CN100369090C - 等离子显示板的驱动装置及其灰度级表示方法 - Google Patents

Abstract

一种用于减少伪轮廓的等离子显示板的驱动装置及其灰度级表示方法。在显示具有不同灰度级的测试图像之后通过模拟计算行平均灰度级值，并且根据伪轮廓产生的概率将各个灰度级分为多个灰度级群。根据多个灰度级群不同地执行灰度级转换。比较连续输入的两个帧的灰度级值与子场的照亮模式以检测伪轮廓，并将检测结果应用到灰度级群中以执行不同的灰度级转换。

Description

等离子显示板的驱动装置及其灰度级表示方法

技术领域

本发明涉及一种等离子显示板的驱动装置及其灰度级表示方法，特别是涉及一种可减少伪轮廓(pseudo-contour)的等离子显示板的驱动装置及其灰度级表示方法。

背景技术

例如液晶显示器(LCD)，场发射显示器(FED)，等离子显示板等的平板显示器最近已经被发展。在平板显示器中，等离子显示板的优势在于与其它类型的平板显示器相比，它的视觉范围宽并且亮度和光发射效率高。等离子显示板作为一种可以替代传统的阴极射线管(CRT)的显示器备受关注，特别是在大于四十英寸的大尺寸显示中。

等离子显示板是一种能够使用气体放电产生的等离子体来显示字符或图像的平板显示，其上根据其尺寸以矩阵格式排列几十万的或者上百万的像素。这种等离子显示板根据放电单元的结构和施加到其上的驱动电压的波形分为直流型或交流型。

直流型等离子显示板具有如下缺点，当电极曝露在外面且放电空间没有被绝缘(insulated)那么当施加电压时电流会在放电空间内流动。因此需要限定电流的电阻器。另一方面，交流型等离子显示板具有如下优点，电流通过自然形成的电容而被限定以及通过覆盖在电极上的介电层来保护电极勉受放电时的离子的碰撞，因此其寿命要长于直流型。

图1是交流型等离子显示板的部分透视图。如图1所示，被介电层2和保护层3覆盖的扫描电极4和维持电极5平行成对地形成于玻璃基板1。被绝缘层7覆盖地多个地址电极8形成于另外一个玻璃基板6上。划分壁9在地址电极8之间与地址电极8平行地形成于绝缘层7上，荧光物质10形成于绝缘层7的表面上和划分壁9的两个侧面上。玻璃基板1、6相互面对，其中间是放电空间11，从而扫描电极4和维持电极5垂直于地址电极8。在彼此结合在一起的地址电极8和扫描电极4及维持电极5的交叉区域附近的放电空间形成放电单元12。

图2描述了等离子显示板中电极的排列。如图2所示，等离子显示板中的电极以m×n的矩阵格式排列，具体而言，地址电极A1-Am在列的方向上排列并且n行扫描电极Y1-Yn和维持电极X1-Xn在行的方向上交替排列。图2中的放电单元12相应于图1中的放电单元12。

这种交流型等离子显示板的驱动周期根据操作变化的时间流程包括复位时间、寻址时间和维持时间。

复位时间是为了增强单元中寻址操作的性能、初始化各个单元状态的周期，寻址时间是为了在面板中选择要开启的单元和不要开启的单元、通过向要开启的单元(寻址单元)施加地址电压从而形成壁电荷的周期。维持时间是通过施加维持脉冲从而实际上在寻址单元上显示图像的放电周期。

如图3所示，等离子显示板通过划分一个帧(例如，1TV场)为多个子场然后在其上执行时分控制从而实现灰度级。如上所述，各个子场包括复位时间、寻址时间和维持时间。图3描述了为实现256个灰度级将一个帧划分为8个子场的情况。各个子场SF1-SF8包括复位时间(未示出)、寻址时间Ad1-Ad8和维持时间S1-S8，在维持时间S1-S8中，照亮时间1T、2T、4T、......和128T的比率为1∶2∶4∶8∶16∶32∶64∶128。

在这种情况下，例如为了实现3的灰度级，通过对在具有照亮时间为1T的子场SF1和具有照亮时间为2T的子场SF2上的放电单元放电而使放电时间的和为3T。通过结合具有这种不同照亮时间的子场可以实现256灰度级的图像。

然而，当根据这种子场方法显示运动图像时，由于人的视觉特性产生了伪轮廓。图4描述了一个产生的伪轮廓的例子。当在其中相邻存在灰度级127和灰度级128的图像向右移动时，这种情况根据图3的子场排列如图4所示。在这种情况下，根据跟随图像移动的人的视觉特点，该人沿如图4所示虚线箭头的方向识别出灰度级。因此，诸如在灰度级127和灰度级128位置之间的灰度级255的伪轮廓就会出现。

发明内容

依据本发明提供一种可以减少伪轮廓的等离子显示板的驱动装置及其灰度级表示方法。

在本发明的一个方面，提供一种等离子显示板的驱动装置，该等离子显示板将根据输入图像信号而显示在等离子显示板上的图像的每个场划分成多个子场，并且通过利用子场结合表示灰度级来显示与图像信号相对应的图像，该驱动装置包括伪轮廓检测器、灰度级群(group)部分和误差扩散器(diffuser)。伪轮廓检测器通过比较子场的照亮模式和当前帧与在前帧的灰度级检测伪轮廓。灰度群部分根据伪轮廓检测器检测到的输入图像信号的伪轮廓程度的信息相对于预先准备的多个灰度级群、不同地改变输入图像信号的灰度级。误差扩散器相对于输入图像信号的灰度级和从灰度级群部分输出的图像信号的灰度级的差别在每个灰度级群中不同地执行误差扩散。

根据本发明的另一方面，提供一种表示等离子显示板的灰度级的方法，该等离子显示板将根据图像输入信号而显示在等离子显示板上的图像的每个场划分成多个子场，并且通过利用子场结合表示灰度级来显示与图像信号相对应的图像。在这种方法中，通过比较子场的照亮模式和当前帧与在前帧的灰度级检测伪轮廓。根据在(a)中检测到的输入图像信号的伪轮廓程度的信息相对于预先准备的多个灰度群不同地改变输入图像信号的灰度级。相对于输入图像信号的灰度级和从(b)中输出的图像信号的灰度级的差别在每个灰度级群上不同地执行误差扩散。

附图说明

图1是交流型等离子显示板的部分透视图。

图2是交流型等离子显示板的电极排列的示意图。

图3示出了等离子显示板的灰度级表示方法。

图4示出了实际产生的伪轮廓的一个示例。

图5是根据本发明的一个示例性实施例的等离子显示板的示意图。

图6是根据本发明的一个示例性实施例的等离子显示板控制器的示意性方框图。

图7A和图7B示出了产生伪轮廓的模式(pattern)的示例。

图8是为评估伪轮廓产生的概率而显示在等离子显示板上的图像。

图9是描述当显示如图8所示的测试图像时相对于各行的平均灰度级的计算结果的图表。

图10A是描述当没有产生伪轮廓时行平均灰度级的图表。

图10B是描述当产生伪轮廓时行平均灰度级的图表。

图11描述了在子场排列的一个示例中的灰度级63和灰度级64的照亮模式。

图12是描述在如图11中所示的灰度级和照亮模式下计算得到的行平均灰度级的图表。

图13A到图13F描述了灰度级群部分的查找表的一个示例。

具体实施方式

如图5所示，根据本发明实施例的等离子显示板包括等离子体板100、地址驱动器200、扫描/维持驱动器300和控制器400。

等离子显示板100包括在列的方向上排列的多个地址电极A1-Am，和在行的方向上交替排列的多个扫描电极Y1-Yn和维持电极X1-Xn。地址驱动器200接收来自控制器400的地址驱动控制信号，并将用于选择要被照亮的放电单元的显示数据信号施加到各个地址电极A1-Am上。扫描/维持驱动器300接收来自控制器400的控制信号并将维持电压输入到扫描电极Y1-Yn和维持电极X1-Xn上，以相对于选择的放电单元执行维持放电。

控制器400接收来自外部的红/绿/蓝(R/G/B)图像信号和同步信号并将一个帧划分为几个子场，然后将各个子场划分为复位时间、寻址时间和维持/放电时间以驱动等离子显示板。在这种情况下，控制器400调整施加到一个帧中每个子场维持时间的维持脉冲数目，从而给地址驱动器200和扫描/维持驱动器300提供所需的控制信号。

参照图6至13，现在更加详细地描述根据本发明的一个示例性实施例的控制器400。

图6是根据本发明的一个示例性实施例的等离子显示板的控制器400的示意性方框图。如图6所示，根据本发明的示例性实施例的等离子显示板的控制器包括伪轮廓检测器410、帧存储器420、灰度级群部分430、误差扩散器440和子场产生器450。

伪轮廓检测器410利用连续输入的两个帧的输入图像信号数据检测运动图像的伪轮廓信息。在这种情况下，必须存储先前帧的图像数据以比较两个帧即现在的帧和在前的帧的图像，从而使用两个连续帧的图像数据。为了这个目的，帧存储器420存储在前帧的图像数据。

当子场的照亮模式即编码的分布模式不同同时两个连续的帧的灰度级相似时，伪轮廓产生的概率就会增加。此外，当具有不同照亮状态的子场的加权(weight)更大时伪轮廓在运动图像上产生的可能性就会更加增大。图7A和7B描述了产生伪轮廓的模式的示例，其中图7A的情况描述了加权值为64和照亮模式不同时的伪轮廓的数量，图7B的情况描述了加权值为128和照亮模式不同时的伪轮廓的数量。换句话说，图7A的情况描述了当在前帧的灰度级为63而当前帧的灰度级为64时的伪轮廓的数量，而图7B的情况描述了当在前帧的灰度级为127而当前帧的灰度级为128时的伪轮廓的数量。图7A和图7B情况下的图表中的峰值表明了伪轮廓的数量，其中如图7B所示当加权值为1 28并且照亮模式不同时产生的伪轮廓就会更多。

伪轮廓检测器410根据上述的原理检测在运动图像中伪轮廓的程度。即，伪轮廓检测器410关于处于在前帧的像素相同位置的当前帧的像素的灰度级比较照亮模式，并在加权大并且照亮模式不同时确定大量的伪轮廓。

伪轮廓检测器410检测伪轮廓的详细方法如下。公式(1)描述了计算在某一像素下计算伪轮廓的数量的方法。

公式(1)

$\mathrm{coding}\_\mathrm{criterion}(x,y)=\left(\underset{p=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}\right|B_{i_n}\left(p\right)-B_{i_{m-1}}\left(p\right)|\×\mathrm{SP}\left(p\right)-|i_n(x,y)-i_{n-1}(x,y)\left|\right)\×\mathrm{weight}\left[i_n(x,y)\right]$

在公式(1)中，i_n(x，y)指在当前帧的(x，y)位置的灰度级，i_n-1(x，y)指在在前帧的(x，y)位置的灰度级。B_in(p)和B_in-1(p)是当第p个子场的照亮模式信息相对于i_n(x，y)和i_n-1(x，y)的表示为0和1时的值。SP(p)指第p个子场的加权，并且m指子场的数量。在这种情况下，如公式(1)所示在前帧与当前帧的灰度级差值(是i_n(x，y)-i_n-1(x，y)的绝对值)被减掉，原因是在前帧与当前帧的灰度级差值越小，伪轮廓的数量就越大。

此外，weight[i_n(x，y)]指根据当前灰度级值确定的各个灰度级的加权。一般来说，人的视觉对黑暗区域的亮度差别更敏感。即，即使在相同的伪轮廓数量的情况下，黑暗区域中的伪轮廓比在明亮区域中的伪轮廓使眼睛感到不适。因此，为了考虑到上述现象，如在公式(1)中那样乘以对于各个灰度级的预先确定的加权weight[i_n(x，y)]。在这种情况下，预先确定在较黑暗的灰度级中各个灰度级的加权值较大。

公式(1)描述了关于各个像素的伪轮廓的数量，伪轮廓的最终数量如以下公式(2)所示。

公式(2)

在公式2中，N指的是等离子显示板的扫描线数量，M指的是地址线的数量。相应地，关于在等离子显示板上的整个屏幕的伪轮廓的数量可以通过公式(2)计算得出。

如图6所示，灰度级群部分430在构造系统之前通过在每个灰度级上进行伪轮廓模拟来评估伪轮廓产生的概率，并根据由伪轮廓检测器410确定的关于输入图像信号的伪轮廓是否发生的信息、通过使用分等级的灰度级群应于每个灰度级群不同地转换输入图像信号的灰度级。

现在描述根据评估伪轮廓产生概率的模拟方法来对灰度级群分类的方法。

图8描述了等离子显示板中显示的图像以评估伪轮廓产生的概率。在图8中，位于左边和右边的四边形具有相同的灰度级。

图9是描述当显示如图8所示的测试图像时相对于各行的平均灰度级计算结果的图表。如图9所示，在左边四边形部分的行平均灰度级与右边的四边形部分的行平均灰度级相互划分开。

为了确定运动图像的伪轮廓是否在测试图像上发生，通过如参照图4所述的右移的模拟方法计算模拟结果图像。在这种情况下，根据如图8所示的测试图像所具有的灰度级和子场的排列伪轮廓可能发生或不发生。图10A是描述当伪轮廓不产生时的行平均灰度级的图表。图10B是描述当伪轮廓产生时的行平均灰度级的图表。当伪轮廓不产生时，模拟结果中的行平均灰度级具有如图10A所示的行平均灰度级值，并且当伪轮廓产生时，行平均灰度级值如图10B中所示偏离了原始图像的灰度级值。

通过使用如图8到图10B所示的测试图像的模拟结果，与测试图像相对应的伪轮廓的数量表示为FC(P，Q)，伪轮廓的数量通过下面的公式(3)来估算。

[公式(3)]

如果(Max_FC＞max(P，Q))

FC(P，Q)＝Max_FC-max(P，Q)

否则如果(Min_FC＜min(P，Q))

FC(P，Q)＝min(P，Q)-Min_FC

否则

FC(P，Q)＝0

在公式(3)中，P、Q指的是如图8所示的测试图像的左灰度级和右灰度级，Max_FC和Min_FC指的是模拟图像的行平均灰度级的最大值和最小值。另外，max(P，Q)指的是P和Q中较大值，min(P，Q)指的是P和Q中较小值。换句话说，为了确定伪轮廓的数量，通过将如图8到图10B所示的过程中得到的模拟结果应用到公式(3)中来评估偏离原始灰度级P和Q的程度。

例如，假设当子场排列为[1 2 4 8 16 32 42 44 52 54]，P＝63和P＝64时照亮模式如图11所示。在这种假设的情况下模拟得到的行平均灰度级按图12计算。在上述情况下，如图12所描述的max(P，Q)＝64和min(P，Q)＝63，并且Max_FC＝71和Min_FC＝63。因此，在公式(3)中FC(P，Q)＝Max_FC-max(P，Q)＝71-64＝7。另外一个示例，由于当在P＝100和Q＝101的情况下模拟结果为Max_FC＝101和Min_FC＝100时，那么max(P，Q)＝101和min(P，Q)＝100，所有如可以从公式(3)中得到，确定出不产生伪轮廓，因为FC(P，Q)＝0。

根据这种方法，考虑到相对于P的256个灰度级和Q的256个灰度级的所有情况通过模拟(图8到图10B)和公式(3)对伪轮廓的数量进行的评估，相对于256×256的所有情况下计算FC(P，Q)。在关于所有256×256情况下计算FC(P，Q)时，各个灰度级的伪轮廓的概率通过如下的公式(4)计算。

[公式(4)]

$\mathrm{FC}\left(x\right)=\underset{P,Q=x}{\mathrm{\Σ}}\mathrm{FC}(P,Q)$

在上面的公式(4)中，x指的是某个灰度级，相对灰度级x处于P和Q之间的情况通过FC(P，Q)的和估算关于灰度级x的伪轮廓的概率。相对于256灰度级的各个灰度级上的伪轮廓的概率可通过公式(4)被计算，并通过根据计算值分类得到一些灰度级群。例如，如果要得到三个群可在满足如下公式(5)的条件下执行分类。

[公式(5)]

第一灰度级群：FC(x)≤max(FC(x))

第二灰度级群：FC(x)≤max(FC(x))-{max(FC(x))+min(FC(x))}*1/3

第三灰度级群：FC(x)≤max(FC(x))-{max(FC(x))+min(FC(x))}*2/3

所有的灰度级x可以分为满足公式(5)的三个灰度级群类。然而，灰度级群的数量可以不只是有三个，还可以大于三个以实现更准确地减少伪轮廓。在公式(5)中，第一灰度级群具有256灰度级因为在比伪轮廓的最大值小的情况下所有的灰度级都满足公式(5)。第二灰度级群指的是除去在伪轮廓特别大的灰度级时剩余的灰度级。第三灰度级群是其中连小数量伪轮廓的灰度级都除去时剩余的灰度级。换句话说，第三灰度级群相比第二灰度级群具有较低的伪轮廓可能性。在灰度级数量方面，第三灰度级群与第二灰度级群相比具有较小的灰度级数量。

在那种情况下，各个灰度级都被划分为如上所述的多个灰度级群，灰度级群部分430具有查找表，用于改变灰度级从而根据各个灰度级群减少伪轮廓。换句话说，回来参考图6，灰度级群部分430包括第一灰度级群432、第二灰度级群434和第三灰度级群436，它们分别具有相互不同的查找表以独立地在第一灰度级群432、第二灰度级群434和第三灰度级群436上改变输入灰度级，这些灰度级群是以模拟结果为基础确定的。

图13A到图13F描述了灰度级群部分的查找表的一个示例。如图13A到图13F所示，甚至在相同的输入灰度级下，在第一灰度级群432、第二灰度级群434和第三灰度级群436上获得不同的输出灰度级。例如，查找表这样设置以至于相对于输入150和151第三灰度级群的输出是149。由于输入150和151不包括在第三灰度级群中，故149作为输入150和151的临近值输出并且149对应于第三灰度级群。同样地，第一灰度级群、第二灰度级群和第三灰度级群用查找表改变输入灰度级，查找表中的用于减少伪轮廓的输出灰度级值在每个灰度级群上是不同的。这里，如图13A到图13F所示的查找表仅是一个示例，本发明不局限于上述示例。

换句话说，当根据伪轮廓检测器410执行的在输入图像信号上产生伪轮廓的检测结果、产生很少量的伪轮廓时，由第一灰度级群部分432改变灰度级；而当产生很大量的伪轮廓时，由第三灰度级群部分436改变灰度级。并且，当产生中等程度的伪轮廓时，由第二灰度级群434改变灰度级。在这种情况下。各个灰度级群部分432、434、436都具有包含根据上述的模拟过程计算的伪轮廓可能性的各个灰度级的改变值的查找表，并且改变灰度级以减少伪轮廓。

在这种情况下，灰度级群部分430的输出灰度级值相对于输入灰度级值具有误差值。此外，误差值在包含在灰度级群部分430中的第一灰度级群432、第二灰度级群434、第三灰度级群436中是不相同的。为了纠正误差值，利用如图6所示的误差扩散器440。

误差扩散器440包括第一误差扩散器442、第二误差扩散器444和第三误差扩散器446。在这种情况下，如果灰度级群分为多于三个灰度级群类，误差扩散器的数量就会根据其相应改变。由于误差扩散器包括分别与灰度级群部分432、434和436对应的第一误差扩散器442、第二误差扩散器444、第三误差扩散器446，也因为灰度级差别例如误差是不同的，因而误差扩散器440输出不同的值，从而误差扩散分别在产生的误差传递到相邻像素之后进行以纠正误差。误差扩散在韩国已公开专利NO.2002-0014766中已有详细描述，因而省略对其的详细描述。

子场产生器450产生同误差扩散器440输出的图像信号数据一致的子场。换句话说，根据从误差扩散器440输出的图像信号和基于各个子场对开/关的确定(指的是各个子场都具有不同的加权值)来确定子场。

从子场产生器450中输出的子场数据被传输到PDP驱动器500上，即地址驱动器200和扫描/维持驱动器300，以在等离子显示板100上显示，如图5所示。

如上所述，根据本发明，根据通过模拟的伪轮廓产生的程度对灰度级进行分类，并准备好用于减少伪轮廓的最佳的查找表，然后不同地选择用于根据输入图像信号的伪轮廓的程度改变灰度级的查找表，从而可以更加准确地减少伪轮廓。

尽管本发明已经结合实施例进行了描述，但可以理解本发明不限于所公开的实施例，而是将包括在附加的权利要求的精神和范围内的修改和等同安排。

本申请要求2003年10月16日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2003-0072316为优先权并享有其权益，这里本申请参考上述优先权文本的整个内容。

Claims (11)

1.一种等离子显示板的驱动装置，该等离子显示板将根据输入图像信号而显示在等离子显示板上的图像的每个场划分成多个子场，并且通过利用子场结合表示灰度级来显示与图像信号相对应的图像，该驱动装置包括：

伪轮廓检测器，用于通过比较子场的照亮模式和当前帧与在前帧的灰度级来检测伪轮廓；

灰度级群部分，用于根据所述伪轮廓检测器检测到的输入图像信号的伪轮廓程度的信息相对于预先准备的多个灰度级群、不同地改变输入图像信号的灰度级；和

误差扩散器，用于相对于输入图像信号的灰度级和从所述灰度级群部分输出的图像信号的灰度级的差别在每一个灰度级群中不同地执行误差扩散；

其中，该预先准备的灰度级群是根据产生伪轮廓的概率被分为多个群的。

2.如权利要求1所述的驱动装置，其中通过各个灰度级测试图像的模拟来确定所述产生伪轮廓的概率。

3.如权利要求2所述的驱动装置，其中该灰度级群部分具有查找表，用于在每个灰度级群中不同地执行灰度级转换。

4.如权利要求3所述的驱动装置，其中该查找表具有用于根据通过模拟确定的伪轮廓概率执行灰度级转换的信息。

5.如权利要求1所述的驱动装置，还包括帧存储器，用于存储当前帧之前帧的图像信号数据。

6.如权利要求1所述的驱动装置，还包括耦合到误差扩散器的子场产生器，用于生成与误差扩散器输出的图像信号数据相应的子场。

7.如权利要求6所述的驱动装置，还包括耦合到子场产生器的等离子显示板驱动器，并产生用于控制在等离子显示板上的显示的控制信号，从而在等离子显示板上显示相应于子场数据的图像。

8.一种表示等离子显示板的灰度级的方法，该等离子显示板将根据输入图像信号而显示在等离子显示板上的图像的每个场划分成多个子场，并且通过利用子场结合表示灰度级来显示与图像信号相对应的图像，该方法包括：

(a)通过比较子场的照亮模式和当前帧与在前帧的灰度级来检测伪轮廓；

(b)根据检测到的输入图像信号的伪轮廓程度的信息相对于预先准备的多个灰度级群不同地改变输入图像信号的灰度级，并且提供输出图像信号；和

(c)相对于输入图像信号的灰度级和输出图像信号的灰度级的差别在每一个灰度级群中不同地执行误差扩散；

其中，该预先准备的灰度级群是根据产生伪轮廓的概率被分为多个群的。

9.如权利要求8所述的方法，其中通过各个灰度级测试图像的模拟确定所述产生伪轮廓的概率。

10.如权利要求8或9所述的方法，其中准备查找表，用于在每个灰度级群中不同地执行灰度级转换以减少伪轮廓。

11.如权利要求8所述的方法，还包括：

生成与误差扩散之后输出的图像信号数据相应的子场；

控制等离子显示板上的显示，从而在等离子显示板上显示相应于子场数据的图像。

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