CN1993724B - 利用极性反转图案来驱动显示器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于驱动具有像素(P)的显示板(DP)的方法。该显示板(DP)利用图像帧的序列来驱动。这些图像帧被变换为包括刷新帧的驱动信号(V2)，该刷新帧具有比图像帧周期短的刷新帧周期(TR)。利用适当的驱动信号来驱动显示板(DP)的像素(P)，所述驱动信号在第一组刷新帧周期中具有第一极性，并且在随后的第二组刷新帧周期中具有反极性。第一组和第二组中的每一组都包括至少两个刷新帧周期。

Description

利用极性反转图案来驱动显示器
技术领域
本发明涉及利用极性反转方案来驱动具有像素的显示板。
背景技术
一种如US6469684中描述的有源矩阵器件包括与驱动信号耦合的反转电路系统，该反转电路系统具有至少一个科尔(Cole)序列发生器，该发生器提供矩阵的随机、半随机，或伪随机序列图案。科尔序列发生器提供在几个帧上发生偏流的像素的反转图案的序列。随着时间过去，每个存在的像素都具有基本上相同数量的正和负驱动电平以防止产生可能在没有反转的直流偏流下出现的不希望的显示假象，如图像残留或图像暂留。
一般对于电视应用来说，这种像素偏流的反转对于每个帧只进行一次，即具有等于显示器刷新速率的频率，并与视频信号同步。为了减少运动假象，经常将扫描背光用作液晶显示板的光源。扫描背光的灯的光通常以光脉冲的形式发出。如果这些脉冲的重复频率相当低，例如是50至60Hz的数量级，那么会看到由于这些光脉冲而引起的不希望的闪烁。发明人已经观察到，当增大显示器帧速率来解决这一问题时，其它假象会降低在显示板上显示的图像的质量。
发明内容
本发明的目的在于减少上述假象中的一个或多个。本发明由独立权利要求来限定。从属权利要求限定了有利的实施例。
选择高于图像帧速率的显示器刷新速率会减少闪烁。当这样做并且应用通过为每个随后的显示帧来使像素的驱动电平的极性发生反转的常规极性反转方案时，会产生由于显示像素的不完全充电而引起的问题。驱动电路的寄生电阻以及将该驱动电路与像素耦合的电极的寄生电阻，结合这些电极和像素的寄生电容来形成低通滤波器。当驱动电路产生电压脉冲时，该像素处的合成响应是逐渐升高(或者降低)的电压。在可用于对像素进行寻址的短周期中，逐渐升高的电压不会到达其最终值。这一结果称为显示像素的不完全充电。当增大显示器刷新速率时，会减少对像素进行寻址的时间。因此，在像素寻址周期的末端甚至进一步从其最终值中去掉在显示像素处逐渐升高的电压。当为每个随后的帧周期施加极性反转时，这意味着必须为每个随后的帧改变在像素处的电压的极性。因此，每个帧周期需要大的电压摆动，这意味着由于像素的不完全充电而不能在任何寻址周期中达到最终值。如果要显示的图像不能随时间而改变那么也会是这种情况。此外，每个像素可能具有略微不同的寄生参数，导致不均匀的图像再现，因为甚至在电压脉冲对所有像素都具有相同振幅时这些像素在寻址周期中也不能全部达到相同的值。
通过例如在两个刷新帧周期中保持极性相同然后在接下来的两个显示帧周期中使极性反转，在相同极性的第二刷新帧周期中该像素处的电压可以近似达到其最终值，因为在该第二周期中驱动电路的驱动脉冲与像素处逐渐升高的电压之间的剩余电压差小得多。此外，只要这些图像帧在这一周期中基本上相同，那么具有第一极性的两个刷新帧周期以及随后的具有反极性的两个刷新帧周期的这一序列会导致当在该2+2个帧周期上求平均值时在该像素两端的平均电压为零伏。
因此，通过增大刷新速率已经减少了闪烁，同时利用适当的极性反转方案已经减小了在较高刷新速率时使像素不完全充电而引起的不均匀性。
显示板可以是具有因DC分量和像素的不完全充电而引起的假象的任何类型的显示板，如液晶显示板，在下文也称为LCD板。在LCD型显示板的情况下，其可以是诸如用在直接观看显示器、正面投影或背面投影显示器中的任何类型的LCD显示板。此外，其可以是透射LCD、反射LCD或两者的组合。
有利的是，第一组刷新帧周期包括第一和第二刷新帧，并且该方法包括选择通过使用以下数据获得的刷新帧作为所述第二刷新帧，所述数据至少部分是通过变换一个与获得第一刷新帧的图像帧不同的图像帧而获得的。如果由交错的图像来形成图像帧的序列，因此使奇数和偶数场交替，那么需要去交错作为变换的一部分。如果没有正确地进行这种去交错，那么可能会存在分别为奇数帧和偶数帧而获得的驱动信号之间的电压电平的一定差值。如果极性反转将按照例如下面这种方式发生，所述方式即在具有第一极性的第一组的两个刷新周期中驱动基本上从奇数帧变换而来的两个连续的驱动帧，随后在具有反转极性的第二组的两个刷新周期中驱动基本上从偶数帧变换而来的两个连续的驱动帧，那么在第一组刷新周期中的两个第一驱动帧可导致在像素两端的平均电压与在第二组刷新周期中的平均电压不同。这一差值是由不正确的去交错而引起的。这一差值的结果在于在第一组和第二组刷新周期的总和中像素两端的平均电压具有DC分量，该DC分量是不希望的。通过选择利用以下数据获得的刷新帧作为所述第二刷新帧，所述数据至少部分是通过变换一个与获得第一刷新帧的图像帧不同的图像帧而获得的，其避免了由于这种不正确的去交错图像帧而积累的DC分量。
在实施例中，显示板适合于调制从光源发出的光，所述光源能够提供光脉冲，该光脉冲的持续时间是刷新帧周期的一部分，该方法进一步包括根据显示板的环境条件和/或图像帧的内容来改变光脉冲的持续时间和/或光脉冲的振幅。再次利用LCD显示板的例子，该显示板的像素调制从光源发出的光。在直接观看的透射LCD的情况下，该光源也称为背光，其可以包括一个灯或顺序接通的多个灯，由此每个灯向显示板的对应像素提供光脉冲形式的光。这种所谓的扫描背光具有减少假象的优点，所述假象是通过在具有取样与保持性能的显示板上显示运动图像而引起的。
为了获得适当的动画(motion portrayal)，应该优选使光脉冲在一部分刷新帧周期中存在。其优点在于每个刷新帧周期都重复这种脉冲，这意味着该脉冲以刷新速率(等于刷新帧周期除1)而进行重复，该刷新速率高于图像帧速率(等于图像帧周期除1)。该较高速率的优点在于降低了通过使光脉冲重复而引起闪烁的可见性。通过改变连续脉冲的持续时间和/或振幅可以改变由光脉冲提供的光的量。例如，根据环境光条件，通过改变由光脉冲提供的光的量从而将显示图像调整为环境光条件可以改变显示板的亮度。由光脉冲提供的光的量也可以根据图像内容来改变，例如根据图像帧的亮度或者根据图像帧是否包含运动图像来改变。因此，通过改变光的量，可以根据图像帧的内容使显示的图像最佳。
有利的是，光源在图像帧周期中能够提供至少第一光脉冲和第二光脉冲，并且该方法进一步包括改变第一和第二光脉冲之一的持续时间和/或振幅。通过在图像帧周期中提供第一和第二光脉冲，例如通过在第一刷新帧周期中提供第一光脉冲并在第二刷新帧周期中提供第二光脉冲，可获得高脉冲速率。同时，通过只改变第一和第二脉冲之一的光量，例如通过为了与对应的图像帧最接近匹配的刷新帧而选择提供最大量的光的光脉冲，可以进一步减少将要显示的图像的假象。这是特别有意义的，如果在直接从图像帧的变换中获得第一刷新帧，同时在通过几个图像帧之间的内插的变换中获得第二刷新帧。在这种情况下，如果第一刷新帧接收最大量的光，那么这是有利的。
有利的是，该方法进一步包括：如果第二光脉冲的持续时间和/或振幅具有最小值，则在图像帧周期中改变第一光脉冲的持续时间和/或振幅。如上面的例子中所述，与第二刷新帧相比，接收第一光脉冲的第一刷新帧应该优选接收最大量的光。因此，与第二光脉冲的持续时间和/或振幅相比，第一光脉冲的持续时间和/或振幅应该相对较大。只要所提供的光的量相对较少(在可能的最大程度的25％至50％的数量级)，那么优选的是，应该将第二光脉冲的持续时间和/或振幅保持在最小值，同时第一光脉冲根据所需的光的量而改变。最小值可以是预定值或零。
该方法可进一步包括选择与图像帧周期中的刷新帧周期基本上一致的光脉冲来作为第一光脉冲，该刷新帧周期提供在显示板上的图像帧的最佳再现。例如，可以选择与刷新帧相对应的刷新帧周期，该刷新帧与相对应的图像帧最接近地匹配，而不是对应于几个图像帧的内插的刷新帧。作为另一个例子，可以选择产生可能的最少假象的刷新帧周期，例如其导致最小程度地看到运动假象。
该方法可进一步包括如果光源必须输送低于第一预定值的亮度那么改变第一光脉冲的持续时间和/或振幅；如果光源必须输送在第一预定值和大于第一预定值的第二预定值之间的亮度那么改变第二光脉冲的持续时间和/或振幅；以及如果光源必须输送高于第二预定值的亮度那么改变第一和第二光脉冲的持续时间和/或振幅。
因此，如果光源必须输送高于第二预定值的亮度，那么改变第一和第二光脉冲。在该相对较高的亮度级处，由于光脉冲而引起的闪烁可能变得可见。但是，由于存在这两个脉冲而引起相对较高的脉冲重复频率会使闪烁不太可见。
在第一预定值和第二预定值的亮度级之间的亮度处，改变第二光脉冲的持续时间和/或振幅。因此，这允许首先减小第二光脉冲的持续时间和/或振幅，而保持第一光脉冲的持续时间和/或振幅处于相对较高的值。这意味着提供最佳再现的刷新帧周期接收到最大量的光，而另一个刷新帧周期根据将要输送的亮度的实际量而接收较少量的光。此外，这导致减少了可见的假象。
如果光源必须输送低于第一预定值的亮度，因此输送相对较低的值，那么改变第一光脉冲的持续时间和/或振幅。在这些低亮度值处，第二光脉冲具有相对较小的持续时间和/或振幅，或者持续时间和/或振幅甚至可能为零。如果持续时间和/或振幅为零，那么仅仅存在第一光脉冲。这意味着，与处于相对较高亮度级的情况相比，重复频率现在减为一半，其中第一和第二光脉冲都存在。但是，由于现在的亮度级相对较低，因此由于相对较低的重复频率而引起的闪烁不太可见。
通过根据如上所述被输送的亮度级以不同的方式改变第一和第二脉冲的持续时间和/或振幅，可以进一步减少假象，同时允许利用光源的最大可用的光输出。
因此，按照本发明的一种利用图像帧序列来驱动具有像素的显示板的方法，每个图像帧具有图像帧周期，该方法包括将图像帧变为包括刷新帧的驱动信号，该刷新帧具有比图像帧周期更短的刷新帧周期；以及利用适当的驱动信号来驱动显示板的像素，该驱动信号在第一组刷新帧周期中是具有第一极性的驱动信号，并且在随后的第二组刷新帧周期中是具有反极性的驱动信号，该第一组和第二组的每一组都包括至少两个刷新帧周期，其特征在于，所述驱动信号的极性反转方案的相位相对于图像帧的去交错图案的相位而移动。
按照本发明的一种用于利用具有图像帧周期的图像帧的序列来驱动具有像素的显示板的驱动电路系统，该驱动电路系统包括用于将图像帧变为包括刷新帧的驱动信号的变换装置，该刷新帧具有比图像帧周期更短的刷新帧周期；以及用于利用适当的驱动信号来驱动显示板的像素的驱动装置，该驱动信号在第一组刷新帧周期中是具有第一极性的驱动信号，并且在随后的第二组刷新帧周期中是具有反极性的驱动信号，该第一组和第二组的每一组都包括至少两个刷新帧周期，其特征在于，所述驱动装置配置成相对于图像帧的去交错图案的相位而移动所述驱动信号的极性反转方案的相位。
该驱动电路系统可以由集成电路来形成，或者由一组集成电路来形成，其可以具有外围部件。
该显示器产品可以是电视接收机、监视器、投影仪或者具有显示设备的任何其他产品。信号处理电路系统将外部输入信号变为适合作为显示设备的输入信号的格式，所述外部输入信号例如从天线或者从耦合到该产品的外部输入设备接收到的视频信号，外部输入设备诸如DVD播放器或计算机。
本发明的这些和其他方面从参考下文中描述的实施例显而易见，并且将参考下文中描述的实施例进行解释。
附图说明
仅仅以举例的方式参照附图来进一步说明本发明，在附图中：
图1A示出根据本发明的显示器产品；
图1B示出显示设备的实施例；
图2A和2B示出特殊极性反转方案的电压脉冲与合成像素电压的图表；
图2C至2E示出根据本发明第一实施例的极性反转方案的电压脉冲、合成像素电压以及像素亮度的图表；
图3A至3C示出另一种极性反转方案的驱动电压、电压脉冲以及合成像素电压的图表；
图3D至3F示出根据本发明第二实施例的极性反转方案的电压脉冲的图表、合成像素电压的图表以及像素亮度的图表；
图4A至4D示出根据利用占空比变化的本发明第三实施例的背光控制方案的驱动电压和光脉冲的图表；
图5A至5D示出根据利用振幅变化的本发明第三实施例的可选择的背光控制方案的驱动电压和光脉冲的图表。
图6示出极性反转的硬件电路的电路图；以及
图7示出在硬件电路中的信号波形。
具体实施方式
在不同的图中使用的相同附图标记指的是相同或相似的元件。图1A示出显示器产品。其包括信号处理电路系统SPC和显示设备DD。显示设备DD包括驱动电路系统D1、显示板DP和用于产生光脉冲LP的光源LS。信号处理电路系统SPC具有接收输入信号V1的输入端，该输入信号来自与显示器产品的外部输入连接器耦合的外部设备，或者来自天线输入或与网络的连接，该输入信号例如视频信号。信号处理电路系统SPC适合于将输入信号V1变换为用于驱动该驱动电路系统D1的驱动信号V2。驱动电路系统D1与显示板DP耦合。显示板DP响应于从驱动信号V2获得的适合的驱动信号来显示图像序列。
如果显示板DP是对光源发出的光进行调制的类型，如液晶显示器，在下文也称作LCD，那么存在光源LS。该光源LS可以向显示板DP提供恒定数量的光。可选择的是，所提供的光的量可以根据例如将要显示的图像的内容而改变。如果是后面的情况，那么驱动电路系统D1也可以与光源LS耦合，从而能够控制由光源LS所提供的光的量。
为了简化说明，假定驱动电路系统D1全部都包括在显示设备DD中，如图1A中所示。但是，驱动电路系统D1的一部分包括在信号处理电路系统SPC中也是可能的。此外，无论什么时候提到驱动电路系统，其都表示包括提供如下面解释的特征的硬件和/或软件的任何组合。
图1B示出显示设备DD的实施例。显示板DP是具有行电极R1、R2、......RN和列电极C1、C2......CN的矩阵显示板。在行电极和列电极的交叉处存在像素P，如用行电极R1和列电极C1所示出的。驱动电路系统D1包括控制器CON，其可包括用于向垂直驱动器VE1、水平驱动器H1和光源LS提供控制信号的硬件和软件。在有源矩阵显示板的情况下，像素P包括一个或多个有源部件，例如晶体管。该晶体管的终端与显示板DP上的对应行和列电极耦合。
如果必须显示图像序列，那么在帧周期过程中显示每个图像。在帧周期中顺序地选择行电极，而在特殊行电极的选择周期中，由垂直驱动器VE1在每个列电极处提供电压脉冲VP。每个电压脉冲VP的振幅与相对应的像素P必须提供的光源LS的光的调制量相对应，所述像素与选定的行电极耦合。例如，在透射LCD的情况下，电压脉冲VP控制经由像素P透射的光的百分比。像素P的一个或多个有源部件在有关行电极的相对较短的选择周期中接收该电压脉冲VP，并在该帧周期的剩余时间中保持如在选择周期末端存在的接收到的电压脉冲的值。这意味着该像素相当于“取样与保持”电路。
由于取样与保持性能，在显示设备DD上不是正确地再现运动图像，而是出现模糊。这一问题可通过应用作为光源LS的所谓扫描背光来缓解，在一部分帧周期中由灯提供光脉冲LP。通常，灯顺序地提供这些光脉冲LP。当帧速率在50至60Hz的数量级时，其中帧速率等于帧周期除1，那么这些光脉冲LP的占空比应当优选在25％的数量级。但是，这种光脉冲LP引入了闪烁的问题。
为了减轻闪烁作用，刷新帧速率必须例如从50Hz增大到60、75或100Hz，所述刷新帧速率等于向显示板DP的像素P提供随后电压脉冲VP的速率。但是，增大刷新帧速率引入另一个问题。必须经由列电极(和/或行电极)向像素P提供电压脉冲VP。电极的任何阻抗结合电极的寄生电容和/或像素形成用于电压脉冲VP的低通滤波器。因此，由电压脉冲VP引起的像素电压PV在选择周期末端之前可能没有到达如垂直驱动器VE1提供的电压脉冲VP的振幅的电平，在所述周期中选择了有关的行电极。如果由于刷新帧速率增大而使得对于选择行电极可用的选择周期减小，那么这一影响会变得更糟。
除了上述问题之外，为了避免在像素P中积累DC电压，必须使电压脉冲VP的极性进行定期地反转。通常，通过在每个随后的刷新帧周期中将供给像素P的电压脉冲VP的极性反转来进行这种极性反转。这意味着在随后的刷新帧中，即使在随后的刷新帧周期中图像没有变化，像素电压PV也必须从正值变为负值或者反之亦然。因此，在随后的帧周期中不存在使像素电压PV到达其最终值的机会。
图2A和2B中说明这一作用。图2A示出电压脉冲VP对时间t的例子，其具有在随后的刷新帧周期中交替进行的极性反转方案。这一方案可以由例如包括在垂直驱动器VE1或在控制器CON中的硬件来实现。可选择的是，这一方案可以利用例如在控制器CON或垂直驱动器VE1或控制器CON前面的电路系统中所存在的软件来实现。随后的刷新帧周期分别用TR1、TR2、TR3来表示。在该例子中，示出了用于第一列的电压脉冲VP。电压脉冲VP包括第一电压脉冲VP1，该第一电压脉冲VP1在第一行选择周期RSP1中具有振幅A1。电压脉冲VP在第一刷新帧周期TR1的剩余时间中不再到达该第一行中的像素，并且还显示为对于在该列的剩余部分中的像素具有零振幅。因此，与第一行电极和第一列电极的交叉相对应的像素P接收在第一行选择周期RSP1过程中具有振幅A1的第一电压脉冲VP1，而在该第一行选择周期RSP1中不选择同一列中的剩余像素，在第一行选择周期RSP1之后的每个剩余像素的相对应的行选择周期中选择这些像素时，这些像素接收零伏的电压脉冲。如果在随后的刷新帧周期中，不改变将要显示的图像，那么电压脉冲VP不发生变化，只是极性反转，导致振幅为-A1的第二电压脉冲VP2和振幅为+A1的第三电压脉冲VP3。
图2B示出作为时间t的函数的像素P的合成像素电压PV。假定在刷新帧周期TR1之前的刷新帧周期中，像素电压PV是负的，那么像素电压PV在第一行选择周期RSP1中应该从-A1升高到+A1。但是，由于所述的低通滤波器，像素电压PV响应于第一电压脉冲VP1而逐渐升高。在第一行选择周期RSP1的末端，像素电压PV到达电平A2，电平A2处于所希望的电平A1之下，并保持这一值直到下一个刷新帧周期TR2。在第二刷新帧周期TR2中，使第二电压脉冲VP2的极性反转，因此像素电压PV在第二电压脉冲VP2过程中逐渐降低到电平-A2。从第三刷新帧周期TR3开始重复第一和第二刷新帧周期的循环。从合成像素电压PV能够观察到其振幅不会到达所希望的最终电平A1，而是仅仅到达电平A2，即使对于大量刷新帧周期来说，电压脉冲VP的振幅不会改变(只是极性改变)。因此，在显示板DP中的像素P不会再现所希望的亮度。
此外，每个像素可以具有稍微不同的寄生参数，导致不均匀的图像再现，因为即使当电压脉冲VP对于所有像素都具有相同的振幅A1时这些像素也不会全部达到相同的电平A2。
为了克服这一不均匀性问题，在本发明的第一实施例中，极性反转方案适合于利用适合的驱动信号来驱动显示板DP的像素，该驱动信号在第一组刷新帧周期中是具有第一极性的驱动信号V2并且在随后的第二组刷新帧周期中是具有反极性的驱动信号V2，该第一组和第二组的每一组都包括至少两个刷新帧周期。
图2C至2E中示出了这种方案的例子。作为时间t的函数的电压脉冲VP形成适合的驱动信号，该驱动信号通过向驱动信号V2施加该极性反转方案而获得。如图2C中所示，由刷新帧周期TR1和TR2形成第一组刷新帧周期。在该第一组刷新帧周期中，具有正的振幅A1的电压脉冲VP1和VP2驱动像素P。在由TR3和TR4形成的第二组刷新帧周期中，具有负的振幅A1的电压脉冲VP3和VP4驱动该像素。如图2D中所示，合成像素电压PV在每一组刷新帧周期的第二刷新帧周期中达到其所希望的最终电平A1。因此，即使刷新帧速率相对较高，这一极性反转方案也能够使像素电压PV到达其最终电平，导致降低了均匀性误差。如果用具有图像帧周期的图像帧序列来驱动显示板DP同时将图像帧变换为包括刷新帧的驱动信号V2，那么这是特别有意义的，所述刷新帧的刷新帧周期比图像帧周期短。图像帧的变换可以包括在显示设备DD中，或者包括在信号处理电路系统SPC中。可选择的是，接收到的输入信号V1可以已经具有所希望的格式。
在图2E中，示出了图2C的极性反转方案引起的像素亮度PB。亮度PB在第一刷新帧周期TR1和第三刷新帧周期TR3过程中具有与像素电压PV的电平A2相对应的亮度级BA2。亮度PB在第二刷新帧周期TR2和第四刷新帧周期TR4过程中具有与像素电压PV的电平A1相对应的亮度级BA1。所希望的亮度是恒定的亮度级BA1，但是，如能够在图2E中看见的，在所希望的亮度级BA1和亮度级BA2之间存在以刷新帧速率的一半为速率的波动。通过例如利用查找表对驱动信号V2作进一步的校正可以减小该波动。这一校正必须针对刷新帧TR1至TR4中的每一个而有所不同。
在图6中，示出了硬件电路的电路图，其执行与参考图2C至2E所解释的极性反转方案类似的功能。图7示出作为在硬件电路中的信号的时间t的函数的波形。硬件电路提供用于实现该反转方案的简单且节省成本的解决方案。
该硬件电路包括用于产生波形的波形产生电路WGC，该波形用于调制电压脉冲VP并用于使该调制与极性反转方案同步。而且，其使用一组电阻器R1至R5，这组电阻器通常位于LCD板上。这组电阻器也可以被称为“γ电阻器”。γ调制电路GMC包括在第一参考电压Vref和第二参考电压之间串联耦合的这些γ电阻器R1至R5，第二参考电压在该例子中接地，以“0”来表示。
此外，γ调制电路GMC包括与第一电阻器R1和第二电阻器R2的抽头相耦合的第六电阻器R6，以及与第四电阻器R4和第五电阻器R5的抽头相耦合的第七电阻器R7。γ电阻器分别经由第六电阻器R6和第七电阻器R7从波形产生电路WGC接收波形调制信号Q1和Q2。
γ电阻器R1至R5的每个抽头都连接到列驱动电路CDC的参考输入块RIB。列驱动电路具有与列电极C1至CN耦合的输出端。每个输出端都向其相对应的电极C1；......CN提供电压脉冲VP。列驱动电路CDC可以由一个或多个集成电路(任选地与外围部件)形成，其共同形成如图1B中所示的垂直驱动器VEI。
而且，列驱动电路具有用于从波形产生电路WGC接收极性同步时钟信号CLK2的极性输入口PIP。该波形产生电路包括第一D型触发器FF1、第二D型触发器FF2和门电路GA。
波形产生电路WGC接收帧时钟信号CLK0和第一帧反相信号CLK1，所述信号CLK0供给第一D型触发器FF1的时钟输入C。
第一D型触发器FF1被配置作为分频器，在其非反相输出端Q产生波形调制信号Q1，并在其反相输出端Q产生波形调制信号Q2，波形调制信号Q2的极性与信号Q1的极性相反。信号Q1、Q2都具有如图7中所示的帧时钟信号CLK0的一半的重复频率。
如前所述，将这些波形调制信号Q1、Q2供给γ调制电路GMC。此外，波形调制信号Q1与第二D型触发器FF2的时钟输入端C耦合，该第二D型触发器也配置作为分频器。因此，被分离的信号Q3出现在D型触发器FF2的输出端Q。这一被分离的信号Q3具有如图7中所示的帧时钟信号CLK0的1/4的重复频率。
该被分离的信号Q3与第一帧反相信号CLK1一起输入到门电路GA。因此，门电路GA提供极性同步时钟信号CLK2作为输出，该信号CLK2与第一帧反相信号CLK1类似，除了极性反转，且其具有被分离的信号Q3的重复频率。如前所述，将极性同步时钟信号CLK2供给列驱动电路CDC的极性反转口PIP。按照这种方式，可获得所希望的极性反转方案，与这一方案同步的是，波形调制信号Q1和Q2在γ电阻器R1至R5的抽头上提供电压调制。这些电压供给列驱动电路的参考输入块RIB用以调制如图7中所示的位于其输出端的电压脉冲VP。第一帧反相信号CLK1是显示设备DD中通常可用的信号。该信号不仅使帧与帧的极性反转，而且使行与行之间的极性反转。如图中仅仅示出了每个帧中的最初几行和最后几行的极性。
这种电压脉冲VP的调制减少了由这种极性反转方案引起的如图2E中所示的像素亮度PB的变化。
在图2C至2E所示的例子中，第一组和第二组中的每一组都由两个刷新帧周期组成。当然，每一组也可以由多于两个刷新帧周期组成，而不是由两个刷新帧周期组成。组中具有多于两个刷新帧周期的优点在于在随后的电压脉冲VP过程中有更多的时间可用于使像素电压PV到达其最终值A1。此外，在第一组和第二组刷新帧周期中的平均像素亮度PB将具有更接近所希望的值BA1的平均亮度级。优选的是，第一组和第二组刷新帧周期中的每一组都包括相同数量的刷新帧周期，以便使像素中积累的任何DC分量最小。
在图3A至3C中示出了如果作为时间t的函数的驱动信号V2不完全正确那么会发生的情况。例如示出了如果通过对交错的输入信号V1进行不完全正确的去交错来获得驱动信号V2那么可能发生的情况。这导致如图3A所示的驱动信号V2。在第一刷新帧周期TR1中，例如从第一去交错的图像帧来获得驱动信号V2(例如从奇数的图像帧获得)，导致振幅A1。在第二和第三刷新帧周期TR2、TR3中，从第二去交错的图像帧来获得驱动信号V2(例如从偶数图像帧获得)，导致振幅B1。在第四和第五刷新帧周期TR4、TR5中，从第三去交错图像帧来获得驱动信号V2(例如从奇数图像帧获得)，导致振幅A1。
进一步假定输入信号V1与将要显示的图像的序列相对应，并且假定不正确的去交错会产生如图3A中所示的在A1和B1之间的振幅差，其中将要显示的图像的亮度应该保持恒定。图3B中示出了基于第一实施例的极性反转方案的合成电压脉冲VP。由于在该例子中，极性反转方案与去交错的误差图案精确同相，因此，正电压脉冲VP是VP1、VP4和VP5，其具有振幅A1，而负电压脉冲VP是VP2和VP3，其具有振幅B1。因此，像素电压PV在正振幅电平A1和负振幅电平B1之间交替。由于电平A1和B1之差，像素电压PV具有不希望的DC分量，这在图3C中用“DC”表明。
图3D至3F示出克服上述问题的本发明的第二实施例。反转方案的相位相对于去交错图案而移动。如能够在图3D中看到的，第一组刷新帧周期包括第一和第二刷新帧，该第一和第二刷新帧包括具有正极性的电压脉冲VP1和VP2。选择通过利用以下数据获得的刷新帧作为第二刷新帧，所述数据至少部分地是通过将一个与获得第一刷新帧的图像帧不同的图像帧变换而获得的。在该实施例中，第二电压脉冲VP2包括在第二刷新帧中。该第二电压脉冲VP2具有与第一电压脉冲的振幅A1不同的振幅B1，因为其振幅B1是从与获得第一电压脉冲VP1的振幅A1的图像帧不同的图像帧得到的(参见图3A)。
如图3E中所示的合成像素电压PV分别具有振幅A1和B1的正漂移。同样，在第三和第四刷新帧周期TR3、TR4中像素电压PV的负漂移分别具有振幅B1和A1。像素电压PV的DC分量在四个刷新帧周期中的平均值为零。因此，不管驱动信号V2中例如由不正确的去交错而引起的具有与极性反转方案的重复频率相同重复频率的任何误差分量，在像素电压PV中都不存在DC分量。因此，避免了由DC分量引起的问题，如在图像中持久存在的静止标志。图3F中示出了合成像素亮度PB。该像素亮度PB遵循驱动信号V2的振幅的波动：亮度BA1对应于振幅A1，亮度BB1对应于振幅B1。为了确保极性反转方案相对于去交错图案的正确相位，可以通过将用于去交错的电路系统(或软件)(例如在信号处理电路系统SPC中存在)的输出耦合到驱动电路系统D1来提供场识别信号。图6中也给出了这种识别信号的例子，该识别信号是同步时钟信号CLK2。
当已经选择了高于图像帧速率的刷新帧速率TR时，会存在额外的可能来简化背光设计。如果刷新帧速率是例如100Hz，同时图像帧速率是50Hz，那么高刷新帧速率允许选择用于驱动扫描背光的灯的占空比，其明显大于较早提到的25％，如果这些灯适合于以刷新帧速率TR来提供光脉冲LP。与按照50Hz的刷新速率工作的常规显示板比较，当显示板DP以100Hz刷新速率工作时，占空比可以增大到50％。在这种情况下，光脉冲LP的持续时间在这两种情况下都是5ms，就所涉及的动画而言能够获得可比得上的图像质量。根据环境条件和/或图像内容，所述环境条件例如将显示板DP放置在其中的环境的照明，占空比甚至动态地增大到100％。在这种情况下，动画仍然是两倍于50Hz刷新速率的静态背光的情况那样好，同时使背光能够提供其可能的最大光输出。
因此，在也能够独立于所提及的极性反转方案而实现的第三实施例中，光脉冲LP的占空比依靠环境条件和/或图像帧的内容而是可变的。图4A至4D中示出了这种背光控制方案的例子。图4A示出了作为时间t的函数的驱动信号V2的例子，其中在随后的刷新帧周期TR1至TR5中，驱动信号V2具有在A1和B1之间交替的振幅。假定刷新速率相对较高，例如100Hz。
图4B示出了如果希望低于第一预定值的相对较低的光输出那么光脉冲LP的占空比在刷新帧周期TR中怎样改变：如箭头所示，占空比例如从最小值5％变为最大值25％。该占空比范围导致在刷新帧周期TR2和TR4的一部分中的光脉冲LP。在刷新帧周期TR1、TR3、TR5中没有光脉冲LP。如果刷新帧周期是100Hz，那么合成光脉冲LP具有50Hz的重复频率，其在相对较低的光输出电平处不会产生扰动闪烁。优选的是，选择用于接收这些光脉冲LP的刷新帧，因此在该例子中，刷新帧周期TR2、TR4的帧是提供将要在显示板DP上显示的图像的可能的最佳图像质量的那些帧。因此，如果振幅A1对应于原始图像帧的振幅并且振幅B1由根据一个或多个图像帧的内插而获得，那么优选的是，具有振幅A1的帧应该接收光脉冲LP。
图4C示出了如果希望光输出是在第一预定值(在该例子中对应于25％的有效占空比)和第二预定值(在该例子中对应于50％的有效占空比)之间的中间电平那么怎样进一步增大光脉冲LP的占空比。在刷新帧周期TR2和TR4中光脉冲LP的脉冲宽度保持恒定，而在刷新帧周期TR1、TR3和TR5的中间增加额外的光脉冲LP。如箭头所示，额外的光脉冲LP的持续时间现在可以根据所希望的光输出而增大到对应于50％的有效占空比的电平。在该中间电平处，光脉冲LP的脉冲重复频率等于100Hz的刷新速率，因此看不见闪烁，并且可能出现良好的动画，只要已经通过包括运动位移补偿的内插获得了刷新帧周期TR1、TR3和TR5的刷新帧。
图4D示出如果希望高于第二预定值的相对较高的光输出那么光脉冲LP的占空比怎样改变：如箭头所示，现在所有光脉冲LP的持续时间可根据所希望的光输出而增大到对应于100％的有效占空比的电平。这在100％的占空比时导致光源LS的灯的最大可获得光输出。在这种情况下，由于灯永久接通，因此不存在闪烁，但是动画却不太好。
总之，图4A至4D中示出的实施例显示出背光控制方案，该方案相对于在光源LS的光输出的各种电平处的闪烁都能获得可能的最佳再现。
代替改变占空比，可选择的是，或者与占空比变化相结合，可以如图5A至5D中所示改变光脉冲LP的振幅。如图5B中箭头所示，在第一预定值之下，具有固定持续时间的光脉冲LP的振幅在刷新帧周期TR2、TR4中改变。当需要在第一和第二预定值之间的光输出时，在刷新帧周期TR2、TR4中脉冲的振幅是固定的，而在刷新帧周期TR1、TR3和TR5中具有固定持续时间的脉冲的振幅改变，如图5C中箭头所示。当希望高于第二预定电平之上的光输出时，通过改变在具有固定持续时间的较早提及的脉冲之间存在的脉冲的振幅来改变该光输出，如图5D中箭头再次示出的。该背光控制方案的性能与图4A至4D中所示的占空比调制的方案所描述的基本上相同。
优选的是，如果光源LS在光输出的相对较低或中间电平处工作，如图4B、4C、5B、5C中所示，那么接收最大量的光的刷新帧(因此是TR2和TR4)应该与由于极性反转方案而使像素电压PV已经达到其最终值的刷新周期相对应。这些刷新周期分别是如图2D中所示的刷新周期TR2和TR4。按照这种方式，像素电压PV没有达到其最终值的刷新帧周期，如在刷新周期TR1和TR3中，没有接收任何光脉冲LP或者接收相对较少的光脉冲LP。因此，具有像素电压PV的不正确振幅的这些刷新帧是看不见的，或者其仅仅为相对较小的部分贡献所涉及的像素P的总的光输出。因此，按照这种方式也提高了亮度均匀性。
在该申请中，重点在于显示板DP中的像素的反转方案。可以同时为显示板DP中的所有像素执行这些方案中的任一种。可选择的是，这些方案可以因像素而不同，例如，对于行和/或列中的连续像素而交替，按照像素的每一行或每一列而交替，或者可以按照任何其它方式来交替，例如遵循棋盘图案。
应该注意，上述实施例是用于说明而非限制本发明，本领域的技术人员将能够在不背离随附的权利要求的范围的情况下设计许多可选择的实施例。在权利要求书中，置于括号之间的任何附图标记不应当解释为限制该权利要求。使用的动词“包括”及其变化不排除还存在除了权利要求中说明的元件或步骤之外的元件或步骤。元件之前的冠词“一”或“一种”不排除还存在多个这种元件。本发明可以借助于包括几个不同元件的硬件，以及借助于适当编程的计算机来实施。在列举几个装置的设备权利要求中，这些装置的几个可以用同一硬件项来实现。在彼此不同的从属权利要求中列举的某些措施不表示不能有效地使用这些措施的组合。

Claims (14)

1.一种利用图像帧序列来驱动具有像素(P)的显示板(DP)的方法，每个图像帧具有图像帧周期，该方法包括将图像帧变为包括刷新帧的驱动信号(V2)，该刷新帧具有比图像帧周期更短的刷新帧周期(TR)；以及利用适当的驱动信号来驱动显示板(DP)的像素(P)，该驱动信号在第一组刷新帧周期中是具有第一极性的驱动信号(V2)，并且在随后的第二组刷新帧周期中是具有反极性的驱动信号(V2)，该第一组和第二组的每一组都包括至少两个刷新帧周期，
其特征在于，所述驱动信号的极性反转方案的相位相对于图像帧的去交错图案的相位而移动。
2.根据权利要求1的方法，其中第一组刷新帧周期包括第一和第二刷新帧，该方法包括选择通过使用以下数据获得的刷新帧作为所述第二刷新帧，所述数据至少部分是通过变换一个与获得第一刷新帧的图像帧不同的图像帧而获得的。
3.根据权利要求1或2的方法，其中图像帧在所述序列中的转移是在第一去交错图像帧和第二去交错图像帧之间的转移。
4.根据权利要求1的方法，该显示板(DP)适合于调制从光源发出的光，所述光源能够提供光脉冲(LP)，该光脉冲的持续时间是刷新帧周期(TR)的一部分，该方法进一步包括根据显示板(DP)的环境条件和/或图像帧的内容来改变光脉冲(LP)的持续时间和/或振幅。
5.根据权利要求4的方法，该光源能够在图像帧周期中提供至少第一光脉冲(LP)和第二光脉冲(LP)，该方法进一步包括改变第一和第二光脉冲(LP)之一的持续时间和/或振幅。
6.根据权利要求5的方法，该方法进一步包括：如果第二光脉冲(LP)的持续时间和/或振幅具有最小值，则在图像帧周期中改变第一光脉冲(LP)的持续时间和/或振幅。
7.根据权利要求6的方法，该方法进一步包括选择与图像帧周期中的刷新帧周期(TR)基本上一致的光脉冲作为第一光脉冲(LP)，该刷新帧周期(TR)在显示板(DP)上提供图像帧的最佳再现。
8.根据权利要求5的方法，该方法进一步包括如果光源必须输送低于第一预定值的亮度那么改变第一光脉冲(LP)的持续时间和/或振幅；如果光源必须输送在第一预定值和大于第一预定值的第二预定值之间的亮度那么改变第二光脉冲(LP)的持续时间和/或振幅；以及如果光源必须输送高于第二预定值的亮度那么改变第一和第二光脉冲(LP)的持续时间和/或振幅。
9.一种用于利用具有图像帧周期的图像帧的序列来驱动具有像素(P)的显示板(DP)的驱动电路系统(D1)，该驱动电路系统包括用于将图像帧变为包括刷新帧的驱动信号(V2)的变换装置，该刷新帧具有比图像帧周期更短的刷新帧周期(TR)；以及用于利用适当的驱动信号来驱动显示板(DP)的像素(P)的驱动装置，该驱动信号在第一组刷新帧周期中是具有第一极性的驱动信号(V2)，并且在随后的第二组刷新帧周期中是具有反极性的驱动信号(V2)，该第一组和第二组的每一组都包括至少两个刷新帧周期，
其特征在于，所述驱动装置配置成相对于图像帧的去交错图案的相位而移动所述驱动信号的极性反转方案的相位。
10.一种显示设备(DD)，其包括具有像素(P)的显示板(DP)，以及如权利要求9中所述的驱动电路系统(D1)，该驱动电路系统(D1)与显示板(DP)耦合。
11.根据权利要求10的显示设备，该显示板(PP)包括至少一个列驱动电路(CDC)，该列驱动电路具有用于接收一个或多个参考信号的参考输入块(RIB)，
该设备进一步包括用于产生波形(Q1，Q2)的装置(WGC，GMC)，该波形用于基本上同第一和第二组刷新帧周期同步地调制所述参考信号中的一个或多个。
12.根据权利要求11的显示设备，其中用于产生波形的装置(WGC，GMC)包括D型触发器(FF1)，该D型触发器具有用于接收刷新帧时钟信号(CLK0)的输入端，该D型触发器(FF1)配置为用于在其输出端输送波形调制信号(Q1)，所述信号的频率为刷新帧时钟信号(CLK0)的频率的一半。
13.根据权利要求12的显示设备，其中用于产生波形的装置(WGC，GMC)包括另一个电路(FF2，GA)，用于从刷新帧时钟信号(CLK0)获得极性同步信号(CLK2)，用以使第一和第二组刷新帧周期与用于调制一个或多个参考信号的波形(Q1，Q2)同步。
14.一种显示器产品，其包括权利要求10的显示设备(DD)，以及与驱动电路系统(D1)耦合的信号处理电路系统(SPC)。
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