CN1160224A

CN1160224A - 影像显示系统

Info

Publication number: CN1160224A
Application number: CN97101887A
Authority: CN
Inventors: 北川秀行
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1996-02-02
Filing date: 1997-02-02
Publication date: 1997-09-24
Also published as: JPH09212139A; US5844539A

Abstract

一个影像显示系统，具有一个主驱动器，一个子驱动器，一个显示板和一个时标发生器。主驱动器提供多种具有不同分辨率标准的视频信号，子驱动器提供可控制亮度的独立的黑色信号。显示板包括用于顺序地选择像素行的垂直扫描电路，用于将视频信号发送到像素的列并将其写入选定的像素的水平扫描电路，和用于将黑色信号发送到像素的列并写入选定的像素的辅助扫描电路，时标发送器按照视频信号的分辨率通过发送控制信号控制显示板上的扫描电路。

Description

影像显示系统

本发明涉及一种采用有源矩阵液晶显示板或类似物作为显示部分的影像显示系统，具体地说，涉及一种能够适用于具有不同分辨率标准的视频信号的影像显示系统。

参见图7，现在对常规的有源矩阵显示板作一简要说明。这个显示板包括一个驱动基片101，一个计数器基片102，和放置在这两个基片之间的一个电化学基片103。目前，这种电化学基片广泛地采用液晶材料制作。在驱动基片101中，屏幕部分104和周围电路部分是一个集成块。周围电路部分包括垂直扫描电路105和水平扫描电路106。驱动基片101的上端还有一个用于和外部连接的端子部分107。该端子部分107通过导线108和垂直扫描电路105和水平扫描电路106相连。在计数器基片102的整个内表面上布满计数器电极(未示出)。在屏幕部分104中，顺着行的方向布置有选通线109，顺着列的方向布置有信号线110。选通线109和垂直扫描电路105相连，信号线110和水平扫描电路106相连。由像素电极111和用于驱动这些电极111的薄膜晶体管112组成的像素单元是一个集成块，在这个集成块中两种线是相互交叠(INTERSECT)的。垂直扫描电路105与垂直启动信号或从外部输入的垂直时钟信号同步工作，顺序选择在屏幕104上的像素行。水平扫描电路106，按照一个控制信号，例如水平启动信号或从外部输入的水平时钟信号进行工作，顺序向像素列发送由外部提供的视频信号，并将该视频信号写入像素单元中的被选定的像素中。

由外部提供的视频信号，具有各种不同的分辨率标准。例如，用于电视的视频信号具有NTSC(国家电视系统委员会)标准和PAL(相位替代行)标准。如果图7所示的显示板的屏幕部分按照NTSC标准安排像素，那么PAL标准的视频信号就需要由显示板转换才能成为扫描信号，也就是说要对像素行进行所谓的采样驱动。因此，就需要有场存储器用于临时存储视频信号。此外，最近有源矩阵显示板被广泛地用作电脑图形显示器。在这种情况下，个人电脑也会输出具有各种类型分辨率标准的视频信号。从个人电脑输出的视频信号是点阵形式的，当将这种视频信号按照同电视视频信号类似的分辨率标准转换为扫描线时，在屏幕上出现所谓的莫尔条纹。换言之，在点阵数据视频信号转换为扫描线的过程中，从点阵数据视频信号中采样时间的相位移，将在相对大的周期上在点阵数据和屏幕上的像素之间产生相位差，它将呈现为莫尔条纹。消除莫尔条纹要求大规模的信号处理，这样增加了费用。因此，为了抑制莫尔条纹，要求个人电脑或类似设备提供的视频信号的分辨率必须同显示板中屏幕上的像素安排相对应。这样，当显示板设计用于高分辨率视频信号时，在显示低分辨率信号的情况下，未写入视频信号的那些像素必然会留在屏幕的周围并且变成一个空白的区域。通常，为了改善屏幕的显示质量在显示区域外部的空白区域上显示黑色。一种用于显示黑色的驱动方法是在垂直消隐周期中写入视频信号的(图象信号和同步信号的)区分电平。区分电平超过消隐电平的标准。然而按照这种常规方法将出现这样的问题：在使用者控制亮度时会引起空白区域中显示的黑色的亮度变化，这样显示区域外部就几乎不能显示清楚的黑色。

因此，本发明的目的是要提供一个能够在同一块显示板上显示具有不同分辨率的视频信号的影像显示系统。

按照本发明，上述的目的一方面是通过提供一种影像显示系统来实现的，该系统包括：一个驱动器，用于提供多种具有不同分辨率标准的视频信号，并且用于提供一种独立于视频信号的亮度能够被控制的黑色信号；一块显示板，具有一个由多个以矩阵形式排列的像素组成的屏幕，一个用于顺序的显示像素的行的垂直扫描电路，和一个水平扫描电路用于向像素的列顺序地发送视频信号和黑色信号并将这些信号写入选定的像素；和一个时标发生器，用于按照显示板中驱动器向每一个扫描电路提供的视频信号的分辨率调整控制信号的发送时间，该时标发生器还向像素的行列同分辨率相适应的屏幕的显示区域写入视频信号，该时标发生器还包括一个装置，用于控制向显示区域外部的屏幕消隐区域的像素中写入黑色信号。

水平扫描电路可以包括一个第一水平扫描电路和一个第二水平扫描电路，前者用于将视频信号顺序地发送给像素的列，以便将其写入选定的像素，后者用于发送黑色信号以便将其写入选定的像素。

时标发生器可以控制显示板中垂直扫描电路的工作，使其在视频信号的一个垂直消隐周期内将黑色信号写入消隐区域上、下部分的每一行像素中。在消隐区域写入黑色信号可以采用回行扫描的方法。

时标发生器也可以控制显示板中垂直扫描电路一部分的工作，使其在视频信号的一个垂直消隐周期内同时将黑色信号和视频信号写入消隐区域上、下部分所有的像素行(collective rows)中。黑色信号可以采用回场扫描的方法写入消隐区域上、下部分的行中。

按照本发明，上述的目的另一方面是通过提供一种方法，用于驱动下列影像显示系统来实现的，所述影像显示系统包括：一个驱动器，用于提供多种具有不同分辨率标准的视频信号，并且用于提供一种独立于视频信号的亮度能够被控制的黑色信号；一个由多个以矩阵形式排列的像素组成的屏幕；一块显示板，具有一个由多个以矩阵形式排列的像素组成的屏幕，一个用于顺序的选择像素的行的垂直扫描电路，和一个水平扫描电路用于向像素的列顺序地发送视频信号和黑色信号并将这些信号写入选定的像素；和一个时标发生器，用于按照显示板中驱动器向每一个扫描电路提供的视频信号的分辨率调整控制信号的发送时标，所述方法包括以下步骤：向像素的行列同分辨率相适应的屏幕的显示区域写入视频信号；向显示区域外部的属于屏幕消隐区域的像素中写入黑色信号。

黑色信号和视频信号可以在视频信号的一个垂直消隐周期内写入消隐区域上、下部分的每一行像素中。

黑色信号和视频信号也可以在视频信号的一个垂直消隐周期内同时被写入消隐区域上、下部分的像素行中。

如上所述，按照本发明，当具有不同分辨率的视频信号在同一个显示板上显示时，该影像显示系统包括有一个发生电路，用于产生独立于视频信号的黑色信号，并在显示区域外部的消隐区域上显示黑色。经过其他路径向显示板输入黑色信号，可以使黑色稳定地显示在消隐区域上，而不受使用者控制亮度的影响。

下面对附图作简要说明。

图1是一幅方块图，展示了本发明的影像显示系统的基本结构。

图2A至2C是示意图，用于说明图1中所示的影像显示系统的工作情况。

图3是一幅方块图，展示了图1中所示的影像显示系统的显示板。

图4是一幅波形图，用于说明图3中所示的显示板的工作情况。

图5也是一幅用于说明图3中所示的显示板工作情况的波形图。

图6是一幅电路图，展示了显示板所附的垂直扫描电路的一个具体例子。

图7是一幅简要的透视图，用于展示常规的显示板的一个具体例子。

下面将参照附图对本发明的一个最佳实施例进行说明。图1展示了本发明的影像显示系统的整体方块图。这个影像显示系统包括一个主驱动器1，一个子驱动器2，一块显示板3，和一个时标发生器4。主驱动器1向显示板3提供多种具有不同分辨率标准的视频信号。主驱动器1按照时标发生器4提供的交流转换信号FRP，将个人电脑之类设备输出的原始信号转换为交流信号，并输出按红、绿和蓝三色分开的视频信号VSIG。子驱动器2(黑色信号发生电路)向显示板3输出独立于视频信号VSIG的并且亮度可控的黑色信号。换言之，子驱动器2按照时标发生器4提供的交流信号FRP，把由其提供的电平可控的黑色电平电压BLK转换为交流电压，并且向显示板3输出一个最终的黑色信号VBLK。实际上，主驱动器1和子驱动器2是被结合在一片集成电路中的，并被合称为驱动器。

显示板3包括有屏幕31，在该屏幕上以矩阵形式排列着数量极大的像素单元32。显示板3是一种带有周边电路的板型，它具有一个垂直扫描电路33，一个水平扫描电路34和一个位于屏幕31周围的，集成在同一片基片上的辅助扫描电路35。垂直扫描电路33顺序地选择屏幕31上的像素单元32的像素行。水平扫描电路34将主驱动器1提供的视频信号VSIG顺序地发送给像素单元32的像素行，并将发送的信号写入选定的像素单元32。辅助扫描电路35将子驱动器2提供的黑色信号VBLK顺序地发送给像素单元32的像素行，并将提供的黑色信号VBLK写入选定的像素单元32。

以个人电脑提供的同步信号SYNC为基础，时标发生器4根据显示板3提供的视频信号VSIG的分辨率，通过向扫描电路输出各种类型的控制信号控制显示板3的垂直扫描电路33，水平扫描电路34和辅助扫描电路35的工作。所说的控制信号包括提供给垂直扫描电路33的垂直启动信号VST和垂直时钟信号VCK，提供给水平扫描电路34的水平启动信号HST和水平时钟信号HCK，提供给辅助扫描电路35的启动信号PST和时钟信号PCK以及用于在扫描电路33，34和35之间进行切换的控制信号CTL。按照这种方式，视频信号VSIG被写入具有同视频信号VSIG的分辨率相适应的像素行列数的屏幕31的显示区域，黑色信号VBLK被写入显示区域36外部的消隐区37的像素单元32中。

此外，一般来说用于显示的监视器都有用户亮度调节功能，用来根据用户的爱好控制屏幕的亮度。在常规方式下，当视频信号中的区分电平(黑色电平)作为黑色信号在监视器中用上述调节功能写入消隐区域37中时，显示区域36中的亮度控制同时也要改变消隐区域37中的亮度，这将引起黑色电平不能被充分显示的缺陷。为了克服这个缺陷，本发明通过设置具有独立于作为视频信号源的主驱动器1的亮度控制的子驱动器2(黑色信号发生电路)，以及向显示板3输入黑色信号，使得消隐区域37可以不管用户亮度调整功能的变化，始终稳定地处于黑色电平上。

下面将参照附图2对图1中所示的影像显示系统进行详细地说明。如图2A所示，在这个实施例中显示板3包括有以XGA(扩展图形排列〕标准为基础的屏幕31。换言之，以XGA标准为基础的视频信号具有高分辨率，与此分辨率相一致，屏幕31的像素单元32具有768行和1024列。当主驱动器1提供以XGA标准为基础的视频信号VSIG时，显示板3的屏幕31包含的所有像素单元者都将被驱动用于显示。也就是说，在这种情况下整个屏幕31都成为显示区域，而不会出现消隐区域。

图2B表示当以SVGA(超级视频图形排列)标准为基础的视频信号被提供给设计用于XGA标准的显示板时发生的情况。SVGA标准同XGA标准相比其分辨率较低，相应地其像素安排具有600行和800列。按照本发明，视频信号将写入具有和SVGA标准的分辨率相适应的像素行数(600行)和列数(800列)的屏幕31的显示区域36中。黑色信号将写入显示区域36外部的消隐区域37的像素中。如上所述，由于在本发明中，要显示的视频信号的的分辨率和显示区域的像素安排是完全对应的，所以就不会发生诸如莫尔条纹之类通常发生的问题。

图2C表示当主驱动器1提供分辨率比SVGA标准低的VGA(视频图形排列)标准的视频信号时发生的情况。这时，以VGA标准为基础的视频信号仅限于写入包含480行和640列像素单元32的显示区域36中。黑色信号被写入显示区域36以外的消隐区域37中。先由时标发生器4在例如视频信号的一个垂直消隐周期内通过以极高的速度控制显示板3的垂直扫描电路33的工作，将黑色信号高速写入消隐区域37上、下部分的像素行(上部的行和下部的行)中，紧接着，时标发生器4以正常的操作速度将黑色信号和视频信号写入在上、下部分的像素行之间的中间像素行的每个像素中。在这种情况下，黑色信号先被顺序地写入属于消隐区域37的左边的像素列，接着将视频信号顺序地写入显示区域36包含的中间的像素列，最后再将黑色信号写入右边的像素列。这样，以VGA标准为基础的视频信号仅被写入中间行与中间列交叉的显示区域36中。黑色信号高速写入上部和下部像素行的步骤，也可以通过控制在显示板3中的垂直扫描电路的一部分，在视频信号的一个垂直消隐周期内与其他操作同时进行。

图3展示了显示板3的详细的方块图。显示板3包括在行向安排的选通线X和列向安排的信号线Y。在选通线X和信号线Y互相交叉的位置还安排有液晶像素单元LC。在本实施例中，显示板3包括液晶像素单元LC，当然该液晶像素单元LC是由另一种电化学材料组成的。液晶像素单元LC是由薄膜晶体管Tr驱动的。薄膜晶体管Tr的源极和相应的信号线Y相连，栅极和相应的选通线X相连，漏极和相应的液晶像素单元LC相连。

各条选通线X同垂直扫描电路33相连。垂直扫描电路33包括，例如由多级D触发器(DFF)连接组成的移位寄存器。垂直扫描电路33按照垂直时钟信号VCK顺序地传送垂直启动信号VST，并向选通线X提供选通脉冲φv1-φvm，借此在每个选通周期内顺序地扫描选通线X和选择每一行的液晶像素单元LC。

此外，各条信号线Y经过与其相对应的水平开关器件HSW连接到输入线38上。输入线38提供由主驱动器1的视频信号VSIG。输入线38还设置有水平扫描电路34用于开关每一个开关器件HSW。换言之，水平扫描电路34与水平时钟信号HCK同步地顺序传送水平启动信号HST，并输出采样脉冲φH1，φH2，φH3至φHN，用于开关水平开关器件HSW。通过上述操作对每一条信号线Y上的视频信号VSIG进行采样，并经过导通的薄膜晶体管Tr在每一个选通周期内将采样信号写入一个选定行的像素单元LC中。

本发明的特点是各条信号线Y经过其他水平开关器件PSW同另一条输入线39相连。这条输入线39用来提供从子驱动器2来的黑色信号VBLK。输入线39还设置有辅助扫描电路35用于开关水平开关器件PSW。换言之，辅助扫描电路35与时钟信号PCK同步，顺序地传送启动信号PST，并且，输出采样脉冲φP1，φP2，φP3至φPN用于开关水平开关器件PSW。借此，每一条信号线Y对黑色信号VBLK进行采样并通过导通的薄膜晶体管Tr在一个行扫描周期内将其写入一个选定行的像素单元LC中。

现对显示板3的操作进行说明：如图2A所示，当输入以XGA标准为基础的视频信号时，仅该视频信号VSIG被写入屏幕31包含的所有液晶像素单元LC中。因此，垂直扫描电路33顺序地输出，从第一级到最末级的选通脉冲φv。水平扫描电路34按照控制信号CTL执行通常的传送操作，并顺序地输出从第一级到最末级的采样脉冲φH。以XGA标准为基础的视频信号VSIG就是以这种方式正好写入所有的液晶像素单元LC中。这时，辅助扫描电路35按照控制信号CTL完全停止工作，它使得所有的水平开关器件PSW保持被关闭状态。

此外，如图2C所示：当以VGA标准为基础的视频信号VSIG被写入时，黑色信号首先在垂直消隐周期内以高速写入消隐区域37所属的上部行和下部行中。因此，垂直扫描电路33按照加速地垂直时钟信号VCK以高速将垂直启动信号传送到同上部行和下部行相对应的选通线X中，并顺序地输出选通脉冲φv。然后，垂直扫描电路33跳过同中间行相对应级的传送操作。辅助扫描电路35按照控制信号CTL被激活，并顺序地输出，选通脉冲φp用于打开水平开关器件PSW，借此，写入黑色信号VBLK。辅助扫描电路35也可同时打开水平开关器件PSW而不是顺序地打开水平开关器件PSW。与此相反，水平扫描电路34按照控制信号CTL被控制不进行操作。接着，在垂直消隐周期结束以后，黑色信号VBLK和视频信号VBIG如图2C所示被分别写入中间行。在这种情况下，垂直扫描电路33以正常操作速度按照控制信号CTL向同中间行相对应的选通线X输出选通脉冲φv。辅助扫描电路35选择性地打开同左边的列或右边的列相对应的水平开关器件，同时，水平扫描电路34顺序地打开同中间列相对应的水平开关器件HSW，如图2C所示。

参照图4，现对向消隐区域包含的上部行和下部行高速写入黑色信号的操作进行说明。如图4中的时序图所示：原始视频信号SIG在垂直消隐周期以后的每一个行周期中部包含视频数据。由时标发生器4提供的垂直时钟信号VCK仅在垂直消隐周期中被加速。在此以后，对每一个行周期，垂直时钟信号VCK被转换成开始正常操作。如上所述，黑色信号VBLK要被转换为交流信号，在垂直消隐周期中它将响应被加速的垂直时钟信号VCK进行高速的交替转换。主驱动器1提供的送到显示板3的视频信号VSIG也要被转换为交流信号，在每一个行周期该信号的极性被反向，在垂直消隐周期中，该信号不包含视频数据。这个特性被用来高速写入黑色信号VBLK。在本实施例中就是采用这种方式，使垂直扫描电路33的传送速度在垂直消隐周期中加速，并将黑色信号VBLK写入每一行的像素单元中。按照这种驱动方法，黑色信号VBLK仅仅被同时写入一行的像素单元中，因此它的优点是负荷相对较低。此外，甚至在显示黑色的消隐区域37中也实现了回行扫描的驱动。

图5展示了写入黑色信号的另一种方法，在这个实施例中显示板3上的垂直扫描电路33的一部分在垂直消隐周期中被同时驱动，使得黑色信号被同时写入消隐区域37的上部行和下部行。亦即，时标发生器4在垂直消隐周期中提供一个单个的时钟信号BCK。显示板3中的垂直扫描电路33按照时钟信号BCK同时向与上部行和下部行相对应的选通线X输出选通脉冲φv。由此，黑色信号VBLK被同时写入所有的上部行和所有的下部行。在垂直消隐周期结束以后，显示板3开始正常操作，其中视频信号VSIG和黑色信号VBLK在每一个行周期中被写入每一个列的同一行的像素单元32中。在本实施例中，消隐区域37的上部行和下部行在垂直消隐周期中的一个特定的时间内(时钟信号BCK输出的时间)以这种方式被同时选定，并且黑色信号被同时写入像素单元32中。因为这种驱动方法不要求高速传送，所以同图4所示的情况相比，用于写入像素电势的周期可以十分充裕，但是黑包信号不能用回行扫描的方法写入消隐区域37中。因此，采用这种驱动方法时，黑色信号是用回场扫描的方法写入消隐区域37的上部行和下部行的。

图6展示了用于图5所示的驱动方法的垂直扫描电路的一个详细的例子。垂直扫描电路33包括一个由多级D触发器DFF连接组成的移位寄存器。垂直扫描电路33按照垂直时钟信号VCK顺序地传送垂直启动信号VST，并向相应的选通线X顺序地输出选通脉冲φv。D触发器DFF与消隐区域37的上部行和下部行相对应的级的输出被连接到或门器件OR上。当黑色信号被同时写入消隐区域37的上部行和下部行时，时钟信号BCK经过该或门OR被直接输出到选通线X上。

Claims

1、一个影像显示系统包括：

一个驱动器，用于提供多种具有不同分辨率标准的视频信号，并用于提供一个独立于所述视频信号的亮度可调整的黑色信号；

一块显示板，具有一个由多个以矩阵形式排列的像素单元组成的屏幕，一个用于顺序地选择所述的像素单元的行的垂直扫描电路，和一个水平扫描电路用于将所述的视频信号和黑色信号顺序地发送到所述的像素的列，以便将它们写入选定的像素单元中；

和一个时标发生器，用于按照由所述驱动器提供给显示板上的每一个扫描电路的视频信号的分辨率调整控制信号的发送时间，

所述的时标发生器将所述的视频信号写入所述屏幕的显示区域，该屏幕具有同所述分辨率相适应的像素行列，所述的时标发生器还包括用于控制所述黑色信号的装置，以便将所述黑色信号写入所述屏幕显示区域外部的消隐区域的像素单元中。

2、一个如权利要求1所述的影像显示系统，其中所述的水平扫描电路包括一个第一扫描电路，用于向所述像素的列发送所述的视频信号以便将其写入选定的像素单元，和一个第二扫描电路用于发送所述的黑色信号以便将其写入选定的像素单元。

3、一个如权利要求1所述的影像显示系统，其中所述时标发生器控制所述的显示板上的垂直扫描电路的工作，以便在所述视频信号的一个垂直消隐周期内将所述黑色信号写入所述消隐区域上、下部分包括的每一行的像素单元中。

4、一个如权利要求3所述的影像显示系统，其中所述的消隐区域中的黑色信号是通过回行扫描的方法写入的。

5、一个如权利要求1所述的影像显示系统，其中所述的时标发生器控制在所述显示板上的垂直扫描电路一部分使其进行同时工作，以便在所述视频信号的一个垂直消隐周期内将所述黑色信号和所述视频信号写入所述消隐区域上、下部分包括的共同的像素单元行中。

6、一个如权利要求5所述的影像显示系统，其中所述的黑色信号是通过回场扫描的方法写入到所述消隐区域的上部行和下部行的。

7、一种用于驱动下列影像显示系统的方法，所述影像显示系统包括：一个驱动器，用于提供多种具有不同分辨率标准的视频信号，并且用于提供一种独立于所述视频信号的亮度能够被控制的黑色信号；一个由多个以矩阵形式排列的像素组成的屏幕；一块显示板，具有一个由多个以矩阵形式排列的像素组成的屏幕，一个用于顺序地选择所述像素的行的垂直扫描电路，和一个水平扫描电路用于向所述像素的列顺序地发送所述的视频信号和黑色信号并将这些信号写入选定的像素；和一个时标发生器，用于按照所述显示板中驱动器向每一个扫描电路提供的视频信号的分辨率调整控制信号的发送时标；

所述的方法包括以下步骤：

向包含的像素的行列同所述的分辨率相适应的所述屏幕的一个显示区域写入所述的视频信号；

向所述的显示区域外部的属于所述屏幕的一个消隐区域的所述像素单元中写入所述的黑色信号。

8、一种如权利要求7所述的用于驱动一个影像显示系统的方法，其中所述的黑色信号和视频信号是在所述视频信号的一个垂直消隐周期内被写入所述消隐区域上、下部分包括的每一行的像素单元中的。

9、一种如权利要求7所述的用于驱动一个影像显示系统的方法，其中所述的黑色信号和视频信号是在所述视频信号的一个垂直消隐周期内被同时写入所述消隐区域上、下部分包括的像素单元的行中的。