CN103337229B - 一种可自动调节等离子体显示器准备期波形斜率的装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可自动调节等离子体显示器准备期波形斜率的装置，可实现任意斜率的调节以及多段折线斜坡脉冲的输出。可根据温度传感器、图像的APL数据实时调节准备期脉冲波形的斜率，实现稳定的寻址，优化显示效果。此外，可以在斜坡上升阶段实现多斜率脉冲的输出。本发明所述的装置无须手动调节便可实现任意斜率的斜坡波形输出，因而操作简单，易于批量化生产，此外，所述的斜率可调装置及方法具有结构简单、成本低、稳定性和可靠性高等优点。

Description

一种可自动调节等离子体显示器准备期波形斜率的装置

技术领域

本发明属于等离子体显示器技术领域，涉及一种可自动调节等离子体显示器准备期波形斜率的装置。

背景技术

近年来随着平板显示技术的发展，液晶显示器、场致发光显示器、等离子体显示器(Plasma Display Panel,PDP)等都取得了长足的进步并得到了广泛的应用。在这之中，等离子体显示器与其它平板显示器相比由于存在亮度高、易于实现大尺寸、制造工艺简单等优点，因而被认为是替代阴极射线管显示器的有力竞争者之一。

PDP是由气体放电所产生的真空紫外线激发光致荧光粉而发光的显示器件。图1所示为等离子体显示器的电极分布示意图，数据电极（也称为A电极）A1、A2、……、Am在垂直方向排列，扫描电极（也称为Y电极）Y1、Y2、……、Yn和维持电极（也称为X电极）X1、X2、……、Xn在水平方向排列。数据电极与扫描电极和维持电极的交叉点就定义了一个放电单元。整个PDP就是由几十万至几百万个上述放电单元所构成。

图2所示为典型的PDP驱动波形示意图。每帧图像由8个子场构成，每个子场包含准备期、寻址期、维持期。为了改善显示画质，提高PDP的对比度，目前PDP准备期大多采用斜坡波形驱动。根据X电极和Y电极驱动波形的特点，准备期驱动波形可分为上升斜坡和下降斜坡两个阶段。

准备期的作用是对全屏进行初始化，使PDP各个单元的壁电荷处于均匀一致的状态，并为后续的寻址放电积累足够的壁电荷。在上升斜坡阶段，当外加电压达到某一个电压值时，X、Y、A间便发生弱放电。此时在X、Y、A电极表面分别积累正、负、正的壁电荷。在下降斜坡阶段，通过控制下降沿斜坡的斜率，对壁电荷进行调整，使得X、Y电极表面积累的正、负壁电荷减少，同时将A电极的壁电荷调整到一个合适的值，为后续的寻址做好准备。

在寻址期，对需要点亮的单元施加寻址脉冲，Y、A间发生寻址放电，相应单元的X电极与Y电极表面的介质上会积累与外加电压极性相反的壁电荷。在维持期，由于需要点亮单元的电极表面已积累有壁电荷，所以在显示电极X、Y上施加维持脉冲后便引起维持放电，在下一个维持脉冲，维持电压与壁电压叠加使放电单元又发生放电，这样在一个子场内被选中单元终处于点亮状态。对于未被选中单元，由于在寻址期结束后积累有负的壁电荷，因而在维持脉冲的作用下不会发生维持放电。

采用斜坡驱动波形的PDP在显示全黑图像时，由于所有的显示单元均不发光，因此寻址放电和维持放电均不会发生，只发生准备期的初始放电。采用斜坡波形可有效降低背景亮度，提高图像的对比度。

此外，为了提高PDP的发光效率，各大公司开始采用高Xe含量(Xe含量>20%)的二元或三元混合气体，随着Xe含量的升高，气体放电强度增强，导致背景亮度升高，图像显示画质下降。以50英寸高清PDP模组为例，当Xe含量由15%升高至20%时，PDP的背景亮度则由0.27cd/m²升高至0.33cd/m²。背景亮度的升高导致图像的暗室对比度降低，主观上会感觉显示画面不够“黑”，从而影响观看效果。

图3所示为准备期驱动波形和壁电压的对应关系。图中实线所示为准备期X、Y电极上的驱动电压差V_(y-x)，虚线为对应的壁电压Vw。在准备期的上升斜坡阶段，显示单元中工作气体在图中A点时达到气体的着火电压，发生弱放电。在此过程中，壁电压Vw并未发生变化，当外加电压超过A点后，壁电压逐渐升高，直至Vset结束。

在准备期的斜坡下降沿，Y电极上电压线性降低，V_(y-x)变小，在壁电压和外加电压的共同作用下，气体在图中B点位置发生第二次弱放电。从A、B点的放电强度来看，从A点到Vset上升阶段t₁的放电过程对背景亮度影响最大，因而在此阶段可以通过采用较小斜率的斜坡脉冲，降低放电强度和背景亮度，提高暗室对比度；而从B点到Vsc最低点对应的放电过程t₂对背景亮度的影响相对较小。

图4为典型的斜坡波形产生电路。图中R1为可变电阻，由于驱动功率MOS管栅极的电流可以近似忽略，因而流过电容C₁的电流i可近似表示为：

$i=\frac{((V_{\mathrm{out}}\left(t\right)+V_{\mathrm{in}}\left(t\right))-(V_{\mathrm{out}}\left(t\right)+V_{\mathrm{th}}))}{R1}=\frac{V_{\mathrm{in}}\left(t\right)-V_{\mathrm{th}}}{R1}=C_1\frac{\mathrm{dV}}{\mathrm{dt}}---\left(1\right)$

输出电压V_out可表示为：

$V_{\mathrm{out}}=V_S=V_G-V_{\mathrm{GS}}=i\×(R2+R3)+\frac{i\×t}{C_1}-V_{\mathrm{th}}---\left(2\right)$

R2、R3一方面可以避免PDP发生放电时，放电电流对电容C₁的影响；另一方面，可以通过调节R2、R3阻值，平衡掉阈值电压V_th对斜坡波形线性度的影响。因而上式可以等效为：

$V_{\mathrm{out}}=\frac{(V_{\mathrm{in}}\left(t\right)-V_{\mathrm{th}})}{C_1\×R1}\×t---\left(3\right)$

从上式可以看出，通过调节R1及电容C₁的值便可以实现对斜率的调节。

如前所述，Xe含量的升高，导致PDP背景亮度上升，对比度下降。为了提高对比度，通常采用降低准备期的初始化电压Vset以及上升沿斜率的方法来实现。按照具有图4所示电路结构的现有技术，等离子体显示器准备期波形斜率的调节，是通过直接观看图像调节过程中显示图像的同时，手动调节可变电阻R1来进行的，这样就存在着调节过程过于复杂以及不利于批量化生产等问题。特别地，当采用根据图像的平均图像等级（Average PictureLevel,APL）来实时调节准备期波形斜率以降低背景亮度时，上述手动调节斜率的方法存在着严重的不足。

此外，由于气体放电特性受温度的影响，在低温下PDP的着火电压较高，而在高温下PDP的着火电压较低。由于等离子体显示面板在制造出来以后就不能通过调节参数来改变特性了，因而为了适应宽的温度范围，就需要由驱动模块根据工作温度来实时调节驱动电路的特性，也就是调节施加在显示屏上驱动波形的斜率及电压幅值，从而使等离子体显示器在宽温度范围内都可以正常的工作。

上述根据温度、APL等级自适应调节准备期斜坡波形斜率的方法在目前现有电路结构上，手动调节可变电阻R1是无法完成的。

发明内容

本发明解决的问题在于提供一种可自动调节等离子体显示器准备期波形斜率的装置，可以根据图像的APL、对比度、亮度以及温度实时调节准备期波形的斜率；具有电路结构简单，工作稳定可靠等优点。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种可自动调节等离子体显示器准备期波形斜率的装置，包括：

温度传感器，包括驱动电路温度检测传感器和等离子体显示屏温度传感器，分别实时监测等离子体显示屏、驱动电路的温度，并将检测结果发送给控制单元；

APL检测电路，对输入视频图像的APL检测并将其值进行量化，并将量化结果发送给控制单元；

查找表模块，储存离子体显示器准备期斜坡脉冲电压幅值、斜率与温度、APL值之间的对应关系；

控制单元，根据所接收的温度、APL值，实时读取查找表中所对应的斜坡脉冲电压幅值、斜率，并将其发送至信号产生电路；

信号产生电路，将所接收的斜坡脉冲电压幅值、斜率的数字信号转换为相应频率的脉冲信号，并输出至频率/电压转换电路；

频率/电压转换电路，将所接收的代表斜率、幅值的不同频率脉冲信号转换为相应的电压信号，并输出至斜坡产生电路，斜坡产生电路根据电压信号实时调节脉冲波形的斜率及幅值；

斜坡产生电路，根据频率/电压转换电路输出的电压信号调节斜坡脉冲的斜坡脉冲电压幅值、斜率。

所述的斜坡产生电路为斜率可调型，包括：

光电耦合器，隔离输入/输出并将频率/电压转换电路产生的电压信号转换为电流信号，进而对开关电路中斜坡电容充电电流大小的控制来实现斜率的调节；

栅极驱动器，隔离驱动并将输入的低电平方波信号进行放大，用以驱动后继的开关电路；

开关电路，将栅极驱动器输出的方波信号转换为斜坡脉冲信号。

所述的斜坡产生电路包括扫描电极Y上升斜坡产生电路、Y下降斜坡产生电路以及X斜坡产生电路。

所述的温度传感器将温度数据实时发送给控制单元，控制单元将发来的温度数据与预设温度值进行比较，当等离子体驱动电路温度或显示屏温度超过预设温度值时，控制单元根据监测到的温度与预设温度之间的差值在查找表中选择相应的上升沿及下降沿的斜率、电压幅值；经过量化后，在同步脉冲时钟下，将斜率、电压幅值对应的数字信号转换为两路控制信号，其中一路控制信号发送至开关电路的栅极控制器，用以产生基本斜坡波形；而另一路包含有不同频率的脉冲信号经频率/电压转换模块后转换为电压信号送至光电耦合器的输入端，用以实现对斜率的调节。

在斜坡脉冲产生时期，发送两路信号至所述的斜率可调型斜坡脉冲产生电路，其中一路信号发送至斜坡电路中的栅极驱动器，用以驱动开关电路，另一路包含有不同频率成分的信号经频率/电压电路后转换为电压信号，并发送至斜坡电路中的光电耦合器，光电耦合器根据输入电压的大小调节对开关电路中电容充电电流的大小来实现斜率的自动调节。

在斜坡脉冲期间，控制单元发送一路高电平信号至斜坡电路中的栅极控制器，用以驱动开关电路，在栅极驱动器控制信号为高电平期间，控制单元将斜率调节信号转换为包含有不同频率成分的脉冲信号，并发送至频率/电压转换电路，经频率/电压电路后转换为不同幅值的电压信号，最终送至光电耦合器的输入端，进而转换为不同幅值的电流脉冲信号，通过控制包含有不同频率成分的脉冲信号的个数以及与发送至开关电路栅极控制器信号之间的时间差实现斜率的自动调节和所需的多斜率折线脉冲的输出；而在其他脉冲产生时期，发送至栅极控制器以及频率/电压转换电路的信号均为低电平。

当监测到的温度高于预设温度环境时，则降低准备期斜坡电路的幅值、斜率或者采用多折线的斜坡脉冲；而监测到的温度低于预设温度环境时，则升高准备期初始化脉冲的幅值、斜率或者采用多折线的斜坡脉冲；

当检测到输入图像的平均亮度等级高于预设值时，通过增大准备期斜坡电路的幅值、斜率对全屏单元进行初始化；而当图像的平均亮度等级于预设值时，则降低准备期初始化脉冲的幅值及斜率。

斜坡产生电路根据频率/电压转换电路产生的代表不同斜率、电压幅值的电压信号，调节光电耦合器次级集电极、射极电流的大小，从而直接控制斜坡电容充电电流的大小，实现斜率的自动调节；经过调节变换后，脉冲波形的斜率随频率/电压转换电路的输出电压升高而增大。

斜坡产生电路根据频率/电压转换电路产生的代表不同斜率、电压幅值的电压信号调节其次级集电极的电压，实现对斜坡电容充电电流大小的控制，实现斜率的自动调节；经过调节变换后，脉冲波形的斜率随频率/电压转换电路的输出电压升高而减小。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明提出的斜坡电路能够实现任意斜率的调节，同时可产生多折线的斜坡。该电路具有结构简单、成本低等优点，同时由于采用了光耦进行隔离，因而工作稳定性和可靠性得到了提高。此外，由于能够根据环境温度及APL对准备期脉冲波形进行实时调节，因而可以实现更好的显示效果。

附图说明

图1PDP电极分布示意图。

图2典型的PDP驱动波形示意图。

图3PDP准备期驱动波形与壁电压的关系图。

图4传统的上升沿斜坡产生电路原理图。

图5本发明提出的可自适应调节准备期脉冲波形斜率的系统结构简图。

图6本发明提出的实施例1的任意斜率可调型上升斜坡电路图。

图7本发明提出的实施例2的任意斜率可调型上升斜坡电路图。

图8所示为本发明根据实施例1所提出的任意斜率可调型下降斜坡电路。

图9所示为本发明根据实施例2所提出的任意斜率可调型下降斜坡电路。

图10所示为本发明提出的斜率任意可调型电路所产生的波形图示例。

图11所示为具体频率/电压转换电路的应用示例。

图12所示为本发明提出的波形随温度变化的波形图示例。

图13所示为本发明所提出的准备期脉冲波形随APL变化时，背景亮度与APL的关系曲线。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。

本发明提供的可自动调节等离子体显示器准备期波形斜率的装置及方法，能够根据温度、APL等级自适应调节准备期斜坡波形斜率。

为此，提出了根据图像的平均图像等级(APL)实时调节等离子体显示器准备期斜率的驱动方法。为了提高暗室对比度，需要采用第N-1帧的APL值作为该帧负载的指标来调整第N帧的初始化电压值Vset，随着第N-1帧APL值变化，准备期斜坡波形的上升斜率以及Vset电压值做相应调整以降低暗场亮度：当APL比较大时，选择较高的Vset电压值，以保证PDP显示单元都能够被初始化，确保后续的寻址放电不发生误放电；当APL较小时，降低Vset的电压幅值，在确保PDP显示单元都能初始化的前提下，可以适当降低背景亮度。

同时，提出了根据环境温度实时调节等离子体显示器准备期斜率的驱动方法。由于气体放电受温度的影响，当温度变化时，驱动电路的关键元器件、显示屏的放电特性都会相应改变，所以不同温度下需要采用不同的波形来进行驱动。寻址期的寻址放电受复位期在各个电极表面形成的壁电荷状态和空间离子浓度的影响很大，所以为了保证寻址放电的稳定进行，就需要根据温度的不同来采用相应的驱动波形。本发明提出了一种采用分段降斜坡电压的驱动波形，该驱动波形可以降低准备期初始化时间，减小放电延迟，能够在温度变化时实现稳定的寻址，从而在宽的温度范围内都能显示出比较好的图像质量。

具体的，对于不同的显示图像，可以根据图像的平均图像等级（APL）来对其平均亮度进行检测。当检测到输入图像的平均亮度等级在某一较高范围内时，通过调节准备期斜坡电路的幅值、斜率对全屏单元进行初始化，而当图像的平均亮度等级较低时，则可以适当调节降低准备期初始化脉冲的幅值及斜率。依据此种调节，可以有效地降低背景亮度、改善显示的画质以及降低系统的功耗。

对于不同的环境温度，通过查找表查找对应的初始化脉冲幅值和斜率，将其转化为任意斜率可调电路所能接受的电压信号。当环境温度较高时，可降低准备期斜坡电路的幅值、斜率或者采用多折线的斜坡脉冲；而当环境温度较低时，则可适当升高准备期初始化脉冲的幅值、斜率或者采用多折线的斜坡脉冲。依据此种调节，可以有效地降低背景亮度、改善显示的画质以及降低系统的功耗。

所以，在进行上述调节时，首先根据APL、环境温度数据建立APL、温度与初始化电压脉冲幅值、斜率的查找表。当APL或者环境温度变化时，通过查找相应的数据表，确定对应的准备期初始化脉冲幅值、斜率，之后将上述数据转换为频率信号，该频率信号经频率/电压转换电路后，输出至斜坡产生电路，斜坡产生电路根据电压信号实时调节脉冲波形的斜率及幅值。

下面结合附图对本发明的内容进行详细说明。

图5所示为本发明提出的可自适应调节准备期脉冲波形斜率的系统结构简图。该系统包括：

温度传感器，包括驱动电路温度检测传感器和等离子体显示屏温度传感器，分别实时监测等离子体显示屏、驱动电路的温度，并将检测结果发送给控制单元；

APL检测电路，对输入视频图像的APL检测并将其值进行量化，并将量化结果发送给控制单元；

查找表模块，储存离子体显示器准备期斜坡脉冲电压幅值、斜率与温度、APL值之间的对应关系；

控制单元，根据所接收的温度、APL值，实时读取查找表中所对应的斜坡脉冲电压幅值、斜率，并将其发送至信号产生电路；

信号产生电路，将所接收的斜坡脉冲电压幅值、斜率的数字信号转换为相应频率的脉冲信号，并输出至频率/电压转换电路；

频率/电压转换电路，将所接收的代表斜率、幅值的不同频率脉冲信号转换为相应的电压信号，并输出至斜坡产生电路，斜坡产生电路根据电压信号实时调节脉冲波形的斜率及幅值；

斜坡产生电路，根据频率/电压转换电路输出的电压信号调节斜坡脉冲的斜坡脉冲电压幅值、斜率。

下面对上述电路或模块详细说明：

1）温度检测模块300。温度检测模块包含2个温度传感器：驱动电路温度检测传感器以及显示屏温度传感器。温度检测模块300将温度数据实时发送给控制单元103，并与预设温度值进行比较，当PDP驱动电路温度或显示屏温度超过预设温度值时，控制单元103根据监测到的工作温度与预设温度之间的差值在查找表102中选择相应的上升沿及下降沿斜率、幅值。在同步脉冲时钟下，经控制单元103、脉冲信号产生电路104后，将斜率、幅值对应的数字信号转换为一系列不同频率的PFM脉冲信号，该脉冲信号经频率/电压转换模块400后转变为不同电压幅值的模拟信号Ramp_ADJ以驱动后级的斜率任意可调型脉冲产生电路。

2）控制模块100，控制模块包含APL检测电路101，查找表102，控制单元/FPGA103，脉冲信号产生电路104。

APL检测电路101。APL检测电路根据输入的图像计算出每帧图像的APL值，由计算出的APL值，在查找表102中确定对应的准备期脉冲斜率、电压幅值。经控制单元103、脉冲信号产生电路104以及频率/电压转换电路400后转换为不同电压幅值的模拟信号Ramp_ADJ以驱动后级的斜率任意可调型脉冲产生电路。

查找表102。用于存储温度、APL参数与斜率、电压幅值的关系数据。控制单元103根据检测的温度值或APL值实时从查找表102中读取数据，并将该数据发送至脉冲信号产生电路104。

脉冲信号产生电路104。脉冲信号产生电路接受控制单元/FPGA发送的数据，并将接受的数据转换为一系列的脉冲信号。特别地，将斜率/幅值对应的数据转换为后级斜率任意可调电路所能识别的不同频率信号。

3）频率/电压转换电路400。频率/电压转换电路400接收脉冲信号产生电路104发送的变频信号并将其转换为电压信号，该信号被送至后级斜率任意可调电路的线性光耦部分，线性光耦根据输入电压调节对斜坡电路部分电容充电电流的大小，从而实现斜率的任意调节。

所述的斜坡产生电路为斜率可调型的斜坡产生电路，包括：

光电耦合器，隔离输入/输出并将频率/电压转换电路产生的电压信号转换为电流信号，进而对开关电路中斜坡电容充电电流大小的控制来实现斜率的调节；光电耦合器将频率/电压模块转换后的不同电压信号转换为电流信号，通过控制光电耦合器初级电流信号的大小，实现对斜坡电路电容充电电流大小的调节，从而实现斜率的自适应调节；

栅极驱动器，隔离驱动并将输入的低电平方波信号进行放大，用以驱动后继的开关电路；

开关电路，将栅极驱动器输出的方波信号转换为斜坡脉冲信号。

参见图5，所述的温度传感器将温度数据实时发送给控制单元，控制单元将发来的温度数据与预设温度值进行比较，当等离子体驱动电路温度或显示屏温度超过预设温度值时，控制单元根据监测到的温度与预设温度之间的差值在查找表中选择相应的上升沿及下降沿的斜率、电压幅值；经过量化后，在同步脉冲时钟下，将斜率、电压幅值对应的数字信号转换为两路控制信号，其中一路控制信号发送至开关电路的栅极控制器，用以产生基本斜坡波形；而另一路包含有不同频率的脉冲信号经频率/电压转换模块后转换为电压信号送至光电耦合器的输入端，用以实现对斜率的调节。

在斜坡脉冲产生时期，发送两路信号至所述的斜率可调型斜坡脉冲产生电路，其中一路信号发送至斜坡电路中的栅极驱动器，用以驱动开关电路，另一路包含有不同频率成分的信号经频率/电压电路后转换为电压信号，并发送至斜坡电路中的光电耦合器，光电耦合器根据输入电压的大小调节对开关电路中电容充电电流的大小来实现斜率的自动调节。

在斜坡脉冲期间，控制单元发送一路高电平信号至斜坡电路中的栅极控制器，用以驱动开关电路，在栅极驱动器控制信号为高电平期间，控制单元将斜率调节信号转换为包含有不同频率成分的脉冲信号，并发送至频率/电压转换电路，经频率/电压电路后转换为不同幅值的电压信号，最终送至光电耦合器的输入端，进而转换为不同幅值的电流脉冲信号，通过控制包含有不同频率成分的脉冲信号的个数以及与发送至开关电路栅极控制器信号之间的时间差实现斜率的自动调节和所需的多斜率折线脉冲的输出；而在其他脉冲产生时期，发送至栅极控制器以及频率/电压转换电路的信号均为低电平。

具体的当监测到的温度高于预设温度环境时，则降低准备期斜坡电路的幅值、斜率或者采用多折线的斜坡脉冲（如将初始化电压由425V降低至370V，将斜率有2.5V/μs降低至1.5V/μs）；而监测到的温度低于预设温度环境时，则升高准备期初始化脉冲的幅值、斜率或者采用多折线的斜坡脉冲；

当检测到输入图像的平均亮度等级高于预设值时，通过增大准备期斜坡电路的幅值、斜率对全屏单元进行初始化（如将初始化电压由350V升高至425V，将斜率由1.5V/μs降低至2.5V/μs）；而当图像的平均亮度等级于预设值时，则降低准备期初始化脉冲的幅值及斜率。

所述的斜坡产生电路包括扫描电极Y上升斜坡产生电路、Y下降斜坡产生电路以及X斜坡产生电路。

图6是本发明提出的可自适应任意调节斜率的上升斜坡电路图具体实施例1。该电路包含光耦200、栅极驱动器201及斜坡产生电路202。斜坡产生电路202包含：功率开关管M1、M2；晶体管Q₁、Q₂；栅极电阻Rg1、Rg2；电阻R1、R2、R3；电容C1；二极管D₁、D₂、D₃、D₄、D₆等。二极管D₅与电容C2组成自举电路。

斜率、幅值对应的数字信号经脉冲信号产生电路104以及频率/电压转换电路400后转换为不同幅值的电压信号Ramp_ADJ，该信号经电阻R100后施加在线性光耦200的光电二极管端，此时流过线性光耦200二极管的正向电流有：

$I_F=\frac{V_{\mathrm{Ramp}\_\mathrm{ADJ}}-V_F}{R100}---\left(4\right)$

式中：V_{Ramp_ADJ}为斜率、幅值对应的数字信号经频率/电压转换电路400后对应的电压值，V_F为光耦200中二极管的正向压降。

次级光敏三极管发射极的电流可表示为：

I_e≈I_c=βI_F      (5)

式中：I_c、I_e分别为光敏三极管集电极、发射极电流，β为线性光耦的电流传输比。

则对电容C₁的充电电流可表示为：

$I\≈I_e+\frac{V_{\mathrm{OUT}+}-V_{\mathrm{th}}}{R1}---\left(5\right)$

因而斜坡电路的输出电压可表示为：

$V_{\mathrm{out}}=\frac{I}{C_1}\×t=(\mathrm{\β}\frac{V_{\mathrm{Ramp}\_\mathrm{ADJ}}-V_F}{R100\×C_1}+\frac{V_{\mathrm{OUT}+}-V_{\mathrm{th}}}{R1\×C_1})t---\left(7\right)$

从上式可见，斜坡电路的斜率随着光耦输入端电压V_{Ramp_ADJ}的增加而逐渐增大。因此通过调节线性光耦输入端的电压便可实现对斜坡电路斜率的控制。

附图7是本发明所提出的可自适应任意调节斜率的上升斜坡电路图具体实施例2。该电路包含光耦200、栅极驱动器201及斜坡产生模块202。斜坡产生模块202包含：功率开关管M1、M2；晶体管Q₁、Q₂、Q₄；栅极电阻Rg1、Rg2；电阻R1、R2、R3；电容C1；二极管D₁、D₂、D₃、D₄、D₆、D₇等。二极管D₅与电容C2组成自举电路。

斜率、幅值对应的数字信号经脉冲信号产生电路104以及频率/电压转换电路400后转换为不同幅值的电压信号Ramp_ADJ，该信号经电阻R100后施加在线性光耦200的光电二极管端，此时流过线性光耦200二极管的正向电流可由公式（4）计算。

次级光敏三极管集电极的电压可表示：

$V_c=V_{\mathrm{cc}}-({\mathrm{\βI}}_F+\frac{V_c-V_{\mathrm{th}}}{R1}-\frac{V_{\mathrm{out}+}-V_c-V_F}{R5})R_L---\left(8\right)$

式中β为线性光耦的电流传输比，V_F为二极管D₇的管压降。从上式可以看出Vc端的电压随光耦初级电流的变化而变化。特别的，当R1=R5=R_L=R时，上述公式(8)可以简化为

$V_c=\frac{V_{\mathrm{CC}}-{\mathrm{\βI}}_{F}R-V_{\mathrm{OUT}+}+V_{\mathrm{th}}-V_F}{3}---\left(9\right)$

因而当栅极驱动信号Ramp为高电平时，三极管Q₃导通，电压V_c施加至电阻R1的一端，此时对电容C1的充电电流可表示为：

$I\≈\frac{V_c-V_{\mathrm{th}}}{R1}=\frac{V_{\mathrm{CC}}-{\mathrm{\βI}}_{F}R+V_{\mathrm{OUT}+}-{2V}_{\mathrm{th}}-V_F}{3R}---\left(10\right)$

斜坡电路的输出电压可表示为：

$V_{\mathrm{out}}=\frac{I}{C_1}\×t=\frac{V_{\mathrm{CC}}-{\mathrm{\βI}}_{F}R+V_{\mathrm{OUT}+}-{2V}_{\mathrm{th}}-V_F}{3R\×C_1}\×t---\left(11\right)$

从上式可见，斜坡电路的斜率随着光耦输入端电压V_{Ramp_ADJ}的增大而减小。因此通过调节线性光耦输入端的电压便可实现对斜坡电路斜率的控制。

当栅极驱动信号Ramp为低电平时，二极管D₄、三极管Q₄导通，栅极电荷经D₃、Q₄回路放电。

图8为根据本发明实施例1所提出的任意斜率可调型下降斜坡电路图。图中模块400为一简单的恒流源电路，包含电阻R1、R_B，三极管Q₃以及稳压二极管V_z，其电流大小可表示为：

$i\≈\frac{V_Z-V_{\mathrm{BE}\left(\mathrm{sat}\right)}}{R1}---\left(11\right)$

式中Vz为稳压二极管的耐压值，V_BE(sat)为三极管Q₃的B、E端的饱和压降。

二极管D₃和栅极电阻Rg1构成了栅极电荷的泄放回路。由于斜率的调节与实施例1相同，因而其斜率调节的原理及方法不再赘述。

图9为根据本发明实施例2所提出的任意斜率可调型下降斜坡电路图。下降斜坡电路与实施例2所述电路具有相同的结构，其调节原理与实施例2相同，在此不再赘述。由于该电路采用了光耦隔离，因而该电路具有很强的电气绝缘性、可靠性以及抗干扰能力。

附图10-1～10-2所示为本发明图6所示实施例1提出的上升斜坡电路所产生的波形图示例。从图10-1中可以看出，通过调节频率/电压转换模块400输出的电压信号Ramp_ADJ与斜坡电路的信号Ramp在高电平期间的相位差，便可实现对上升斜坡阶段斜率的调节，特别的，采用此种方法还可以实现多斜率和多折线脉冲波形的输出。图10-2为斜坡电路的输出波形随Ramp_ADJ端电压变化的实测波形。从图中可以看出，随着Ramp_ADJ端电压的上升，斜坡电路输出脉冲的斜率随之增大，与公式(7)的推论一致。

本示例中通过控制Ramp_ADJ的电压幅值便可控制斜坡脉冲的斜率，调节Ramp_ADJ与Ramp高电平的相位，便可实现多斜率脉冲的输出。必须说明一点的是，本示例中产生的多斜率以及斜率可调脉冲为上升型斜坡波形，但本发明不限于此，采用相同的控制方法，结合图8或图9所示电路，亦可产生下降型多斜率以及斜率自动可调型脉冲。

图11所示为本发明所采用的频率/电压转换电路示例。信号产生电路104输出的包含不同频率的PFM信号经电容耦合至频率/电压转换模块内部输入比较器的反向输入端6。当PFM信号为低电平时，由于6脚电位低于7脚电位，因而输入比较器输出为高电平，内部RS触发器的反向输出端/Q为0，放电管T截止，V_cc经R_t对振荡电容C_t充电，电容上的电压按照指数上升，与此同时，电流开关与管脚1导通，内部高精度恒流源对外部电容C₁充电。当电容C_t上的电压超过2V_cc/3时，RS触发器反转，外部电容C₁经外部电阻R1放电，当C₁上的充、放电电流相等时，有：

V_o=i×(1.1R_tC_t)×f×R1        (12)

上式中，V_o为1脚的电压，i为内部恒流源的充电电流。当i=1.9/R_s时

$V_o=\frac{2.09R1}{R_s}\×R_t\×C_t\×f---\left(13\right)$

上式中，1.9V为内部基准源的电压值，R_s为脚2的外接电阻。从上述公式可以看出，当内部恒流源电流一定时，输出电压随信号频率的变化而线性变化。为了增加频率/电压转换电路驱动负载的能力，可将V_o经过放大电路后送至后级电路的线性光耦部分。

本发明提出的频率/电压转换电路可采用现有的频率/电压转换芯片，如LM331、LM2907等，但是本发明不仅限于此，亦可使用开关电源或者类似的频率/电压转换芯片。

图12所示为本发明提出的自适应斜率可调脉冲电路产生的驱动波形应用示例。PDP是基于气体放电的显示器件，由于气体放电受环境温度的影响，在低温时，壁电荷难以建立，为了保证对全屏单元进行初始化，必须提高初始化脉冲电压的幅值；而在高温时，则必须降低初始化脉冲幅值，以避免由于壁电荷异常导致的误寻址。此外，驱动电路的关键元器件及显示屏的温度都会随着工作时间的延长而升高，过高的温度一方面容易导致误寻址的发生，另一方面，背景亮度也随着温度的升高而升高，导致图像显示效果的下降。

当温度升高时，降低初始化脉冲电压的幅值以及斜率，而当温度较低时，则增大准备期脉冲的斜率以及升高准备期脉冲电压的幅值。特别的，在准备期采用多斜率脉冲波形，当初始化脉冲电压低于着火电压V_f时，采用斜率较大的斜坡脉冲，而当初始化电压高于着火电压V_f时，则采用斜率较小的斜坡脉冲，同样在斜坡下降阶段起始时采用斜率较大的脉冲波形，在此之后采用斜率较小的脉冲波形，如图12中虚线所示。

在准备期采用多斜率的脉冲波形，一方面可以缩减准备期所占的时间，将多余的时间分配至寻址期；另一方面，由于在初始化电压高于着火电压V_f时采用较小的斜率，因而可以有效降低背景亮度，从而提高对比度，改善显示画质。此外，在初始化电压高于着火电压V_f时采用较小的斜率有利于建立稳定的壁电荷，有利于实现的稳定的寻址显示。

图13所示为本发明所提出的准备期脉冲波形随APL变化时背景亮度与APL的关系曲线。以50英寸高清PDP模组（工作气压为380Torr的Ne-20%Xe）为例，采用本发明提出的根据APL调节准备期脉冲斜率及电压幅值的方法，当APL等级<6%时，在一场中只在第1个子场有初始化脉冲并设定其幅值为345V，而当APL<80%时，在第1、4子场采用初始化脉冲，并设定幅值为390V，依次类推。从图中可以看出，当图像APL为78%时，采用本发明的方法将V_set电压值从420V调整为390V，暗场亮度能够从0.33cd/m²降低到0.24cd/m²，降低幅度达25%。

综上所述，本发明提出了两种可自动调节斜率的斜坡脉冲产生装置及方法。该装置具有如下优点：无须手动调节便可以实现任意斜率的调节，而且可通过温度传感器、APL来实时调节准备期脉冲的斜率及幅值以提高寻址的稳定性，降低准备期的背景亮度，改善显示画质。此外，该电路还具有结构简单，电气绝缘性、可靠性以及抗干扰能力强等优点。

Claims (6)

1.一种可自动调节等离子体显示器准备期波形斜率的装置，其特征在于，包括：

温度传感器，包括驱动电路温度检测传感器和等离子体显示屏温度传感器，分别实时监测等离子体显示屏、驱动电路的温度，并将检测结果发送给控制单元；

所述的温度传感器将温度数据实时发送给控制单元，控制单元将发来的温度数据与预设温度值进行比较，当等离子体驱动电路温度或显示屏温度超过预设温度值时，控制单元根据监测到的温度与预设温度之间的差值在查找表中选择相应的上升沿及下降沿的斜率、电压幅值；经过量化后，在同步脉冲时钟下，将斜率、电压幅值对应的数字信号转换为两路控制信号，其中一路控制信号发送至开关电路的栅极控制器，用以产生基本斜坡波形；而另一路包含有不同频率的脉冲信号经频率/电压转换模块后转换为电压信号送至光电耦合器的输入端，用以实现对斜率的调节；

在斜坡脉冲产生时期，发送两路信号至所述的斜率可调型斜坡脉冲产生电路，其中一路信号发送至斜坡电路中的栅极驱动器，用以驱动开关电路，另一路包含有不同频率成分的信号经频率/电压电路后转换为电压信号，并发送至斜坡电路中的光电耦合器，光电耦合器根据输入电压的大小调节对开关电路中电容充电电流的大小来实现斜率的自动调节；

在斜坡脉冲期间，控制单元发送一路高电平信号至斜坡电路中的栅极控制器，用以驱动开关电路，在栅极驱动器控制信号为高电平期间，控制单元将斜率调节信号转换为包含有不同频率成分的脉冲信号，并发送至频率/电压转换电路，经频率/电压电路后转换为不同幅值的电压信号，最终送至光电耦合器的输入端，进而转换为不同幅值的电流脉冲信号，通过控制包含有不同频率成分的脉冲信号的个数以及与发送至开关电路栅极控制器信号之间的时间差实现斜率的自动调节和所需的多斜率折线脉冲的输出；而在其他脉冲产生时期，发送至栅极控制器以及频率/电压转换电路的信号均为低电平；

当监测到的温度高于预设温度环境时，则降低准备期斜坡电路的幅值、斜率或者采用多折线的斜坡脉冲；而监测到的温度低于预设温度环境时，则升高准备期初始化脉冲的幅值、斜率或者采用多折线的斜坡脉冲；

当检测到输入图像的平均亮度等级高于预设值时，通过增大准备期斜坡电路的幅值、斜率对全屏单元进行初始化；而当图像的平均亮度等级低于预设值时，则降低准备期初始化脉冲的幅值及斜率；

APL检测电路，对输入视频图像的APL检测并将其值进行量化，并将量化结果发送给控制单元；

查找表模块，储存等离子体显示器准备期斜坡脉冲电压幅值、斜率与温度、APL值之间的对应关系；

控制单元，根据所接收的温度、APL值，实时读取查找表中所对应的斜坡脉冲电压幅值、斜率，并将其发送至信号产生电路；

信号产生电路，将所接收的斜坡脉冲电压幅值、斜率的数字信号转换为相应频率的脉冲信号，并输出至频率/电压转换电路；

频率/电压转换电路，将所接收的代表斜率、幅值的不同频率脉冲信号转换为相应的电压信号，并输出至斜坡产生电路，斜坡产生电路根据电压信号实时调节脉冲波形的斜率及幅值；

斜坡产生电路，根据频率/电压转换电路输出的电压信号调节斜坡脉冲的斜坡脉冲电压幅值、斜率。

2.如权利要求1所述的可自动调节等离子体显示器准备期波形斜率的装置，其特征在于，所述的斜坡产生电路为斜率可调型，包括：

光电耦合器，隔离输入/输出并将频率/电压转换电路产生的电压信号转换为电流信号，进而对开关电路中斜坡电容充电电流大小的控制来实现斜率的调节；

栅极驱动器，隔离驱动并将输入的低电平方波信号进行放大，用以驱动后继的开关电路；

开关电路，将栅极驱动器输出的方波信号转换为斜坡脉冲信号。

3.如权利要求2所述的可自动调节等离子体显示器准备期波形斜率的装置，其特征在于，所述的斜坡产生电路包括扫描电极Y上升斜坡产生电路、Y下降斜坡产生电路以及X斜坡产生电路。

4.如权利要求1或2所述的可自动调节等离子体显示器准备期波形斜率的装置，其特征在于，光电耦合器将频率/电压模块转换后的不同电压信号转换为电流信号，通过控制光电耦合器初级电流信号的大小，实现对斜坡电路电容充电电流大小的调节，从而实现斜率的自适应调节。

5.如权利要求4所述的可自动调节等离子体显示器准备期波形斜率的装置，其特征在于，斜坡产生电路根据频率/电压转换电路产生的代表不同斜率、电压幅值的电压信号，调节光电耦合器次级集电极、射极电流的大小，从而直接控制斜坡电容充电电流的大小，实现斜率的自动调节；经过调节变换后，脉冲波形的斜率随频率/电压转换电路的输出电压升高而增大。

6.如权利要求4所述的可自动调节等离子体显示器准备期波形斜率的装置，其特征在于，斜坡产生电路根据频率/电压转换电路产生的代表不同斜率、电压幅值的电压信号调节其次级集电极的电压，实现对斜坡电容充电电流大小的控制，实现斜率的自动调节；经过调节变换后，脉冲波形的斜率随频率/电压转换电路的输出电压升高而减小。