TW200422997A - Driving pixels in a display device - Google Patents

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TW200422997A TW092133173A TW92133173A TW200422997A TW 200422997 A TW200422997 A TW 200422997A TW 092133173 A TW092133173 A TW 092133173A TW 92133173 A TW92133173 A TW 92133173A TW 200422997 A TW200422997 A TW 200422997A
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Derk Andre Kort
Velzen Jeroen Van
Woudenberg Roel Van
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Koninkl Philips Electronics Nv
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Description

200422997 玖、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種用於驅動一顯示器裝置中一像素的方 法。 本I明也關於一種使用該方法的顯示器裝置。 【先前技術】 已知利用影像信號的脈衝寬度調變可實現顯示器的灰 階，藉此可將直線週期(可用來驅動影像資料之顯示器圖框 直線中的像素）劃分成N個持續期間相等的子線週期。這如 圖1中具有數值4、5及6的灰階GL所示。在.驅動期間，會在 直線週期開始時點亮像素，並在達到理想灰階所需的幾個 連續子線週期期間維持點亮。由於子線週期的長度—樣， 因，各子線對該直線週期期間的發光提供相等的貢獻:也 就疋祝，各子線具有相等的加權w。這在圖U利用各子圖 場加權W的相等们來表示。在這些子線週期之後，將會媳 滅像素並在其餘圖框期間維持熄滅。 但是，這種方法只允許N+1種灰階，# Μ為子線數。 另-種技術的達成方法是藉由加權子線，亦即指定不同 的長度給子線’然後使用組合邏輯來達成不同的亮度。因 此可組合任何數目的Ν加權子線以形成理想長度的總週 期。藉由選擇二進位加權w，此方法極為有效。二進位加 權W通常直接從最低有效位元lsb指定到最高有效位元 MSB，如圖2所示，其中同樣顯示了灰階GL值為4、5及6。 雖，、、':k種解决辦法可以增加可用&灰階數（N條子線可以
O:\89\89234 DOC 使用2V但卻需要增加切換動作的次數，因為在一個圖場 』門可月b而要數個狀態改變(從熄滅到點亮以及從點亮到 熄滅）。 此外，通過像素的電流還有某些上升時間，如圖】所示。 從圖2可清楚看出’當組合不同的子線以達成不同的灰階 時，灰階之間的上升時間次數也不一樣。這會造成灰階的
IV
非直線性，因為子線期間的亮度與發光整數成正比。例如， 數值4與6代表的灰階只需要—次上升時間，但數值5代表的 灰階卻需要兩次上升時間。 儘管上文重點在於如_般應用於咖_示器的子線定 址’但如—般應用於電渡顯示器的子圖場^址也有類似的 問題。使用二進位加權的子圖場時，必須執行各子圖場的 定址與熄較址，因為（幾乎）任何子圖場都有可能代表 疋址週期的開始或結束。這樣很沒有效率，因為在許多時 候，點亮定址花的時間比熄滅定址還久。 【發明内容】 、本發明目的在於提供一種改良之脈衝寬度調變的驅動方 法’用於在一顯示器裝置中提供灰階，藉此避免或至少減 輕上述問題。本發明係、由獨立的中請專利範圍項目所定 義。该獨立中請專利範圍項目^義了較佳的具體實施例。 ，目的達成方法係藉由—種利用—影像信號驅動—顯示器 裝置’像素的方法’該影像信號包含由該顯示器裝置所； 現之一影像的灰階資訊，該方法包含·· -將5亥影像信號劃分成區段，各區段具有一區段週期的一
O:\89\89234.DOC 200422997 持續期間； -將該區段週期劃分成複數個相鄰、加權的子區段週期； -根據該灰階資訊為要在該區段週期期間驅動的各像素選 擇相鄰子區段週期的序列，該等可選擇的序列缺少一共 同的開始點與結束點； -5亥等相鄰子區段週期的序列期間驅動該等像素。 σ亥等區段可以是影像的圖框或圖場，而該區段週期則分 另J疋圖框週期或圖場週期。在此類例子中，一子區段即為 一子圖場。 或者，該等區段可以是影像圖框的直線，而該區段週期 則是直線週期。在此類例子中，該子區段即為一子線。該 等區段也可以是圖框的任何其他部分，例如，一直線群組。 因此，根據本發明的方法最好能夠用在一次直線 (line-at-a-time)操作的顯示器以及子圖場操作的顯示器。 根據本發明，在圖框週期期間驅動像素時，只存在一次 上升時@，因此在上升時間#月間損失的光輸出對所有灰^ 都-樣。此優點的代價是可用的灰階數比完全二進位組合 邏輯的可用灰階數稍低（具有相同的子圖場數）。 由於選擇相鄰的子區段週期即可形成序列，因此序列的 開始點取決於序列的第一個+區段週帛，而結束點則取決 於序列的最後一個子區段週期。換句話說，可選擇的序列 並沒有共同的開始點與結束點。 本發㈣可以減少放電/充電動作的次數，因❿使得許多 類型的顯示器(如電聚顯示器)可以減少功率消耗並增加像
O:\89\89234.DOC 200422997 素的哥命。 在WO 99/2 88 90中所描述的顯示器類型，又稱為動態箔式 顯示器（Dynamic Foll Dlsplay)，執行本發明也會有所助益。 例如和省式顯示器一個圖框中在被動極板與主動極板間 往返切換超過一次的方案比起來，由於運用了連續光產生 的方案，減少了箔式切換的頻率，因此可增加此類箔式顯 示器的壽命。 本發明也可以應用在彩色顯示器上。此例中，本方法可 以應用在影像信號的各色彩成分上，I色彩成分含有對應 之色彩像素類型的「灰階」資訊。 當灰階的線性範圍為理想時，各自的加權，也就是說， 後續子區段週期之各自持續期間的選擇，致使對於任兩個 連續的灰，對應之相鄰子區段週期的序列具有相等 的時間差異。此差異最好等於最小子區段的加權，一般正 規化為1。這會產生完全的灰階範圍，正如根據先前技 術的一進位編碼方案，但是每個圖框只有一次上升時間。 區段中最後三個子區段的加權最好是為，，4:1:2，，。如此可 提供良好的開始點，並在此群組的子區段前附加更為合適 7加權。當然’反過來也可以，亦即以加權，，2:1:4，，開始的 區段，且會在此群組後附加進一步的加權。 根據本發明-項具體實施例，該等區段可配置成N個群組 的子區段，各群組具有遞增加權2。，21，..，211，其中_範圍 在1與N之間，該等群組將按遞減順序配置，最大的群組 (㈣)在最前面。當然’如果該等群組的加權遞減並按遞增
O:\89\89234.DOC 200422997 順序配置，亦即，與上述具體實施例相比，順序完全相反， 還是可以達到相同的效果。根據此方案選擇加權將可以對 具有（N+3)*N/2個子區段的2n+2-N-3灰階進行編碼。 該等子區段可以進一步以此方式配置，致使子區段之可 選擇序列的中間序列儘量對應於區段週期的中間。利用此 類配置’將能減少時間與空間上的人工處理，尤其是在子 圖場操作的顯示器中。 根據較佳具體實施例，該等子區段可配置成兩個連續的 群組，一個按照遞減順序，一個按照遞增順序。利用此配 置，具有最大加權的該等子區段可分布於該區段週期的前 半部與後半部之上，確保各灰階之相鄰子區段週期的選擇 序列中間約略對應於該區段週期的中間。 在此類配置中，對於在一個圖框週期期間必須發光的各 像素而言’可確保至少最短的子區段能在該區段週期的前 半部啟動。此特色能將像素配置在包含属於兩個連續群組 中第一群組之子區段的區段週期前半部期間點亮，並在包 3屬於第一群組之子區段的區段週期後半部期間熄滅。 如上所述，為一非零灰階所選擇的各序列在點亮群組中 包含至少一子區段，這表示像素會在區段週期的前半部期 間某個時候點亮-次，並於區段週期的後半部某個時候媳 滅人k日使仔疋址更有效率，因為造成切換損失的點 亮與媳滅切換操作比較少，且/或定址所需的時間也比較 少Ο 此外’子區&加權的選擇最好能使灰階範圍形成反向的
O:\89\89234.DOC 200422997 伽瑪曲線。如此有助於灰階範圍可隨著人類視覺轉換系統 的敏感度來調整。 【實施方式】
本务明之第一具體貫施例如圖3至7所示。這些範例中的 編碼方案設計係從圖3最右邊加權w分別為4-1 _2的子圖場 群組開始。在圖3的編碼方案中，子圖場系列接著（從右至 左）以2-4-2-1的加權W繼續。這使得編碼方案中的7個子圖 場可用來產生線性標度0至16的17種不同灰階GL。請注 意，所有灰階GL均由相鄰的子圖場組成，並注意所形成的 定址週期將具有不同的開始點/結束點。這顯示在圖4中， 其中顯示數值為4、5及6之灰階GL的產生。因此，如pLED 顯示器的例子中，無論要產生的灰階GL為何，每個圖框只 需要一個上升時間tR。 應月白’與根據圖1的完全脈衝寬度調變（p WM)方案相 比，在兩個後續灰階沉之間的某些轉變±，-個以上的子 圖場可以改變數值。 另-種範例如圖5所示。將第三子圖場的加權賢4改變 2線性灰階數在此增加到19(〇至18)，並保持本發明所有 如果第四子圖場的加權％增 可卿冗心 a力口為3而非2,如圖6所示，則 Y 線性灰階沉，且本發明特性仍，㈣持不變。 至可:Γ:圖場的加權w反而減少為卜則第三子圖場甚 線性二 =增加為9,如圖7所示。這種具有7個子圖場的 扁碼方案因而擁有21種可以得到的灰階GL，每個口需
O:\89\89234 DOC -12- 200422997 要一個上升時間。 根據本毛月第_具體實施例的編碼方案具有類似的特 性，但設計方式稍有不同，如圖8所示。此例中，將子圖場 配置成複數個群組G，如圖8所示的&、A、&，且每個群 ，·且G具有遞加權2。，2ι，.·，2„ ’其中n為整數，其範圍為從 取右邊群組的1到最左邊群組的.根據此方案選擇加權以 將可以對具有（N+3)*N/2個子圖場的2n+2-N-3灰階GL進行 編碼。在所示的範财，N等於3，因此第一群組仏包含加 權值"12"，第二群組&包含加權值” 124"，及第三群組^包 3加權值1248。此編碼方案形成使用9個子圖場的％種灰 階GL。 透過k種比較正式的設計，使得根據本發明的編碼方案 能延伸為任何數目的理想灰階GL。 本發明第三具體實施例如圖9中的編碼方案所示。在此具 體實施例中，加權W的選擇方式可以得到潛在灰階说㈣ 線性方案。不同的灰階數1^11為28，與圖8的具體實施例大 約相同。但是灰階的範圍卻大了許多，亦即從〇至乃5。參 考圖1 0 ’此編瑪方案的建立方式如下·· 首先，在步驟S1中，將圖框劃分成兩個群組9、1〇的子圖 場，每個群組包含的子圖場數最好相同。從圖框開始至中 間給定第一群組9遞減的加權w(步驟S2)，從圖框中間至結 束給定第二群組10遞增的加權W(步驟S3)。此時，尚未決定 加權W的確切數值。 在步驟S4中，形成了第一群組9中子圖場的連續選擇，全 O:\89\89234.DOC -13 - 200422997 部結束在群組中最後一個子圖場。接著，對於每個選擇， 附加第二群組10之子圖場的連續選擇群組，每個選擇從群 組中第一個子圖場開始。這將成為中間結果，產生圖η中 的形狀，左手邊是一個大三角形，右手邊則是一些比較小 7三角形。請注意’這已造成—個限制；—個群組的子圖 場數不應超過另一個群組的子圖場數兩個以上。 接著’在步驟S5中’會計㈣應於各組合的灰階，並在 步驟S6中按照漸增的順序排序灰階，以獲得如圖$所示的 「聖誕樹」代碼表。 、最後’在步驟S7中，可以選擇子圖場加權，致使灰階沉 =布f指數約為二至三的（大約）指數曲線上，請參考圖Η。 k約疋人類視覺系統的反向指數，致使產生（大約）知覺一致 的比例。 根據此具體實施例個圖框内的發光週期大約位於圖 框週期的中間。對大多數的灰階而言，光產生的重力中心 Z此接近圖框週期的中間。與重力中心從圖框的-開始到 束各有變化的方案比起來，如此可以減少時間與空間上 的人工處理。 雖然在相鄰的灰階GL之間會產生數個子圖場改變，但這 並不㈢形成嚴重的輪廓，因為每個群組内的子圖場改變數 乃限制在兩個。此外’在此具體實施例内，每個灰階GL的 上升時間次數也都相等。 k圖9可巧邊看出，第一群組9中的每個非零灰階定址週 期包括至少一個子圖場，亦即,，丨，，。此特色有助於在與第一
O:\89\89234 DOC -14- 422997 鮮組9的子圖場對應之定址週期前半部期間配置點亮定
★止以及在後半部期間配置媳滅定址。這將稱為本發 第四具體實施例。 X β除了在子線定址也很有用之外，第四具體實施例在子圖 場定址上還有其他好處。與定址一顯示器且一次為一條直 線^生光線的子線定址（如被動矩陣pled顯示器）相反，子 2%疋址指的是為整個顯示器同時產生光線（連續定址線 條)之後的情況，如電漿顯示器或動態箱式顯示器。 基本上，有兩種不同的方法可以執行子圖場定址： 貝不時疋址（address-while_display ’ AWD)，在其他像 的光產生期間定址部分像辛。 /、 f 有效率，但是通常 很硬雜，而且沒有ADS健全。 位址顯示分開(address· — — -—，綱 週期與光產生週期中八門立/ I月中刀開母個圖框。這比較容易執行，但 不如AWD有效率。 一 1 ·顯示時定址 在AWD中，典型用於如 4 a…一、如動恶治式顯不器，完成定址的方 先^列電壓達到可點μ址列中像素的值或可 媳滅定址的值，至於盆# " 立像辛並不合+ 則處於所謂的未選擇電壓(亦即 AWD定址如圖13所示。固， ；无别技術的 圖13將顯示器的八列R顯干志拥 向，將與時間t成為函數之W 夕义、、員不成縱 之"亥等列R的定址與發光颟 向’每個區塊代表一個時門柄细 、赞光..肩不成杈 、 寻間週期。從圖13清楚可見，定g 需要為每個子圖場進扞而a 、一人知描：點亮掃描21與熄滅掃描
O:\89\89234 DOC -15 - 200422997 22。每個點亮掃描21會產生發光週_，而每個總滅掃描 22則會終止此週期。在連續㈣滅掃描與點亮掃描之間有 未使用的週期24。圖框週期開始於健全的全部媳滅定址 根據本發明第四具體實施例之編碼方案的awd定址如圖 Η所示。同樣的’圖框開始於健全的全部媳歧址&任 何點亮定址31均會發生於第_群組9的子圖場期間，而任何 媳滅定址32則發生於第二群組1〇。因此，每個子圖場只需 要進行-次掃描，此掃摇會在第—群㈣的子圖場期間設定 點7C疋址電壓，並在第二群組1〇的子圖場期間設定媳滅定 址電壓。如此’可㈣除先前技術巾所發生的未使用週期， =光週期33可以涵蓋整個圖框(除了圖框週期開始與結 束時的較小週期34之外）。 =減少列電極上„改㈣次數，尤其是大㈣改變 ?:人數(在如箱式顯示器中，從點亮到熄滅的電壓改變通常 2兩個大於從點亮到未選擇或㈣期未選 的一個因素）。 交 2 ·定址顯示分開 二前技：的_定址，例如電聚顯示器所執行的 15所不。圖框週期劃分成 圃 仏定址通常執行為點亮定址43 ^點·：㈣發光週期 除動作44。圖框的第一消卜雨堂/各^疋址之前為消 幻弟4除通常屬於所謂的硬式盥你狢# ’ ’因其會很確實地消除所有單元且不受1的’ 圖框的另-種消除（軟式消-特生、、t。 確實地與每個圖框的一個硬式消除屬特性’因… 巧降、、、口合運作。此外，如果
O:\89\89234 DOC -16- 200422997 像素熄滅的時間週期 也會比較長。如此， 要稍微比較多的時間 可發生於任何子圖場 調整各定址週期43。 車又長則執行點党定址所需的時間 圖框中第-個㉟動的子圖#定址將需 。使用二進位加權編碼，此第一定址 ，因此必須針對此較長的時間週期來 根據本發明第四具體實施狀編碼的烟定址如圖咖 不。如先前技術的定址’圖框之前為消除動作54。其餘圖. 框則劃分成定址週期51 ' 55及發光週期52。在圖框的第— 部分期間，亦即在第—群組9的子圖場期間，所執行的定址每 53是點亮定址。在圖框的第二部分期間，執行熄滅定址％， 而第一群組中最後的發光週期52將作為「全部開啟」狀態。 在圖框期間k時將會點亮的任何像素，亦即必須顯示非零 灰階GL的所有像素，將在此發光週期期間點亮。 由於可以將陰極定址56執行得更為快速（高達50%)，熄滅 疋址週期55比點亮定址週期5丨更短，因此形成比傳統二進 位加權編碼更短的總定址時間，得到更多的子圖場數。 _ 根據本發明的編碼方案也有利於使用在其他類型的顯示-器如·數位微鏡技術（Digital Mirro Devices)，其中反射鏡 ·-傾斜超過約± 1 〇度，以取得黑暗或明亮的狀態；及具有所謂 iMoD(干涉調幅器）結構的顯示器，其中會以靜電方式驅動 金屬薄膜來改變空氣間隙尺寸，以便在高度反射狀態與黑 暗狀態之間切換。 根據本發明的編碼方案也有利於使用在任何被動矩陣顯 示器，例如PLED顯示器與FED顯示器。 O:\89\89234 DOC -17- 200422997 熟悉本技術者應明白，在本發明範圍内，還可以決定其 他的編碼方案。例如，以上任何舉出的範例都可以反向執 订而不會改變其效果。此外，只要不脱離本發明概念，也 可以對舉出的範例進行一些小調整。特別舉例而言，只要 熟悉本技術者認為合適，也可以改變本發明第四具體實施 例的子圖場數及其加權。 應明白’以上提及的具體實施例用以解說本發明而不限 制本發明，熟習此項技術者可設計很多替代的具體實施 例’而不脫離隨附申請專利範圍的範嘴。在申請專利範圍 <何置於括號之間的參考符號不應視為限制該申請專 利範圍。用語「包含」並不排除在一申請專利範圍中所列 之外的元件或步驟之存在。在一元件之前的用語「一」並 不排除存在複數個此類元件。本發明可藉由包含數個不同 兀件之硬體’或藉由一適當程式化的電腦來實施。在該裝 置中’列舉數個裝置的申請專利範圍’數個這些裝置可由 目的㈣來實施。事實上，某些測量僅是引 ^在互相不同的相關申請專利範圍中，其並不代表這些測 量的組合不能夠用來得到好處。 【圖式簡單說明】 參考隨附圖式即可明白本發明的這些及其他觀點，圖式 中： 5及6 圖1顯示利用完全脈衝寬度調變編碼方案為灰階4、 進行編碼； 5及6進 圖2顯示利用二進位加權子線編碼方案為灰階4、 0\89\89234.DOC -18- 行編馬； =.’、、員不根據本發明第一具體實施例之編碼方案的範例； Y…員不利用圖3的編码方案為灰階4、5及6進行編碼； 6及7顯不根據本發明第一具體實施例之編碼方案的 進一步範例； > 圖=員示根據本發明第二具體實施例之編碼方案的範例； ”、、員不根據本發明第三具體實施例之編碼方案的範例； 為”、、員示圖8之編碼方案設計方式的流程圖； 圖11顯示圖8之編碼方案的構造； 2”、、員不圖9之編碼方案的光輸出與灰階數的曲線圖； 圖13顯不根據先前技術的AWD定址； …員不利用圖9之編碼方案的AWD定址； 圖 1 5 ~ , …、不根據先前技術的AWD定址；及 ^ 頌示利用圖9之編碼方案的ADS定址，其中具有點亮 疋址與熄^址之子圖場的群組。 【圖式代表符號說明】 21 22 23 24 25 31 32 33 點亮掃描 熄滅掃描 發光週期 未使用的週期 全部熄滅定址 點允定址 媳滅定址 發光週期
O:\89\89234.DOC -19- 200422997 34 較小週期 35 全部媳滅定址 41 定址週期 42 發光週期 43 點亮定址 44 消除動作 51 點亮定址週期 52 發光週期 53 點亮定址 54 消除動作 55 熄滅定址週期 5 6 陰極定址 G 群組 GL 灰階 NR 灰階數 R 列 S 步驟 t 時間 W 加權 O:\89\89234.DOC - 20

Claims (1)

  1. 200422997 拾、申請專利範圍： 1. 一種利用一影像信號驅動一顯示器裝置中像素的方法， 該影像信號包含由該顯示器裝置所呈現之_影像的灰階 資訊，該方法包含： -將該影像信號劃分成區段，各區段具有—區段週期 的一持續期間； -將該區段週期劃分成複數個相鄰、加權的子區段週 期； -根據該灰階資訊為要在該區段週期期間驅動的各 像素選擇相鄰子區段週期的序列，該等可選擇的序 列缺少一共同的開始點與結束點； -在該等相鄰子區段週期的序列期間驅動該等像素。 2. 如申請專利範圍第㈣之方法，其中該等加權子區段週期 的選擇係用於選擇相鄰子區段週期λ體上線性漸增之序 列的範圍。 3·如申請專利範圍第2項之方法，其中該範圍中的任何兩個 後續序列大體上等於複數個子分段週期t最短之子分段 週期的加權。 申"月專利範圍第3項之方法’其中該等區段週期中的最 後三個子區段具有相對加權”4:1:2"。 如申明專利乾圍第4項之方法，其中係將該等子區段的加 權選擇為以下組合之一 ：”1:2:4:2:4:1:2"、 U.6.2.4:1:2”、”1:2:6:3:4:1:2"及，，1:2··9··1··4:1:2”。 6·如申請專利範圍第3項之方法，其中係將該等子區段配置 O:\89\89234.DOC 200422997 成N個群組，第η個群組具有n+i個含遞增加權2g，21，..，2n 的子區段，其指數N的範圍為從1到N，該等N個群組係按 照遞減順序配置，其中指數最大的群組在最前面。 7·如申請專利範圍第1項之方法，其中係將該等子區段配置 成兩個相鄰的群組，該二群組之一第一群組具有順序遞 減的子區段，及該二群組之一第二群組具有順序遞增的 子區段。 8·如申請專利範圍第7項之方法，其中子區段之各可選擇的 序列中間接近於該區段週期的中間。 9·如申請專利_第7項之方法，其中必須被驅動以發光的 該等像素係在該第-群組的子區段期間點亮，且在該第 二群組的子區段期間熄滅。 瓜如申請專利範圍第7項之方法，其中該等子區段加權的選 擇致使後續、可選擇之序列的加權大體上形成—指數曲 線。 U· 一種具有—顯示器之子圖場操作的顯示器裝置；且係使 用如申請專利範圍第1項之方法。 12 · —種具有一顯示器之子结榀 于線心作的顯示器裝置；且係使用 如申請專利範圍第1項之方法。 O:\89\89234.DOC
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