CN101625829B - 自关闭脉宽调制平板显示灰度控制系统及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的一种自关闭脉宽调制平板显示灰度控制系统，包括总控制器，总控制器上连接有行控制电路和列控制电路，列控制电路包括相互连接的列开启模块、列关闭模块和RS触发器阵列，RS触发器阵列的输出端连接有列驱动电路，行控制电路的输出端连接有行驱动电路，列驱动电路、行驱动电路都和平板显示屏相连接。利用上述装置进行控制的方法，首先读取数据，然后数据处理，RS触发器阵列显示开启后行有效选择，最后显示灰度。本发明的控制系统及控制方法降低了系统硬件资源的使用，特别是在芯片面积上取得了一定优势，能够简单灵活的实现灰度级别控制，本方法也适用于空间法、子场灰度显示法等数字灰度控制法。
Description
技术领域
本发明属于显示控制技术领域，具体涉及一种自关闭脉宽调制平板显示灰度控制系统，本发明还涉及利用该系统进行控制的方法。
背景技术
显示技术作为人机联系和信息展示的窗口广泛应用于社会生活的各个方面，成为电子信息工业的一大支柱产业。面对巨大的社会需求，由液晶(LCD)显示、等离子体(PDP)显示、电致发光(ELD)显示、发光二极管(LED)显示、有机发光二极管(OLED)显示等显示器件为基础的平板显示器应运而生。平板显示的优点是平板外形，节约空间；大多数可以与IC电路直接匹配，是一种较理想的结构，能够满足当今社会对信息便携、实时处理和环保的要求，可广泛应用于各类显示领域。而灰度作为显示效果的重要评定参数，高灰度级和有效的灰度调制方式对平板显示器的发展极其重要。灰度控制的工作原理是利用图像存储卡中存储的灰度数据，通过灰度控制电路，形成不同的电压或者电流组合来对每一个像素点亮度、电路面积或者闪烁时间进行控制，来实现显示器显示色彩以及亮度层次的多样化。
常用的数字灰度显示方案有：空间法、子场灰度显示法和PWM灰度显示方法。空间法是把每个像素分成若干个子像素，那么每个像素的亮度由被点亮的子像素的数目决定。在空间上将一个显示单元分成若干子块(通常子块的面积为2的若干次幂)，通过对显示单元在一个显示周期中显示的子块数的控制来表示灰度级；子场灰度显示法就是将发光时间按1∶2∶4∶8……划分为若干个子场，不同的子场导通组合，就能实现不同的灰度等级。脉冲宽度调制又称占空比法，它是根据灰度数据大小的不同，使输出驱动脉冲的占空比相应变化的灰度控制方法。不同的灰度值是通过控制各像素点扫描电压的时间来控制的。输出的脉宽信号与灰度数值大小成比例关系，当数据最大时脉冲高电平占满整个周期，达到全占空比；当数据为零时则整个周期内脉冲为低电平。数字灰度控制方法都是利用数字输出来对模拟电路http://baike.baidu.com/view/635021.htm进行控制的一种非常有效的技术，其控制方法简单，易于硬件实现，因此在图像灰度控制方面得到广泛应用，是各种专用扫描驱动芯片中优先采用的方法。
传统脉宽调制方法是基于比较器实现的，将已经读入移位寄存器的灰度数据赋给锁存器，再用锁存的灰度值与计数器进行比较，如两者不等，比较器输出有效，则显示像素发光；若两者相等，比较器输出无效，则不发光。这种方法使用大量的移位寄存器和比较器，造成硬件成本增加、面积资源耗费大，不利于专有芯片的实现。
发明内容
本发明的目的是提供一种自关闭脉宽调制平板显示灰度控制系统，能够简单灵活的实现灰度级别控制。
本发明的另一目的是，提供一种利用上述系统进行控制的方法。
本发明所采用的技术方案是，一种自关闭脉宽调制平板显示灰度控制系统，包括总控制器，总控制器上连接有行控制电路和列控制电路，列控制电路包括相互连接的列开启模块、列关闭模块和RS触发器阵列，RS触发器阵列的输出端连接有列驱动电路，行控制电路的输出端连接有行驱动电路，列驱动电路、行驱动电路都和平板显示屏相连接，其中的，
总控制器，用于协调各模块工作，并产生总的时钟信号；
列开启模块，用于控制在同一时间开启灰度扫描显示；
列关闭模块，用于在灰度级显示完成后关闭灰度扫描显示；
行控制电路，用于产生行选择信号；
RS触发器阵列，用于协调列开启模块和列关闭模块完成脉宽显示；
行驱动电路，用于根据行控制电路的控制，使选通行扫描线为低电平，未选通行扫描线为高电平；
列驱动电路，用于与行驱动电路配合使像素点发光，其所通电流大小由恒流源提供，发光持续时间由灰度控制电路脉宽信号控制；
平板显示屏，用于显示灰度级图像。
本发明所采用的另一技术方案是，一种自关闭脉宽调制平板显示灰度控制方法，按照以下步骤实施：
步骤1：读取数据
总控制器控制列关闭模块依次从外部设备中读入有效行的所有列的图像灰度数据；
步骤2：数据处理
设置列关闭模块中的存储器的位宽等于步骤1得到的图像灰度数据中显示像素点的列数，存储器的深度为像素灰度级数2n，在数据处理阶段，存储器的读写地址是某一行所有列要显示的灰度值，存储器的写入数据是有效行中某一时刻需要关闭的列的信息，列关闭模块在总控制器的指挥下，对步骤1得到的图像灰度数据进行处理，若某一时刻需要关闭某列，让列关闭模块中的存储器对应的某一位数据置1，控制RS触发器阵列在灰度显示时触发显示；
步骤3：RS触发器阵列显示开启
总控制器控制列开启模块把开启信号传递给RS触发器阵列，统一开启所有列，等待显示，RS触发器阵列中触发器的数量等于列的数量；
步骤4：行有效选择
总控制器控制行控制电路使有效行有效，行控制电路控制行驱动电路对有效行电极施加选择脉冲；
步骤5：显示灰度
根据步骤4对有效行施加的选择脉冲和步骤2得到的经数据处理后列显示信息，在平板显示屏上显示灰度图像。
本发明的特点还在于，其中的显示灰度具体按照以下过程实施：从行选择到由存储器中读到某列的关闭信息的持续时间就是此列与灰度值对应的脉宽的宽度，得到的脉宽的宽度经过列驱动电路，并通过行驱动电路的配合，在平板显示屏上进行灰度图像显示。
本发明控制系统及控制方法的有益效果是，在同样显示像素点数和灰度级的条件下，传统的基于比较器实现的调制方法和本发明实现的调制方法具有同样的占空比和扫描效率，但在同样扫描效率的条件下降低了系统硬件资源的使用，特别是在芯片面积上取得了一定优势，本方法也适用于空间法、子场灰度显示法等数字灰度控制法。
附图说明
图1是本发明控制系统的结构示意图；
图2是本发明控制方法中数据处理的流程图；
图3是本发明控制方法中灰度显示的流程图；
图4是本发明控制方法中数据传输时序图。
图中，1.总控制器，2.列控制电路，3.列开启模块，4.列关闭模块，5.行控制电路，6.行驱动电路，7.列驱动电路，8.平板显示屏，9.RS触发器阵列。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明：
本发明自关闭脉宽调制平板显示灰度控制系统的结构，如图1所示，包括总控制器1，总控制器1上连接有行控制电路5和列控制电路2，列控制电路2包括相互连接的列开启模块3、列关闭模块4和RS触发器阵列9，RS触发器阵列9的输出端连接有列驱动电路7，行控制电路5的输出端连接有行驱动电路6，列驱动电路7、行驱动电路6都和平板显示屏8相连接。其中的，
总控制器1，用于协调各模块工作，并产生总的时钟信号；
列开启模块3，用于控制在同一时间开启灰度扫描显示；
列关闭模块4，用于在灰度级显示完成后关闭灰度扫描显示；
行控制电路5，用于产生行选择信号；
RS触发器阵列9，用于协调列开启模块3和列关闭模块4完成脉宽显示；
行驱动电路6，用于根据行控制电路5的控制，使选通行扫描线为低电平，未选通行扫描线为高电平；
列驱动电路7，用于与行驱动电路6配合使像素点发光，其所通电流大小由恒流源提供，发光持续时间由灰度控制电路脉宽信号控制；
平板显示屏8，用于显示灰度级图像。
本发明利用上述控制系统进行控制的方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1：读取数据
总控制器1控制列关闭模块4依次从外部设备中读入有效行的所有列的灰度数据；
步骤2：数据处理
如图2所示，设置列关闭模块4中的存储器的位宽等于有效行显示像素点的列数，存储器的深度为像素灰度级数2n，在数据处理阶段，存储器的读写地址是某一行所有列要显示的灰度值，存储器的写入数据是有效行中某一时刻需要关闭的列的信息，列关闭模块4在总控制器1的指挥下，对步骤1得到的图像灰度数据进行处理，若某一时刻需要关闭某列，让列关闭模块4中的存储器对应的某一位数据置1，控制RS触发器阵列9在灰度显示时触发显示；
例如，某行第y列的灰度值是i，则我们需要在存储器的i地址写入Y(Y等于列数)位数据
存储器的地址表示脉宽的宽度，从0，1……i……2n；存储器i地址的内容
是脉宽为i的所有列信息，即i时刻时需要关闭的所有列的信息。
由于所有列同时开启，且在行有效后同时进行扫描，所以要考虑扫描到某一时刻时有一个以上的列需要关闭的情况，即积累机制。存储器先读出已经存入的关闭列的信息，再将新增加的需要关闭列的信息和原有列信息同时写入存储器，所以采用“相或”写入避免已经存入的列信息被覆盖，达到保留之前列已经写入的列信息的目的。例如，某行第y1，y2列的灰度值都是i，则我们需要在存储器的i地址写入N位数据
即当前要写入存储器的数据为
步骤3：RS触发器阵列9显示开启
总控制器1控制列开启模块3把开启信号传递给RS触发器阵列9，统一开启所有列，等待显示，RS触发器阵列9中触发器的数量取决于列的数量；
步骤4：行有效选择
总控制器1控制行控制电路5使有效行有效，行控制电路5控制行驱动电路6对有效行电极施加选择脉冲；
步骤5：显示灰度
根据步骤4对有效行施加的选择脉冲和步骤2得到的经数据处理后列显示信息，在平板显示屏8上得到灰度图像。具体如下：从行选择到由存储器中读到某列的关闭信息的持续时间就是此列与灰度值对应的脉宽的宽度，得到的脉宽的宽度经过列驱动电路7，并通过行驱动电路6的配合，在平板显示屏8上进行灰度图像显示。
如图3所示，在写使能wren有效时，存储器的读写地址由自加1的计数器组成，依次按地址顺序读取存储器里的数值，存储器的写入数据为0，在读出存储器中的有效关闭信息后将存储器清0，等待在下一行用于准备数据，并将存储器数据输出到RS触发器的R端口。当某列脉宽为全占空比时，将这一列信息存储在存储器的最后一个位置，所以脉冲高电平一直持续到整个周期扫描完，达到全占空比；当数据为零时则关闭指令存储在存储器的第一个位置，在行选择信号有效时即被关闭，这样从显示效果上就达到了整个周期脉冲为低电平。
其中，RS触发器阵列9的工作过程如下，
开启：S＝1 将列输出置为高电平；
保持：S＝0，R＝0 将列输出保持开启时的高电平；
关闭：S＝0，R＝1 将关闭模块输出中为“1”的列关闭。
本发明在利用存储器的过程中，采用双存储器的“乒乓操作”的数据流控制处理方法，在行显示时，一个存储器在进行脉宽控制的数据显示，另一个存储器进行下一行的数据准备，通过奇数行和偶数行按节拍、相互配合的切换完成数据的无缝缓冲与处理，实现低速模块下处理高速数据。
系统数据传输时序图如图4所示，行计数产生逐行扫描的计数器，经过行译码选通需要扫描的一行输入行驱动。扫描第X行时，首先开启所有列，然后施加行选择脉冲，且开始从存储器2读取上一行周期已经存入的关闭信息，存储器1准备第X+1行的关闭信息。
本发明自关闭脉宽调制平板显示灰度控制系统及控制方法，在同样显示像素点数和灰度级的条件下，传统的基于比较器实现的调制方法和本发明实现的调制方法具有同样的占空比和扫描效率，但在同样扫描效率的条件下降低了系统硬件资源的使用，特别是在芯片面积上取得了一定优势。
Claims (3)
1. 一种自关闭脉宽调制平板显示灰度控制系统，其特征在于，包括总控制器（1），总控制器（1）上连接有行控制电路（5）和列控制电路（2），列控制电路（2）包括相互连接的列开启模块（3）、列关闭模块（4）和RS触发器阵列（9），RS触发器阵列（9）的输出端连接有列驱动电路（7），行控制电路（5）的输出端连接有行驱动电路（6），列驱动电路（7）、行驱动电路（6）都和平板显示屏（8）相连接，其中的，
总控制器（1），用于协调各模块工作，并产生总的时钟信号；
列开启模块（3），用于控制在同一时间开启灰度扫描显示；
列关闭模块（4），用于在灰度级显示完成后关闭灰度扫描显示；
行控制电路（5），用于产生行选择信号；
RS触发器阵列（9），用于协调列开启模块（3）和列关闭模块（4）完成脉宽显示；
行驱动电路（6），用于根据行控制电路（5）的控制，使选通行扫描线为低电平，未选通行扫描线为高电平；
列驱动电路（7），用于与行驱动电路（6）配合使像素点发光，其所通电流大小由恒流源提供，发光持续时间由灰度控制电路脉宽信号控制；
平板显示屏（8），用于显示灰度级图像。
2.一种利用权利要求1所述的控制系统进行控制的方法，其特征在于，该方法按照以下步骤实施：
步骤1：读取数据
总控制器（1）控制列关闭模块（4）依次从外部设备中读入有效行的所有列的图像灰度数据；
步骤2：数据处理
设置列关闭模块（4）中的存储器的位宽等于步骤1得到的图像灰度数据中显示像素点的列数，存储器的深度为像素灰度级数2n，在数据处理阶段，存储器的读写地址是某一行所有列要显示的灰度值，存储器的写入数据是有效行中某一时刻需要关闭的列的信息，列关闭模块（4）在总控制器（1）的指挥下，对步骤1得到的图像灰度数据进行处理，若某一时刻需要关闭某列，让列关闭模块（4）中的存储器对应的某一位数据置1，控制RS触发器阵列（9）在灰度显示时触发显示；
步骤3：RS触发器阵列（9）显示开启
总控制器（1）控制列开启模块（3）把开启信号传递给RS触发器阵列（9），统一开启所有列，等待显示，RS触发器阵列（9）中触发器的数量等于列的数量；
步骤4：行有效选择
总控制器（1）控制行控制电路（5）使有效行有效，行控制电路（5）控制行驱动电路（6）对有效行电极施加选择脉冲；
步骤5：显示灰度
根据步骤4对有效行施加的选择脉冲和步骤2得到的经数据处理后列显示信息，在平板显示屏（8）上显示灰度图像。
3.按照权利要求2所述的自关闭脉宽调制平板显示灰度控制方法，其特征在于，所述的显示灰度具体按照以下过程实施：从行选择到由存储器中读到某列的关闭信息的持续时间就是此列与灰度值对应的脉宽的宽度，得到的脉宽的宽度经过列驱动电路（7），并通过行驱动电路（6）的配合，在平板显示屏（8）上进行灰度图像显示。
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