CN100423071C - 平板显示器及其驱动方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种平板显示装置和驱动该显示装置的方法。根据本发明，在用于处理和显示经串行总线从图像源输出的显示信号的平板显示器中，图像源提取和解释经串行总线来自平板显示器组件的平板显示特性信息，以便输出新的显示信号相应的标准。这里，显示特性信息可由用户通过安装在平板显示器外部的预定键输入预定数据而进行改变，并且显示特性信息包含多于具有限定的消隐间隔的显示信号信息之一和屏幕显示信息。根据本发明优选实施例的平板显示器主要包括：包含图像源装置的图像源；包含连接器的液晶显示组件；D/A转换器；存储器；和计时控制器。

Description

平板显示器及其驱动方法
技术领域
本发明通常涉及一种平板显示器，更具体地说，涉及一种用于驱动平板显示器的装置和方法。
背景技术
商业上使用的典型的平板显示器包括液晶显示器(LCD)和等离子体显示板(PDP)，另外，还开发了电子发光器(EL)。
平板显示器组件有一平板，其中象素以矩阵形式排列在两个玻璃基底之间；一PCB(印刷电路板)组件，用于驱动平板；和一外壳，用于保护和集成上述组件。
如图1所示，图中显示了典型的平板显示器组件的整个电路结构，用于驱动平板40的PCB组件主要包括：主PCB 10，用于从外部设备，如PC，接收将被计时控制器(timing controller)T-con处理的RGB图像数据、同步信号等，其中计时控制器T-con是以FPGA(平面针栅阵列)形式的专用集成电路，以便根据平板40的结构产生图像数据和各种控制信号；行驱动器20，用于基于从主PCB 10接收到的行驱动器控制信号50和电源信号51，向行信号线提供扫描信号；和列驱动器30，用于在接收灰度级电压61(gray levelvoltage)以及在主PCB中处理的图像数据和控制信号60之后，向平板40提供灰度级电压61。
但是，因为在主PCB 10上实施的常规驱动电路有屏蔽计时设定方案(masking timing setting scheme)，其中计时和各种输入驱动界面状态被限定在与平板一致的说明书范围内，因此，不能够修改依据显示源及监视产品的输入状态和用户状态的变化的驱动电路的计时和操作。换言之，驱动电路的计时和操作是固定的，并且甚至在可操作的范围内，也不能灵活地支持显示特性的优化，除非通过驱动电路中的硬件任选项处理。这是因为用于平板显示器输入的计时状态基本上设置为适于VESA标准，并允许图形源根据储存在平板显示组件中的数字数据通信(DDC)信息，产生和显示用于驱动平板的数字接口计时控制信号。另外，在市场上生产的平板显示监视器设置伽马电压和用于微分灰度的各种电源。
根据常规技术，用户可以通过利用在屏显示(OSD)功能识别并调节屏幕显示状态或直接调节软件，而调节伽马电压、闪烁电压、亮度、定标(scaling)、帧速率控制(FRC)、I/O格式等。然而，只利用这些功能，虽然可以通过修改平板驱动电路的计时(修改驱动频率或修改成最小及最佳的消隐时间)而驱动最佳显示屏，或者可以通过图像源中的附加电路处理标准信号而实现极好的驱动环境，使得驱动频率被修改或修改成最小或最佳的消隐时间，但如前所述，因为需要I/O格式满足常规显示标准的要求，而满足上述条件可能导致较高的修改的风险。
另外，特别地，要求接口以驱动显示源的不同的I/O格式以用于监视器，并且如果在帧频率或消隐间隔数上出现差异时，则应该提供一个能够进行FRC调节的附加的系统板(如A/D板、D/D板等的选件板(option board))。此外，平板显示器的I/O格式是受限制的，并且显示器产品的效率不能达到100％。此外，由选件板导致的图像跳动以及双向接口状态的失配会导致图像质量差，并且对监视器产品的特性优化没有多少作用。
如上所述，平板显示器中的固定是因其显示方式与CRT显示器的不同而引起。CRT能驱动从40Hz-85Hz的帧频范围，而平板显示器的驱动方式被平板特性固定。换言之，如果当前平面的特性最优化在60Hz的帧频，则驱动状态也必然被最佳化在60Hz。另外，由于图形卡或显示源不是完全遵循VESA标准，所以由于存在微小的偏差，不同的制造者会提供与标准计时略有不同的各种计时数据。因此，当平板的最佳驱动状态的计时与VESA标准信号的计时不同，或依据制造者在标准信号中存在微小偏差时，虽然为了调整这种可变化的计时而使用了附加选件板，也不能充分地完全执行上述功能，并且附加板还会导致高成本。
另外，在电子束的行以作为CRT标准的VESA显示输入计时标准而进行扫描之后，被返回到下一行的消隐间隔(水平同步信号，后边缘，前边缘)，和从一个帧被扫描的最后的位置返回到第一位置的消隐间隔(水平同步信号，后边缘，前边缘)对于每个频率被规定。然而，由于在平板驱动中使用的是非扫描方案的有效矩阵(active matrix)方案，所以与CRT不同的是，在行或帧的最后的显示信号传送之后，消隐间隔可只具有与最小像素(在水平消隐的情况下)或行(在垂直消隐的情况下)一样大的消隐间隔。另外，通过使用这种如A/D板的选件板时，当操作频率增加，依据消隐间隔变长且不稳定，以致由于在VESA状态下的不必要的消隐间隔，而使接口处理或I/O变得不稳定时，平板的驱动状态也明显地变得相当不稳定。所以，必需通过减小上述的消隐时间，而使平板在最佳驱动计时状态被驱动，以使显示特性变得稳定并提高可靠性。
此外，显示特性应根据产品容许偏差(tolerance)或用户环境和条件进行调整。当这些平板监视器产品根据平板特性而常规地设置成固定的最佳驱动状态时，应通过附加的选件板或接口板进行调整。不过，通过调整伽马系数、对比度、亮度、闪烁等显示特性，当根据平板特性固定的最佳驱动状态被修改时，存在如下问题：由于在使用AD板或选件板时，通过箝位(clamping)对比的上下灰度级适合于截断状态(truncated state)中的平板，所以平板特性可以100％的效率被使用。
因此，希望提供一种有效的驱动方案，该方案能够避免因使用选件板所导致的成本上升，同时可以防止因接口状态失配所出现的图像跳动。换言之，必需使对FRC、I/O格式以及关于显示特性的其他信息的修改变得容易，以使分辨率信息、例如图形信号的垂直和水平频率以及图形信号的主频率的操作频率的信息、以及关于伽马电压、闪烁电压、亮度值等的数字信息可以被图像源共享，并且可由用户更新平板显示器组件。更具体地，必需能最大限度地利用从图像源输出的信号，以便通过使用如标准信号和在其消隐间隔被修改的、进而基于用户的限定的频率的图像信号，适于平板显示器设备的驱动。
发明内容
由于上述问题，本发明的目的是提供一种具有宽的和灵活的接口的平板显示器，以便I/O计时和其它显示器特性可在驱动装置中存储和被共享，并且能在不使用附加选件的情况下，利用具有VESA标准DDC功能的串行总线实现调整和上载。
为了实现这些目的，根据本发明的一个方面，一种用于对经串行总线来自图像源装置的显示信号进行处理和显示而没有附加选件板的平板显示器，包括：串行总线；一计时控制器，直接连接到所述串行总线，用于经所述串行总线接收从所述图像源装置输出的显示信号；一存储器，直接连接到所述串行总线，以连接到所述图像源装置和所述计时控制器，用于存储适合于所述平板显示器的显示特性信息；和一D/A转换器，用于将包括在平板显示器的显示特性信息中的预定的屏幕显示信息转换成模拟信号；其中所述显示特性信息包括分辨率、包含图像信号的垂直和水平频率以及主频率的操作频率、伽马电压、闪烁电压、亮度、帧速率控制FRC的信息、和I/O格式，并且所述平板显示器是液晶显示器。
最好，液晶显示板的显示特性信息可通过用户利用安装在液晶显示器之外的预设键所输入的预定数据，以及通过与用户以预定程序输入的预定数据对应的从图像源装置310输出到串行总线的预定信号进行修改。
最好，平板显示器的显示特性信息包括多于具有其规定的消隐间隔的显示信号的标准信息之一和屏幕显示信息。
具有本发明的上述结构，在用于处理和显示经串行总线从图像源输出的显示信号的平板显示器中，图像源经串行总线从平板显示器组件提取和解释平板显示器的显示特性信息，以使显示信号的标准能被输出。这里，通过用户使用安装在平板显示器外部的预定键输入预定数据，显示特性信息是可变的，并且显示特性信息包括多于具有其规定的消隐间隔的显示信号的标准信息之一和屏幕显示信息。
根据本发明的另一方面，一种驱动用于处理和显示经串行总线从图像源输出的显示信号而没有附加选件板的平板显示器的方法，包括：(a)经由所述串行总线从图像源输出预定信号，对应于用户利用预定程序对在存储器中存储的平板显示器的显示特性信息进行的修改和输入；(b)利用从图像源输出的预定信号，在计时控制器的控制下修改存储在存储器中的平板显示器的显示特性信息；(c)在图像源中，提取和解释经串行总线来自存储器的平板显示器的显示特性信息；(d)基于该解释结果，经由所述串行总线从图像源输出新的相应标准的显示信号，其中所述显示特性信息包括分辨率、包含图像信号的垂直和水平频率以及主频率的操作频率、伽马电压、闪烁电压、亮度、帧速率控制FRC的信息、和I/O格式，所述存储器和计时控制器经由所述串行总线直接连接，并且所述平板显示器是液晶显示器。
最好，用于驱动平板显示器的方法还包括步骤：(e)通过用户使用安装在平板显示器外部的预定键输入预定数据，而修改显示特性信息。
附图说明
被合并在并组成说明书的一部分的附图说明了本发明的实施例，并与描述一起，用于解释本发明的原理：
图1显示了用于说明典型的平板显示器组件整体结构的方框图。
图2显示了用于说明根据本发明实施例的图像源和平板显示器的方框图。
图3显示了在根据现有技术图像源产生的显示信号的实例。
图4显示了在根据本发明实施例的图像源中产生的显示信号的实例。
图5显示了当根据现有技术使用选件板时，伽马系数变化的曲线图。
图6显示了当根据本发明的实施例经串行总线对显示器特性进行调整时，伽马系数变化的曲线图。
具体实施方式
通过借助附图在下文中将详细描述本发明的优选实施例。
如图2所示，根据本发明实施例的液晶显示器(平板显示器)主要包括：图像源300，其中包含图像源装置310；和液晶显示器组件400，其中包含连接器410、D/A转换器420、存储器430和计时控制器440。这里，根据本发明的液晶显示器能实现常规选件板的功能，并且即使在除去选件板时，也能实现比常规选件板所能作的更多的功能，因此减小了成本。另外，虽然本发明中不需要常规选件板，但是使用常规选件板并不影响实现本发明的所有特性。
图像源装置310是例如输出图像信号的PC主体或其它系统的图像源300的一部分，并用作产生和输出同步信号、图形信号和其它控制信号的装置。具体地，通过提取和解释经串行总线来自平板显示器组件的液晶显示板(平板)的显示特性信息，图像源装置300输出新相应标准的显示信号。
连接器410涉及用于通过电缆311和312从类似PC主体的图像源300的图像源装置310接收显示信号的诸如DVI(交互式数字视频)或D-SUB的串行总线的连接器。
D/A转换器420将包含在存储于存储器430中的液晶显示板的显示特性信息中的屏幕显示信息转换成模拟信号。换言之，在用户可调整的液晶板的显示特性信息中，诸如伽马电压、闪烁电压和亮度的屏幕显示信息以数字数据形式被接收，而后被转换成模拟数据，以提供给PCB组件相应的电路。这里，上述一系列操作以及典型的液晶显示器的操作均在计时控制器440的控制下执行。
存储器430储存可由用户修改的平板的显示特性信息，并与图像源装置310共享。这里，液晶板的显示特性信息是关于液晶板的标准的信息，它包含：分辨率；诸如图像信号的垂直和水平频率和用于驱动液晶板的图像信号的主频率的操作频率；以及可由用户调整的关于伽马电压、闪烁电压、亮度等的数字信息。
计时控制器440接收和处理经串行总线从图像源装置310输出的显示信号，以输出用于驱动液晶板的显示信号。换言之，对应于液晶板的显示特性信息的诸如图像信号、控制信号等的液晶板的显示信号被输出，以提供给PCB组件的相应电路。
下面将具体说明根据上述结构的本发明实施例的液晶显示器的操作。
首先，与能够驱动40Hz-85Hz帧频率范围的CRT(阴极射线管)不同，由于液晶板的驱动方式被板的特性固定，因此如果当前板特性被最佳化在60Hz的帧频率，则计时控制器440的驱动状态等也必需被最佳化在60Hz。在典型的监视器的显示中，液晶板显示组件400从图像源300接收被固定为诸如VESA的标准信号的信号，并借助选件板和计时控制器对信号进行处理，以便在某种程度上调整FRC或I/O格式等。但是，从图像源300输出的信号本身具有未调整的FRC或I/O格式等。特别是，由于只在扫描CRT系统时需要长的消隐间隔，而对于诸如用数字信号处理的液晶板显示器的有效矩阵系统的显示不需要长的消隐间隔，所以最大程度地长消隐间隔的消除可为液晶板的驱动带来种种优点。
在本发明实施例的液晶显示器中，描述了用于不使用选件板而借助从图像源输出的信号本身，来调整FRC或I/O格式等以及消隐间隔的操作过程。
下面说明如图2所示的本发明实施例的液晶显示器的操作。
首先，当被提供到经电缆311和312和DVI或D-SUB连接器410而连接到诸如PC主体等的图像源300的液晶板显示器组件(或监视器)400上的、用于整个操作的电源供应被接通时，储存在存储器430中的液晶板的显示特性信息作为DDC信息经串行总线411和412被传送到图像源装置310。图像源装置310解释这个信息，以经电缆311和312，给液晶板显示组件400提供与这个解释结果对应的各种显示信号。
此时，与常规技术不同，液晶板的显示特性信息被包含在DDC信息中，DDC信息在图像源装置310与液晶板显示组件400的存储器430之间被共享。用户可利用预定的应用程序对液晶板的显示特性信息进行修改，之后将修改或更新的信息再储存到存储器430中。在液晶显示器下一次接通时，图像源装置310提取和解释存储器430中的更新信息。换言之，用户将适合液晶板的最佳状态推荐给图像源300，以使图像源装置(PC或其它显示系统)310能直接调整输入计时。
这里，可由用户利用预定应用程序修改的液晶板的显示特性信息包括如上所述的FRC、I/O格式和其它在屏幕上显示的屏幕显示信息(亮度，伽马系数、闪烁等)。特别地，即使标准图像信号中的消隐间隔可被调整，液晶显示器组件400也由新的标准图像信号操作，而非VESA标准信号。
换言之，由图像源装置310产生的普通显示信号包括：同步信号部分(
Figure C0214101300111
)，后边缘(
Figure C0214101300112
)，携带图像数据的部分(
Figure C0214101300113
)，前边缘(
Figure C0214101300114
)；且其特征在于，后边缘(
Figure C0214101300115
)略长于前边缘(
Figure C0214101300116
)，如图3所示。另一方面，当根据本发明的实施例调整消隐间隔时，携带图像数据的部分(
Figure C0214101300117
)相对长一些，而同步信号部分()、后边缘(
Figure C0214101300119
)和前边缘()占据与处理用于驱动液晶板的信号所需宽度一样窄的适当部分，如图4所示。用预定的应用程序调整消隐间隔意味着用于显示信号的标准信息，即携带图像数据的部分(
Figure C02141013001111
)、同步信号部分(
Figure C02141013001112
)、后边缘(
Figure C02141013001113
)和前边缘(
Figure C02141013001114
)的次数被限定，以便图像源装置310产生新的显示信号标准。
如上所述，当存储器430被新的显示特性信息更新时，图像源装置310提取和解释这个信息，以便产生相应的显示信号，并将该信号传送到液晶板显示器组件400。此时，D/A转换器420和计时控制器440经串行总线411和412共享被传送的显示信号，计时控制器440产生各种控制信号和用于驱动液晶板所需的图像信号，并将这些信号经导线441提供到PCB组件的相应电路。D/A转换器420在计时控制器的控制下，基于储存在存储器430中的显示特性信息，将数字数据转换成伽马系数、闪烁、和亮度的状态，以经导线421提供给PCB组件的相应电路。
如上所述，当用户利用预定的应用程序调整代表屏幕显示状态的屏幕显示数据(亮度，伽马系数，闪烁等)时，由于常规的OSD功能可不使用诸如A/D板的附加选件板而通过数字处理执行，所以液晶板的独特伽马功能可以在整个范围中使用。即，如图5所示，在使用例如A/D板的普通选件板的情况下，根据电路特性，当亮度被调整时(A)，相对标准伽马变量(gammavariation)而言，靠近最高灰度级的灰度级被损失，当调整对比度时(B)，靠近最低灰度级的灰度级被损失。但是，根据本发明的数字处理，尽管如图6所示地亮度(C)或对比度(D)被调整，接近标准伽马变量的伽马变量仍被保持，因此液晶板的显示能力可最大的程度地被使用。
另一方面，虽然用户可利用预定应用程序，调整代表屏幕显示状态的显示特性信息，不过在OSD功能在所有监视器中被支持时，这个调整也可结合用户通过使用安装在液晶显示器之外的预设键输入预定数据而实施。
如上所述，根据本发明的该实施例，使用用于处理和显示经串行总线而来自图像源装置310的显示信号的液晶显示器，图像源装置310提取和解释经串行总线而来自液晶板显示组件400的液晶板的显示特性信息，以便输出与显示信号标准对应的新的信号。这里，液晶显示板的显示特性信息可通过用户利用安装在液晶显示器之外的预设键所输入的预定数据，以及通过与用户以预定程序输入的预定数据对应的从图像源装置310输出到串行总线的预定信号进行修改。
根据本发明实施例的关于液晶显示器的说明也可用于除液晶显示器之外的平板显示器，例如具有与液晶显示器相似的PCB组件中的驱动方式的等离子体显示板(PDP)和有机电致发光显示器。
从以上所述可知，对于根据本发明的平板显示器的驱动，因使用选件板导致的成本上升的问题可被消除，并且因接口状态失配引起的图像跳动可基本上被抑制。
另外，当用于显示的图形卡或者显示源通过经串行总线或具有I/O格式信息的DVI或D-SUB等的接口电缆连接器的I2C总线提取平板的驱动状态，而检索I/O接口最佳状态，或将由用户调整所确定的最佳状态设定值或者显示源所需的I/O计时发送到平板，以使显示源所需的显示计时能被设定时，图像信号可被除了VESA之外的任何计时状态标准支持。特别地，对于相同的显示分辨率和相同的帧频率，平板能被驱动在低于VESA标准的驱动频率，使得显示特性因增加了像素显示的充电时间或像素数据处理的备用时间而得到改善。
另外，当用于平板最佳驱动状态的计时必需与VESA标准信号的不同或该标准信号因制造者而略有偏离时，通过经计时控制器的串行总线(IC总线，SPI总线，3线总线等)接口自由地调整输入和输出计时，并通过存储将设定值储存到储存DDC显示信息的存储器中的数据共享计时信息，而使正确的输入/输出信息能够被储存，并且在外部环境改变的情况下可进行连续地更新和调整，在没有附加选择系统(例如，具有换算(scaler)、DSP、FRC功能的A/D板)的情况下，通过改变驱动条件，可以控制DDC显示信息，从而确保监视器产品关于计时界限(timing margin)的特性。
另外，利用电阻或外部分压方式所产生的固定电压，而使显示特性中的伽马系数固定在目标值。这使得当对比度或亮度利用A/D板或其它中间接口被调整时，整个灰度级的伽马系数是不可调整的。但是，本发明允许利用平板亮度的100％效率的伽马系数的调整，并且没有通过经串行总线自由设定电压的产品的灰度级特性级的变化。
而且，被用户调整或按照图像源要求设置的数值被储存在诸如通过串行总线共享的存储器的存储器中，使得监视器产品的状态和信息被共享和可调整，并且最佳显示特性信息可由上载/再装载操作进行管理。
尽管在上文详细描述了本发明的优选实施例，但本领域的技术人员应该理解，在不脱离由所附权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对其进行形式和细节的各种修改。

Claims (6)

1. 一种用于对经串行总线来自图像源装置的显示信号进行处理和显示而没有附加选件板的平板显示器，包括：
串行总线；
一计时控制器，直接连接到所述串行总线，用于经所述串行总线接收从所述图像源装置输出的显示信号；
一存储器，直接连接到所述串行总线，以连接到所述图像源装置和所述计时控制器，用于存储适合于所述平板显示器的显示特性信息；和
一D/A转换器，用于将包括在平板显示器的显示特性信息中的预定的屏幕显示信息转换成模拟信号；
其中所述显示特性信息包括分辨率、包含图像信号的垂直和水平频率以及主频率的操作频率、伽马电压、闪烁电压、亮度、帧速率控制FRC的信息、和I/O格式，并且
所述平板显示器是液晶显示器。
2. 如权利要求1所述平板显示器，其中，平板显示器的显示特性信息可基于用户通过预定程序输入的预定数据，而由从图像源装置传送到串行总线的预定信号来改变。
3. 如权利要求1所述平板显示器，其中，平板显示器的显示特性信息可由用户利用安装在该平板显示器外部的预定键输入预定数据来改变。
4. 如权利要求1所述平板显示器，其中，平板显示器的显示特性信息包括至少具有所限定的消隐间隔的显示信号的标准信息和屏幕显示信息之一。
5. 一种驱动用于处理和显示经串行总线从图像源输出的显示信号而没有附加选件板的平板显示器的方法，包括：
(a)经由所述串行总线从图像源输出预定信号，对应于用户利用预定程序对在平板显示器中的存储器中存储的平板显示器的显示特性信息进行的修改和输入；
(b)利用从图像源输出的预定信号，在计时控制器的控制下修改存储在存储器中的平板显示器的显示特性信息；
(c)在图像源中，提取和解释经串行总线来自存储器的平板显示器的显示特性信息；
(d)基于该解释结果，经由所述串行总线从图像源输出新的相应标准的显示信号，
其中所述显示特性信息包括分辨率、包含图像信号的垂直和水平频率以及主频率的操作频率、伽马电压、闪烁电压、亮度、帧速率控制FRC的信息、和I/O格式，
所述存储器和计时控制器经由所述串行总线直接连接，并且
所述平板显示器是液晶显示器。
6. 如权利要求5所述方法，还包括：(e)借助用户利用安装在平板显示器外部的预定键所进行的预定数据的输入而对显示特性信息进行修改。
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