CN1606051A - 控制图像显示设备亮度的方法和装置 - Google Patents

Abstract

提供一种控制图像显示设备亮度的方法和装置。控制图像显示设备亮度的方法包括：(a)产生具有某一频率的时钟信号，该频率依据预定列线中的行电极位置进行变化；(b)使用与显示图像信号的像素行电极位置相应的时钟信号，产生具有某一脉冲宽度的信号，该脉冲宽度与输入的图像信号的灰度级值对应。

Description

控制图像显示设备亮度的方法和装置

技术领域

本发明涉及图像显示设备中的亮度控制，尤其涉及控制平板显示器亮度的方法和装置，这样对于给定的图像信号来说，显示设备每个像素具有相同亮度。

背景技术

图像显示设备如平板显示器，通常包括以矩阵形式排列的列电极和行电极组，使用连接到每组电极的驱动电路表现图像。为了提高生产效率并减小平板显示器尺寸和生产成本，典型地，驱动电路连接到列电极组一侧或行电极组一侧。因此，屏幕上远离驱动电路的区域具有比屏幕上驱动电路附近的区域更差的亮度特性，这是由平板显示器电极材料的电阻和电极间的电容引起的。

平板显示器中表示灰度级的常规方法使用由驱动电路控制亮度的方法，驱动电路驱动一组列电极，以便通过使用幅度调制方法响应施加到列电极的电压幅度。在这种情况下，列电极离驱动电路越远，由驱动电路提供的电压越小。为了防止这种现象，对一预定图像信号，向第一行电极施加电压V1，对该预定图像信号，向最后一行电极施加电压VN，行电极离驱动电路越远，由驱动电路提供给该行电极的电压越大。因此，通过补偿电压变化，沿列电极组可以对每个像素施加相同电压，电压变化依赖于每个行电极与驱动电路间的距离。因此，列中的每个像素可以显示均匀亮度。

然而，在该使用幅度调制方法控制亮度的常规方法中，为了防止列方向上的亮度恶化，施加到每个列电极的电压应该得到改变。因此，另外需要电源电路和控制电路，这导致耗电量增加。

发明内容

本发明提供控制图像显示设备如平板显示器亮度的方法，将脉冲宽度调制(PWM)方法用于灰度级表示，以便对于给定的相同图像信号来说，显示设备上每个像素具有相同亮度。

本发明也提供控制图像显示设备亮度的装置。

根据本发明一方面，提供控制图像显示设备亮度的方法，该方法包括(a)产生具有某一频率的时钟信号，该频率依据预定列线中的行电极位置进行变化；(b)使用与显示图像信号的像素行电极位置相应的时钟信号，产生具有某一脉冲宽度的信号，该脉冲宽度与输入的图像信号的灰度级值对应。

根据本发明另一方面，提供控制图像显示设备亮度的装置，该装置包括可变时钟信号发生单元，其产生具有某一频率的时钟信号，该频率依据预定列线中的行电极位置进行变化；脉冲宽度调制信号发生单元，其使用与显示图像信号的像素行电极位置相应的时钟信号，产生具有某一脉冲宽度的信号，该脉冲宽度与输入的图像信号的灰度级值对应。

附图说明

通过参考附图详细描述本发明实施例，本发明的上述和其它特征与优点将变得更显而易见，其中：

图1是图解表示平板显示器灰度级的脉冲宽度调制方法的定时图；

图2是图解根据一组行电极位置的平板显示器亮度特性的曲线图；

图3是图解根据本发明优选实施例的平板显示器亮度控制方法的曲线图；

图4是根据本发明优选实施例的平板显示器亮度控制方法的流程图；

图5是根据本发明优选实施例的平板显示器亮度控制装置的方框图；

图6A是图解图5中所示装置每个部件运行的定时图；

图6B是图解图5中所示装置波形发生器的频率-电压特性的曲线图；

图7A-7C是图表，其中将常规的使用PWM控制亮度方法的性能与根据本发明优选实施例的控制亮度方法的性能进行比较。

具体实施方式

在下文中，将参考附图更完整地描述本发明，在附图中图示了本发明的优选实施例。

图1是图解表示平板显示器灰度级的脉冲宽度调制(PWM)方法的定时图。图1(A)、1(B)、1(C)和1(D)分别表示具有预定频率的时钟信号、同步信号、计数信号和PWM信号。

假设图像数据具有8位灰度级值。参考图1，当同步信号(b)处于逻辑高状态，计数256个时钟脉冲。当同步信号处于逻辑高状态时，256个时钟信号(a)的时钟脉冲总周期设定为接通时间周期T_on。假设要显示的图像数据具有251个灰度级，如图1(D)中所示，产生脉冲宽度为t_PWM的PWM信号。使用下面公式(1)可以表示脉冲宽度t_PWM。

$t_{\mathrm{PWM}}=\frac{T_{\mathrm{on}}}{G_{\mathrm{tot}}}{G}_{\mathrm{in}}\·\·\·\left(1\right)$

在公式(1)中，G_tot和G_in分别是可以被表示的灰度级值数和要显示的图像数据的灰度级。

换句话说，根据PWM方法，当脉冲宽度与亮度成比例并且灰度级用8位表示时，可以从接通时间周期T_on中产生256个脉冲宽度。此后，产生PWM信号，根据将要显示的图像数据的灰度级对它的脉冲宽度进行调节。PWM信号应用到列或行驱动电路中。

图2是图解根据一组行电极位置的平板显示器亮度特性的曲线图。参考图2，R(1)表示位于最靠近列驱动电路的第一行电极，R(n)表示位于最远离列驱动电路的第n行电极，B(1)是对一个预定图像信号在行电极R(1)上测量的亮度，B(n)是对该预定图像信号在行电极R(n)上测量的亮度。在平板显示器中，电极离驱动电路越远，用于预定图像信号的平板显示器亮度越低。

图3是图解根据本发明优选实施例的平板显示器亮度控制方法的定时图。参考图3，(a)表示脉冲宽度t_PWM，其根据行电极的位置而变化，(b)表示垂直同步信号。参考图3，随着行电极位置离驱动电路变得越远，用于图像信号的PWM信号的脉冲宽度逐渐增加。换句话说，如果位于最靠近驱动电路的第一行电极R(1)脉冲宽度为P(1)，因而位于最远离驱动电路的第n行电极R(n)脉冲宽度为P(n)。第一行电极R(1)和第n行电极R(n)之间的行电极的脉冲宽度根据预定梯度来确定。为了建立PWM信号，改变用于建立PWM信号的时钟信号频率，对于具有预定灰度级的图像信号，PWM信号的脉冲宽度根据行电极位置进行变化。

图4是根据本发明优选实施例的平板显示器亮度控制方法的流程图，其中根据PWM驱动各组列电极和行电极。

参考图4，在步骤410中，通过将具有相同灰度级值的图像信号应用到第一行电极R(1)和第n行电极R(n)，分别在位于第一行电极R(1)和第n行电极R(n)的像素上测量第一亮度B(1)和第n亮度B(n)。第一行电极R(1)位于预定列线路的顶部，而第n行电极R(n)位于预定列线路的底部。假设第一行电极R(1)位于最靠近驱动电路。

在步骤420中，检测第一亮度B(1)和第n亮度B(n)之间的差。

在步骤430中，使用参考频率、行电极数量、及在步骤420中检测的第一亮度B(1)和第n亮度B(n)之间的差，确定用于建立PWM信号的时钟信号频率。随后PWM信号将应用到第一行电极R(1)。换句话说，使用行电极数量、及第一亮度B(1)和第n亮度B(n)之间的差计算梯度，并且使用计算的梯度，得到应用到每个行电极的时钟信号频率。

在步骤440中，使用垂直同步信号和水平同步信号，检测显示设备上要显示的输入图像信号的位置。在步骤450中，产生时钟信号，其频率与行电极位置对应。使用在步骤440中检测的输入图像信号位置得到行电极位置。

在步骤460中，使用在步骤450中产生的时钟信号，产生与输入图像信号灰度级对应的PWM信号，然后将PWM信号发送给驱动电路。

图5是根据本发明优选实施例的平板显示器亮度控制装置的方框图。参考图5，该装置包括可变时钟信号发生单元500和时钟信号发生单元550。可变时钟信号发生单元500包括梯度计算单元510、像素位置检测单元520、灯电压产生单元530。

图6A是图解图5中所示装置每个部件运行的定时图，图6B是图解图5中所示装置的电压控制振荡器551的频率-电压特性的曲线图。在下面段落中将参考图5和6描述图5装置的运行。

参考图5，通过将具有相同灰度级值的图像信号应用到第一行电极R(1)和第n行电极R(n)，梯度计算单元510在分别位于第一行电极R(1)和第n行电极R(n)的像素上测量第一亮度B(1)和第n亮度B(n)。第一行电极R(1)位于预定列线的顶部，而第n行电极R(n)位于预定列线的底部。梯度计算单元510检测第一亮度B(1)和第n亮度B(n)之间的差，并且使用用于建立PWM信号的时钟信号参考频率、行电极数量、及第一亮度B(1)和第n亮度B(n)之间的差，计算梯度。梯度用来确定每个行电极必要的时钟信号频率。

像素位置检测单元520使用垂直同步信号和水平同步信号，检测显示设备上要显示的输入图像信号的位置，并且控制灯电压产生单元530，以便灯电压产生单元530产生一个电压，该电压是产生与行电极位置对应的时钟信号所需的电压。

使用由梯度计算单元510计算的梯度，灯电压产生单元530产生灯电压，该电压与由像素位置检测单元520检测的行电极相应的脉冲宽度成比例。在图6(A)中，图解了由灯电压产生单元530产生的灯电压实例。

时钟信号发生单元550可以包括电压控制振荡器551和波形发生器553。电压控制振荡器551产生振荡信号，并将振荡信号输出给波形发生器553，振荡信号频率与从灯电压产生单元530输出的电压对应。使用由电压控制振荡器551输出的振荡信号，波形发生器553产生PWM必需的时钟信号。换句话说，如图6(B)中所示，由电压控制振荡器551产生的振荡信号频率根据行电极位置而变化。因而，产生时钟信号，随着相应行电极越远离驱动电路，它的频率下降并且它的周期越长。因此，对于具有相同灰度级的图像信号，PWM信号的脉冲宽度增加，通过补偿依赖行电极位置的电压偏差，可以得到恒定的亮度。

图解了32”碳纳米管场发射设备(CNT FED)，其分辨率为704×480。如果当前输入的图像信号显示在某一区域上，产生具有不同频率的时钟信号，该区域的范围从行电极R(480)到行电极R(1)，行电极R(480)是底部电极，行电极R(1)是顶部电极。更明确地，产生的行电极R(480)的时钟信号周期比产生的行电极R(1)的时钟信号周期更长。

图7A-7C是图表，其中将根据本发明优选实施例的控制亮度方法的性能与常规PWM方法的性能进行比较。如图7A所示，当使用分辨率为704×480的32”CNT FED形成每组电极时，在图7B中图解了使用常规PWM方法，与每组电极位置相应的亮度。如图7B中所示，常规PWM方法提供约60％的亮度均匀性。在图7C中图解了当使用根据本发明优选实施例的控制亮度方法时，与每组电极位置相应的亮度分布。如图7C中所示，本发明提供约80％的亮度均匀性。

按照写入计算机可读记录媒介的计算机可读代码，实现本发明的优选实施例。计算机可读记录媒介包括所有类型的记录设备，在其上能够以计算机可读方式记录数据。例如，计算机可读记录媒介包括ROM、RAM、CD-ROM、磁带、软盘、光学数据存储设备和载波，如通过互联网的数据传输。计算机可读记录媒介可以分布在多个计算机系统上，它们通过网络相互连接，以便能够以分散方式将数据保存在计算机可读记录媒介中。另外，本领域技术人员可以容易推断实现本发明的函数式程序、代码和代码段。

如上所述，根据本发明的优选实施例，图像信号的PWM信号脉冲宽度与每个行电极和驱动电路间的距离成比例地增加，对于不同位置图像信号具有相同灰度级值。因此，通过只增加简单电路而不是电源电路或控制电路，能够在平板显示器中给列电极组提供良好的亮度均匀性，电源电路或控制电路将增加能量损失，并且使平板显示器的设计变复杂。

虽然参考本发明的实施例已经对本发明进行了具体表示和说明，本领域普通技术人员可以理解，可在形式和细节方面对本发明进行各种修改，而不背离如下权利要求所定义的本发明的精神和范围。

Claims (9)

1、一种控制图像显示设备亮度的方法，该方法包括：

(a)产生具有某一频率的时钟信号，该频率依据预定列线中的行电极位置进行变化；

(b)使用与显示图像信号的像素行电极位置相应的时钟信号，产生具有某一脉冲宽度的信号，该脉冲宽度与输入的图像信号的灰度级值对应。

2、如权利要求1所述的方法，其中步骤(a)包括：

(a1)得到梯度，其用于改变该时钟信号的频率；

(a2)产生该时钟信号，其频率通过使用该得到的梯度依据行电极位置进行改变。

3、如权利要求2所述的方法，其中通过使用两个像素间的亮度差、该时钟信号参考频率、及图像显示设备的行电极数量得到梯度，所述两个像素的一个像素位于与最靠近列驱动电路的行电极相应的预定列线中，而另一个位于与最远离列驱动电路的行电极相应的预定列线中。

4、如权利要求2所述的方法，其中步骤(a2)包括：

(a21)通过使用该梯度产生灯电压，其依据每个行电极位置进行变化；

(a22)从该灯电压中提取与显示输入图像信号的行电极位置对应的电压电平，并产生振荡信号，其频率与提取的电压电平对应；

(a23)通过使用该振荡信号，为显示输入图像信号的每个像素产生时钟信号。

5、一种计算机可读记录媒介，在其上记录能够实现权利要求1所述方法的程序。

6、一种控制图像显示设备亮度的装置，该装置包括：

可变时钟信号发生单元，其产生一时钟信号，该时钟信号的频率依据预定列线中的行电极位置进行变化；

脉冲宽度调制信号发生单元，其使用与显示图像信号的像素行电极位置相应的时钟信号，产生具有某一脉冲宽度的信号，该脉冲宽度与输入的图像信号的灰度级值对应。

7、如权利要求6所述的装置，其中可变时钟信号发生单元包括：

梯度计算单元，得到用于改变该时钟信号频率的梯度；

灯电压产生单元，通过使用该梯度产生灯电压，其依据每个行电极位置进行变化；

时钟信号发生单元，通过使用由该灯电压产生单元产生的灯电压，产生该时钟信号，其频率依据显示输入图像信号的行电极位置进行改变。

8、如权利要求7所述的装置，其中，通过使用两个像素间的亮度差、时钟信号参考频率、及图像显示设备的行电极数量得到梯度，所述两个像素的一个像素位于与最靠近列驱动电路的行电极相应的预定列线中，而另一个像素位于与最远离列驱动电路的行电极相应的预定列线中，通过将具有预定灰度级值的图像信号应用到该预定列线上来测量亮度差。

9、如权利要求7所述的装置，其中该时钟信号发生单元包括：

电压控制振荡器，在由该灯电压发生单元产生的灯电压中，检测与显示输入图像信号的像素位置对应的电压电平，并产生振荡信号，其频率与由电压电平检测器检测的检测电压电平对应；

波形发生器，使用由该电压控制振荡器产生的振荡信号产生时钟信号。

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