TW502241B - Method for power level control of a display device and apparatus for carrying out the method - Google Patents

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Thomson Brandt Gmbh
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Description

502241
施此方法所用裝置 #雄^體而I/本發明密切關係一種視頻處理，以改進在 μ $ #& π3 )等顯不15，以及基於發光/反射/透 .^ 衣調變（脈宄調變）原理之各種顯示器，所顯 :沾：:象之圖像品質1定申請專利範圍在於功率位準控 制的面板溫度預測方面。 ϋ技術 對影像品質而言，尖峯白色有至高的重要性。尖峯白 ^增進因數（PWEF)可界定為尖峯白色亮度對均質白色場域 焭度之比，常稱為全白位準。以CRT為基本的顯示器pWEF 在5以下，pdp第一次發生的特徵，在於尖峯白色對最高平 均亮度比約2。遠比舊CRT科技所能達成者為劣。 電毁顯示面板（PDP)利用放電電池之矩陣陣列，只能 啟閉。與灰色是利用發光類比控制表現的CRT或LCD也不同 ’ PDP是藉調變每框的光脈波數（持續脈波）來控制灰度。 眼睛是在相當於眼睛時間响應的期間，整合此時間調變。 持續脈波愈多相當於尖峯亮度值愈高。持續脈波愈多 也相當於在PDP内流動的功率愈高。PDP控制會以平均圖像 功率為函數，或多或少產生持績脈波，亦即在不同功率位 準的模式間切換。在此文件中，指定模式的功率位準界定 為，對100 ire視頻區域活化之持續放電數。功率位準模 數的可行範圍大約即視同PWEF。 本申請人先前的歐洲專利申請案99101977.9號報導一
502241 五、發明說明（2) 種技術，利用提高可行功率位準模式數和範圍，以及在亮 度位準選擇控制中引進磁滯電路，以提高PDP之PWef。此 項技術可使PWEF值達到5。 PDP有大表面。PWEF 5時雖然有利於影像品質，但缺 點是在某些情況下，t長期把功率消散集中在面板的小小 表面。若此情況延長到長期，是靜視頻會發生的情況，則 面板的局部過熱會呈現不能接受之值。 、 ' 在W0 99/30309號内倡議在PDP内平均圖像位準檢測器 和圖像尖峯位準檢測器之外’提气面板溫度檢測器，目 在於功率位準控制。 發明概述 本發明之 率位準控制。 。按照本發明 簡單溫度檢測 此優點是 值時，面板受 式，而發生局 此項擬議 路組合，故不 易言之， 模型，以說明 並使用此資訊 本發明亦 目的’在於進' 步 此目的是以申請專 ，使用局部溫度預 器。 ，也在靜圖像情況 到可靠保護，以免 部過熱。 可與提供大PWEF因 止供PDP用而已。 本發明背後之一主 面板的局部過熱是 來控制尖峯白色增 涉及進行本發明方 改進像PDP等顯示器之功 利範圍第1項之措施達成 測器代替功率位準控制之 下’只有小面積有高亮度 因切換到’較低功率位準模 數的任何尖峯白色增進電 要構想是，試圖建立一項 所顯示視頻圖像之函數， 進迴路的操作。 、、之有益裝置。此裝置含
令
502241 五、發明說明（3) 有實際上具有大PWEF的顯示器用之熱保護電路，包括如下 組件： 1. 局部功率位準測定單位。 2. 局部溫度預測單位。 3. 最高局部溫度測定單位。 4 ·最高容許功率位準模式之選擇器，做為預測最高 局部溫度值之函數。此函應包含磁帶，以防發生可感受的 亮度振盪。 5.電流功率位準值限制器，對所選擇的最大容許功 率.位準。此限制器實際進行保護功能，因其測定副場域組 織，並持續脈波發生，相當於測定能量流入PDP。 所請求功率位準控制方法和裝置之有益其他具體例， 由申請專利範圍附屬項即可明白。 圖式簡單說明 附圖表示本發明具體例，詳述如下。附圖中： 第1圖為PDP副場域構想說明圖；
I 第2圖表示二不同的副場域組織，以說明為了尖峯白 色增進在不同功率位準模式間切換的構想； 第3圖為内含FP 99101977. 9已知功率位準控制裝置的 電漿顯示裝置方塊圖； 第4圖為第1圖所示裝置内功率位準選擇所用磁滯曲 線； 第5圖為内含本發明功率位準控制裝置之電漿顯示裝 置方塊圖；
502241 五、發明說明（4) 第6圖表示為了局部溫度預測把顯示面板第一次分隔 為圖素方塊； 第7圖表示為了局部溫度預測把顯示面板第二次分隔 為圖素方塊，容許方塊部份重疊； 第8圖表示為了局部溫度預測把顯示面板第三次分隔 為圖素方塊，容許方塊部份重疊； 第9圖表示最大功率位準限值選擇用之磁滯曲線。 較佳具體例之詳細說明 本發明背後之原理，茲利用實施例說明如下。須知實 際實施之數值可能與此處所示不同，尤其是所用副場域之 數量和加權，以及實際持續脈波之數量。 在視頻處理的場域中，8位元表現亮度位準極為通常 。在此情況下，各視頻位準是以下列8位元的組合表示： 20=1,2^2,22 = 4,23=8,24=16,25 = 32,26=64,27:128° 為了以PDP技術實施如此編碼計劃，框週可分成8個副 週期，亦常稱為副場域，各相當於8位元之一。位元2^2 的發光㊅限為位元2Q= 1等的二倍。以此等S個副週期的組 合，即可建立256種不同灰度。例如灰度92即具有相當於 數位電碼字％ 1 0 111 0 0。須知在PDP技術中，副場域包含各 相對應數的小脈波，有同等幅度和同等期限。觀看者眼睛 不動，即可在約一框週整合全部副場域，而有正確灰度的 印象。上述副場域組織如第1圖所示。須知第1圖係經簡化 ，在此電漿電池定址用，以及定址（掃描）和持續後的電 漿電池抹除用之時間週期，不予詳示。然而，在電漿顯示
502241 五、發明說明（5) 技術中有各副場域存在，為此領域的專家所熟知。此等時 間週期為強制性，各副場域可以一定。 當全部副場域被活化時，光亮階段有2 5 5相對時間單 位的相對期限。選用2 5 5值，以便能繼績使用上述8位元表 示亮度位準，或PDP所用之RGB資料。第i圖中的第二副場 域具有例如2相對時間單位的期限。在PDP技術領域中，副 場域的相對期限常稱為副場域的「權值」，以下亦使用此 表達方式。 ^ 、有效尖峯白色增進控制電路需要大量單獨的功率位準 ^’用來對各副場電碼字描繪視頻信號位準（rgb、Υϋν ^^的8位兀字。不同的功率位準模式間所為切換，一如 本人在歐洲專利申請案9 9 1 0 1 9 77· 9號内所述。為了揭 不本發明，亦列入本案内容之參玫。 表干^ = \圖4内簡單表示動態副場域組織作用原理。圖中 表不不同功率位準之2種模式。 在第二種模式中式I，副場組織由11個副場域sf構成，而 定址週期s“掃描=個广場二^組成。*副場域SF包含-，是由各圖素之雷，其中各電漿電池充電或不充電 電漿電池為發朵二予決定；一持續週期SU，其中預充電 池被放電:在9 s，丨'舌化；以及一抹除週期er，其中電漿電 少’故持續脈波·可古域情況下，定址（掃描）所需時間較 除和掃描時間，& 較夕時間（黑區較大）。副場域的抹 圖示兩種情況的；對應之副場域權值。由圖上可見， 场灰位置和副場域權值不同。以圖示第
第10頁 502241 五、發明說明（6) --- 一種情況而言，第7副場域的權值為32，而在第二種情況 下’第7 d場域的權值為6 4。定址、抹除、持績時間的圖 示相對時間期限只供舉例，在某些實施時可以不同。而且 不疋強制性，即低權值的副場域位在場域/框週開頭，而 較高權值的副場則位在結束。 假設PDP裝置的PWEF為5。視頻由〇編碼到255。在較低 功率位準的模式中，對1〇〇 ire而言，功率位準控制產生 最多5 x 255持續脈波（尖峯白色），而最少255脈波（全 白）〇 使用4種不同主要模式，說明其解法： 模式1 : 1 2個副場域（2 X 2 5 5持續脈波） 1 -2-4-8-16-32-32-32-32-32-32-32 模式2 : 1 1個副場域（3 χ 2 5 5持續脈波） 1 -2-4-8-1 6-32-32-40-40-40-40 模式3 : 10個副場域（4χ 2 5 5持續脈波） 1 -2-4-8-16-32-48-48-48-48 模式4 : 9個副場域（5 X 25 5持續脈波） 1-2-4-8-16-32-64〜64-64 此4種模式各分成約1 6種副模式，使用同數目的副場 域，但把1 0 0 1 r e編碼為不同值（動態預先計數）。總乒列 出67種副模式，相當於67種功率位準（對1〇() ire的持續 脈波數），從2 5 5逐漸增加到1 2 7 5。 載於EP 99101977.9的尖峯白色增進電路，如第3圖所 示0
502241 五、發明說明（7) RGB資料在平均功率測量方塊内分 ，^予對全圖像之算出平均功率值（^)。1^?控^^· 位準…，顧及先前測量的平均二= :線，並對其他處理方塊直接發生選定的模 式控^仏说。選擇預先計數因數（PS)和副場域編碼參變數 = 1))1用。包括例如副場域數、副場域定位、副場域 * =場域類，。另控制在框記憶體（ffR)内的RGB圖素—資料 曰.，、，從第二框記憶體（RD)閱讀RGB副場域資料以 聯轉變電路(sp)之串聯。最後，產生驅動PDP驅 動益電路所需掃描和持續脈波。 第4圖亦見於歐洲專利申請案Ep 991〇 1 977· 9號，表示 工。位準選擇（ρ丨）的動態控制做為測量 之可能性。 ^刀千 圖像功率位準提高時，選用降低功率位準的模式 功能上有磁滯迴路。當圖像平均功率增加’選用 :線之模式。當圖像功率降低時，胃用功率位 ΐίΓ 式。#圖像平均功率成長方，向受到修飾時，
的ϊ ^ — 之點。以此功率位準控制方法，可保護PDP 平均圖像功率值高的圖像，可避免供電超載。 ί = Ϊ平均圖像功率低時’會產生更多持續脈波，而 供電了 k供所需電流，不會超載。 路，11圖《表不尖峯白色增進電路，具有對pdp之熱保護電 路之S塊發明之核心。以粗線所繪方塊相當於構成保護電
五、發明說明（8) 此保護電路係基於本申冑人請案 99 1 1 2906· 5號所述電路。 首先，說明局部功率測量方塊。主要想法是把總顯示 表面分成許多方塊Si j,再整合（加）方塊内全部圖素用之 輸入視頻位準，意即各圖素加三色 之視頻位準，即得
Pij 值：
Pi 卜 Σ (ke Sij)(Rk+Gk+Bk) 其中k指屬於Si j的所有圖素。
很壳的小點比真有同樣總功率但猶為較大的點，對於 過熱更不宜。為處理此事實，建議將RGB圖素成份平方， 甚至立方，如像下式：
Pi 卜 Σ (K Si j)(Rk2+G，+Bk2) Σ (ke Si j)(Rk3+ Gk3+ Bk3) 在第6圖中，表示方塊Si j内電漿顯示表面分隔之第一 實施例。為目视容易起見，電池以圖邊表示，但實際實施 時以長方形為佳。在圖示實施例中總共4 〇個電池，但在實 際實施時，電池數還可更多。 ’ 若方塊容許重疊，則方塊S i j内總顯示表面之分隔可 獲改進，正如第7和8圖所示。
方塊不重疊時。若發生亮點，正如2方塊之邊界，可 能檢測不出。電池實質重疊時，則電池始終包括任何亮點 ’不論免點位置何處。 其次’說明方塊1 9内的局部溫度預測。如果已估計消 耗的功率，則次一步驟是建立模型，對每一圖像方塊分配
第13頁 502241 五、發明說明（9) 一 值有Ϊ:出可能有許多模型，有些很簡*，有 指定方塊的溫度，在第一概比毫無保護為佳。 το」、，加現有框週中方塊内二：耗η溫度預測 減相當於每框時賦予環境的熱之消耗n率Μ、， T (1，j) t = T (i，j) H + a · P (i j) D 進：此模型可藉假設熱消耗與實際溫度成比例而得以改 T(i, j)t=T(i> j)ti+a. P(i> j)t_b. T(i> j)ti
冉者，亦可把散熱至附近方塊考慮進去： 以1’ j)t= T(i，j)t-! + a · P(i，j)t〜b · T(i，认广 c * tT(i + l, j)t^- T(i, j),.,]-c # t T ( 1, j - 1 ) - T ( i, j) ]-c · [ T ( i，j + 1 ) t-i - T (i，j) w ]
新曰加項可負（若附近方塊較冷）可正·（若附近方塊較 熱）。最後，進一步精要，亦可另加4項把對角散熱亦考慮 進去，但所示模型之複雜性應足夠所有實際目的。〜 上述模型亦涉及邊界效應。在邊界或角隅的方塊，散 熱的可能性較少，因為事實上其附近方塊較少。對消耗中 的同樣功率言，會較快過熱，但應以在此最後提到的模型 正確檢測。 其次，說明方塊2 0内最高局部溫度測量。原則上要找
卞 502241 五、發明說明（ίο) 到最高局部溫度MT ’在本實施例中需評估方塊18内之 4〇Plj值（4〇=5列X 8行），以及方塊19内之相對應4〇7^.值 虹再找出方塊20内之最大值。如此每框需有相當的操作次 數，以多數視頻積分器並聯作業。 加熱是很慢的過程，故可用下列概算： 1 ·對每框計算單一圖像方塊的消耗，即對每一組40框 (在此實施例中）只評估一次每框之功率消耗。 2 ·對選定的圖像方塊，使用下列表示方式，在方塊j g 内計算局部溫度：. T(i, j)t=T(i, j)t.4〇+a . p(i, j)t«b . T(i, j)t.40- C · [Τ(·Η，j)KT(i，j)t_4〇]_ c · [T(i + 1, j)t.40- T(i, j)t.40]-c· [T(i，H)t-4Q—T(i，认4。]_ c · [T(i，j + l)t_4Q-T(i，j)t 4〇] 此處指數t-40表示相對應的溫度值是計算以前，即最 多40框以前的舊值。當然，功率消耗項a · p(i, 忽視來 自同樣方塊二次溫度預測間的4 〇框之全部功率消耗，此為 模型之缺點。然而，業已證明實際上此項錯誤對電視圖像 是可接受的。對PDP做更多次的溫度預測是合理的，因用 做電腦監視器時，所顯示的大部份圖像是靜圖像。 3·在方塊20内更新ΜΤ值（最高溫度）。為此，需知道要 決定ΜΤ值的方塊數（i，j)t，是否與發現原先ΜΤ值（MTW)的 方塊（i，j)Eax w相當。 若方塊數相同（（i，j )t = ( i，j )max t-i):則 MTt = T i j
第15頁 J^24l 五、發明說明（11) 若方塊數不同（（i，j)t? (i，j)naxtM): (Tij>MTtM)時，則打jTij
而（l j)max t=(i，』\時，MTt = MTtM 坪仕ίίΐ!是在圖的方塊2Q内進行。此項概算減少 4估複雜性達40倍。 大客ΓΛ表/最大功率位準選擇電路21的功用。表示最 函數、工位準（Plm)為預測最大面板局部溫度（mt)之 於鲈：f :局部溫度值低者，不需降低尖峯白色位準。對 lZ r ，取大尖峯白色位準漸降。圖上極限是，PWEF ’、 降至大約2(全白相當於功率位準255)。 有些磁滯，就像圖示磁滯，曲線是内藏式，以免小型 、；幅振盪，大部份源自測量錯誤，或顯示的視頻雜訊。 巧胃溫度預測模型’是慢慢反應至修正消耗功率的模型。 乂疋正確的，因為面板溫度.也是慢慢反應至消耗中的功率 。由於預測面板溫度的此項緩慢反應，如上所述，對於大 多數用途，保護電路慢慢反應亦足夠，其另外優點是，、1 操作不會被觀察人員感受到。 ’、 ^ 最後，說明功率位準限制方塊22的功用。此電路是簡 單限制器，只有在檢測到危險的局部過熱時才作動，不^ 改變尖峯白色增進電路之功能。只限制尖峯白色增進控制 電路可得之功率位準範圍。例如，若方塊21的最大功率位 準值輸出為765，則為PWEF控制只選擇ΕΡ 991〇 1 977· 9的首 先34種功率位準模式。其餘功率位準模式則被禁止。
502241 五、發明說明（12) 上述電路和演算遂行保護功能，意即對大部份視頻圖 像而言，沒有效果，而只在靜態亮點時，尖峯白色增進因 數會衰減。 亦可用於CRT為基礎的顯示器，其中局部過熱會造成 局部坡面問題。局部坡面是圖像的顏色失真，由於CRT罩 的局部變形，是管色罩的局部過熱所引起。 亦可具有動態尖峯白色控制，而無保護電路。然而， 圖像品質不一定相同，因為動態尖峯白色控制對PWEF可用 有限範圍，以避免不能接受的局部過熱。
第17頁 502241 ffnirl) _案號89117852 Γ 年，.月 日 修正_ . . β if - 卜卜….V. . 圖式簡單說明 第1圖為PDP副場域構想說明圖； 第2圖表示二不同的副場域組織，以說明為了尖峯白 色增進在不同功率位準模式間切換的構想； 第3圖為内含FP 9 9 1 0 1 9 77. 9已知功率位準控制裝置的 電漿顯示裝置方塊圖； 第4圖為第1圖所示裝置内功率位準選擇所用磁滯曲 線； 第5圖為内含本發明功率位準控制裝置之電漿顯示裝 置方塊圖； 第6圖表示為了局部溫度預測把顯示面板第一次分隔 為圖素方塊； 第7圖表示為了局部溫度預測把顯示面板第二次分隔 為圖素方塊，容許方塊部份重疊； 弟8圖表不為了局部溫度預測把顯不面板弟二次分隔 為圖素方塊，容許方塊部份重疊； 第9圖表示最大功率位準限值選擇用之磁滯曲線。 元件 符 號 說 明 10 預 先 計 數 17 功 率 位 準 選 擇 11 副場 域 編 碼 18 局 部 功 率 測 量 12 框 記 憶 體 19 局 部 溫 度 預 測 器 13 串 聯 並 聯 轉 換 20 最 大 局 部 溫 度 14 控 制 PWEF 21 最 大 功 率 選 擇 15 電 漿 顯 示 面 板 22 功 率 位 準 限 制 器 16 平 均 功 率 測 量
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Claims (1)

  1. 、申請專利範圍 種顯示器裝置中之功率位準控制方法，該顯示裝 罝具有複數顯示元件，相當於圖像的圖素，其中使用功率 位準模式選擇過程，以提高顯示器的尖峯白色增進因數， 其特徵為，圖像分成許多方塊（Sn-S58)，其中在9各方塊 (Su — S58)内，將衍自圖素彩色成份視頻位準的視頻位準或 數值合計，以便測量圖像之局部功率值（Lp)，其中基於該 局部功率值（LP)進行局部溫度預測，其中進行^示^内^ 高局部溫度（MT)之測量步驟，其中基於測得之最高局部溫 度（MT)，進行最高功率位準限制（PLM)之另一測量驟^，/m 又其中功率位準限制（PLM)影响功率位準模式選擇過程 者。 2 ·如申請專利範圍第1項之方法，其中對於方塊 (S58)之局部溫度測量，不但顧及局部方塊（$ 還有許多相鄰方塊（Sn-S58)的功率消耗者。 11 58 3·如申請專利範圍第1或2項之方法，其中 β 高局部溫度測量，是在許多視頻框内進行一次.者不器之最 4·如申請專利範圍第3項之方法，其中局部…、 量和局部溫度預測之步驟，是只為框週 率值測 以上選定方塊進行者。 丨_像之一或 5·如申請專利範圍第3項之方法，其中圖、 方塊，而最高局部溫度測量是在4〇框週内進行成40個 一 6·如申請專利範圍第1項之方法，其中以礤—欠者° 換行為，控制相當於測得最高局部溫度 、刀 準限制之間切換者。 又的取大|許功率位
    502241 六、申請專利範圍 7. —種進行如申請專利範圍第1項方法之裝置，包含 功率位準測量和選擇單位（1 6, 1 7 )、局部功率測量單位 (1 8 )、局部溫度預測器（1 9 )、最高局部溫度測量單位（2 0 ) 、最高功率位準限度選擇器（2 1 )，以及影响顯示器用功率 位準選擇過程之功率位準限制器（2 2 )者。 8. 如申請專利範圍第7項之裝置，其中積合於顯示裝 置内，尤指電讓顯示裝置内者。
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