专利名称：控制显示期内矩阵显示光发射的方法及实现该方法的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及到一种用于控制在显示期间矩阵显示光发射的方法以及涉及到用于实现这种方法的装置。
尤其是本发明与一种用于矩阵显示的新寻址原理紧密关联，在该矩阵显示中对于象素的不同灰度级别是通过利用脉冲宽度调制形式中的小脉冲来控制光的发射/反射/传播而产生的。这样的一种原理是用在等离子显示屏(PDP)或者其他的显示元件中，在其中象素数值控制在显示器上相应数量的小发光脉冲的产生。
背景技术：
现在等离子技术使其能够获得大尺寸的平面颜色显示屏(超出阴极射线管CRT的限制)并且在没有任何观看角度约束时具有非常有限的厚度。关于最新一代的欧洲电视(TV)，已经做了大量工作来改进它的图象质量。因此，一种新的技术象等离子技术不得不提供一个好的或者超过标准电视技术的图象质量。这个图象质量可以分解为一些不同的参数良好的显示屏响应保真度一个具有良好响应保真度的显示屏能确保只有一个象素在黑屏中间是ON(接通)，另外这个显示屏必须做到良好的均匀性。为了改进这一点，一种称作“栅偏压”技术被使用目的是有规则地激励显示屏的全部单元，但是仅仅在一个短的时间之内。然而，因为一个单元的激励是通过一种光的发射来表示的特性，所以栅偏压将修改黑色的层次。因此，这种解决方法必须极度节省地使用。
良好的屏幕亮度这是受到显示屏的停滞时间、主要包括寻址时间的不产生发光的时间以及清除时间所限制。
即使在黑暗房间中也有的良好对比度这是由与黑色层次结合的显示屏亮度(亮度/黑屏比)限制的。为了改进响应保真度，同时“栅偏压”的使用将减小对比度。
所有这些参数还完全地联系在一起并且必须选择最佳的折衷方法以便最后提供最佳的图象质量。
此外，这样一种新的新兴技术的成功还取决于它的价格。再者，这样一种产品的功率消耗应该尽可能低以便保证用户方面的成功。
等离子显示屏(PDP)使用仅仅是“开”或者“关”的放电单元的矩阵列。而且不象CRT或者LCD中灰度等级是通过光发射的模拟控制来表示的，PDP通过调制每帧光脉冲(持续脉冲)的数目控制灰度等级。这个时间-调制将通过眼睛在对应眼睛时间响应的期间来完成的。
因为视频幅度确定了在一给定频率发生的光脉冲数目，所以更大的幅度意味着更多的光脉冲以及更多的“开”时间。由于这个原因，这种调制通常也是所说的PWM，脉冲宽度调制。为了建立一个PWM的概念，每帧将以称为“子-帧”的子周期形式分解。
为了产生小的光脉冲，一种电子放电将出现在一个充满气体的单元中，称为等离子并且产生的UV辐射将激励一种放射光的彩色荧光体。
为了选择应该发光的单元，一个称为寻址的第一选择操作将在要发光的单元建立充电。每个等离子单元可以被当做是一个保持长时间充电的电容器。然后，一个在发光期间应用的称为“持续”的常规操作将增加该单元中的电荷。在第一选择操作期间被编址的单元中，两种电荷将在该单元的两电极之间一起建立一个启动电压。产生了为光发射而激励荧光体的UV辐射。单元的放电是在一个非常短的期间进行而且在该单元中依然保持一些电荷。伴随下一个持续脉冲，这个充电再一次增加直到启动电压以便下一个放电的发生和产生下一个光脉冲。在每个特定子-帧的整个持续期间，该单元将以小脉冲发光。最后，一个清除操作将全部删除这些电荷以便准备一个新的周期。
在矩阵等离子显示技术中等离子单元的原理结构显示在图1中。参考编号10表示玻璃制造的荧光屏。参考编号11表示一个透明的行电极。显示屏的背板用参考编号12表示。两个绝缘层13用于使正面和背板彼此绝缘隔离。在背板中集成的列电极14垂直于行电极11。这些单元内部包括一些发光的物质15(荧光体)和一些用于分隔不同彩色荧光体(绿色15a)，(蓝色15b)，以及(红色15c)的隔离物16。由放电产生的UV辐射用参考编号17表示。从绿色荧光体15a发射的光用具有箭头的参考编号18表示。从这种PDP的结构看是清楚的，对应于三种颜色元素R，G，B的三个等离子单元是必需的，以便产生显示图象的图象元素色彩。
一个象素的每个R，G，B分量的灰度等级是在PDP中通过调制每一帧周期的光脉冲数目来控制的。这个时间-调制将通过人类的眼睛在对应眼睛时间响应的期间来完成的。
现在将解释这个原理。但是那些技术上熟知的人将从这个文献中知道这个原理。在视频技术中每个彩色元素R，G，B的表示通常是8比特。在这种情况下对于每个彩色分量的每个亮度等级是通过下列8个比特组的组合表示的1-2-4-8-16-32-64-128为了用PDP技术实现这样的编码，该帧周期将以8个发光时期(称为子-帧)分开，每个对应于一个比特。对于比特“2”的光脉冲数目是比特“1”的两倍，等等。利用8个子-周期可能通过子-帧组合建立256个灰度等级。以前经常产生这个灰色调制的标准原则是根据ADS(分开的寻址/显示)原理，在这个原理中所有的操作是在整个显示屏上不同的时间完成的。这个原理在图2中图解说明。
图2描绘一个基于8-比特编码的ADS寻址方案的例子，它在帧的开始仅用一个栅偏压周期。这仅仅是一个例子并且从文献中知道子-帧的结构存在很大的差别，例如更多的子-帧和不同的子-帧权重。通常，多子-帧经常用于减少移动的人为因素而栅偏压能够被使用在多子-帧情况以便增加响应保真度。起动是一个单独的可选周期，此时单元被充电。这个充电能够导致一个小的放电，即，能够产生背景光，这在原则上是不希望的。在起动周期之后一个清除周期跟随用于立即结束充电。这对于下面子-帧周期是需要的，在下面子帧中这些单元需要再编址。所以起动是有利于跟随寻址周期的一个周期，即同时，它通过有规则地激励所有的单元改进写阶段的效率。
在ADS寻址方法中所有的基本周期都是相继进行。首先，显示屏的所有单元将在一个周期内被写入(编址)，然后所有的单元将发光(持续)而最后所有的单元将被一起清除。在这些情况下，因为这些操作是在整个显示屏进行的，所以需要操作时间较长。换句话讲，如果我们拿起动和写入作为例子，在最后要写的单元和整个显示屏的起动之间的时间具有所有的先前单元的写入持续时间。在这种情况下，起动操作的效率被减小，因为起动一个单元和持续的一个单元之间的时间间隔较长。在这个时间周期内该单元从起动操作中恢复而起动的优点影响可以是较小的。结果，需要更多的能量写入该单元。相同的事情发生在写和持续之间具有较长时间的持续情况下。即使在这种情况下，我们更需要能量写入单元以确信持续将随后工作(储存的电荷随着时间而减少)。另外，在持续时间期间存在一个强能量流而在任何其他的操作期间没有。这意思是指能量是集中的而不是分散在整个帧内。这个介绍更多强调电源，这样的电源需要较高价格的(大电容器等)更高质量的元件。
在图2中子-帧SF1到SF8的长度是变化的。每个子-帧包括寻址周期、持续周期和清除周期。寻址周期长度对于所有的子-帧来讲是相等的，清除周期长度也相等。在寻址周期内，这些单元以从显示器的行1到行N的行方式来编址。在清除周期内所有的单元将在短时间内并行放电，它不需要如寻址那样多的时间。在图2的例子中，显示的所有操作寻址，持续和清除在时间上是完全分开的。在一个时间点上对于整个显示屏只有这些操作的一个有效。而这将减少这些操作的效率。在应该互相影响的操作之间的时间较长。另外，在将要强调PDP的电源在持续期间有坚固的能量集中。这些缺点在图3中利用例证解释得更详细。
在图3中，Tad表示对整个显示屏的寻址时间。Ter表示整个显示屏的清除时间。而且这些是一些产生问题的长时间间隔。在这些期间，写单元的充电可能减少而该单元特性一般可能变化，例如上面所描述的电阻，容量等。为了改进这种情形，第一种办法是通过更快的寻址来简单地减少寻址时间但是这将在显示屏响应保真度上有一个负的影响。同样地，清除时间的减少可能产生出现在黑屏中闪光象素的错误擦除。
解决这些问题的第一种处理描述在US-A-5,903,245专利中。在这个文件中建议细分一个等离子显示屏为一些称为扫描模块的分区。这种解决办法描述在以共面的等离子显示技术制造的显示屏的例子中。该显示屏寻址被制造成不同于上述ADS寻址方案。该寻址(写)分别地对不同的扫描模块进行的，而不再对整个显示屏。考虑到即使在最简单的实施例中寻址和持续周期之间时间差的减少，这里一个共同的持续期间是跟随在已经寻址的最后扫描模块之后。在这个文件中描述的先进实施例(参见图23)，跟随在一个对于一个扫描模块完成的寻址周期之后，紧跟的是对于这个扫描模块的一个相对短的持续阶段。在这个阶段，在这些保持扫描模块中，一个起动和清除周期或者一个持续周期同样地被完成。因此，在这个实施方案中获得一个持续周期的扩展并且该能量输出在子-帧周期中扩展。然而，在每种情况下跟随在寻址周期之后的一个不变的持续周期能够在图27中和相应的描述看到。
发明内容
本发明的一个目的是进一步改进等离子显示屏的寻址方案，以使能量输出更好地在帧周期上扩展。
本发明的另一个目的是公开一种能够执行本发明方法的装置。
本发明的目的一个目的是以下述方式实现的用于在一个帧周期内控制矩阵显示的光输出的方法，该矩阵显示包括多个单元，单元的光产生是以小脉冲来完成的，该帧周期被分为至少部分具有不同权重的多个子-帧(SF1-SF8)，一个子-帧包括至少一个寻址、持续和清除周期，其中显示屏再分为至少两个部分，一部分的单元是在一个专用的相应寻址周期内被编址，其中在一个子-帧(SF1-SF8)内对每一个部分分配一个单独的地址周期，其特征在于这些部分的连续寻址周期之间的时间间隔在一个子-帧(SF1-SF8)内是不变的，但是从一个子-帧到另一个子-帧是变化的，至少对于具有较高权重的子-帧(SF4-SF8)来说是如此。
用于实现上述方法的一种装置，其中所述矩阵显示被分成多个部分，其中为了寻址该矩阵显示的单元提供多个行和列驱动器，其特征在于在所述部分中矩阵显示的分割是在水平方向进行的，即行驱动-方式，所以用一个行驱动器编址的所有矩阵单元都属于一个显示部分。
根据本发明的寻址方案，称为ADM(地址显示多路复用)使所有的基本寻址，持续和清除操作对于显示屏的一个部分(称为子-显示屏)各不相同，例如每个驱动器，以便减少每个操作之间在一个给定子-显示屏上执行的时间。代替写整个显示屏，只有一个子-显示屏将被写然后这个子-显示屏将发光。这个通用的解决办法描述在US-A-5,903,245专利中。对于这个文件内容的更进一步改善在于，对于各自子-显示屏的连续寻址之间的时间间隔的测量被设置为在一个给定子-帧之内是不变的，但是从一个子-帧到其他子-帧是变化的。在不同的子-帧中子-帧寻址周期之间的时间间隔的变化改进了每个基本操作的效率，以便获得一个低-电压寻址同时还有更好的响应保真度和更好的显示屏均匀性。另外依据寻址效率的改善，显示屏的均匀性将允许增加一些操作(寻址，持续)的速度以便赢得更多时间，这能够用于产生更多的光。此外，低-功率寻址的使用将更进一步减少电子元件的价格。另外，该能量将在整个帧期间扩展而且峰值电流将减少，而且重点在所有的功率组件上。因为这些理由，这将可能如同减少电源复杂性一样依据组件数量减少成本。
因为新的寻址方案在装置中容易实行，所以它有利于显示屏的分区，分区是以符合于等离子显示屏扫描驱动器的数量和大小的子-显示屏来进行的。
下面将根据附图和如下描述对本发明的实施例进行更详细的说明。
图1显示矩阵技术中等离子显示屏的单元结构；图2显示出在一帧周期内常规的ADS寻址方案；图3显示一个用于说明常规ADS寻址方案缺点的图解说明；图4显示一个用于等离子矩阵技术的ADM寻址方案的第一实施例；图5显示一个等离子显示屏的行-驱动器方式分区的例子；图6显示出根据本发明的ADM寻址方案改进的实施例；以及图7显示在等离子体显示屏技术中本发明的实施电路的方块图。
实施例在图2中示出了等离子显示屏中光产生的常规原理。如上所述，一个等离子单元仅仅是在开启或者关闭之间转换。因此，光产生是以小的脉冲形式在一个等离子单元转换到开启时实现的。不同的颜色是通过调制每一帧期间小脉冲的数目产生的。要做到这一点，一个帧周期被以称为子-帧SF的形式再细分。每个子-帧SF已经指定一个特定的权重，该权重确定在这个子-帧SF中产生多少个光脉冲。光产生是由子-帧编码字控制的。子-帧编码字是一个控制子-帧激活和不激活的二进制数。每个比特设置为1来激活相应的子-帧SF。每个比特设置为0使不激活相应的子-帧SF。在一个激活的子-帧SF中将产生指定的光脉冲数目。在一个不激活的子-帧中将没有光产生。
为了更清楚，在这里给出术语子-帧的定义一个子-帧是一个时间段，在这个时间段对于一个单元连续地执行如下操作1、具有一个写/寻址周期，在这个周期内单元既可以用一个高电压带到一个激发状态或者利用低电压带到一个中间状态。
2、具有一个持续周期，在这个周期内利用导致相应短发光脉冲的短电压脉冲来进行气体放电。当然只有预先激发的单元才产生发光脉冲。在中间状态的单元里将不存在气体放电。
3、具有一个清除周期，在这个周期内单元的电荷消失。
在图4中，显示的是ADM寻址方案与ADS寻址方案原理的比较。等离子显示屏对应于编号1到4被分区为4个子-显示屏。该分区是在水平方向上进行的。假设该显示器具有480行，则第一子-显示屏包括显示器的第一个120行，第二子-显示屏包括行121到240，而第三子-显示屏包括行241到360以及第四子-显示屏包括行361到480。当然，这仅仅是一个例子而且可能使用一种不同类型的分区。一种非常好的可能性是应该进行驱动器-方式的分区，其意思是每个子-显示屏将对应于一个扫描驱动器。这将能够利用真正优化的扫描驱动器(低成本的用于寻址的低-电压驱动器)来工作，它将降低显示屏的整体功率消耗。一个以驱动器-方式分区的例子显示在图5中。这里，显示的PDP具有8个用于水平寻址行的扫瞄驱动器。这意思是在显示器上480行的情况下分配给每个驱动器的是60行。在子-显示屏内的显示屏分区也相应地进行，即，每个子-显示屏包括能够利用一个扫描驱动器驱动的显示屏的60行。除了扫描驱动器在图5中还显示有数据驱动器。对应显示屏的列数的有7个数据驱动器。如果一行上有854个象素，这是指对于每个数据驱动器，就有122*3个数据行分配给每个数据驱动器。注意，每个象素包括3个连续的单元用于三颜色元素R，G，B。
常规的ADS寻址方案描述在图4的下面部分。为了产生256个不同的视频级别，这在视频技术上是常见的，图2显示的子-帧结构是可以使用的，在此子-帧权重是1-2-4-8-16-32-64-128。这是最简单的子-帧结构而且指出一些经常使用的其它类型的子-帧结构，例如，使用具有精细分等级子-帧权重的12个子-帧。为了简单化，图4中描述的仅仅是8个子-帧的前6个。所有的子-显示屏被汇总致使整个显示屏可以作为是一个部分。每个子-帧包括寻址，持续和清除周期。在寻址周期内整个显示屏将被以行方式编址，即，寻址是从行1到行480连续地执行。如上所述，这需要一个相对地长的时间。然后，对于整个显示屏的单元同时馈送持续脉冲。因为一个帧周期的子-帧具有不同的权重，所以对于不同的子-帧就产生不同数量的持续脉冲。持续脉冲的数量增加是从图象的左边到右边。在持续周期之后跟随一个清除周期，此时显示屏的所有等离子单元是利用不同极性的相应电压脉冲放电。
在图4显示的例子中假设第一个子-帧的前面没有起动周期出现。但是这不是强制的，而在其它的实施例中一个或者多个起动周期可以是该子-帧结构的一部分。
图4的上部显示与开始五个子-帧有关系的寻址方案。仅仅部分地显示了第六个子-帧。一个权重的单位将对应于持续脉冲的一个数据包。这个方案的基本概念是，对于每个子-帧，首先子-显示屏1将被编址，然后对应于一个权重单位的一组持续脉冲将为子-显示屏1产生，然后在相同的子-帧中，第二子-显示屏2的单元将被编址并且对于第一个权重单位的持续数目将在这个子-显示屏上产生，等等。这个权重单位将与子-显示屏N上同一子-帧的第二权重单位同时发生在子-显示屏N＋1上。
在第一子-帧SF1中，持续周期仅仅具有1的权重。因此，对于各自的子-显示屏，它直接地跟随清除周期。在第二子-帧SF2中，持续周期具有2的权重。因此，对于第一个子-显示屏的清除周期跟随着持续周期的第二个起动。持续周期的第二次起动发生在与第二个子-显示屏的第一起动相同的时间。在具有权重8的第四个子-帧SF4中，有一个保持持续脉冲的周期，这些脉冲是为权重单位5到8而产生相继在所有共有的子-显示屏上汇总。这种结构对子-帧SF5到SF8也是真的。对于所有的子-帧，在对应一个权重单位除了第一个子-帧外的寻址周期之间存在一个小的时间间隔，在此因为清除周期所以该间隔稍微长一些。
与ADS寻址方案来说最重要的差别是，对于每子-显示屏该寻址时间已经因为被编址给每一子-显示屏的行数减少而减少了。这将增加许多响应保真度和显示屏的一致性，减少起动需要(更好的对比度)以及在寻址速度方面使其能够加快寻址。利用较高的寻址速度获取的总增益将能够产生更多的光。
在图4中更快寻址速度没有显示出。图4仅仅集中在ADM和ADS之间在扫描和持续以及能量分配之间的时间延迟方面的比较上。另外，仅仅4个子-显示屏的使用没有被优化。然而，明显的是在ADM的情况下的一些操作之间将有较小的延迟并且能量将较好地遍及在该帧周期内。现在将介绍在响应保真度方面的增益，如同功率消耗方面以及电源优化方面一样。
此外，在响应保真度方面获得的增益将能够加快寻址，节约时间以致为了对比度的改善可以用来产生更多的光(持续脉冲)。
在图6中，显示一个改进的ADM寻址方案的实施例。在这个实施例中，寻址周期之间的时间间隔是变化的。对于所有的子-帧如图4中的例子并不总是一个权重单位。一个权重单位的时间间隔仅仅对于开头三个子-帧SF1到SF3是有效的。对于第四个子-帧该时间间隔是两个权重单位，对于第五个子-帧SF5是四个权重单位，对于第六个子-帧SF6是八个权重单位，对于第七个子-SF7是十六权重单位以及对于第八个子-帧SF8是三十二个权重单位。当然，在一个子-帧之内连续寻址周期之间的时间间隔保持不变。这个方案对于每个子-帧遵循一定规则，时间间隔是指定子-帧权重的25％。对于开头两个子-帧该结果值是一个分数并且这些数值是只入不舍，因为可以设置的最小持续周期是具有一个权重单位。
在图6中，在第二种ADM方案情况下，显示能量的输入和输出将更好地遍及该帧周期，尤其是对于具有较高的权重的那些子-帧。这将依据组件的数量和组件成本考虑电源的更好优化。
上述图象描述了一个可能的实行的方案。控制模块选择合适的应该被起动/编址/清除的子-显示屏。当一个给子-显示屏被选择时，估算需要的帧存储器地址，以便允许一个直接存储器访问到相应的视频内容。同时该控件模块按照要求的顺序或者建议的ADM序列的要求来产生所有的起动，清除，扫描和持续脉冲。
在图7中图解说明本发明的一个实施电路。输入的R，G，B视频数据馈送给一个子-帧编码单元20。该子-帧编码的字分别地馈送给不同的彩色元素R，G，B的存储器21。该存储器最好具有储存两帧的容量。这可以根据等离子驱动过程选取。该等离子显示屏在如上所述子-帧之内被驱动，因此对于每个象素只有一个比特(实际上是三个比特，因为有三种彩色元素)需要从每个子-帧的存储器读出。另一方面数据需要写在存储器中。为了避免写和读之间的任何冲突，这里使用两个独立的帧存储器。当从一个帧存储器读取数据时，另外一个帧存储器被用于数据的写入，反之亦然。
对于PDP的一个整行，子-帧编码字的读取比特是在一个串行并行转换单元22中收集的。例如在一行中有854个象素，这意思是需要为每个子-帧周期的每一行读取2962个子-帧编码比特。这些比特被输入到串行并行转换单元22的移位寄存器中。
这些子-帧编码字储存在存储器单元21中。这个存储器单元的读取和写入还是由外部的控制单元24控制的。控制单元24控件着存储器21的写和读取。它还控制子-帧编码的过程和串行并行转换。再者它为PDP控制而产生所有的扫描，持续和清除脉冲。它接收用于参考时基的水平和垂直同步信号。
本发明可被用于特殊的PDP中。等离子显示现在使用于消费者的电子装置中，例如，电视机，还有计算机的监视器。然而，本发明的使用还适合于这类矩阵显示，在其中光发射也是用子-帧中的小脉冲控制的，即，其中使用PWM原理控制光的发射。
权利要求
1.用于在一个帧周期内控制矩阵显示的光输出的方法，该矩阵显示包括多个单元，单元的光产生是以小脉冲来完成的，该帧周期被分为至少部分具有不同权重的多个子-帧(SF1-SF8)，一个子-帧包括至少一个寻址、持续和清除周期，其中显示屏再分为至少两个部分，一部分的单元是在一个专用的相应寻址周期内被编址，其中在一个子-帧(SF1-SF8)内对每一个部分分配一个单独的地址周期，其特征在于这些部分的连续寻址周期之间的时间间隔在一个子-帧(SF1-SF8)内是不变的，但是从一个子-帧到另一个子-帧是变化的，至少对于具有较高权重的子-帧(SF4-SF8)来说是如此。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于在一个子-帧内所述这些部分的连续寻址周期之间的时间间隔是一个子-帧权重的预定百分比数值。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于所述预定百分比数值是25％。
4.用于实现权利要求1-3的方法的装置，其中所述矩阵显示被分成多个部分，其中为了寻址该矩阵显示的单元提供多个行和列驱动器，其特征在于在所述部分中矩阵显示的分割是在水平方向进行的，即行驱动-方式，所以用一个行驱动器编址的所有矩阵单元都属于一个显示部分。
全文摘要
本发明涉及两种改进的等离子显示屏控制寻址方案。一种改进寻址方案显示屏以多个部分分割,并且该寻址周期为每个部分以对应的小寻址周期来分割。在这些小的寻址周期期间有许多光产生,所以寻址和光发射间的时间间隔实际减小。另外提出从一个子帧到另一个子帧,至少对有较高权重的子帧,通过改变这些部分的连续寻址周期间的时间间隔,进一步改善寻址方案。使得等离子显示屏的功率输入和输出更好地扩展,因此能使用低成本的电源电路。
文档编号G09G3/20GK1333525SQ01120070
公开日2002年1月30日 申请日期2001年7月11日 优先权日2000年7月13日
发明者塞巴斯蒂安·魏特布鲁赫, 卡洛斯·科尔里, 赖纳·茨温 申请人:汤姆森许可贸易公司