CN100504991C - 用于驱动放电显示板以改善灰度级的线性的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

一种驱动放电显示板的方法包括如下步骤(a)到(c)。在步骤(a)，为每个维持放电周期设置维持放电脉冲的数目，使得其与分配给每个子场的灰度级加权成正比，并且与每个帧的平均信号电平成反比。在步骤(b)，当帧具有各个子场的灰度级加权之间的比率不根据设定的维持放电脉冲数目而变化的平均信号电平时，根据设定的维持放电脉冲数目执行驱动。在步骤(c)，当帧具有各个子场的灰度级加权之间的比率根据设定的维持放电脉冲数目而变化的平均信号电平时，调整图像数据的信号电平，并且根据与平均信号电平成反比的增益执行驱动而不管设定的维持放电脉冲数目。一种用于驱动放电显示板的装置包括用于执行对应于步骤(a)到(c)的功能的部件。

Description

用于驱动放电显示板以改善灰度级的线性的方法和装置
要求优先权
本申请要求较早于2003年11月22日在韩国知识产权局提交并且由此分配了序列号2003-83367的申请“METHOD OF DRIVING DISCHARGEDISPLAY PANEL FOR IMPROVING LINEARITY OF GRAY-SCALE”在35U.S.C.119下产生的所有权利和利益，在此将该申请引作参考。
技术领域
本发明涉及一种用于驱动放电显示板的方法和装置，特别涉及一种用于驱动放电显示板的方法和装置，其中采用多个子场以分时方式驱动单位帧。
背景技术
三电极表面放电等离子体显示板在表面放电等离子体显示板的前玻璃基板(substrate)与后玻璃基板之间包含寻址电极线、电介质层、Y电极线、X电极线、荧光物质、分隔壁(partitioning wall)和一氧化镁(MgO)层。
在后玻璃基板的表面上以预定模式形成寻址电极线。在包括寻址电极线的整个表面上形成后电介质层。在后电介质层的表面上形成分隔壁，使得其平行于寻址电极线。分隔壁限定各个显示单元(cell)的放电区域，并且用来防止显示单元之间的光干扰(串扰)。在分隔壁之间形成荧光物质。
在前玻璃基板的表面上以预定模式形成X电极线和Y电极线，使得其垂直于寻址电极线。各个交叉点限定相应的显示单元。每一条X电极线和每一条Y电极线均采用由透明导电材料如氧化铟锡(ITO)制成的透明电极线与用于增强其导电性的金属电极线的组合来形成。在包括X电极线和Y电极线的整个表面上形成前电介质层。在前电介质层的整个表面上形成保护层例如一氧化镁(MgO)层，其用于防止显示板受到强电场的影响。将等离子体形成气体注入到放电空间中，然后密封起来。
在美国专利No.5,541,618中描述了一种Y电极线的寻址-显示分离驱动方法。每个单位帧分成八个子场，以便实现分时灰度级显示。每个子场分成复位周期、寻址周期和维持放电周期。
在各个复位周期内，使所有显示单元的放电状态一致，并且使其变得适于在随后操作中执行寻址。
在各个寻址周期内，将相关扫描脉冲顺序施加于Y电极线，同时将显示数据信号施加于寻址电极线。从而，当施加高电平的显示数据信号同时施加扫描脉冲时，由于寻址放电而在相关放电单元中产生表面电荷，而在其他放电单元中不产生表面电荷。
在各个维持放电周期内，将维持放电脉冲交替施加于所有Y电极线和所有X电极线，从而在相应寻址周期期间形成了表面电荷的放电单元中产生显示放电。结果，等离子体显示板的亮度与占据单位帧的维持放电周期的长度成正比。占据单位帧的维持放电周期的长度为255T(T为单位时间)。因此，包括在单位帧中根本不产生显示放电的情况，可采用256个灰度级显示亮度。
发明内容
本发明提供了一种用于以增强显示图像灰度级的线性的方式驱动放电显示板的方法和装置。
根据本发明的一方面，提供了一种用于驱动放电显示板的方法和装置，其中采用多个子场以分时方式驱动单位帧，各个子场具有复位周期、寻址周期和维持放电周期，并且为每个维持放电周期设置维持放电脉冲的数目。该方法包括如下步骤(a)到(c)。在步骤(a)，为每个维持放电周期设置维持放电脉冲的数目，使得其与分配给每个子场的灰度级加权成正比，并且与每个帧的平均信号电平成反比。在步骤(b)，当帧具有各个子场的灰度级加权之间的比率不根据设定的维持放电脉冲数目而变化的平均信号电平时，根据设定的维持放电脉冲数目执行放电显示板的驱动。在步骤(c)，当帧具有各个子场的灰度级加权之间的比率根据设定的维持放电脉冲数目而变化的平均信号电平时，调整图像数据的信号电平，并且根据与平均信号电平成反比的增益执行放电显示板的驱动而不管设定的维持放电脉冲数目。
根据本发明的用于驱动放电显示板的方法和装置，可以执行自动功率控制而不改变子场的灰度级加权之间的比率。也就是，可以在执行自动功率控制的时候增强显示图像灰度级的线性。
附图说明
通过下面结合附图考虑的详细描述，本发明的更全面理解及其很多伴随优点将会变得更加清楚且更好理解，在附图中，相同的附图标记表示相同或类似的部件，其中：
图1是示出作为放电显示板的三电极表面放电等离子体显示板的内部结构的透视图；
图2是示出图1所示的等离子体显示板中的单位显示单元的结构的截面图；
图3是示出图1所示的等离子体显示板的Y电极线的寻址-显示分离驱动方法的时序图；
图4是示出等离子体显示设备的自动功率控制方法的图；
图5是示出用于执行根据本发明的驱动方法的作为放电显示设备的等离子体显示设备的方框图；
图6是示出图5所示的等离子体显示设备中的逻辑控制单元的内部结构的方框图；
图7A是示出与从图6所示的功率控制器输出的维持放电脉冲数目相对的数据NS特性的图；
图7B是示出从图6所示的功率控制器输出的增益数据DG特性的图；
图8A是示出输入到图6所示的子场矩阵部分的帧数据的图；
图8B是示出从图6所示的子场矩阵部分输出的帧数据的图；以及
图9是示出图6所示的矩阵缓冲器部分的内部结构的方框图。
具体实施方式
以下将参照附图详细描述本发明的示例性实施例。
图1是示出作为放电显示板的三电极表面放电等离子体显示板的结构的透视图，而图2是示出图1所示的等离子体显示板中的单位显示单元的结构的截面图。
从图1和2可以看出，在表面放电等离子体显示板1的前玻璃基板10和后玻璃基板13之间，提供了寻址电极线AR1、...、和ABm，电介质层11和15，Y电极线Y1、...、和Yn，X电极线X1、...、和Xn，荧光物质16、分隔壁17以及一氧化镁(MgO)层12。
在后玻璃基板13的表面上以预定模式形成寻址电极线AR1、...、和ABm。在包括寻址电极线AR1、...、和ABm的整个表面上形成后电介质层15。在后电介质层15的表面上形成分隔壁17，使得其平行于寻址电极线AR1、...、和ABm。分隔壁17限定各个显示单元的放电区域，并且用来防止显示单元之间的光干扰(串扰)。在分隔壁17之间形成荧光物质16。
在前玻璃基板10的表面上以预定模式形成X电极线X1、...、和Xn以及Y电极线Y1、...、和Yn，使得其垂直于寻址电极线AR1、...、和ABm。各个交叉点限定相应的显示单元。每一条X电极线X1、...、和Xn以及每一条Y电极线Y1、...、和Yn均采用由透明导电材料如氧化铟锡(ITO)制成的透明电极线(图2中的Xna、Yna)以及用于增强其导电性的金属电极线(图2中的Xnb、Ynb)的组合来形成。在包括X电极线X1、...、和Xn以及Y电极线Y1、...、和Yn的整个表面上形成前电介质层11。在前电介质层11的整个表面上形成保护层12例如一氧化镁(MgO)层，其用于防止显示板1受到强电场的影响。将等离子体形成气体注入到放电空间14中，然后密封起来.
图3是示出图1所示的等离子体显示板的Y电极线的寻址-显示分离驱动方法的时序图。
图3示出图1的等离子体显示板1的Y电极线Y1、...、和Yn的寻址-显示分离驱动方法.如图3所示，每个单位帧分成八个子场(SF1、...、SF8)，以便实现分时灰度级显示。每个子场(SF1、...、SF8)分成复位周期R1、...、R8，寻址周期A1、...、A8，以及维持放电周期S1、...、S8。
在各个复位周期R1、...、R8内，使所有显示单元的放电状态一致，并且使其变得适于在随后操作中执行寻址。
在各个寻址周期A1、...、A8内，将相关扫描脉冲顺序施加于Y电极线Y1、...、和Yn，同时将显示数据信号施加于图1所示的寻址电极线AR1、...、和ABm。从而，当施加高电平的显示数据信号同时施加扫描脉冲时，由于寻址放电而在相关放电单元中产生表面电荷，而在其他放电单元中不产生表面电荷。
在各个维持放电周期S1、...、S8内，将维持放电脉冲交替施加于所有Y电极线Y1、...、和Yn以及所有X电极线X1、...、和Xn，从而在相应寻址周期A1、...、A8期间形成了表面电荷的放电单元中产生显示放电。结果，等离子体显示板的亮度与占据单位帧的维持放电周期S1、...、S8的长度成正比。占据单位帧的维持放电周期的长度为255T(T为单位时间)。因此，包括在单位帧中根本不产生显示放电的情况，可采用256个灰度级显示亮度。
在后一点上，为第一子场SF1的维持放电周期S1设置对应于20的时间1T，为第二子场SF2的维持放电周期S2设置对应于21的时间2T，为第三子场SF3的维持放电周期S3设置对应于22的时间4T，为第四子场SF4的维持放电周期S4设置对应于23的时间8T，为第五子场SF5的维持放电周期S5设置对应于24的时间16T，为第六子场SF6的维持放电周期S6设置对应于25的时间32T，为第七子场SF7的维持放电周期S7设置对应于26的时间64T，并且为第八子场SF8的维持放电周期S8设置对应于27的时间128T。
从而，通过从八个子场选择要显示的子场，可显示总共256个灰度级，其中包括在任何子场中不执行显示放电的0(零)灰度级。
图4是示出等离子体显示设备的自动功率控制方法的图。
参照图4，在等离子体显示设备的自动功率控制方法中，以帧为单位设置确定图3所示的维持放电周期S1到S8的维持放电脉冲数目，使得其与图像信号的平均信号电平ASL成反比.例如，应用例如下示表1的查询表。
<表1>
 
ASL NS-SF1 NS-SF2 NS-SF3 NS-SF4 .........
0 4 8 16 32 .........
......... ......... ......... ......... ......... .........
32 3 7 14 28 .........
......... ......... ......... ......... ......... .........
64 3 6 12 24 .........
......... ......... ........ ......... ........ .........
 
90 2 5 10 20 .........
......... ......... ......... ......... ......... .........
128 2 4 8 16 .........
......... ......... ......... ......... ......... .........
160 2 3 6 12 .........
......... ......... ......... ......... ......... .........
190 1 2 4 8 .........
......... ......... ......... ......... ......... .........
255 1 1 2 4 .........
参照表1，只有当单位帧的平均信号电平ASL为“0”、“64”、“128”和“190”时，子场的灰度级加权之间的比率1:2:4:8:...才不变化。换句话说，在其余平均信号电平，子场的灰度级加权之间的比率1:2:4:8:...发生变化。结果，获得自动功率控制的优点，但是存在一个缺点是显示图像灰度级的线性恶化。
图5是示出用于执行根据本发明的驱动方法的作为放电显示设备的等离子体显示设备的方框图。参照图5，等离子体显示设备包括作为放电显示板的等离子体显示板1、图像处理单元56、逻辑控制单元52、寻址单元53、X驱动单元54、以及Y驱动单元55。作为放电显示板的等离子体显示板1具有与参照图1所述相同的结构。图像处理单元56将外部模拟图像信号转换成数字信号，并且产生诸如8位红(R)、绿(G)和蓝(B)图像数据的内部图像信号、时钟信号、垂直同步信号和水平同步信号。逻辑控制单元52根据来自图像处理单元56的内部图像信号产生驱动控制信号SA、SY和SX。
寻址单元53处理来自逻辑控制单元52的寻址信号SA，产生显示数据信号，并且将所产生的显示数据信号提供给等离子体显示板1的寻址电极线。X驱动单元54处理来自逻辑控制单元52的X驱动控制信号SX，并且将经过处理的X驱动控制信号SX提供给等离子体显示板1的X电极线。Y驱动单元55处理来自逻辑控制单元52的Y驱动控制信号SY，并且将经过处理的Y驱动控制信号SY提供给等离子体显示板1的Y电极线。
图6是示出图5所示的等离子体显示设备中的逻辑控制单元的内部结构的方框图。
参照图6，图5所示的逻辑控制单元52包括时钟缓冲器65、同步调整器626、伽马校正器61、误差扩散器(error spreader)612、先入先出存储器611、乘法器613、子场产生器621、子场矩阵部分622、矩阵缓冲器部分623、存储器控制器624、帧存储器RFM1、...、BFM3、重新排列部分625、平均信号电平检测器63a、功率控制器63、EEPROM64a、I2C串行通信接口64b、定时信号产生器64c以及XY控制器64。
时钟缓冲器65将来自图像处理单元56(见图5)的26MHz时钟信号CLK26转换成40MHz时钟信号CLK40，并且输出转换时钟信号CLK40。来自时钟缓冲器65的40MHz时钟信号CLK40、来自外部电路的初始化信号RS、以及来自图像处理单元56(见图5)的水平同步信号HSYNC和垂直同步信号VSYNC输入到同步调整器626。同步调整器626输出通过将输入水平同步信号HSYNC分别延迟预定时钟数而获得的水平同步信号HSYNC1、HSYNC2和HSYNC3，并且还输出通过将输入垂直同步信号VSYNC分别延迟预定时钟数而获得的垂直同步信号VSYNC2和VSYNC3。
输入到伽马校正器61的图像数据R、G、B具有相反的非线性输入/输出特性以保护阴极射线管的非线性输入/输出特性。因此，伽马校正器61处理图像数据R、G和B以将相反的非线性输入/输出特性校正或转换为线性输入/输出特性.误差扩散器612通过使用先入先出存储器611移动作为图像数据R、G和B的边界位的最高有效位的位置来降低数据传输误差。
乘法器613通过将来自误差扩散器612的图像数据R、G和B乘以来自功率控制器63的增益数据DG来提高或降低图像数据R、G和B的亮度电平。乘法器613的详细信息将与功率控制器63一起进行描述。
子场产生器621将8位图像数据R、G和B转换成具有对应于子场数的位数的图像数据R、G和B。例如，当采用具有十四个子场的灰度级驱动单位帧时，子场产生器621将8位图像数据R、G和B转换成十四位图像数据R、G和B，向其添加最高有效位和次高有效位的空数据“0”以降低数据传输误差，然后输出十六位图像数据R、G和B。
子场矩阵部分622同时接收不同子场的数据，并且重新排列十六位的输入图像数据R、G和B，从而同时输出相同子场的数据。矩阵缓冲器部分623处理来自子场矩阵部分622的十六位图像数据R、G和B，并且输出三十二位图像数据R、G和B。
存储器控制器624包括用于控制三个红(R)帧存储器RFM1、RFM2和RFM3的红存储器控制器、用于控制三个绿(G)帧存储器GFM1、GFM2和GFM3的绿存储器控制器、以及用于控制三个蓝(B)帧存储器BFM1、BFM2和BFM3的蓝存储器控制器。来自存储器控制器624的帧数据以帧为单位连续输出，并且输入到重新排列部分625。在图6中，附图标记EN表示由XY控制器64产生且输入到存储器控制器624从而控制存储器控制器624的数据输出的激活(enable)信号。附图标记SSYNC表示由XY控制器64产生且输入到存储器控制器624和重新排列部分625从而以32位时隙(slot)为单位控制存储器控制器624和重新排列部分625的数据输入和输出的时隙同步信号。重新排列部分625重新排列和输出来自存储器控制器624的32位图像数据R、G和B，使得其对应于寻址单元53(见图5)的输入格式。
另一方面，平均信号电平检测器63a以帧为单位从由误差扩散器612输出的8位图像数据R、G和B检测平均信号电平ASL，并且将所检测的平均信号电平ASL输入到功率控制器63。功率控制器63为每个维持放电周期设置维持放电脉冲数目，使得其与分配给每个子场的灰度级加权成正比且与每帧的平均信号电平ASL成反比。在这种情况下，当帧具有各个子场的灰度级加权不根据设定的维持放电脉冲数目而变化的平均信号电平ASL时，输出与设定的维持放电脉冲数目对应的放电数目数据NS。在这种情况下，输入到乘法器613的增益数据DG为“1”。也就是，来自误差扩散器612的图像数据R、G和B输入到子场产生器621而无其亮度电平变化。
另一方面，当帧具有各个子场的灰度级加权根据设定的维持放电脉冲数目而变化的平均信号电平ASL时，输出与平均信号电平ASL成反比的增益数据DG而不管设定的维持放电脉冲数目。在这种情况下，输入到乘法器613的增益数据DG小于“1”且大于“0.5”。也就是，降低来自误差扩散器612的图像数据R、G和B的亮度电平，使得其与平均信号电平ASL成反比。在这种情况下，当帧的平均信号电平ASL低于当前平均信号电平ASL时，输出处于各个子场的灰度级加权之间的比率不根据设定的维持放电脉冲数目而变化的平均信号电平ASL的放电数目数据NS(见图7A和7B)。
与X电极线X1、...、和Xn以及Y电极线Y1、...、和Yn(见图1)的驱动顺序对应的定时控制数据存储在EEPROM 64a中。
来自功率控制器63的放电数目数据NS和来自EEPROM 64a的定时控制数据通过I2C串行通信接口64b输入到定时信号产生器64c。定时信号产生器64c根据放电数目数据和定时控制数据产生定时信号。XY控制器64根据来自定时信号产生器64c的定时信号输出X驱动控制信号SX和Y驱动控制信号SY。
图7A示出与从图6的功率控制器63输出的维持放电脉冲数目相对的数据NS的特性，而图7B示出从图6的功率控制器输出的增益数据DG的特性。图7A和7B的数据如表2所示。
<表2>
 
ASL NS-SF1 NS-SF2 NS-SF3 NS-SF4 ......... DG
0 4 8 16 32 ......... 1
......... ......... ......... ......... ......... ......... .........
32 4 8 16 32 ......... 0.75
......... ......... ......... ......... ......... ......... .........
63 4 8 16 32 ......... 0.5
64 3 6 12 24 ......... 1
......... ......... ......... ......... ......... ......... .........
90 3 6 12 24 ......... 0.75
......... ......... ......... ......... ......... ......... .........
127 3 6 12 24 ......... 0.5
128 2 4 8 16 ......... 1
......... ......... ......... ......... ......... ......... .........
160 2 4 8 16 ......... 0.75
......... ......... ......... ......... ......... ......... .........
189 2 4 8 16 ......... 0.5
190 1 2 4 8 ......... 1
......... ......... ......... ......... ......... ......... .........
255 1 2 4 8 ......... 0.5
参照图6、7A和7B以及表2，功率控制器63为每个维持放电周期设置维持放电脉冲数目，使得其与分配给每个子场的灰度级加权成正比并且与每个帧的平均信号电平ASL成反比.在此，当帧具有各个子场的灰度级加权之间的比率不根据设定的维持放电脉冲数目而变化的平均信号电平ASL＝0、64、128、190时，输出与设定的维持放电脉冲数目对应的放电数目数据NS。在这种情况下，输入到乘法器613的增益数据DG为“1”。也就是，来自误差扩散器612的图像数据R、G和B输入到子场产生器621而无其亮度电平变化。
另一方面，当帧具有各个子场的灰度级加权之间的比率根据设定的维持放电脉冲数目而变化的平均信号电平ASL＝1～63、65～127、129～189、191～255时，输出与平均信号电平ASL成反比的增益数据DG而不管设定的维持放电脉冲数目。在这种情况下，输入到乘法器613的增益数据DG小于“1”且大于“0.5”。也就是，降低来自误差扩散器612的图像数据R、G和B的亮度电平，使得其与平均信号电平ASL成反比。在这种情况下，当帧的平均信号电平ASL低于当前平均信号电平ASL时，输出处于各个子场的灰度级加权之间的比率不根据设定的维持放电脉冲数目而变化的平均信号电平ASL的放电数目数据NS。
根据上述自动功率控制数据，可以执行自动功率控制而不改变子场灰度级加权之间的比率。也就是，可以在执行自动功率控制的时候增强显示图像灰度级的线性。
图8A是示出输入到图6所示的逻辑控制单元52的子场矩阵部分622的帧数据的图。
参照图8A，输入到子场矩阵部分622的16位图像数据R、G和B具有使得同时输入不同子场数据的结构。
图8B是示出从图6所示的逻辑控制单元52的子场矩阵部分622输出的帧数据的图。
参照图8B，从子场矩阵部分622输出的16位图像数据R、G和B具有使得同时输入相同子场数据的结构。
图9示出图6所示的逻辑控制单元52的矩阵缓冲器部分623的内部结构。
参照图9，矩阵缓冲器部分623包括红延迟元件11R、绿延迟元件11G、以及蓝延迟元件11B。红延迟元件11R以16个时钟脉冲的输入时间延迟从子场矩阵部分622(见图6)输入的16位红图像数据R，然后将红图像数据输出到对应于第一到第十六位的位置。另一方面，从子场矩阵部分622输入的16位红图像数据R直接输出到对应于第十七到第三十二位的位置。从而，作为32位红图像数据R输出来自子场矩阵部分622的16位红图像数据R。该操作也适用于绿和蓝图像数据G和B。复位信号RS、时钟信号CLK40、第二垂直同步信号VSYNC2以及第二水平同步信号HSYNC2类似地输入到各自的延迟元件11R、11G和11B。
如上所述，根据本发明的放电显示板驱动方法，可以执行自动功率控制而不改变子场的灰度级加权之间的比率。也就是，可以在执行自动功率控制的时候增强显示图像灰度级的线性。
尽管本发明是参照其示例性实施例来具体描述的，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 (4)

1.一种驱动放电显示板的方法，其中采用多个子场以分时方式驱动单位帧，各个子场具有复位周期、寻址周期和维持放电周期，并且多个维持放电脉冲被设置用于每个维持放电周期，该方法包括以下步骤(a)到(c)：
(a)为每个维持放电周期设置维持放电脉冲的数目，使得其与分配给每个子场的灰度级加权成正比，并且与每个帧的平均信号电平成反比；
(b)当帧具有各个子场的灰度级加权之间的比率不根据设定的维持放电脉冲数目而变化的平均信号电平时，根据设定的维持放电脉冲数目执行驱动；以及
(c)当帧具有各个子场的灰度级加权之间的比率根据设定的维持放电脉冲数目而变化的平均信号电平时，调整图像数据的信号电平，并且根据与帧的平均信号电平成反比的增益执行驱动而不管设定的维持放电脉冲数目。
2.如权利要求1所述的方法，其中当当前帧具有在步骤(c)调整图像数据的信号电平的当前平均信号电平时，根据处于低于当前平均信号电平的平均信号电平中各个子场的灰度级加权之间的比率不根据设定的维持放电脉冲数目而变化的另一平均信号电平的维持放电脉冲数目来执行驱动。
3.一种用于驱动放电显示板的装置，其中采用多个子场以分时方式驱动单位帧，各个子场具有复位周期、寻址周期和维持放电周期，并且多个维持放电脉冲被设置用于每个维持放电周期，所述装置包括：
设置部件，用于为每个维持放电周期设置维持放电脉冲的数目，使得其与分配给每个子场的灰度级加权成正比，并且与每个帧的平均信号电平成反比；
驱动部件，用于当帧具有各个子场的灰度级加权之间的比率不根据设定的维持放电脉冲数目而变化的平均信号电平时，根据设定的维持放电脉冲数目驱动放电显示板；以及
调整部件，用于当帧具有各个子场的灰度级加权之间的比率根据设定的维持放电脉冲数目而变化的平均信号电平时，调整图像数据的信号电平，所述驱动部件根据与帧的平均信号电平成反比的增益驱动放电显示板而不管设定的维持放电脉冲数目。
4.如权利要求3所述的装置，其中当当前帧具有由所述调整部件调整图像数据的信号电平的当前平均信号电平时，所述驱动部件根据处于低于当前平均信号电平的平均信号电平中各个子场的灰度级加权之间的比率不根据设定的维持放电脉冲数目而变化的另一平均信号电平的维持放电脉冲数目来驱动放电显示板。
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