CN1135068A - 显示器的操作方法和结构 - Google Patents

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Abstract

将一显示器(10)的象素编成多个组(11，41)以并行方式操作。各组(11、41)将显示器的帧时间(25)分配给组内的激活象素，借此使待点亮的各象素被激活的时间量最大化。

Description

显示器的操作方法和结构
本发明涉及显示装置，具体涉及一种新颖的操作显示器的控制方案。
矩阵寻址技术在本技术领域是公知的，现已用于控制各种类型的显示器，例如发光二极管(LED)显示器和场致发光器件(FED)显示器。矩阵寻址方案一般是将发光元件(即象素)按照行和列编排成为许多行和列，而将第一象素置于一个特定行和一个特定列的交叉点。要使该象素发光就需要激活该行和列的交叉点，借此获得一个含有待点亮象素的闭合电流通路。
要提高显示器的分辨率，就要增加每一行和列中象素的数目，减少为点亮每个象素所需的时间量。由于点亮时间减少，故须用较大电流去驱动每个象素，以提供能保持可接受的图象亮度(intensity)及视觉特性的象素强度。用大电流驱动象素通常导致减小象素的有效寿命，因而限制显示器的有效寿命。
据此，现在希望有一种既能增加每个象素的激活时间又能增加每个象素寿命的显示器控制方案。
图1示意性地示出根据本发明的显示器；
图2示意地示出根据本发明的图1所示的显示器的一部分；
图3示意地示出根据本发明的图1所示的显示器的另一部分；
图4示出根据本发明的图1所示显示器的一部分操作的定时图；和
图5示出根据本发明的图1所示的显示器透视剖面部分。
图1概略性地示出一个发光二极管(LED)显示器10。显示器10含有第一多个LED，其中包括第一LED12、第二LED13、第三LED14和第四LED16，它们被编成为由虚线方框表示的第一组11。第二多个象素含有第五LED42、第六LED43、第七LEID44和第八LED46，它们被编成为虚线方框表示的第二组41。LED12、13、14和16的阴极各自接地，而LED12、13、14、和16的阳极分别被连接到第一开关17、第二开关18、第三开关19和第四开关21的输出端。同样地，LED42、43、44和46的每个阴极接地，而LEID42、43、44和46的阳极分别被连接到第一开关47、第二开关48、第三开关49、及第四开关51的输出端。每个开关和LED例如LED12和开关17形成显示器10的一个象素。虽然组11和41能被编组成为显示器的一个垂直行或列或作为显示器的任何其他显示元件的编组，但组11和41通常被组织作为显示器的一个单一的显示行或排里的象素。这里虽然只示例了两组，但一个显示器可以有任何数量的组，并且一组中可有任何数量的LED。
如下文将要看到的，控制器24并行操作组11和组41，并利用显示器10的整帧时间来显示组11的信息，还用整帧时间来显示组41的信息。在操作组11的过程中，帧时间在组11的待点亮的LED之中分配，而没有要显示数据的LED不被点亮。组11中各个待点亮的LED依次被点亮，因而组11中每次只有一个LED被点亮。然而组11和41并行操作，以使显示器10可能同时有不止一个LED被点亮。因整帧时间被组11中待点亮的LED所分配，故使用于特定的LED被点亮的时间量增加了。组41按照同样方式与组11并行操作。
控制器24接收信息数据60，例如8比特并行数据，以待由显示器10显示出来；存储该数据；把该数据划分和译码成为个别的象素数据；再利用此个别的象素数据来操作组11和41。控制器24的组成和数据的划分在图3的讨论中将进一步解释。控制器24根据信息数据60生成第一使能信号(EI)26，它被耦合到开关17、18、19和21的使能输入端上，以控制或允许LED12、13、14和16被点亮。控制器24还有一个第一电流控制输出端28，被连接到开关17、18、19和21的电流输入端上，用于分别给LED12、13、14和16提供一第一可变驱动电流29。驱动电流29是作为可变电流源22的输出而产生的，可变电流源22是控制器24的一部分。控制器24控制由电流源22提供的驱动电流29的大小。控制器24还有一个第二可变电流源53，其功能类似于电流源22。电流源53有一个第二电流输出端58，它提供用于开关47、48、49和51并类似于驱动电流29的第二可变驱动电流59。
一组LED被点亮的时间长度称为该组和该组中的LED的激活时间。每组的激活时间随该组待显示的数据的变化而变化。激活时间由式1决定：
AT＝〔帧时间－(MDT*NNI)〕/NIL……(式1)
这里：AT＝该组的激活时间，MDT＝最小显示时间＋最小时钟时间，(最小显示时间和最小时钟时间将在下文结合图3讨论)，NNI＝不被点亮的数目，即一组中没有显示数据的LED的数目，因此这些LED不被点亮，和NIL＝该组中被点亮的数目。
如式1所示，一组具有4个LED被点亮的激活时间要比一组具有三个LED被点亮的激活时间少些。请注意，上述的激活时间(AT)公式是假设所有的LED强度与LED驱动电流之间是线性关系。通常，驱动电流是按照使图象强度能接近于以最大允许的驱动电流驱动象素时获得的相同强度来决定的，如式2所示：
ID＝(Imax*Tmin)/AT……(式2)
这里：ID＝驱动电流(例如电流29或59)，Imax＝提供最大象素点亮强度的电流，Tmin＝为提供最大点亮强度施加Imax的时间，和AT＝激活时间。
另外，为了给每个象素提供一定灰度定标发光强度，驱动电流29和59是可以变化的。通常，控制器24接收灰度定标发光信息，作为数据60的一部分并据此调整电流29和59。
图2概略性地示出适于实施如图1所示的开关17、18、19、21、47、48、49和51的实施方案。图2具有与图1相同标号的元件，并与图1对应的元件相同。开关17、18、19和21(图1)具有串联连接，这有利于在由使能信号26从一个开关到另一个开关定时钟的零场中形成一个重复循环1的循环回路(forming a recirculatingloop of a recirculating one in a field of zero′s that is clockedfrom switch to switch by enable signal 26)并被用来连续地使能(启动)LED1213、14和16(图1)。利用零场中重复循环1的技术对本领域的技术人员是公知的。开关17、18、19及21中的每一个(图1)均具有一个串联输入端，它被连接到下一个开关的串联输出端上。例如，开关21有一个串联输入端31，它被连接到开关19的串联输出端上，而串联输出端32被连接到开关17的串联输入端33上。开关17的串联输出端34被连接到开关18的串联输入端上。
开关17有一个存储部件，用于提供在零场中重复循环1，它用于把输出端28顺次耦合到LED12。在优选实施例中，该存储部件是一个触发器71，它具有一个时钟输入端，耦合信号26，和一个移位输入端，连接到开关17的输入端33，可把开关21的输出端32移位送到开关17中。触发器71的输出端Q和 Q被连接到传输门72，以把电流29从输出端28传送到开关17的输出端36，借此把电流29施加给LED20。同样，开关21有一个触发器73，类似于触发器71的功能，和一个传输门74，类似于传输门72的功能。
图3概略地示出适用于图1所示控制器24的实施方案方框图。图3具有与图1中相同标号的部件并与对应于图1的部件相同。控制器24可以以各种方式实施。图3所示的方框图是一种实施方法的例子。数据60送到控制器24，在这里，比特映象转换器把该数据转换为待显示图象的一种比特映象表示形式，然后把被转换的信息存入比特映象缓冲器中。比特映象转换器和缓冲器是本技术领域公知的。定时和控制部分接收时钟信号并控制比特映象缓冲器，把一特定组例如组11的比特映象数据64提供给定时ROM/查寻表，按图1所给定的公式产生该组的比特映象信息定时顺序。对于组11，该定时顺序经过多路复用器63被存进定序器(即可编程计数器61)的锁存器A，和可变电流源22的锁存器A中。同样地，组11的比特映象数据64还存入组缓冲器62的组缓冲器A中。在当前帧的信息正在显示时，控制器24使用两个组缓冲器(缓冲器A和缓冲器B)和计数器61与电源22之中每个的两个锁存器(锁存器A和锁存器B)为随后的帧准备提供存储信息。这样能使当前帧显示时使比特映象缓冲器和定时及控制部分为一帧产生定时和控制顺序。逻辑/定时部分接收时钟和定时及控制部分的输出，以便控制计数器61和电流源22的操作，如图4所示。同样地，组41的比特映象数据64提供给组缓冲器67的组缓冲器A和定时ROM/查寻表，然后再送给可编程计数器66的锁存器A和可变电流源53的锁存器A。
图4示出图1和图3所示的使能信号26和56操作实例的定时图。图4与图1具有相同标号的部分与图1相应的部分是相同的。图4的横坐标代表时间，并被分割为4个相等的时隙，用时间点t1、t2。t3、t4和t5表示。如果一组中的四个LED要全部被点亮，则时间点t1—t5代表LED切换的时间点。帧时间信号25用来参照说明由图1的显示器10所显示的数据的时间。当显示器10能显示信息时，在时间点t1，帧时间信号25成为激活状态。
图4所示的例子说明当LED12和13待点亮而LED14和16没有数据而不点亮时组11的定时图。图4还说明当LED42、44和46待点亮而LED43没有数据而不被点亮时组41的定时图。鉴此，控制器24利用图1讨论中的公式来确定组11的第一激活时间和组41的一个分开的第二激活时间。另外，在第一激活时间期间，控制器24为LED12和13设定将提供最大发光强度或所希望的发光强度的输出电流29的值，在第二激活时间期间，为LED42、44、46设定将提供所希望的发光强度的输出电流59的值。对于一幅单色图象，所希望的发光强度一般等于LED的最大发光强度，即等于在一个普通光栅扫描CRT显示器的一个象素时间通过LED的最大电流所提供的发光强度。对于灰度定标图象来说，为了能提供较低强度的灰度定标图象，所要求的发光强度也较低。因显示器10对各组11和组41利用整帧时间，故相应电流29和59也比LED的最大电流要小，但所希望的强度能等于该等效的最大LED强度。
因LED14和16没有显示数据，故LED14及16不被点亮。然而，重复循环1(recirculating one)仍须通过开关19至21来定时钟。鉴此，使能信号26须有跳变，来为开关19和21的触发器存储单元产生时钟信号。实现这些跳变是依靠使能信号26在刚刚足以满足触发器一个时钟设定时间的最小时钟时间内为低电平、而后使信号26在最小显示时间为高电平来产生一个跳变、把数据定时钟地输入该触发器来实现的。该最小显示时间是刚刚足以把数据定时钟地输入该触发器的时间。在这最小显示时间期间，电源22一般禁止工作，以阻止电流29不致产生图象。换言之，电流29虽能被耦合来驱动相应的LED，但因信号26保持高电平的时间是有限的，故该短暂的时间能防止在显示器10上产生可见的图象(图1)。
对这个例子来说，控制器24使用图1讨论所示公式来计算第一激活时间，以在两个LED12和13之间分配帧时间，还分配给LED14和16最小显示时间。当信号25成为激活状态时，信号26(E1)在t1时刻也成为激活状态。由于开关21中存储了重复循环1，这就使得开关17在开关21输出端32上将重复循环1定时钟地输入开关17中，借此，使开关17能把电流29施加到LED12上。在第一激活时间(前面的时间点t2)，信号26保持高电平，在最小时钟时间时信号26成为低电平，然后在时间点t3之前变成高电平，而将开关17的输出端34上的重复循环1定时钟地输入开关18中，借此使开关18能把电流29施加到LED13上。在第一激活时间，信号26保持高电平，使LED13点亮一段等于LED12被点亮的时间，然后在最小时钟时间时信号26成为低电平，在最小显示时间时变成高电平，以使开关18的输出定时钟地输入开关19中，借此，使LED14能在最小显示时间时把电流29施加到LED14，在最小时钟时间时信号26成为低电平，在最小显示时间时又变成高电平，以将开关19的输出定时钟地输入给开关21，借此，在最小显示时间内禁止开关19工作，而允许开关21把电流29施加到LED16上。此后，信号25变为低电平，以表明帧时间结束，于是，信号26变成低电平，控制器24禁止电源22工作，借此，阻止组11被点亮。
同样地，信号56(E2)用于点亮组41的LED42、44和46。对于这个例子，控制器24使用图1计论中所示公式来计算第二激活时间，在三个LED42、44和46之间分配帧时间，还分配最小显示时间给LED43。信号56(E2)与信号26同时在t1时成为激活电平，以使组11和41同时操作。在t2过后的第二激活时间时，信号26保持高电平，但是这一段时间要比第一激活时间小些，因组41有三个LED被点亮，而组11只有两个LED被点亮。然后，在最小时钟周期内，信号56成为低电平，而在最小显示时间又回到高电平，将重复循环1从开关47定时钟地送入开关48，借此，在最小显示时间时使LED43工作，然后在最小时钟周期回到低电平，并再回到高电平，将重复循环1定时钟地送入开关49，借此，在第二激活时间使LED44操作。在最小显示时间期间LED43被短暂地允许操作时，控制器24可以把电流59设定为零，以阻点亮43，或者也可以维持电流59不变，因LED43被点亮的时间是如此的短暂以致于显示器10上的图象将不被观察者所察觉。在LED44的第二激活时间，信号56保持高电平，然后变成低电平，并且又回到高电平，以将开关49的输出定时钟地送入开关51，借此，使开关51在第二激活时间把电流59施加到LED46上，这样，在第二激活时间，点亮LED46。此后，信号25变为低电平，指明帧时间结束，于是，信号56变为低电平，控制器24(图1)禁止电源53工作，借此，阻止点亮组41。
图5说明在半导体基片75上实施作为一整体半导体显示器的显示器10的投影图。图5具有与图1相同标号的部件且均与图1对应的部件相同。
到此，可以理解，这里已经提供了对于显示装置的一种新颖的控制方案。通过将象素单元编成很多组并使所有的组并行操作就能增加点亮个别象素所需的时间量，而且，通过对一组中待点亮的象素分配整帧时间，也能增加可用于个象素所需的时间。增加显示时间就能以较低的强度驱动象素单元，借此，延长了每个象素单元和显示器的有用寿命。

Claims (8)

1.一种用于控制显示器的方法，其特征在于：
把显示器的象素(12、13、14、16、42、43、44、46)编为多个组(11、41)；
该多个组(11、41)以并行方式操作。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述的多个组并行操作包括在激活时间点亮该多组中一组里的待点亮的象素。
3.根据权利要求2的方法，其特征在于，所述的在激活时间点亮多组中的该组里的的待点亮每个象素包括点亮多个组中该组里待点亮的每个象素的时间近似等于一个帧时间(25)减去第一量值，该第一量值等于该组内不被点亮象素数乘以第二量值，第二量值等于最小时钟时间加最小显示时间再除以该组中被点亮的象素数。
4.根据权利要求1、2或3的方法，其特征在于，该多个组的并行操作包括利用可变的驱动电流(28、58)来点亮象素。
5.根据权利要求1的方法，其特征在于，该多个组的并行操作包括：
将显示器的象素编成多个组；
确定该多个组中各组的激活时间；
确定该多个组中各组的驱动电流；和
通过将驱动电流施加到该多个组上并在该组的激活时间点亮一组中待显示的各个象素，使该多个组的各组在显示器的帧时间内并行操作。
6.根据权利要求4的方法，其特征在于，利用可变驱动电流包括利用驱动电流值，以在象素的激活时间产生最大发光强度。
7.根据权利要求4或5的方法，其特征在于，确定该多个组中各组的驱动动电流包括将一象素的最大发光强度电流值乘以最小显示时间，再将结果除以激活时间。
8.根据权利要求1的方法，其特征在于，该多个组的并行操作包括在显示器的帧时间期间该多个组并行操作。
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication