专利名称：孔径栅型显示器和控制亮度的方法
技术领域：
本发明涉及孔径栅型显示器的亮度控制。
背景技术：
图9A-9C说明了常规CRT显示器9中的彩色图像显示机制。图10A和10B表示了在CRT显示器9的显示屏上显示的显示图像SN9的例子。常规CRT显示器9的CRT部分(布劳恩管)包括电子枪91、辨色机构92和荧光面93。荧光面93包括依次排列，并且沿CRT显示器9的垂直方向伸长的条形荧光薄膜93r、93g和93b。
电子枪91包括三个分别发出电子束8r、8g和8b的阴极91r、91g和91b。存在一种具有一个发射三电子束8r、8g和8b的阴极的电子枪91。发射的电子束8r、8g和8b分别撞击荧光薄膜93r、93g和93b。随后，分别从电子束撞击的部分产生红、绿和蓝色光线。通过调整电子束8r、8g和8b的强度值，可再现各种颜色。在调整强度值的时候，电子束8r、8g和8b被偏转，以便扫描整个荧光面93。从而，可在CRT显示器9的整个屏幕上显示彩色图像。
辨色机构92用于准确地引导电子束8撞击荧光面93上的预定位置。荫罩或孔径栅用作辨色机构92。如图9B中所示，荫罩是具有规则排列的许多开孔92h的金属板92a。即，只有通过开孔92h的电子束8才可撞击荧光面93。从而，电子束8能够准确地撞击预定的位置。
但是，当利用荫罩时存在一些问题。一个问题是当离开荧光面93的中心时，亮度降低。另一问题是电子束8的能量所产生的热量可使荫罩变形，以致图像整体变得模糊不清。
如图9C中所示，孔径栅包括以恒定的窄间距排列的许多金属丝92b。各条金属丝92b由垂直方向(长度方向)的张力拉紧。部分发射电子束8通过相邻两条金属丝92b之间的开孔92h′而撞击荧光面93。从而，电子束8可准确地撞击预定位置。
孔径栅的使用可解决荫罩的上述问题。即，由于孔径栅具有比荫罩的开孔92h大的开孔92h′，因此更多的电子束8可撞击荧光面93，从而可更清晰地显示图像。
另外，即使金属丝92b由于电子束8的能量而伸长，由于金属丝92b总是被垂直方向的张力张紧，因此开孔92h′的位置不会变化。于是，和荫罩截然不同，图像不会变得模糊不清。
但是，当使用孔径栅时，在显示图像中会出现垂直条带。例如，如图10A中所示，假定在显示器9的屏幕上显示在操作系统(OS)的桌面DS9上指示打开垂直伸长的窗口WD9的状态的显示图像SN9。
如果在整个显示图像SN9中的亮度值之间不存在较大的差别，则在显示图像SN9中不会出现垂直条带。这是因为由于电子束的能量的缘故，金属丝92b的伸长率之间不存在较大的差异，从而所有金属丝92b被垂直方向的张力张紧，并且开孔92h′的位置被保持在正确的位置。
但是，当窗口WD9的亮度被增大到高于其它区域，即桌面DS9的亮度时，如图10B中所示，在窗口WD9的部分中会出现垂直条带。其原因如下所述。
当为显示窗口WD9而具有高能量的电子束集中撞击特定的金属丝92b(下面称为金属丝92bw)时，金属丝92bw可能变得比其它金属丝(下面称为金属丝92bd)更长。如果伸长率之间的差异太大，则当金属丝92bd被垂直方向的张力拉伸到一定程度时，可均衡垂直方向的张力和金属丝92bd的恢复力。则垂直方向上的张力不会影响金属丝92bw，金属丝92bw保持下垂状态。从而，金属丝92bw会振动或者与相邻金属丝92b缠绕，以致开孔92h′的位置可被改变。从而，电子束不能正确地撞击荧光面，以致会出现如图10B中所示的垂直条带。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种能够在无垂直条带的情况下显示包括亮度值不同的两个区域的图像的孔径栅型显示器。
根据本发明的控制方法是控制孔径栅型显示器中亮度的方法，所述孔径栅型显示器包括若干金属丝附着于其上的孔径栅。所述方法包括下述步骤当显示包括一个亮度值高于其它区域亮度值的区域的图像时，判断从显示器电子枪发出的电子束向用于显示一个区域的金属丝提供的能量是否比电子束供给所有金属丝的能量高出预定比值，所述区域的亮度值高于其它区域的亮度值，并且如果判断结果为是，则降低其亮度值比其它区域高的区域的亮度值。
根据本发明的显示器是一种孔径栅型显示器，包括若干金属丝固定于其上的孔径栅。显示器包括当显示包括其亮度值比其它区域高的一个区域的图像时，判断从显示器电子枪发出的电子束向用于显示一个区域的金属丝提供的能量是否比电子束供给所有金属丝的能量高出预定比值的判断部分，所述区域的亮度值高于其它区域的亮度值，和如果判断结果为是，则降低其亮度值比其它区域高的区域的亮度值的亮度控制部分。
最好，显示器包括当把指定区域的亮度设置成第一亮度值，把其它区域的亮度值设置成小于第一亮度值的第二亮度值时，判断从显示器电子枪发出的电子束向用于在显示器的显示区中显示指定区域的图像的金属丝提供的能量是否比电子束供给所有金属丝的能量高出预定比值的判断部分，和如果判断结果为否，则分别把指定区域的亮度和其它区域的亮度控制为第一亮度值和第二亮度值，并且如果判断结果为是，则控制指定区域的亮度或者其它区域的亮度，以便指定区域的亮度和其它区域的亮度之间差值的绝对值小于第一亮度值和第二亮度值之间差值的绝对值的亮度控制部分。
或者，如果判断部分判定前一能量比后一能量高出预定比值，则亮度控制部分把指定区域的亮度控制成第二亮度值和第一亮度值之间的亮度值，并且把其它区域的亮度控制成第二亮度值。或者，判断部分根据垂直方向上指定区域的点数与垂直方向上显示区的总点数的比值，和水平方向上指定区域的点数与水平方向上显示区的总点数的比值进行判断。或者，显示器还包括与输出用于显示图像的图像信息的图像信息输出装置通信的通信部分。所述指定区域由图像信息输出装置指定，并且每当图像信息输出装置指定了指定区域时，判断部分都要进行判断。
根据本发明的图像信息输出装置是把用于显示图像的图像信息输出给孔径栅型显示器的装置，所述孔径栅型显示器包括若干金属丝固定于其上的孔径栅。图像信息输出装置包括向显示器指定在显示器的显示区中以高亮度显示的区域的指定部分，当把指定区域的亮度设置成第一亮度值，把其它区域的亮度值设置成小于第一亮度值的第二亮度值，以便在显示器上显示图像时，判断从显示器电子枪发出的电子束向用于显示由指定部分指定的指定区域的图像的金属丝提供的能量是否比电子束供给所有金属丝的能量高出预定比值的判断部分，和如果判断结果为否，则指令显示器在把指定区域的亮度设置成第一亮度值，把其它区域的亮度设置成第二亮度值的情况下显示图像，并且如果判断结果为是，则指令显示器显示图像，使指定区域的亮度和其它区域的亮度之间差值的绝对值小于第一亮度值和第二亮度值之间差值的绝对值的指令部分。
图1表示了根据本发明的显示器和计算机主体的外观的例子。
图2表示了显示器和计算机主体的硬件结构的例子。
图3A和3B表示了CRT部分的结构。
图4表示了孔径栅的结构的例子。
图5A和5B表示了显示在显示器屏幕上的显示图像的例子。
图6表示了x方向和y方向上指定区域的长度之间的关系和垂直条带的外观。
图7A和7B是用于比较当指定区域中的亮度值彼此不同时，垂直条带的存在或不存在的图表。
图8是说明显示器的过程的流程图。
图9A-9C说明了常规CRT显示器中彩色图像显示的机制。
图10A和10B表示了显示在CRT显示器的显示屏幕上的显示图像的例子。
具体实施例方式
下面将参考实施例和附图更详细地说明本发明。
图1表示了根据本发明的显示器1和计算机主体2的外观的例子。图2表示了显示器1和计算机主体2的硬件结构的例子。图3A和3B表示了CRT部分17的结构。图4表示了孔径栅17b的结构的例子。图5A和5B表示了显示在显示器屏幕HG上的显示图像SN1和SN2的例子。图6表示了x方向和y方向上指定区域的长度之间的关系和垂直条带的外观。图7A和7B是用于比较当指定区域中的亮度值L1彼此不同时，垂直条带的存在或不存在的图表。图8是说明显示器1的过程的流程图。
如图1和2中所示，根据本发明的孔径栅型显示器1与计算机主体2相连。显示器1根据计算机主体2给予的视频信号(图像信息)和其它信号，在显示屏HG上显示图像。连接接口可以是例如DDC(显示数据通道)标准。
显示器1包括MCU(存储器控制器)11、EEPROM(电可擦可编程ROM)12、偏转电路13、HBWC(高亮度窗口控制)电路14、电源电路15、视频电路16、CRT部分17和输入/输出接口18。
EEPROM 12保存和显示器1的规格有关的信息，以及显示器1每种显示模式(诸如VGA或XGA之类的分辨率)的设置信息。MCU11根据通过输入/输出接口18供给的水平同步信号HS和垂直同步信号VS识别当前的显示模式，并且从EEPROM 12抽取对应于该显示模式的设置信息，以便设置显示器1。
偏转电路13执行与将在显示屏HG中显示的图像的大小、位置、枕形失真等等有关的控制。电源电路15向显示器1的电路和器件提供电力。
HBWC电路14包括亮度指令电路14a和垂直条带判断电路14b，用于执行与要显示的图像的各个区域的亮度有关的设置。例如，在图5A中所示的显示图像SN1中，窗口WD1和桌面DS1的亮度值分别被设定为400cd/m2和100cd/m2。后面将说明设置方法。
视频电路16包括OSD电路16a、前置放大器16b和功率放大器16c。OSD电路31a执行OSD(屏幕显示)控制。前置放大器16b控制亮度、对比度和RGB的色调，以便根据来自计算机主体2的视频信号和来自HBWC电路14的指令调节信号。功率放大器16c把前置放大器16b调节的信号放大到恰当的水平。
如图3A和3B中所示，CRT部分17包括电子枪17a、孔径栅17b和荧光面17c。电子枪17a根据视频电路16供给的信号发出电子束。这样，在显示屏HG上显示如图5A或5B中所示的画面(图像)。显示图像的机制和参考图9A-9C说明的一样。
孔径栅17b包括两个格栅17g1和17g2，以及如图4中所示以恒定间距排列的许多金属丝17k。孔径栅17b也称为条状荫罩(Stripemask)。金属丝17k的两端被固定到格栅17g1和17g2上。在相邻两条金属丝17k之间形成开孔17h。开孔的间距(孔径栅间距)约为0.2-0.3毫米。格栅17g1和17g2沿垂直方向张紧金属丝17k。张力T1使金属丝17k被拉紧。另外，在格栅17g1和17g2之间沿水平方向张紧一条或者多条控制金属丝(阻尼丝)，用于对准金属丝17k。
计算机主体2包括CPU 2a、RAM 2b、ROM 2c、VRAM 2d、磁存储器2e、视频卡2f和DVD(数字通用盘)驱动器2g。在磁存储器2e中，安装操作系统(OS)、再现活动图像的应用程序(例如DVD播放应用软件)和其它各种程序。操作系统包括控制显示器1的显示驱动器。
根据需要，这些程序被加载到RAM 2b中并由CPU 2a执行。程序的执行或者用户的操作产生将在显示器1的显示屏HG上显示的图像。例如，当执行DVD播放应用软件时，根据DVD驱动器2g读取的DVD软件的视频信息，产生电影或者动画的各帧的显示图像。另一方面，当双击屏幕上(桌面上)的图标时，执行搜索对应于该图标的文件的过程，从而产生指示显示该文件的内容的窗口被打开的状态的显示图像。产生的显示图像由视频卡2f转换成视频信号，并被发送给显示器1的CRT部分17。随后，以图5A和5B中所示的显示图像SN1和SN2的形式被显示在显示器1的显示屏HG上。
当执行再现图像的过程时，DVD播放应用软件指令显示器1使其中显示图像的窗口WD(WD1或者WD2)的亮度值高于桌面DS(DS1或DS2)或者其它窗口的亮度值。这种指令与指示窗口WD位置的位置信息一起由视频卡2f传送给显示器1。例如，图5A中所示窗口WD1的位置被指定成类似“(px，py)，(qx，qy)”。下面，如上由坐标指定的区域可被称为“指定区域”。
个人计算机、工作站、DVD播放器或者视频游戏机可用作计算机主体2。
在显示器1中，当接收升高指定区域的亮度的指令时，HBWC电路14的垂直条带判断电路14b判断在只把窗口WD1(指定区域)的亮度值从亮度L0升高到亮度L1，而桌面DS的亮度值保持标准亮度L0的情况下，是否会出现如图10B中所示的垂直条带。下述不等式(1)用于这种判断。如果不等式(1)被满足，则判断垂直条带将出现，如果不等式(1)不被满足，则垂直条带不会出现。
yRATE＞yDENGER (1)这里，yDENGER＝K1×xRATE+K2；xRATE＝((qx-px)/xTOTAL)(x方向上窗口WD的显示比例)；yRATE＝((qy-py)/yTOTAL)(y方向上窗口WD的显示比例)；xTOTAL是x方向(水平方向)上整个显示长度(所有点的数目)；yTOTAL是y方向(垂直方向)上整个显示长度(所有点的数目)；K1和K2是常数。
根据不等式(1)知道，如果y方向上指定区域的显示比值(yRATE)大于x方向上的显示比值(xRATE)，即，如果指定区域在垂直方向上更长，则可判断会出现更多的垂直条带。例如，如果窗口WD1和WD2的亮度值彼此相等，并且桌面DS1和DS2的亮度值彼此相等，则可确定，和具有水平方向上较长的窗口WD1的显示图像相比，具有垂直方向上较长的窗口WD2的显示图像SN2产生更多的垂直条带，如图6中所示。
根据下述事实还知道如果指定区域在垂直方向上更长，则可判断会出现更多的垂直条带。即，从电子枪17a发出的电子束集中地撞击孔径栅17b的所有金属丝17k中用于显示指定区域的金属丝17k(下面称为金属丝17k′)，并且向金属丝17k供给能量。于是，指定区域在垂直方向上越长，则每条金属丝17k′上的能量集中增加越多。当能量集中增多时，金属丝17k′被张得越紧，从而易于出现垂直条带。相反，如果指定区域在水平方向上较长，则金属丝17k′的数目增加。其结果是，每条金属丝17k′上的能量集中减少，不易于出现垂直条带。
即，可认为不等式(1)被用于确定供给金属丝17k′的能量是否超过供给孔径栅17b的所有金属丝17k的能量预定的比例。
常数K1和K2取决于显示器1的特性(例如，诸如施加给金属丝17k的张力T1，金属丝17k的膨胀比，金属丝17k的恢复力或者金属丝17k的厚度，固定在孔径栅17b上的金属丝17k的数目或者开孔的间距之类的特征)和使用条件(指定区域的亮度，其它区域的亮度，温度或湿度)，不过它们是通过实验确定的。
例如，如果指定区域的亮度L1和其它区域的亮度L0(即标准亮度)之间的差值较大，则常数K1被设置成较小的值。于是，通过比较图7A和图7B可明白，当指定区域的亮度被增大到高于其它区域的亮度时，不等式(1)中的阈值yDENGER降低，易于确定会出现垂直条带。
DVD播放应用软件可根据DVD软件的内容自动设置亮度值L0和L1。另一方面，用户可操作计算机主体2的键盘或者显示器1的调节按钮进行指定。对于亮度值L0和L1的每个组合，常数K1和K2的值可保存在EEPROM 12中。随后，搜索对应于指定亮度值L0和L1的常数值K1和K2，并将其赋予不等式(1)。
如果判定显示图像上不会出现垂直条带，则亮度指令电路14a指令视频电路16把窗口WD1(指定区域)的亮度从亮度值L0增大到亮度值L1，同时把桌面DS的亮度保持在标准亮度L0。如果判定垂直条带会出现在显示图像上，则亮度指令电路14a指令视频电路16把指定区域的亮度降低到小于亮度值L1。例如，亮度指令电路14a指令视频电路16把指定区域的亮度设置成亮度L1和亮度L0之间的中间值。另一方面，指令视频电路把指定区域的亮度设置成其它区域的亮度。通过降低对比度或者辉度可调节亮度值。
随后，视频电路16根据来自HBWC电路14的指令控制指定区域的亮度和其它区域的亮度。CRC部分17根据视频电路16的控制发出电子束，以便在显示屏HG上显示画面(图像)。
下面参考图8中所示的流程图说明显示器1的过程。在计算机主体2中，起动DVD播放应用软件，以便打开活动图像的窗口(#1)。随后，显示器1从计算机主体2接收把窗口的亮度从标准亮度值L0增大到亮度值L1的指令(#2)。
当把窗口(指定区域)的亮度增大到亮度值L1时，判断显示图像中是否会出现垂直条带(#3)。如果判断不会出现垂直条带(#3中判断结果为否)，则窗口的亮度和其它区域的亮度分别被设置为亮度值L1和L0，以便显示图像(#4)。如果判断会出现垂直条带(#3中判断结果为是)，则窗口的亮度被降低到亮度值L0和L1之间的值，以便显示图像。例如，亮度被降低到亮度值L0和L1之间的中间值。
当在计算机主体2中改变窗口大小(#6中判断结果为是)时，再次判断是否会出现垂直条带(#3)，并且再次进行亮度调节(#4和#5)。类似地，当新指定增大亮度的窗口时，再次进行步骤#3-#5的过程。
根据该实施例，即使指定区域的亮度被设置成高于其它区域的亮度的数值，在显示图像的过程中也不会出现垂直条带。特别地，即使两个区域的亮度值之间的差值较大，根据是否会出现垂直条带的判断结果调节亮度值。于是可比传统显示器更适当地显示包括亮度级彼此明显不同的两个区域的显示图像。
虽然在本实施例中，由显示器1判断是否会出现垂直条带，不过也可由计算机主体2完成该判断。例如，执行垂直条带判断电路14b的过程的程序可包含在计算机主体2的显示驱动器中。CPU 2a可根据指定区域的坐标执行该程序，并判断是否会出现垂直条带。随后，如果判断会出现垂直条带，则指令显示器1降低指定区域的亮度。
当把不同于播放DVD软件的窗口的，用于再现从服务器在因特网上分发其数据流的活动图像的窗口的亮度，根据MPEG文件再现活动图像的窗口的亮度，或者再现由录像机或摄像机提供的活动图像的窗口的亮度设置成比其它区域高的亮度值时，根据上面提及的过程可在不产生垂直条带的情况下显示图像。
当判定会出现垂直条带时，通过增大其它区域的亮度值而不是降低指定区域的亮度值，可降低指定区域的亮度值和其它区域的亮度值之间的差值。另一方面，既可调整指定区域的亮度级，又可调整其它区域的亮度级。
另外，在本发明的范围内，根据需要可修改显示器1或者计算机主体2的结构、过程内容或过程顺序。
根据本发明，可在无垂直条带的情况下显示具有亮度值彼此不同的两个区域的显示图像。
虽然表示并说明的是本发明目前的优选实施例，但是要明白本发明并不局限于此，在不脱离如所附权利要求所述的本发明的范围的情况下，本领域的技术人员可做出各种变化和修改。
权利要求
1.一种在孔径栅型显示器中控制亮度的方法，所述孔径栅型显示器包括若干金属丝固定于其上的孔径栅，所述方法包括下述步骤当显示包括一个亮度值高于其它区域亮度值的区域的图像时，判断从显示器电子枪发出的电子束向用于显示亮度值高于其它区域的一个区域的金属丝提供的能量是否比电子束供给所有金属丝的能量高出预定比例；和如果判断结果为是，则降低其亮度值比其它区域高的该区域的亮度值。
2.一种孔径栅型显示器，包括若干金属丝固定于其上的孔径栅；当显示包括其亮度值比其它区域高的一个区域的图像时，判断从显示器电子枪发出的电子束向用于显示亮度值高于其它区域的一个区域的金属丝提供的能量是否比电子束供给所有金属丝的能量高出预定比例的判断部分；和如果判断结果为是，则降低其亮度值比其它区域高的区域的亮度值的亮度控制部分。
3.一种孔径栅型显示器，包括若干金属丝固定于其上的孔径栅；当把指定区域的亮度设置成第一亮度值，把其它区域的亮度值设置成小于第一亮度值的第二亮度值时，判断从显示器电子枪发出的电子束向用于在显示器的显示区中显示指定区域的图像的金属丝提供的能量是否比电子束供给所有金属丝的能量高出预定比例的判断部分；和如果判断结果为否，则分别把指定区域的亮度和其它区域的亮度控制为第一亮度值和第二亮度值，并且如果判断结果为是，则控制指定区域的亮度或者其它区域的亮度，使指定区域的亮度和其它区域的亮度之间差值的绝对值小于第一亮度值和第二亮度值之间差值的绝对值的亮度控制部分。
4.按照权利要求3所述的孔径栅型显示器，其中如果判断部分判定前一能量比后一能量高出预定比例，则亮度控制部分把指定区域的亮度控制成第二亮度值和第一亮度值之间的亮度值，并且把其它区域的亮度控制成第二亮度值。
5.按照权利要求3所述的孔径栅型显示器，其中判断部分根据垂直方向上指定区域的点数与垂直方向上显示区的总点数的比值，和水平方向上指定区域的点数与水平方向上显示区的总点数的比值进行判断。
6.按照权利要求3所述的孔径栅型显示器，还包括与输出用于显示图像的图像信息的图像信息输出装置通信的通信部分，其中指定区域由图像信息输出装置指定，并且每当图像信息输出装置指定了指定区域时，判断部分都要进行判断。
7.一种把用于显示图像的图像信息输出给孔径栅型显示器的图像信息输出装置，所述孔径栅型显示器包括若干金属丝固定于其上的孔径栅，所述图像信息输出装置包括向显示器指定在显示器的显示区中以高亮度显示的区域的指定部分；当把指定区域的亮度设置成第一亮度值，把其它区域的亮度值设置成小于第一亮度值的第二亮度值，以便在显示器上显示图像时，判断从显示器电子枪发出的电子束向用于显示由指定部分指定的指定区域的图像的金属丝提供的能量是否比电子束供给所有金属丝的能量高出预定比例的判断部分；和如果判断结果为否，则在把指定区域的亮度设置成第一亮度值，把其它区域的亮度设置成第二亮度值的同时，指令显示器显示图像，并且如果判断结果为是，则指令显示器显示图像，使指定区域的亮度和其它区域的亮度之间差值的绝对值小于第一亮度值和第二亮度值之间差值的绝对值的指令部分。
8.一种保存由计算机执行的计算机程序的计算机可读存储介质，所述计算机向孔径栅型显示器输出用于显示图像的显示信息，所述孔径栅型显示器包括若干金属丝固定于其上的孔径栅，计算机程序包括下述步骤向显示器指定在显示器的显示区中以高亮度显示的区域；当把指定区域的亮度设置成第一亮度值，把其它区域的亮度值设置成小于第一亮度值的第二亮度值，以便在显示器上显示图像时，判断从显示器电子枪发出的电子束向用于显示由指定步骤指定的指定区域的图像的金属丝提供的能量是否比电子束供给所有金属丝的能量高出预定比例；如果判断结果为否，则在把指定区域的亮度设置成第一亮度值，把其它区域的亮度设置成第二亮度值的同时，指令显示器显示图像；和如果判断结果为是，则指令显示器显示图像，使指定区域的亮度和其它区域的亮度之间差值的绝对值小于第一亮度值和第二亮度值之间差值的绝对值。
全文摘要
本申请公开了一种孔径栅型显示器和控制亮度的方法。具体来说，提供了一种在无垂直条带的情况下显示包括其亮度值互不相同的两个区域的图像的孔径栅型显示器。孔径栅型显示器包括若干金属丝固定于其上的孔径栅。当显示包括其亮度值高于桌面的窗口的图像时，如果从显示器电子枪发出的电子束向用于显示窗口的金属丝提供的能量比电子束供给所有金属丝的能量高出预定比例，则降低窗口的亮度值。
文档编号G09G1/00GK1466042SQ02152679
公开日2004年1月7日 申请日期2002年11月29日 优先权日2002年6月18日
发明者金安修 申请人:富士通株式会社