期的間隔有規(guī)律地出現(xiàn)的同步信號(VB)來使后續(xù)圖像彼此同步，該方法包括以下步驟-在第一時間周期內(nèi)提供一個或多個第二時間周期；-控制光源在所述一個或多個第二時間周期的部分期間發(fā)射光；其特征在于，該方法還包括以下步驟-確定與可在第四時間周期(SPP)中提供的像素時鐘脈沖(PCK)相對應的第三時間周期的數(shù)目(PPS)；-對前面確定的第三時間周期的數(shù)目(PPS)計數(shù)，以產(chǎn)生第四時間周期(SPP)；-確定要在所述一個或多個第二時間周期的每一個中提供的第四時間周期的數(shù)目(SPP)，其中，通過對第四時間周期(SPP)的對應數(shù)目(DC)計數(shù)來確定控制光源發(fā)射光的第二時間周期的所述部分。
2.如權利要求1所述的方法，其中，在第一時間周期內(nèi)提供多于一個的第二時間周期的情況下，這些第二時間周期具有相等長度和/或被均勻地分布在第一時間周期內(nèi)。
3.如權利要求1或2所述的方法，其中，在第一時間周期內(nèi)提供多于一個的第二時間周期的情況下，對于那些屬于同一第一時間周期的第二時間周期，控制光源發(fā)射光的第二時間周期的所述部分相對于相應的第二時間周期具有相同的相對長度，并且其中，所述部分和所述第二時間周期之間的比率對應于期望的第二對比率。
4.如前述權利要求中的任一項所述的方法，還包括-將用于在圖像中具有最高亮度的像素或像素組的光調(diào)制器完全打開；以及-將控制光源發(fā)射光的所述一個或多個第二時間周期的所述部分設置為一長度，使得控制光源發(fā)射光的所述一個或多個第二時間周期的所述部分和相應的第二時間周期之間的比率對應于那個像素或那組像素的期望亮度，其中所述比率確定顯示器的察覺到的最大亮度。
5.如前述權利要求中的任一項所述的方法，其中，在第一時間周期內(nèi)提供多于一個的第二時間周期的情況下，該方法還包括-計算第一時間周期內(nèi)的所有第二時間周期上的第三時間周期的總和；-從第一時間周期內(nèi)的第三時間周期的總數(shù)目中減去所述總和；以及-以相等的時間長度將所得到的第三時間周期數(shù)目的差分布在第一時間周期中，所述相等的時間長度對應于第五時間周期。
6.如權利要求5所述的方法，還包括-在每個第五時間周期之后的一個第三時間周期期間禁止計數(shù)。
7.如前述權利要求中的任一項所述的方法，還包括-使光源的光發(fā)射的開始或結(jié)束與所述同步信號(VB)同步。
8.如權利要求7所述的方法，其中，所述同步信號(VB)包括垂直消隱信號或水平消隱信號。
9.一種用于控制顯示裝置中的光源的電路，其中，圖像由以行和列排列的像素構(gòu)成，其中，該顯示裝置通過利用用于各個像素或像素組的光調(diào)制器控制由光源提供給各個像素或像素組的光量來再現(xiàn)圖像，其中，通過以對應于第一時間周期的間隔有規(guī)律地出現(xiàn)的同步信號(VB)來使后續(xù)圖像彼此同步，其特征在于該電路包括第一計數(shù)器(201；301)，其對第三時間周期的預定數(shù)目(PPS)計數(shù)，該第三時間周期對應于像素時鐘脈沖(PCK)，所述第三時間周期的預定數(shù)目(PPS)對應于第四時間周期，其中，該電路還包括第二計數(shù)器(202；302)，其對第四時間周期的預定數(shù)目(SPP)進行計數(shù)，其中，由第二計數(shù)器(202；302)計數(shù)的第四時間周期的預定數(shù)目(SPP)對應于控制光源發(fā)射光的第二時間周期的一部分，其中，該電路還包括第三計數(shù)器(203；303)，其對第四時間周期的預定數(shù)目(DC)進行計數(shù)，所述第四時間周期的預定數(shù)目(DC)對應于控制光源發(fā)光的第二時間周期。
10.如權利要求9所述的電路，其特征在于提供第四計數(shù)器(307)，其被適配為在一個第三時間周期(PCK)期間、在計數(shù)到預定值(COI)之后禁止所述第一計數(shù)器、第二計數(shù)器和第三計數(shù)器(301、302、303)，在第三時間周期(PCK)到期之后，所述第一計數(shù)器、第二計數(shù)器和第三計數(shù)器(301、302、303)重新開始計數(shù)。
11.如權利要求9或10所述的電路，其特征在于所述第一計數(shù)器、第二計數(shù)器、第三計數(shù)器和第四計數(shù)器(201、202、203；301、302、303、307)分別被所述同步信號(VB)復位和重新啟動，并且所述第三計數(shù)器(203)還在所述第二計數(shù)器(202；302)計數(shù)到所述預定數(shù)目(SPP)之后被所述第二計數(shù)器(202；302)復位和重新啟動。
全文摘要
在顯示設備中通過利用用于各個像素的光調(diào)制器控制光源提供的光量來再現(xiàn)圖像。通過以對應第一時間周期的間隔規(guī)律地出現(xiàn)的同步信號使后續(xù)圖像彼此同步?？刂票彻庠诘诙r間周期的部分或整個第二時間周期期間發(fā)光，第二時間周期等于或短于第一時間周期。可在第一時間周期內(nèi)放置和均勻分布幾個第二時間周期。最好與水平像素時鐘同步產(chǎn)生驅(qū)動背光的信號。在其中發(fā)光的第二時間周期的部分或整個第二時間周期的每一個被劃分成多個基本步階，每個基本步階對應多個像素時鐘周期。根據(jù)期望的背光控制比或?qū)Ρ嚷蔬x擇基本步階數(shù)目，例如用于1∶100對比率的100個基本步階。在每個第二時間周期期間，控制背光在對應于期望對比率的多個基本步階中開啟。
文檔編號G09G3/22GK101083050SQ200710106498
公開日2007年12月5日 申請日期2007年6月1日 優(yōu)先權日2006年6月2日
發(fā)明者迪迪爾·普洛奎因, 菲利普·馬錢德, 杰勒德·莫里佐特 申請人:湯姆森特許公司