CN101661705A - 灰度控制方法和显示装置 - Google Patents

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Abstract

为了可作复杂的灰度控制，提供即使子帧的划分数增多也能抑制数据建立时间的增加的显示装置的灰度控制方法。一种灰度控制方法，将1帧划分成多个子帧，并根据所分各子帧内的发光时间之和，控制像素的点亮时间，以表现所述像素的灰度的显示装置的灰度，其中将所述帧划分成n(n为正整数)个建立m(m为正整数)位数据的子帧(例如SF1’～SF4’)、以及建立p(p为小于m的整数)位数据的子帧(例如SF5’)。

Description

灰度控制方法和显示装置
技术领域
本发明涉及将例如LED发光元件或EL(electro-luminescence：电致发光)元件等显示元件配置成矩阵状的显示装置，尤其涉及灰度控制方法，该灰度控制方法利用PWM(脉宽调制)控制作为像素的显示元件的发光时间，以控制灰度。
背景技术
控制像素的发光时间以控制灰度的时分驱动方法中，将1帧划分成多个子帧，以显示灰度。
这种时分驱动方法在各子帧的期间，分别按照数字数据信号，将像素分成发光时间和非发光时间，以在一个帧期内表现各像素的灰度。
图12是与例如日本国特别开2005-316382号公报(专利文献1)的图2相同的、示出普通EL显示装置的时分驱动的数据定时的图，
图12所示已有时分驱动方法中，为了数字数据信号的灰度表现，将各帧分成与数字数据信号的各位对应的多个子帧(SF)。
这时，图12中，将1帧分成12个子帧(SF1～SF12)，使其与12位的数字数据信号对应，以对12位数字数据信号表现265个灰度。
12个子帧(SF1～SF12)中，第1子帧(SF1)与数字数据信号的最高端位对应。
将12个子帧(SF1～SF12)分别分成发光时间(LT1～LT12)和非发光时间(UT1～UT12)。
这时，各子帧(SF1～SF12)的发光时间(LT1～LT12)，能使用按1:2:4:8:16:32…表现的二进码或1:2:4:6:8:10:14:19…那样非二进的码，以对12位数字数据信号表现28(256)个灰度。
各子帧(SF1～SF12)的期间中，EL显示装置对全部像素往垂直方向，例如EL板的上部至下部的方向，依次扫描，使其发光。
这样，使各子帧(SF1～SF12)内如图12所示那样，沿斜线形成各子帧(SF1～SF12)的期间的发光时间(LT1～LT12)。
将这种1帧的各子帧(SF1～SF12)内的发光时间(LT1～LT12)全部加在一起，能表现希望的图像灰度。
再者，图12的例子中，示出由只有发光/非发光这2个状态(也就是没有灰度)的多个子帧构成1帧的情况，但也可以是各子帧不仅为发光/非发光这2个状态而且有灰度的组成。
上述那样的已有时分驱动的灰度控制方法中，为了增多灰度数地表现希望的灰度，必须将1帧划分成多个子帧，但不对所分多个子帧(包括暗灰度部分)的各位全部建立数据，就不能驱动显示装置的驱动器(驱动器IC)。
例如，设驱动IC的输出数为16、灰度数为12，则不建立16×12位份额的数据，驱动器IC就不动作。
将1帧划分成多个子帧，并对所分多个子帧的各位都建立数据以进行显示，从而能进行显示质量良好的灰度控制。
然而，对这些子帧不能同时建立数据，需要依次作数据建立，数据的建立时间随子帧数的增加而增加。
实际的显示装置中，由于级联多个驱动器IC，因此对全部这些驱动器IC也必须作16×12位份额的数据建立，才能作为显示板进行显示。
近年，灰度数的竞争激烈，灰度数越增多，数据建立数越增加，使数据建立越花费时间。
即使考虑要作复杂的灰度控制以改进显示质量和功能，建立数据的时间越长，也使作复杂灰度控制用的时间越欠缺。
连接多级驱动器IC时，必须建立多输出份额的数据，数据的建立时间比决定的点亮时间长，已有的方法露出破绽。
数据的建立次数、建立时间增加，则实际能点亮的时间减少。
本发明是为解决这种问题而完成的，其目的在于提供一种即使为了可作复杂的灰度控制而增多子帧划分数也能抑制数据建立时间的增加的显示装置的灰度控制方法。
发明内容
本发明的灰度控制方法，将帧划分成多个子帧，并根据所分各子帧内的发光时间之和，控制对应的像素的点亮时间，以表现所述像素的灰度的显示装置的灰度，其中将所述帧划分成n(n为正整数)个建立m(m为正整数)位数据的子帧、以及建立p(p为小于m的整数)位数据的子帧。
根据本发明，即使为了可作复杂的灰度控制而增多子帧划分数，也能抑制数据建立时间的增加。
附图说明
图1是说明实施方式1的灰度控制方法的基本概念用的图。
图2是示出应用本发明的显示装置的驱动器IC的组成例的图。
图3是说明实施方式2的灰度控制方法用的图。
图4是说明图3中的重复点亮数据和单次点亮数据的点亮模式用的图。
图5是说明图3所示PWM电路的概略动作用的图。
图6是说明实施方式3的灰度控制方法用的图。
图7是示出图6的4位寄存器中设定的模式的图。
图8是说明图6的移位寄存器的使用方法例用的图。
图9是说明图6中的重复点亮数据缓存器65的动作用的概念图。
图10是说明环形缓存器(又称循环缓存器)的动作用的图。
图11是示出图10所示开关的切换动作和图9的M7命令的图。
图12是示出普通EL显示装置的时分驱动的数据定时的图。
标号说明
SF1’～SF5’是子帧，31是17位mclk计数器，32是倍增/分频电路，33是选择器部，34是闩锁电路部，35是比较器部，36是输出部，61是移位寄存器部，62是命令选择部，63是数据传送逻辑，64是单次点亮数据缓存器部，65是重复点亮数据缓存器部，66是PWM电路，67是32位输出部。
具体实施方式
下面，根据附图说明一本发明实施方式例。
实施方式1
图1是对驱动器IC的1输出(1引脚)，说明实施方式1的灰度控制方法中子帧划分方法基本概念用的图。
图1(a)示出已有子帧划分例，图1(b)示出本发明的子帧划分例。
已有技术中，例如，如图1(a)所示，将1帧划分成12位的4个子帧(SF1～SF4)，但本实施方式中，如图1(b)所示，将1帧划分成10位的4个子帧(SF1’～SF4’)，还设置2位的第5帧，以具有与1帧12位的匹配性。
再者，这些子帧的位分别按照各像素希望的灰度，建立“1”或“0”的数据。
已有技术中，例如用4个12位的子帧对1帧进行灰度控制。对此，本实施方式中，利用第1～第4的10位子帧(SF1’～SF4’)对图像的亮部分进行粗略的灰度控制，利用第5的2位子帧(SF5’)暗部分(亮度变化显著时)进行灰度控制。
第5子帧(SF5’)也能用于建立比LSB(最小量化位)细的PMW脉冲。
如图1(a)所示，将1帧划分成12位的4帧(SF1～SF4)时，对1帧需要建立12×4＝48位的数据(即填满移位寄存器的数据数)。
考虑12位(4096灰度)的表现时，图1(a)所示已有方法中，例如为了用1帧表现4096灰度，各子帧(SF1～SF4)具有4096灰度就可以。
这里，用1帧表现123/4096灰度时，各子帧(SF1～SF4)分别表现123/4096灰度。
1帧表现的灰度，相当于对各子帧表现的灰度取平均。
这时，需要建立12位×4＝48位的数据。
这里，图1(b)所示的方法，则为了用1帧表现123/4096灰度，以10位构成SF1’～SF4’，并仅用10位中的2位构成SF5’(SF5’能表现0/1024～3/1024)时，使SF1’～SF4’分别在30/1024点亮，并使SF5’在3/1024点亮的情况下，1帧为30/1024×4+3/1024＝123/1024。
这里，SF5’在1帧中占据的时间与SF1’～SF4’相比，足够小(此处为1/256)，因此按4子帧加以平均，则为30.75/1024。此值等同于123/1024。
这就是说，图1(b)的方法也能作12位灰度表现，能以10位×4+2位＝42位的数据建立进行表现。
因而，根据本实施方式，能减少数据建立时间，而不使灰度控制能力(质量)劣化。
图2是示出应用本发明的显示装置的驱动器IC的组成例的图，示出取入输入的像素数据(即帧建立的数据)并形成受到脉宽调制(PWM)的驱动信号的驱动器IC的例子。
图2中，21是存储1水平行(1H)份额作为串行数据输入的像素数据的移位寄存器，22是对取入移位寄存器21的像素数据作串行/并行变换并将其保持1水平期的规定时间的闩锁电路。
23是由多个比较器构成的比较部，将从闩锁电路22输入的各像素数据与对灰度时钟(PWM时钟)计数的计数器24的输出进行比较，在计数器24的计数值与像素数据的值一致前的期间，比较部23的各比较器一直输出信号，并分别供给门电路部25。
门电路部25将计数器24清零，并将数据闩锁在闩锁电路22后，产生将输出所述计数器24的计数值与图像数据的值一致的信号前的时间作为脉冲宽度的门信号，并将此门信号供给作为输出部的高压缓存器部26。
高压缓存器部26配备由所述门信号控制切换的多个缓冲放大器，从该缓冲放大器将阴极电源作为规定的电压供给的阴极电压分别供给各阴极。
再者，例如日本国特开2000-214820号公报中揭示这种驱动器IC的组成例。
本实施方式的上述子帧划分方法，是用于使用附图所示驱动器IC的显示装置的。
如以上所说明，本实施方式的显示装置的灰度控制方法，将帧划分成多个子帧，根据所分各子帧内的发光时间之和，控制对应的像素的点亮时间，以表现像素的灰度，其中将帧划分成n(n为正整数)个建立m(m为正整数)位数据的子帧、以及建立p(p为小于m的整数)位数据的子帧。
而且，图像的亮部分由n个m位的子帧建立的数据进行灰度控制，图像的暗部分由p位的子帧建立的数据进行灰度控制。p位是1位或2位。
因而，即使为了增多灰度数而增加子帧数，也能减少数据建立数。又，即使由于利用p位的子帧而数据建立数减少，也能进行与减少灰度数前相同的灰度显示。
这就是说，根据本实施方式，能减少数据的建立时间，而不使灰度控制能力(即表现灰度数)劣化。
实施方式2
上述实施方式1说明了与驱动器IC的1输出(1引脚)对应的(即与1像素对应的)帧数据的子帧划分方法的基本概念。
本实施方式阐述对将多个像素(显示元件)配置成矩阵状以形成显示画面的显示装置的具体灰度控制方法的例子。
再者，对1个像素的灰度控制的概念基本上与上述实施方式1的灰度控制方法相同。
图3是说明实施方式2的灰度控制方法用的、示出实施方式2中产生灰度时钟(PWM时钟)的PWM电路的组成例的图。
图3中，31是17位mclk计数器，32是倍增/分频电路，33是选择器部，34是利用闩锁信号闩锁16位数据Q的闩锁电路，35是比较器部，36是输出部(32位输出部)。
又，图3中，“LAT”是闩锁信号，用上升缘将选择器部33的各选择器选择的16位长的数据保持成16位数据Q0～Q31。
同时，在LAT信号为H电平的期间，使17位mclk计数器31的计数值复原(为0)。LAT信号降到L电平时，启动17位mclk计数器31。
“PCLK”是用于得到PMW的计数源时钟，在倍增/分频电路32对时钟频率进行变换(例如变换成4倍、2倍、1倍、1/2倍)后，得到“mclk”信号，并将该“mclk”信号输入到17位mclk计数器31。
PWM输出的宽度因倍增/分频电路32输出的频率而变化。即，形成4倍的倍增，则与1倍时相比，PWM输出的宽度为1/4。
再者，为了得到PWM，需要将17位mclk计数器31旋转，“mclk”信号成为旋转17位mclk计数器31的时钟。
“sel”是切换输入到选择器33的重复点亮数据(例如16位)和单次点亮数据(例如8位)的选择信号。
例如，用“sel＝L电平”选择重复点亮数据，用“sel＝H电平”选择单次点亮数据。
比较器部35的各PWM输出在比较器部35，对17位mclk计数器31的输出与闩锁电路部34闩锁(保持)的16位数据进行比较。
于是，闩锁电路部34保持的数据大于17位mclk计数器31的计数值时，比较器部35的各比较器的PWM输出为H电平，其它情况下，比较器部35的各比较器的PWM输出为L电平。这里，H电平为有效，L电平为无效。
利用另一寄存器M6设定的2位信号(D1、D0)，使输入到倍增/分频电路32的PCLK信号作4倍、2倍、1倍、1/2倍的倍增，从而产生输入到17位mclk计数器31的计数源时钟mclk。
例如，M6的命令(倍增电路设定)的设定，其D15～D2设定虚拟数据，并将D1、D0为0、0时设定为1倍，将D1、D0为0、1时设定为1/2倍，将D1、D0为1、0时设定为2倍，将D1、D0为1、1时设定为4倍。
选择器部33中，利用未图示的命令寄存器输出的sel信号，选择16位重复点亮数据或8位单次点亮数据。
将8位数据填到LSB侧，并在MSB(最大量化位)侧的8位中插入0后输出。
再者，图3的Q0～Q31不是子帧的输出，而是从驱动器IC的各引脚(32引脚)分别输出的数据。
1个引脚的输出为后文阐述的图4所示那样的伴随子帧的点亮模式。
图4是说明图3中“重复点亮数据”和“单次点亮数据”的点亮模式用的图。
图4示出以16位灰度、8子帧。4行扫描进行灰度表现时的点亮模式。
如图4所示，将扫描(scan)1～扫描(scan)4的数据，输入到子帧一次(即建立一次数据)，则可重复8次其相同的数据以进行点亮。
通过使D15-D8的灰度重复点亮，进行重复点亮，以便即使以相机拍摄，用1/500秒(＝0.2毫秒)的快门速度也成像。
通过进行重复点亮，具有与提高所谓刷新率相同的效果，能减轻1帧期间的闪烁。
又，图4中，仅D8接通时，1子帧中接通的时间位500微秒/256＝1.953微秒(μsec)。
此为8次点亮，所以仅在D15-D8进行点亮时的最短点亮时间，为1.953×8＝15.625微秒。
单次点亮脉冲的D7-D0全部为1时的脉冲宽度，为15.625/256×255＝15.564微秒。此部分是单次点亮数据。
再者，此单次点亮数据相当于上述实施方式1中阐述的进行暗部分的灰度表现用的p(例如2)位的子帧建立的数据。
图5是说明图3所示PWM电路的概略动作用的图。
该图中，“LAT”与图3所示闩锁信号相同，“计数器输出”是图3所示17位mclk计数器31的输出。
“PWM输出A”是例如在16位数据Q-A时输出16位数据Q的值的PWM输出，“PWM输出B”是例如在16位数据Q-B时输出16位数据Q的值的PWM输出。
例如，16位数据Q-A的值输出16位且最长计数长度65536的脉冲时，假设16位数据Q-A的值为200，则输出计数长度200的脉冲，而假设16位数据Q-B的值为50000，则输出50000计数份额的长度的脉冲。
此情况下，比较器部35的比较器输出逻辑的前提为：16位数据Q＞17位PLCK计数器时输出H电平，16位数据Q≤17位PLCK计数器时输出L电平。
此比较器的动作中，计数器输出超过16位数据Q值前，PWM输出一直为H。
如以上所说明，本实施方式的显示装置的灰度控制方法，用m位子帧建立的重复点亮数据和p位子帧建立的单次点亮数据构成像素的1帧数据。还通过扫描重复点亮数据，控制像素的灰度。
根据本实施方式，由于用重复点亮数据和单次点亮数据构成子帧，因此多次扫描数据并希望使图像点亮显示时，如果首次进行扫描时建立一次数据，其后就可多次重复其相同的数据，进行点亮。
实施方式3
图6是用于说明实施方式3的灰度控制方法，并示出应用本实施方式的灰度控制方法的系统的关键部的总数据处理流程的图。
图6中，61是由4位移位寄存器和32位移位寄存器组成的移位寄存器部，62是命令选择部，63是数据传送逻辑部，64是单次点亮数据缓存器部，65是重复点亮数据缓存器部，66是PWM电路，67是32位输出部。
32位输出部67对应于图3的输出部32，PWM电路66对应于图3所示的PWM电路(除输出部36外)。
本实施方式的系统在实施方式3所示的PWM电路中，配备后文阐述的数据传送逻辑和重复点亮数据缓存器。
再者，图6中，“TRIG”是触发信号，在移位寄存器61将数据排齐一下后，用TRIG信号将移位寄存器61中排列的数据并行取入到内部的电路。
图6中，“SIN”是串行数据输入，形成移位寄存器中加入数据时的数据输入。
“CLK”是时钟输入，是将SIN中输入的信号逐一移位用的时钟。
“SOUT”是串行数据输出，在将此电路级联时，形成下级的SIN用的数据的输出。
“scan”是扫描次数指定，由M7(D0、D1、D2)指定扫描，并决定扫描次数指定(即环形缓存器的循环深度)。
例如，4的情况下，16位的4个数据进行循环。
“sel”是切换重复点亮数据和单次点亮数据的选择信号，例如sel＝L电平下，选择重复点亮数据；sel＝H电平下，选择单次点亮数据。
首先，说明数据传送的逻辑。
图7是示出图6的移位寄存器61的4位寄存器61中设定的模式的图。
如图7所示，利用A3、A2、A1、A0这4位命令设定写入模式(传送模式)、写入处、点亮模式。
例如，A3、A2、A1、A0为1、0、0、0，则写入模式为“2脚16位传送模式”，写入处为“循环缓存器16位”，点亮模式为“重复点亮”。
再者，命令转变时递增的寄存器(4位寄存器)的地址自动返回“0”。
图7中存在的2脚、4脚、8脚，表示32脚份额的输出中1次写入32位移位寄存器的输出数。
脚是指IC的输出引脚。
例如，2脚16位传送模式是指将所输入32位份额的移位寄存器数据划分为2且分成2脚份额进行设定。
接着，图8是说明建立数据时移位寄存器61的使用方法例用的图。
图8(a)示出2脚16位传送模式中将寄存器61的数据传送到重复点亮数据缓存器64的情况。
每次设定，使自动设定为Q0+Q1、Q2+Q3、……的寄存器地址递增。
设定32位输出后，将数据自动传送到重复点亮数据缓存器65。
图8(b)示出以4脚8位传送模式将寄存器61的数据传送到重复点亮数据缓存器64的情况。此情况下，同时建立4脚用的数据。即，每次设定，使自动设定为Q0+Q1+Q2+Q3、Q4+Q5+Q6+Q7、……的寄存器地址递增。
将所设定的寄存器的高端D15-D8自动设定为“0”。
设定32位输出后，将数据自动传送到重复点亮数据缓存器65。
又，图8(c)示出以2脚8位传送模式将单次点亮数据传送到单次点亮方缓存器的情况。
每次设定，使自动设定为Q0+Q1+Q2+Q3、Q4+Q5+Q6+Q7、……的寄存器地址递增。
将所设定的寄存器的低端D7-D0自动设定为“0”。
设定32位输出后，将数据自动传送到单次点亮数据缓存器。
本实施方式中，通过配备这种传送模式，能编制丰富多彩的灰度控制模式。
又，得到16位灰度时，能以2脚16位传送模式得到16位灰度，但通过组合4脚8位传送模式(3)和4脚8位传送模式(4)，能使数据建立时间分散。
接着，说明本实施方式的重复点亮数据缓存器(环形缓存器)。
图9是说明图6的重复点亮数据缓存器65的动作用的概念图。
重复点亮数据缓存器(环形缓存器)65，用于例如图4(b)示出的扫描(scanl～scan4)那样使数据重复。
再者，图9的各缓存器(缓存器1、缓存器2、……)中存在的“32输出”是Q0～O31这32个输出(与32根输出引脚对应的输出)。
图10是说明仅取出Q0输出时的环形缓存器的动作用的图。
图11是示出图10所示开关的切换动作和图9的M7命令的图，图11(a)示出数据传送逻辑设定数据时的图10所示开关的切换动作，图11(b)示出重复数据输出中的切换动作，图11(c)示出图9的设定环形缓存器控制逻辑的M7命令的含义。
考虑图4(b)所示4扫描系统时，M7命令(D2、D1、D0)为0、1、0。
建立数据时，数据切换开关S4为B，在缓存器(Buffer)4建立Scan(扫描)1数据。
接着，建立Scan 2数据时，将处在缓存器4的Scan 1数据传送到缓存器3，在缓存器4建立Scan 2数据。
建立Scan 3数据、Scan 4数据后的状态，依次在缓存器1～4建立Scan 1～Scan 4数据。
输出重复数据时，每次LAT信号到来，依次输出Scan 1、Scan 2、Scan 3、Scan 4。
输出数据时，S4的开关为A，并且输出缓存器1数据，同时将其传送到缓存器4。这样进行动作，从而构成环形缓存器状态。
又，环形缓存器的缓存长度除图4(b)所示那样的4扫描外，还图11(c)那样设定扫描，以便能对应于1扫描、2扫描、8扫描、16扫描。
本实施方式中，通过构成这种环形缓存器，即使对数据进行扫描时，也可不每一子帧建立数据。
如以上所说明，本实施方式的灰度控制方法中的重复点亮数据和单次点亮数据在移位寄存器被排齐一下后，根据规定的数据传送逻辑进行输出。数据传送逻辑根据规定的命令，设定多个传送模式、写入处和点亮模式。
因而，通过使用这种传送逻辑，能方便地编制丰富多彩的灰度控制模式。
又，将数据传送逻辑传送的重复点亮数据通过构成环形缓存器的重复点亮数据缓存器进行输出。环形缓存器利用规定的控制逻辑，设定扫描方法。
因而，对数据进行扫描时，可以不每一子帧建立数据。
工业上的实用性
本发明对实现即使子帧划分数增多也能抑制数据的建立时间的增加的灰度控制方法有用。

Claims (12)

1、一种显示装置的灰度控制方法，将帧划分成多个子帧，并根据所分各子帧内的发光时间之和，控制对应的像素的点亮时间，以表现所述像素的灰度，其特征在于，
将所述帧划分成n(n为正整数)个建立m(m为正整数)位数据的子帧、以及建立p(p为小于m的正整数)位数据的子帧。
2、如权利要求1中所述的灰度控制方法，其特征在于，
图像的亮部分由n个所述m位的子帧建立的数据进行灰度控制，图像的暗部分由所述p位的子帧建立的数据进行灰度控制。
3、如权利要求1中所述的灰度控制方法，其特征在于，
所述p位是1位或2位。
4、如权利要求1中所述的灰度控制方法，其特征在于，
所述像素的1帧数据的组成部分，包含所述m位的子帧建立的重复点亮数据、以及所述p位的子帧建立的单次点亮数据。
5、如权利要求4中所述的灰度控制方法，其特征在于，
通过扫描所述重复点亮数据并点亮像素，控制像素的灰度。
6、如权利要求4中所述的灰度控制方法，其特征在于，
将所述重复点亮数据和单次点亮数据在移位寄存器中排齐一下后，根据规定的数据传送逻辑进行输出。
7、如权利要求6中所述的灰度控制方法，其特征在于，
所述数据传送逻辑根据规定的命令，设定多个传送模式、写入处、以及点亮模式。
8、如权利要求6中所述的灰度控制方法，其特征在于，
通过构成环形缓存器的重复点亮数据缓存器，输出所述数据传送逻辑传送的所述重复点亮数据。
9、如权利要求7中所述的灰度控制方法，其特征在于，
通过构成环形缓存器的重复点亮数据缓存器，输出所述数据传送逻辑传送的所述重复点亮数据。
10、如权利要求8中所述的灰度控制方法，其特征在于，
所述环形缓存器利用规定的控制逻辑，设定扫描方法。
11、如权利要求9中所述的灰度控制方法，其特征在于，
所述环形缓存器利用规定的控制逻辑，设定扫描方法。
12、一种显示装置，其特征在于，
将多个像素配置成矩阵状，对所配置的各像素利用所述权利要求1～11所述的灰度控制方法进行灰度控制。
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