CN1136498C - 可自动调整图像画面的水平宽度的显示装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种可自动调整图像画面的水平宽度的显示装置，用于显示计算机传来的荧光屏画面信号。该信号含多个垂直同步信号、多个水平同步信号、多个图像信号。所显示的图像画面由多个图像信号构成。该装置包含显示屏；显示电路；第一计时电路计算两水平同步信号间的时间长度；第二计时电路，计算两水平同步信号间同步接收的图像信号中有图像部分的时间长度；控制电路以第一及第二计时电路输出的时间长度计算及调整显示屏显示的图像画面的水平宽度，使其与显示屏的水平宽度匹配。

Description

可自动调整图像画面的水平宽度 的显示装置及方法

本发明涉及一种显示装置及方法，特别涉及一种可自动调整图像画面的水平宽度的显示装置及方法。

显示装置是一个常用的装置，可用来将计算机所传来的荧光屏画面信号转化为图像画面，使用者因而可以阅读及使用计算机中的信息。随着科技的进步，显示装置的显示屏幕逐渐由以往的阴极射线管进步到液晶显示面板(liquid crysta1 display panel)以及投射式显示屏幕。不论是哪一种显示屏幕，显示装置必须能提供各种不同的水平宽度，以符合使用者不同的需求。不同水平宽度的呈现取决于显示装置如何处理计算机所传来的荧光屏画面信号，如果处理方法不够完善，使用者往往必须借助目视来手动调整显示装置，操作上非常麻烦。因此，如何将计算机传输来的信号做适当的处理以自动地调整水平宽度，已成为现今研究和发展显示装置一项重要的课题。

参照图1。图1为公知显示装置12接受荧光屏画面信号的示意图。公知显示装置12是通过一条由数条信号线所组成的电缆线来接收由计算机10所传来的荧光屏画面信号，而荧光屏画面信号中包含有水平同步信号、垂直同步信号以及图像信号。这些信号则分别由不同的信号线所传送，显示装置12在接收到这些信号并加以处理后，便会显示出图像画面。

参照图2，图2为公知图像画面21的图像分割示意图。以解析度800×600为例，显示装置12会将图像画面21分割成垂直方向共600条水平扫描线，而每条水平扫描线上有800个小方格。显示装置12会依据这些小方格依序送出像素(pixe1)来显示一个图像画面，首先由第一条水平扫描线20的第1格到第800格，接着由第二条水平扫描线22的第1格到第800格，如此一格一格地送出像素，直到第600条水平扫描线24的第800格，然后再循环地从第一条水平扫描线第1格开始送出像素来显示下一个显示画面。

参照图3。图3为图1所示的荧光屏画面信号的时序图，而图中VS、HS及视频依序表示垂直同步信号、水平同步信号及图像信号在时间T轴上的信号。每一次显示装置12收到一个垂直同步信号30就表示开始一个新的图像画面21，因此在开始一个垂直同步信号30的时间t0之后所收到的图像信号会由图像画面21的第1行开始依序显示，而每一个水平同步信号32表示一条新的水平扫描线开始，因此在开始一个水平同步信号32的时间t1之后所收到的图像信号是由图像画面21的第一行第一格开始依序显示到第一行最后一格；而在水平同步信号33的时间之后所收到的图像信号则是由图像画面21的第二行第一格开始依序显示到第二行最后一格，依此类推。如果解析度为800×600时，如图3的VS与HS所示，在垂直同步信号30之后，图像画面21会在水平同步信号32开始，依序从第1行开始送出600条水平扫描线，直到下一个垂直同步信号34再做循环。

公知自动调整图像画面的水平宽度的显示装置，尤其是液晶监视器(LCDMonitor)或投射式放影机(Projector)的显示装置，是建立一组水平同步信号频率、垂直同步信号频率、以及图像画面水平宽度的对照表。当显示装置12接收荧光屏画面信号时，计算机10会将水平同步信号及垂直同步信号传送给显示装置12，然后显示装置12会依据水平同步信号、及垂直同步信号的频率，利用查表的方式查得该组频率所对应的水平宽度后，再自动调整图像画面的水平宽度。

参照图4。图4为图1所示荧光屏画面信号及取样时钟脉冲40的时序图，而像素时钟(Pixel clock)表示取样时钟脉冲40。在一预定的水平宽度的要求下，显示装置内的锁相回路会自行产生一定频率的取样时钟脉冲40，用来对每一图像信号及水平同步信号作取样的动作。显示装置的控制电路将根据该取样结果来计算、并将处理后的水平宽度数据暂存入显示装置内的一画面缓冲器。然后液晶监视器或投射式放影机的显示装置会将画面缓冲器中数位化的结果显示到显示幕上。

然而，由于计算机中的显示卡输出的水平同步信号及垂直同步信号的频率、与显示装置12所预存的频率数据可能并不相同，因此显示装置12可能无法依据对照表得知正确的水平宽度。此时，便需依赖人为的设定调整，徒增麻烦。

因此，本发明的主要目的在于提供一种可自动调整图像画面的水平宽度的显示装置，其可借助计算出一图像信号与一水平同步信号的时间比值，来自动调整图像画面的水平宽度，使得显示装置能够适用于各种不同的显示卡。

为实现上述目的本发明提供一种显示装置，用于显示一荧光屏画面信号，该荧光屏画面信号内包含有多个垂直同步信号、多个水平同步信号、以及多个图像信号，该显示装置所显示的一图像画面是由该多个图像信号所构成，该显示装置包含有：一显示屏幕，用于显示该图像画面；一显示电路，用于处理所接收到的荧光屏画面信号并将其显示于该显示幕上；一第一计时电路，用于计算两个该水平同步信号之间的时间长度；一第二计时电路，用于计算在两个该水平同步信号之间所同步接收到的图像信号的具有图像部分的时间长度，该第二计时电路还包含有一比较电路，用于找出二垂直同步信号间的所有水平同步信号间的多个图像信号中、具有图像部分的最长的时间长度，而该控制电路是依据该第二计时电路输出的最长的时间长度及该第一计时电路输出的时间长度来调整该显示屏幕所显示的图像画面的水平宽度；以及一控制电路，用于依据该第一计时电路及第二计时电路所输出的时间长度，依据图像信号与一水平同步信号的时间比值来调整该显示屏幕所显示的图像画面的水平宽度，以使该图像画面的水平宽度与该显示屏幕可显示的水平宽度相匹配。

另外，本发明还提供一种用于处理荧光屏画面信号的方法，该荧光屏画面信号内包含有多个垂直同步信号、多个水平同步信号、以及多个图像信号，该方法包含有：计算所述多个水平同步信号中，两个水平同步信号之间的时间长度，为第一时间长度；计算在该水平同步信号内所接收到的同步传来的图像信号中具有图像部分的时间长度，为第二时间长度；以及依据该第一时间长度及该第二时间长度，借助计算出一图像信号与一水平同步信号的时间比值，来调整所显示的图像画面的水平宽度，以使该图像画面的水平宽度与该显示屏幕可显示的水平宽度相匹配。

为了进一步说明本发明，下面将结合附图及实施例进行详细描述。

图1为公知显示装置接受荧光屏画面信号的示意图。

图2为公知图像扫描显示画面图像分割的示意图。

图3为图1所示荧光屏画面信号的时序图。

图4为图1所示荧光屏画面信号及取样时钟脉冲的时序图。

图5为本发明显示装置接收荧光屏画面信号的示意图。

图6为图5所示的显示装置的功能方块图。

图7为图5所示的荧光屏画面信号的时序图。

图8为图7所示的水平同步信号、图像信号及取样时钟脉冲的时序图。

图9为图6所示第一计时电路的电路示意图。

图10为图6所示第二计时电路的电路示意图。

参照图5。图5为本发明显示装置50接收荧光屏画面信号的示意图。本发明显示装置50经由一电缆线与一计算机10相互电连接，用来显示计算机10所传来的荧光屏画面信号，而该电缆线包含有多条信号线。计算机10所传来的荧光屏画面信号内包含有多个垂直同步信号、多个水平同步信号、以及多个图像信号，而垂直同步信号、水平同步信号以及图像信号分别由不同的信号线传至显示装置50。显示装置50所显示的一图像画面则由该多个图像信号所构成。在计算机10所传来的荧光屏画面信号中，每两个垂直同步信号之间，包含有多个水平同步信号，而每一图像信号是与其相对应的水平同步信号同步传送至显示装置50。

参照图6。图6为图5所示的显示装置50的功能方块图。显示装置50包含有一显示幕52，用来显示图像画面；一锁相回路(Phase Locked Loop，PLL)61用来产生可对第一计时电路及第二计时电路计数的取样时钟脉冲；一显示电路54，用来处理计算机10所传来的荧光屏画面信号并将其显示于显示屏幕52上，一第一计时电路56，用来计算两个水平同步信号之间的时间长度；一第二计时电路58，用来计算在该两个水平同步信号之间由计算机10所同步传来的图像信号的具有图像部分的时间长度；以及一控制电路60，用来依据第一计时电路56及第二计时电路5 8所输出的时间长度来计算两个水平同步信号之间所同步接收到的图像信号中，具有图像部分的最长的时间长度、并依此来调整显示屏幕52所显示的图像画面的水平宽度，以使该图像画面的水平宽度与显示屏幕52的水平宽度相匹配。显示电路54包含一画面缓冲器62，用来暂存控制电路60所传来的图像信号。

当显示装置50为一投射式放影机时，显示电路54为一投影式显示电路，用来把计算机10所传来的荧光屏画面信号转换成光学图像画面并将其投射至显示屏幕52上，而显示屏幕52则为一投射式放影机荧光屏。而当显示装置50为一液晶显示器时，显示屏幕52则为一液晶显示面板。

参照图7及图8。图7为图5所示的荧光屏画面信号的时序图，而VS、HS及视频依序表示垂直同步信号、水平同步信号及图像信号。图8为图7所示的水平同步信号、取样时钟脉冲及图像信号的时序图，而像素时钟表示取样时钟脉冲。由计算机10所传来的荧光屏画面信号中，每两个垂直同步信号72、78的时间点t0、tn之间含有多个水平同步信号1～600，而每一图像信号是与相对应的水平同步信号同步传送至显示装置50。

参照图8及图9。图9为图6所示第一计时电路56的电路示意图。第一计时电路56包含有一D触发器(Dflip-flop)70，用来提供一水平同步信号84负缘的时间点t2；一第一计数器74，用来计算水平同步信号84从时间点t2开始、到下一个水平同步信号86到达前的时间点t5之间的取样时钟脉冲数量；以及一第一暂存器80，用来存储第一计数器74计算得到的取样时钟脉冲数量。

当水平同步信号自低电位至高电位时(在时间点t1)，D触发器70的输出为低电位，并且第一计数器74会被归零。当水平同步信号由高电位到低电位时(在时间点t2)，D触发器70的输出被锁住为高电位，因此第一计数器74开始计算取样时钟脉冲的数目。当水平同步信号再次至高电位时(在时间点t5)，第一计数器74所计算到的取样时钟脉冲的数量会输出至第一暂存器80，而第一计数器74也会重新归零。

参照图8及图10，图10为图6所示第二计时电路58的电路示意图。以解析度800×600为例，每个图像画面21是由600条水平扫描线20所构成，而每条水平扫描线20是由两个水平同步信号之间所传送的多个图像信号所组成。第二计时电路58的目的就是要在一个图像画面21的600条水平扫描线20中，找出水平宽度最长的水平扫描线20的时间长度。要找出水平宽度最长的水平扫描线20的时间长度，也就是要找出所有水平同步信号间，图像信号最长的时间长度。

为了达到上述目的，第二计时电路58可分为两部分：第一部分为计算在两个垂直同步信号之间的所有水平同步信号间，图像信号最长的结束时间t_av。此第一部分电路包含有一D触发器(D flip-flop)76，用来提供一水平同步信号负缘开始的时间点t2；一第二计数器75，用来计算水平同步信号由时间点t2、到下一个水平同步信号到达前的时间点t5之间的取样时钟脉冲数量；一第二暂存器81以及一第三暂存器82，用来存储第二计数器75计算得到的取样时钟脉冲数量，其中第三暂存器82的初使设定值为最小。当水平同步信号转换至高电位时(在时间点t1)，由于并无图像信号，因此D触发器76的输出为低电位，并且第二计数器75会被归零。当水平同步信号负缘部分开始输入时(在时间点t2)，D触发器76的输出被锁住为高电位，因此第二计数器75会开始计算取样时钟脉冲59的数目。当图像信号具有图像的负缘部分结束输入时，第二计数器75所计算到的取样时钟脉冲59的数量会输入至第二暂存器81。当水平同步信号再次到达高电位时(在时间点t5)且第二暂存器81所存的数值大于第三暂存器82原存的数值时，第二暂存器81所存储的取样时钟脉冲的数量会输入至第三暂存器82，而第二计数器75也会重新归零。由于在两个垂直同步信号具有多个水平同步信号，故重复上述步骤直到下一个垂直同步信号到达。第一部分电路的目的，是利用第三暂存器82以得知在同一画面中，显示屏幕中最右端的图像显示位置。

第二部分电路是为了计算在两个垂直同步信号间的所有水平同步信号间，图像信号开始出现(又称为“后囊(back porch)”部分)最短的时间t_ba。此部分包含有两个D触发器(D flip-flop)84、85，用来提供一图像信号开始的时间点t3；一第四暂存器86以及一第五暂存器87，用来存储第二计数器75计算得到的取样时钟脉冲数量，其中第五暂存器87的初使设定值为最大。当水平同步信号转换至高电位时(在时间点t1)，由于并无图像信号，因此D触发器84、85的输出为低电位，并且第二计数器75会被归零。当图像信号具有图像的部分开始输入时(在时间点t3)，D触发器85的输出被锁住为高电位，第二计数器75所计算到的取样时钟脉冲数量会输入至第四暂存器86。当水平同步信号再次到达高电位(在时间点t5)且第四暂存器86内所存储的数值小于第五暂存器87内所存储的原数值时，第四暂存器86所存储的取样时钟脉冲数量会输入至第五暂存器87，而第二计数器76也会重新归零。由于在二垂直同步信号间具有多个水平同步信号，故重复上述步骤直到下一个垂直同步信号到达。第二部分电路的目的是利用第五暂存器87，以得知在同一画面中，显示屏幕中最左端的图像显示位置。

因此，控制电路60可以在经历两个垂直同步信号时间后，也就是一个整个图像画面21，从第一暂存器80读取两个水平同步信号之间所经历的取样时钟脉冲的数量，以本实施例为例，更精确的说，控制电路60读取的是两个水平同步信号之间所经历的低电位时间t_h所经历的取样时钟脉冲数量；从第三暂存器82读取在两个垂直同步信号之间的所有水平图像信号中、图像信号最长的结束时间t_av所经历的取样时钟脉冲的数量；以及从第五暂存器87读取在两个垂直同步信号之间的所有水平同步信号中、图像信号开始出现(后囊部分)的最短时间t_ba所经历的取样时钟脉冲数量。由此，就可以决定一个显示画面中，水平宽度最宽的图像信号所经历的时间t_视频＝t_av-t_ba。本发明假设t_视频/t_h的比值与图像画面的水平宽度呈一线性关系，因此计算水平宽度的公式可模拟如下：

H＝A*t_视频/t_h+B

其中t_视频为时间点t3与时间点t4之间取样时钟脉冲的数量，t_h为时间点t2，与时间点t5之间取样时钟脉冲的数量，H为图像画面的水平宽度，而A、B为常数。

因此只要已知每一显示装置的常数A、B，控制电路60就可以依据第一及第二计时电路56、58所输出的时间长度t_h及t_视频来自动调整显示幕52所显示的图像画面的水平宽度。常数A、B的计算方式为：

1.令计算机输出第一组垂直同步信号、水平同步信号、图像信号，手动调整显示屏幕52所显示的图像画面的水平宽度H₁。记录此时的t_视频、t_h1、水平宽度H₁。

2.令计算机输出与第一组相同的垂直同步信号、水平同步信号、但是改变图像信号的时间长度，手动调整显示屏幕52所显示的图像画面的水平宽度H2。记录此时的t_视频2、t_h2、水平宽度H2。

3.将t_视频1、t_h1、H₁；t_视频2、t_h2、H2带入公式H＝A*t_视频/t_h+B，就可以计算得A、B的值。

4.由于本公式仅为一估计水平宽度的式子，因此为使A、B的值更具代表性，可重复步骤2的程序，根据t_视频3、t_h3、水平宽度H3...t_视频n、t_hn、水平宽度Hn，多计算几组A、B的值，再求其平均值。

在另一实施例中，考虑到不同频率的水平同步信号也可能对图像画面的水平宽度H产生影响，因此可将模拟水平宽度的公式修改为：

H＝A*t_视频/t_h+B+C(f)

其中，C(f)表示不同的水平同步脉冲频率时所应采用的常数。

常数A、B的计算方式与上述第一实施例相同。而C(f)的计算方式为：

1.将显示装置所欲支援的众多水平同步信号，依其频率的不同划分成多个频率区段f1、f2、f3...。

2.令计算机在第一个频率区段f1中输出第一组垂直同步信号、水平同步信号、图像信号，手动调整显示屏幕52所显示的图像画面的水平宽度H₁。记录此时的t_视频1t_h1带入公式H＝A*t/t_h+B中所得的水平宽度、与前述水平宽度H₁的差异即为C(f1)的值。

3.重复步骤2，针对其他水平同步信号的频率区段f2、f3...等，计算出相对应的C(f2)、C(f3)...。如此，即可求得完整的常数A、B、C(f)。

以上的两个实施例，均适用于工厂中大量生产。当工厂在大量生产时，只要事先计算好A、B(或是A、B、C(f))，并存入每一显示装置中的存储器中即可。如此一来，每一显示装置就可以根据接收到的t_视频3、t_h3，配合事先存入的A、B常数，或是A、B、C(f)常数及相对应的公式，就可以自动计算出正确的图像画面水平宽度H，再也不需要使用者费心手动调整了。

在又一实施例中，由于在工厂大量生产的过程中，不同的显示装置的各项特性会略有差异，这些差异也可可能会对图像画面的水平宽度H产生影响，因此我们可以将公式再调整为：

H＝A*t_视频/t_h+B+C(f)+D(Monitor)

其中，D(Monitor)表示不同的显示装置所应采用的常数。本常数是由工厂在实际生产作业时，先确定A、B、C(f)常数的值之后，再针对每一显示装置做些微的调整，以求每一显示装置都可以有最适当的水平宽度显示表现。

与公知显示装置12比较，本发明显示装置50是依据第一及第二计时电路56、58所输出的时间长度t_h及t_视频来自动调整显示屏幕52所显示的图像画面的水平宽度，因此可可适用显示卡输出的各种不同的水平同步信号，使显示装置50能并容于不同厂家所生产的各种显示卡。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求范围所做的等同变化与修饰，皆应属本发明要求保护的涵盖范围。

Claims (7)

1.一种显示装置，用于显示一荧光屏画面信号，该荧光屏画面信号内包含有多个垂直同步信号、多个水平同步信号、以及多个图像信号，该显示装置所显示的一图像画面是由该多个图像信号所构成，该显示装置包含有：

一显示屏幕，用于显示该图像画面；

一显示电路，用于处理所接收到的荧光屏画面信号并将其显示于该显示屏幕上；

一第一计时电路，用于计算两个该水平同步信号之间的时间长度；

一第二计时电路，用于计算两个该水平同步信号之间所同步接收到的图像信号的具有图像部分的时间长度，该第二计时电路还包含有一比较电路，用于找出二垂直同步信号间的所有水平同步信号间的多个图像信号中、具有图像部分的最长的时间长度，而该控制电路是依据该第二计时电路输出的最长的时间长度及该第一计时电路输出的时间长度来调整该显示屏幕所显示的图像画面的水平宽度；以及

一控制电路，用于依据该第一计时电路及第二计时电路所输出的时间长度，依据图像信号与一水平同步信号的时间比值来调整该显示屏幕所显示的图像画面的水平宽度，以使该图像画面的水平宽度与该显示屏幕可显示的水平宽度相匹配。

2.如权利要求1所述的显示装置，其中在该计算机所传来的荧光屏画面信号中，每二个垂直同步信号之间含有多个水平同步信号，而每一该图像信号是与相对应的该水平同步信号同步传至该显示装置。

3.如权利要求2所述的显示装置，其中该显示装置是由一电缆线与一计算机相连接，该电缆线包含有多条信号线，而该垂直同步信号、水平同步信号以及图像信号是分别由该多条信号线传至该显示装置。

4.如权利要求1所述的显示装置，其中该显示屏幕为一液晶显示面板。

5.如权利要求1所述的显示装置，其中该显示电路为一投影式显示电路，用于将该计算机所传来的荧光屏画面信号转换成光学图像画面并将其投射至该显示屏幕上。

6.如权利要求1所述的显示装置，其中该显示电路包含有一画面缓冲器，用于暂存该显示电路所传来的图像信号。

7.一种用于处理荧光屏画面信号的方法，该荧光屏画面信号内包含有多个垂直同步信号、多个水平同步信号、以及多个图像信号，该方法包含有：

计算所述多个水平同步信号中，两个水平同步信号之间的时间长度，为第一时间长度；

计算在该水平同步信号内所接收到的同步传来的图像信号中具有图像部分的时间长度，为第二时间长度；以及依据该第一时间长度及该第二时间长度，借助计算出一图像信号与一水平同步信号的时间比值，来调整所显示的图像画面的水平宽度，以使该图像画面的水平宽度与该显示屏幕可显示的水平宽度相匹配。

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