等离子体显示板及其驱动方法
专利名称：等离子体显示板及其驱动方法
技术领域：
本发明涉及到基于要显示在矩阵显示器件上的原始亮度值数据而确定新的亮度值数据的方法，其中，所述亮度值数据被编码于子域中，所述子域包含一组最高有效的子域和一组最低有效的子域，其中，对一组行确定最低有效的子域的公共值。
本发明还涉及到矩阵显示器件，它包含用来根据所述方法来基于要显示在矩阵显示器件上的原始亮度值数据而确定新的亮度值数据的装置。
本发明可以被用于例如等离子体显示板(PDP)、等离子体寻址液晶显示板(PALC)、液晶显示器(LCD)、聚合物LED(PLED)、电致发光(EL)、个人计算机所用的电视机等。
矩阵显示器件包含沿通常称为行方向的第一方向延伸的第一组数据线(行)r1...rN以及沿通常称为列方向的第二方向延伸的与第一组数据线相交的第二组数据线(列)c1...cM，各个交点确定一个象素(点)。
矩阵显示器还包含用来接收信息信号的装置以及根据此信息信号来寻址第一组数据线(行r1...rN)的装置，此信息信号包含有关要显示的行的亮度值数据的信息。以下将亮度值数据理解为单色显示情况下的灰度等级以及彩色(例如RGB)显示中的各个单独的等级。
借助于逐行寻址第一组数据线(行)，各个线(行)相继接收要显示的适当数据，这种显示器件可以显示一帧。
为了缩短显示一帧所需的时间，可以使用多线寻址方法。在此方法中，第一组数据线(行)的一个以上，通常是两个邻近的最好是相邻的线，被同时寻址，接收同一个数据。
这种所谓的双线寻址方法(此时两个线被同时寻址)由于每帧需要较少的数据而能够有效地加速一帧的显示，但关于原始的信号多半要损失质量，这是由于各对线接收同一个信号，从而会由于线的复制而引起分辨率和/或锐度的损失。
对于上述矩阵显示板类型，无法像CRT显示器情况那样调制产生的光强度以产生不同的灰度等级。在所述矩阵显示板类型上，借助于时间调制来产生灰度等级对于较高的强度，增大光发射周期的持续时间。亮度数据被编码于一组子域中，各具有用来显示0到最大等级之间的光强范围的适当的持续时间或权重。各个子域的相对权重可以是二进制的(亦即1，2，4，8，...)或不是二进制的。此处所述的灰度子域分解以下也将用于单色或彩色显示。
为了减小分辨率的损失，可以对例如某些较低有效的子域(LSB子域)进行线加倍。某些LSB子域对应于较不重要的光量以及部分的线加倍将引起较小的分辨率损失，或不引起分辨率损失。
采用部分的线加倍应该是有效的。仅仅少数LSB子域被加倍，可能产生小的时间增益。加倍的子域太多则可能产生无法接受的图象质量损失。
影响质量的另一方面是加倍的子域的新数据的计算方法。可以采用引起不同结果的不同计算方法。当被观察者眼睛观察时，所用的方法应该提供最好的图象质量。
当LSB在部分的线加倍中被加倍时，两个邻近或相邻线的LSB数据值必须相同。几种方法可以被用来计算这些数据，例如-奇数线的LSB数据被用于相邻的偶数线上(各位的简单复制)；-偶数线的LSB数据被用于邻近或相邻的奇数线上(各位的简单复制)；-各对象素的平均LSB数据被用于两个新的LSB值；-亮度最低的线的子域数据被复制到其它线；-确定加倍的子域以便将总误差减至最小。
这些方法能够以损失分辨率为代价而缩短寻址时间。但在要显示的原始亮度值与实际显示的新亮度值之间可能存在差别，某些情况下还可能是大的差别。
在国际申请WO 99/49448中，公开了一种方法，其中，在等离子体显示板中对子域执行了所谓的运动补偿。
本发明的目的是改善上述现有技术方法，特别是缩短这种板中的寻址时间。
本发明提供了一种驱动显示器的方法，其中，显示器的域周期被分成几个子域，且其中
-为运动伪影补偿多个子域值；以及-后续线中的至少一个子域被同时寻址。
本发明的优点在于，借助于组合用来为运动伪影补偿子域值的步骤和用来同时寻址后续线中的子域的步骤，有可能得到反差更强的更鲜艳的图象和可见伪影较少的优选图象。利用相继寻址子域的步骤(部分线加倍，PLD)，得到了在较短的时间内完成子域寻址，从而能够得到每个子域更长的保持周期，这改善了发射的光量，因而改善了图象的亮度。利用为运动伪影补偿子域值的步骤，目标运动时图象中可见的运动伪影的出现被减至最小。在本发明的一个优选实施方案中，首先执行PLD数据计算，然后，仅仅对非加倍的子域进行运动补偿，而线加倍的子域不被补偿。在另一实施方案中，首先进行运动补偿，然后执行部分线加倍数据计算。
在另一优选实施方案中，首先对所有2N+1和2N+2线组(“奇数”组)以及对所有2N和2N+1线组(“偶数”组)执行部分线加倍，其中N是整数。如结合图9、10、11稍后解释的那样，运动矢量的垂直分块(blocking)的尺寸最好是部分加倍线的数目的倍数。在此实施方案中，此倍数最好是其中复制了同一个子域数据且被同时寻址的线的数目的倍数。在具体的实施方案中，复制在更大数目的线上执行，例如，当4个线的子域被复制时，存在着开始于第一、第二、第三、第四线的4个组。
在另外的实施方案中，部分线加倍包含用来在数据计算过程中将误差减至最小、对数据进行平均、或复制数据的步骤。特别是将误差减至最小的步骤导致了更好的图象。复制数据的优点在于需要的计算时间更少。平均方法的优点在于比用复制方法得到了更好的图象。
在另外的实施方案中，子域值依赖于最高加倍的子域的偏移。而且提供了一种实施方案，其中子域值依赖于最低非加倍子域的偏移。
现在根据参照下列附图的下列描述来描述本发明。
图1示出了AC等离子体显示器的域周期的例子；图2a-2d示出了亮度以每个域周期两个象素的速度上升(ramp)的运动伪影；图3示出了等离子体屏上一个灰度的运动补偿；图4示出了运动补偿过的亮度上升；
图5示意地示出了单线寻址；图6示出了子域分布以及借助于3个最低有效子域的双线寻址而得到的时间增益；图7示意地示出了其中采用双线寻址的方法；图8示意地示出了PLD如何受垂直子域偏移的影响；图9示意地示出了对于多个线的4个子域从中被PLD处理的子域值；图10示意地示出了影响PLD的运动补偿偏移；图11示意地示出了两次计算PLD；图12示意地示出了运动补偿偏移；图13仅仅示意地示出了有效PLD数据；图14示意地示出了从根据图12-14的算法得到的最终数据；图15示意地示出了单个象素的偏移运动补偿；图16示意地示出了加倍子域的子域偏移；图17示意地示出了加倍子域的子域偏移；图18示意地示出了加倍子域的子域偏移；图19示意地示出了加倍子域的子域偏移；图20示出了根据本发明的另一实施方案。
(AC)等离子体显示板(PDP)和数字(微)镜器件(DMD)是具有存储功能的双电平显示器，亦即，各个象素(图象元素)仅仅能够被开通或关断。在常规的PDP中，3种阶段能够被区分擦除序列、寻址序列、以及保持序列。在第一序列中，所有象素的存储器被清零。为了开通一个象素，第二寻址阶段是必须的。在这一阶段中，各个象素以时间为基础在线上被寻址。应该开通的象素被调节成当电压被施加到其电极之间时被开通。对于显示器中应该开通的所有象素进行了调节。在寻址阶段之后，要求第三状态即保持状态，其中产生亮度。只要保持阶段延续，所有被寻址的象素就开通。保持周期对显示器的所有象素是公共的，于是，在此保持周期中，屏上被寻址的所有象素被同时开通。
域周期被分成几个子域，各由擦除、寻址、以及保持序列组成。借助于改变保持阶段的持续时间，亦即象素被开通多长时间，来确定各个子域的灰度贡献(contribution)。保持阶段的持续时间还被表示为子域的权重。子域权重越高，在保持阶段中被开通的象素的亮度就越高。灰度本身现在以这样一种方式产生，即亮度值被分成几个子域，其中各个子域具有各种权重，亦即保持阶段的持续时间正比于权重因子。这些子域能够以两种方式开始；它们能够在域周期上被均匀地分割，或它们能够在前一个完成时开始。后一种情况被示于图1中。在图1中，示出了常规PDP的包括6个子域SF1-SF6的一个域周期。各子域SFi包括擦除周期EP、寻址周期AP、以及保持周期SP。子域的保持周期SP的长度确定了其对输出亮度的影响。借助于组合各个子域(亦即开通或关断)，能够形成灰度。
图2A-2D示出了由速度为每个域周期2象素的运动引起的伪影。图2D示出了时间对位置图，其中，6个子域一起形成的第一域T0被示于垂直轴上，而位置P被示于水平轴上。递增的亮度值L被水平示出；利用具有二进制权重的各种子域，以数字方式建立了这些亮度值。图2C示出了由于每子域周期2个象素的运动而觉察到各种子域信息的位置。图2B示出了各个子域的亮度贡献，其中，权重为25＝32的子域T5sf被示为最大的柱状物，而权重为20＝1的子域T0sf被示为最小的柱状物。图2A示出了得到的视网膜上的亮度以及表示所希望的上升的线R。所希望的上升与视网膜上实际觉察到的亮度之间的差异是一个要解决的问题。从图2A可见，观察到的亮度可以很不同于实际的静止图象数据。根据此图的方法在眼睛完满地跟踪速度为每个域周期2个象素的运动的假设下计算了各个子域的精确位置和各个象素的权重。视网膜上同一个位置处被接收的各个子域产生的所有亮度被汇集，导致曲线中视网膜接收的总亮度被绘制成视网膜上位置的函数(示于图2A中)。可以看到的是，视网膜上的图形仍然不相似于静止图象的亮度上升。仍然可见一个明亮的垂直棒。这是轮廓界定(contouring)的原因，导致有觉察的明暗印象的两个象素之间仅仅存在稍许的亮度改变。还能够看到的是，在MSB子域之间存在着可见的间隙。这些间隙仅仅可从近距离看到，是由象素之间的黑矩阵引起的。从较大的距离不再能够看到这些间隙，也可以说此时明亮的垂直线变得足够小。从此图可以看到的是，看起来好象各个子域的亮度贡献不被投影在与最有效子域权重相同的位置上。好象某些子域取象素之间的位置，由于显示器的分立特性，这实际上是不可能的。在Mikoshiba，S.等人的论文，appearance of false pixels and Degradation of picturequality in matrix displays having extended light-emissionperiods，SID 92摘要，1992，第659-662页中，也解释了这种现象。
这都是由眼睛的跟踪行为造成的，它暗示所有子域同时产生，实际并非如此。
正如现有技术所知，运动补偿有助于降低运动伪影。在图3的时间对位置曲线中，对两个相继的域T0和T1示出了灰度等级20的补偿。OL表示观察到的亮度，OP表示原始的位置。没有运动因而也没有眼睛的运动跟踪时，数值4和16位于彼此的顶部上从而相加正确的亮度值为20。当亮度变化如CRT上那样被调幅时，亮度被产生在视网膜上的一个位置上，且当此运动被跟踪时，相同的亮度被再次产生在视网膜上的同一个位置上。由于等离子体显示器上的灰度调制是基于子域而完成的，且跟踪过程中目标需要具有相同的亮度，故要求在投影运动矢量上产生这些单独的子域。当这样做时，从图3可见，在运动矢量上不再观察到两个垂直线，而是仅仅观察到具有亮度20的一个垂直线。
还可以看到的是，为了能够这样做，要求对两列象素指定两个垂直线，亦即，一列被指定数值16，而另一列取数值4。当检查图象的一个域时，两个垂直线被看到，但当观察整个运动序列(且此序列被我们的眼睛跟踪)时，仅仅看到一个垂直线。于是，为了补偿运动和眼睛跟踪引入的误差，亮度20必须被示为投影在运动矢量上。这样，借助于使亮度等级4向右偏移到运动矢量上的位置，当此图形具有每域周期6个象素的速度向右时，得到了右边的垂直线亮度等级。
同样的方法可以用于亮度上升。为了补偿此图形，要求的亮度等级是示于运动矢量上的亮度等级，亦即所示象素的亮度是补偿图形的亮度。这被示于图4中，其中，OL表示由于所希望的上升本身未被置于显示器上而是补偿图形CP被置于显示器上而在跟踪时得到的亮度。于是，可见的象素亮度是在眼睛跟踪每域周期6个象素的运动时投影在运动矢量上的亮度。从此图可见的是，当在一个位置处检查此序列的一个域时，由于此时观察不到被跟踪的运动而是观察到补偿图形CP的亮度，故显示暗淡的亮度等级2。
诸如等离子体显示板之类的矩阵显示板包含通常沿列方向延伸的一组数据电极以及通常沿行方向延伸的一组扫描电极。
图5示出了一种显示板，其中各个行被单独寻址。下列电极与各个行相关数据电极De、扫描电极Se、以及公共电极Ce。箭头表示寻址行Ra。这导致图6上半部所示的域的时间图，其中，各个子域的寻址周期即寻址时间Ta，n相同。利用应用于某些最低有效的子域的所谓线加倍方法，可以减小Ta，n，并在图6的下半部示出了这一点。在此方法中，图6所示的域包含比如说6个子域(实际上使用8个或多达12个子域)。各个子域可以包含用来调整板的擦除周期E、用来调整在保持过程中应该被点亮的单元的寻址周期A、以及产生实际的光的保持周期S。各个子域的保持周期被赋予例如128、64、32、16、8、4、2、1的权重，对应于8位数字信号(b7、b6、b5、b4、b3、b2、b1、b0)，并可以得到256个亮度等级。一个域的总保持周期应该尽可能长，以便得到高的亮度。
擦除周期可以相当短，比如说0.2ms，亦即每个域8×0.2ms＝1.6ms。寻址周期约为每线3微秒。对于包含480显示线的VGA显示器，每个子域的寻址时间等于480×3微秒＝1.5ms。在每域8个子域下，总的寻址时间因而是12ms。在60Hz的域速率(周期16.6ms)下，仅仅剩下3ms的每域总保持时间。
图7示出了如何同时以相同的数据寻址两个相邻的行Ra1和Ra2。从而缩短了寻址时间Ta，s，为保持周期S留下了更多的时间。称为E的高棒表示擦除周期。称为A的三角形表示寻址周期，而称为S的矩形表示保持周期。在图10中，周期Td中发生的线加倍引起能够被用来增加保持周期S的时间长度的时间增益Tg。
有可能首先使用运动补偿，然后利用位复制的部分线加倍(PLD)。平均情况下的运动补偿效应由于PLD而可能恶化(故对于这些子域使用运动补偿可能用处不大)。在复制位的情况下，象素之一不受影响，因而此象素的运动补偿也不受PLD的影响(对于第一象素，位被复制到第二象素，第一象素的子域因而不受影响)。对于第二象素，部分地损失了运动补偿，因而将显示不正确的亮度值，依赖于与第一象素相比的数值变化(当未被部分线加倍的一个或多个子域改变时)。此解决方法能够被采用，但具有位平均复制的PLD常常导致图象质量的大幅度降低。
在此方法的另一实施方案中，在运动补偿之前执行PLD。于是，PLD的被同时寻址的两个线必须是此时被寻址的一个子域的结果数据。这必然是此解决方法的结果。图8、9、10中示出了情况不总是如此。在图10中的线5和6处，各个子域应该具有相同的值，但在有阴影并注有“PLD不再有效”的从下算起的第二和第四行中并非如此。
在此实施方案中，运动矢量块的垂直尺寸是被加倍的线的数目的倍数。于是，当PLD被用于两个线时，运动矢量块是2的倍数，例如8个线高的块。在所用的例子中，已经假设了运动矢量块8×8象素和PLD线的数目为2。当做完这一点时，应该以这样的方式来完成运动补偿，即被偏移的PLD子域导致新的图象，其中被同时寻址的各个线仍然具有PLD线的相同的子域。在此例子中，当执行奇数象素上沿垂直方向的子域偏移时[S1]，情况不是如此。例如，当PLD被一次施加到两个线(线1和2、3和4等)时，线1和2的PLD子域是相同的。当最低有效位(LSB)在1个象素上被偏移时，从线2直至9的子域被例如偏移到线1直至8。利用PLD，线1和2、3和4、5和6、以及7和8的LSB子域，在运动补偿之前是相同的，但在运动补偿之后就不再如此，且PLD的结果在许多情况下被恶化。图9示出了这一点。在此图中，假设了一次2线的PLD以及8×8象素的运动矢量块尺寸。在各个带点的块中，两个线表示经受PLD的两个线。左侧示出了这一点。在右侧上，已经施加了1个象素的垂直偏移，并可以看到情况不再是带点的块包含两个由PLD产生的相似的线了。
根据本发明，使得能够采用运动补偿和PLD二者的方法包含计算PLD两次的步骤。如图11所示，第一次是对线1和2、3和4、2N+1和2N+2(奇数组)计算PLD。第二次是对线2和3、4和5、2N和2N+1(偶数组)计算PLD。当非加倍子域的值独立于加倍子域值的计算时，这些PLD子域能够被储存在偶数线中。当此后施加运动补偿，且施加奇数象素的子域偏移时，导致正确的PLD子域，如图12，13，14所示。如下面更详细地所述，图12示出了计算PLD两次，图12示出了执行运动补偿的偏移，图13示出了选择符合PLD限制的子域，而图14示出了此方法的结果。
如下面更详细地所述，其优点是诸如将误差减至最小、对数据进行平均、或对数据进行复制的算法能够被应用于PLD，且结果不受运动补偿的影响。
如图14所示，过程的结果是PLD条件(PLD线上相同的子域)被满足，同时执行运动补偿，从而灰度区具有相同的值。在奇数象素偏移的情况下，有阴影的灰度区具有部分线加倍的正确值。在图13中，示出了仅仅需要有效的PLD数据。在图14中，示出了与图9和10比较的有效数据。
而且，有可能根据最低非加倍子域的偏移(偶数或奇数)，或最好根据最高加倍子域，来采用上述选择子域值的方法。以这种方式，所有的子域被取自同一个子域控制字。
在此实施方案中，首先且仅仅一次执行PLD计算，然后，被加倍的子域被偏移半个垂直空间分辨率，亦即在2线×1列的基础上与PLD寻址的线对重合。非加倍子域以全板分辨率(亦即1线×1列)被偏移，且其偏移位置可以具有偶数，而非加倍的子域可以具有任何偏移。偏移的计算可以被写为Δy(非加倍的SFs)＝v·dtΔy(加倍的SFs)＝2·(v·dt/2)的四舍五入图14-18图解了此算法。在这些图中，表示了偏移运动补偿。方块表示各个象素。
在图14和15中，示出了一个实施方案，其中首先且仅仅一次执行了PLD数据计算。然后，被加倍的子域被偏移半个垂直空间分辨率，亦即在2线×1列的基础上与PLD寻址的线对重合。非加倍的子域以全板分辨率(亦即1线×1列)被偏移，且其偏移位置总是与PLD配对一致。
图14示出了非加倍子域的子域偏移有阴影的方块与其运动矢量以及在进展到(round to)象素格子之前(散列的(hashed)方块)和进展之后(填充的方块)的目的地象素一起被示出。顶部的例子示出了在偶数线上的偏移；下部例子示出了在奇数线上的偏移。
图15示出了加倍的子域的子域偏移空白方块表示各个象素，而具有粗边界的矩形示出了子域如何根据部分线加倍寻址而配对。有阴影的矩形与其运动矢量以及在进展到2线×1列的格子之前(散列的矩形)和进展之后(填充的矩形)的目的地一起被示出。顶部的例子示出了在偶数线上的偏移；下部例子示出了当偏移是奇数线时的进展到2线格子的行为。
这意味着一个象素的子域控制字是“保持在一起”，并在运动矢量上偏移，进展得尽可能靠近寻址所允许的。
这样就防止了子域控制字破坏所造成的奇怪的效应。人们可能期望垂直分辨率的稍许损失，但实验加倍8个二进制子域中的4个或6个示出了很难注意到的效应。当利用此方法时，显示某种阶梯效应的清晰边沿甚至看来被更好地显示。
优选地，运动估计量(典型为8×8象素)的块应该与PLD线对对准。
在图16中，借助于用一个线来偏移PLD格子，分辨率被提高了。这被借助于计算PLD值两次而完成一次对线1+2，3+4，...(所谓“奇数组”)，一次对线2+3，4+5，...(所谓“偶数组”，根据具有奇数或偶数数目的两个PLD线的顶部而命名)。图16-18示出了这一点。然后，根据最好是最高加倍的子域的最佳选择(在以最大有效分辨率被偏移的情况下)，来进行两个源组之间的选择，当此子域的偏移要在偶数线上执行时，奇数组被用于所有的子域；当是奇数时，偶数组被使用。
当执行PLD数据计算之前已知最高加倍子域的偏移是偶数还是奇数时，有可能利用这一知识并仅仅对所要求的组执行数据计算。
在图16中，在选择奇数组时的行为暗方块表示源组，而较亮的方块表示偏移的目标，也由箭头表示。
在图17和18中，示出了相似的情况，其中，暗方块表示源组，而较亮的方块表示根据箭头偏移之后的目标组。
在这些图(16-18)中可见，有时最好的配合来自采用偶数组的偏移(图16上部各组)，而有时最好的配合来自采用奇数组的偏移(图18下部各组)。
根据本发明的另一实施方案(图20)是一种图象显示装置90，它包含用来接收代表要显示的图象的信号的接收部分91。此信号可以是经由天线或电缆接收到的广播信号，也可以是来自像DVD(数字光盘放象机)的VCR(视频盒式录音机)那样的储存器件的信号。此图象装置90还具有用来处理图象的图象处理部分92以及用来显示被处理过的图象的显示板93。显示板93是在各个子域中被驱动的类型的。图象处理单元至少执行部分线加倍和运动补偿。像亮度到子域转换那样的其他处理也能够被图象处理部分92执行。
本发明不局限于上述各个实施方案；所要求的权利由所附权利要求定义。
权利要求
1.一种驱动显示器的方法，其中用于该显示器的域周期被分成若干个子域，且其中为运动伪影补偿多个子域值；以及两个或多个线中子域中的至少一个子域被同时寻址。
2.根据权利要求1的方法，其中，首先执行相继线的寻址，然后执行偏移运动补偿。
3.权利要求1的方法，其中，首先施加运动补偿，然后执行部分线加倍。
4.根据权利要求2的方法，其中，对非加倍的子域执行偏移运动补偿。
5.根据权利要求1的方法，其中，首先对所有2N和2N+1线组以及对所有2N+1和2N+2线组执行部分线加倍。
6.根据前述权利要求中的一个或多个的方法，其中，运动矢量的垂直块尺寸是被加倍的线的数目的倍数。
7.根据前述权利要求中的一个或多个的方法，其中，部分线加倍包含在数据计算过程中将误差减至最小的步骤。
8.根据前述权利要求中的一个或多个的方法，其中，部分线加倍包含在数据计算过程中对数据进行平均的步骤。
9.根据前述权利要求中的一个或多个的方法，其中，部分线加倍包含在数据计算过程中对数据进行复制的步骤。
10.根据前述权利要求中的一个或多个的方法，其中，子域值依赖于最高加倍的子域的偏移。
11.根据前述权利要求中的一个或多个的方法，其中，子域值依赖于最低非加倍的子域的偏移。
12.根据权利要求10或11的方法，其中，当偏移是在偶数或奇数线上且是部分对计算的输入时，部分线加倍被计算一次。
13.根据前述权利要求中的任何一个的方法，其中，被加倍的子域以与执行部分线加倍相同的分辨率被偏移。
14.一种用来执行根据权利要求1-12中的一个或多个的方法的图象处理装置(92)。
15.一种例如利用根据权利要求14的装置(92)来执行根据权利要求1-13中的一个或多个的方法的图象显示装置(90)。
全文摘要
描述的是一种基于要在矩阵显示器件上显示的原始亮度值数据来确定新的亮度值数据的方法，其中，所述亮度值数据被编码在子域中，所述子域包含一组最高有效的子域以及一组最低有效的子域，其中，对一组线确定了最低有效的子域的公共值。在根据本发明的方法中，为运动伪影补偿多个子域值，且两个或多个线中的至少一个子域被同时寻址。
文档编号G09G3/294GK1552051SQ02817287
公开日2004年12月1日 申请日期2002年8月27日 优先权日2001年9月5日
发明者R·范迪克, R 范迪克, R·范沃登伯格, 值遣 , P·M·德格雷夫, 德格雷夫 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司
技术领域：
本发明涉及到基于要显示在矩阵显示器件上的原始亮度值数据而确定新的亮度值数据的方法，其中，所述亮度值数据被编码于子域中，所述子域包含一组最高有效的子域和一组最低有效的子域，其中，对一组行确定最低有效的子域的公共值。
本发明还涉及到矩阵显示器件，它包含用来根据所述方法来基于要显示在矩阵显示器件上的原始亮度值数据而确定新的亮度值数据的装置。
本发明可以被用于例如等离子体显示板(PDP)、等离子体寻址液晶显示板(PALC)、液晶显示器(LCD)、聚合物LED(PLED)、电致发光(EL)、个人计算机所用的电视机等。
矩阵显示器件包含沿通常称为行方向的第一方向延伸的第一组数据线(行)r1...rN以及沿通常称为列方向的第二方向延伸的与第一组数据线相交的第二组数据线(列)c1...cM，各个交点确定一个象素(点)。
矩阵显示器还包含用来接收信息信号的装置以及根据此信息信号来寻址第一组数据线(行r1...rN)的装置，此信息信号包含有关要显示的行的亮度值数据的信息。以下将亮度值数据理解为单色显示情况下的灰度等级以及彩色(例如RGB)显示中的各个单独的等级。
借助于逐行寻址第一组数据线(行)，各个线(行)相继接收要显示的适当数据，这种显示器件可以显示一帧。
为了缩短显示一帧所需的时间，可以使用多线寻址方法。在此方法中，第一组数据线(行)的一个以上，通常是两个邻近的最好是相邻的线，被同时寻址，接收同一个数据。
这种所谓的双线寻址方法(此时两个线被同时寻址)由于每帧需要较少的数据而能够有效地加速一帧的显示，但关于原始的信号多半要损失质量，这是由于各对线接收同一个信号，从而会由于线的复制而引起分辨率和/或锐度的损失。
对于上述矩阵显示板类型，无法像CRT显示器情况那样调制产生的光强度以产生不同的灰度等级。在所述矩阵显示板类型上，借助于时间调制来产生灰度等级对于较高的强度，增大光发射周期的持续时间。亮度数据被编码于一组子域中，各具有用来显示0到最大等级之间的光强范围的适当的持续时间或权重。各个子域的相对权重可以是二进制的(亦即1，2，4，8，...)或不是二进制的。此处所述的灰度子域分解以下也将用于单色或彩色显示。
为了减小分辨率的损失，可以对例如某些较低有效的子域(LSB子域)进行线加倍。某些LSB子域对应于较不重要的光量以及部分的线加倍将引起较小的分辨率损失，或不引起分辨率损失。
采用部分的线加倍应该是有效的。仅仅少数LSB子域被加倍，可能产生小的时间增益。加倍的子域太多则可能产生无法接受的图象质量损失。
影响质量的另一方面是加倍的子域的新数据的计算方法。可以采用引起不同结果的不同计算方法。当被观察者眼睛观察时，所用的方法应该提供最好的图象质量。
当LSB在部分的线加倍中被加倍时，两个邻近或相邻线的LSB数据值必须相同。几种方法可以被用来计算这些数据，例如-奇数线的LSB数据被用于相邻的偶数线上(各位的简单复制)；-偶数线的LSB数据被用于邻近或相邻的奇数线上(各位的简单复制)；-各对象素的平均LSB数据被用于两个新的LSB值；-亮度最低的线的子域数据被复制到其它线；-确定加倍的子域以便将总误差减至最小。
这些方法能够以损失分辨率为代价而缩短寻址时间。但在要显示的原始亮度值与实际显示的新亮度值之间可能存在差别，某些情况下还可能是大的差别。
在国际申请WO 99/49448中，公开了一种方法，其中，在等离子体显示板中对子域执行了所谓的运动补偿。
本发明的目的是改善上述现有技术方法，特别是缩短这种板中的寻址时间。
本发明提供了一种驱动显示器的方法，其中，显示器的域周期被分成几个子域，且其中
-为运动伪影补偿多个子域值；以及-后续线中的至少一个子域被同时寻址。
本发明的优点在于，借助于组合用来为运动伪影补偿子域值的步骤和用来同时寻址后续线中的子域的步骤，有可能得到反差更强的更鲜艳的图象和可见伪影较少的优选图象。利用相继寻址子域的步骤(部分线加倍，PLD)，得到了在较短的时间内完成子域寻址，从而能够得到每个子域更长的保持周期，这改善了发射的光量，因而改善了图象的亮度。利用为运动伪影补偿子域值的步骤，目标运动时图象中可见的运动伪影的出现被减至最小。在本发明的一个优选实施方案中，首先执行PLD数据计算，然后，仅仅对非加倍的子域进行运动补偿，而线加倍的子域不被补偿。在另一实施方案中，首先进行运动补偿，然后执行部分线加倍数据计算。
在另一优选实施方案中，首先对所有2N+1和2N+2线组(“奇数”组)以及对所有2N和2N+1线组(“偶数”组)执行部分线加倍，其中N是整数。如结合图9、10、11稍后解释的那样，运动矢量的垂直分块(blocking)的尺寸最好是部分加倍线的数目的倍数。在此实施方案中，此倍数最好是其中复制了同一个子域数据且被同时寻址的线的数目的倍数。在具体的实施方案中，复制在更大数目的线上执行，例如，当4个线的子域被复制时，存在着开始于第一、第二、第三、第四线的4个组。
在另外的实施方案中，部分线加倍包含用来在数据计算过程中将误差减至最小、对数据进行平均、或复制数据的步骤。特别是将误差减至最小的步骤导致了更好的图象。复制数据的优点在于需要的计算时间更少。平均方法的优点在于比用复制方法得到了更好的图象。
在另外的实施方案中，子域值依赖于最高加倍的子域的偏移。而且提供了一种实施方案，其中子域值依赖于最低非加倍子域的偏移。
现在根据参照下列附图的下列描述来描述本发明。
图1示出了AC等离子体显示器的域周期的例子；图2a-2d示出了亮度以每个域周期两个象素的速度上升(ramp)的运动伪影；图3示出了等离子体屏上一个灰度的运动补偿；图4示出了运动补偿过的亮度上升；
图5示意地示出了单线寻址；图6示出了子域分布以及借助于3个最低有效子域的双线寻址而得到的时间增益；图7示意地示出了其中采用双线寻址的方法；图8示意地示出了PLD如何受垂直子域偏移的影响；图9示意地示出了对于多个线的4个子域从中被PLD处理的子域值；图10示意地示出了影响PLD的运动补偿偏移；图11示意地示出了两次计算PLD；图12示意地示出了运动补偿偏移；图13仅仅示意地示出了有效PLD数据；图14示意地示出了从根据图12-14的算法得到的最终数据；图15示意地示出了单个象素的偏移运动补偿；图16示意地示出了加倍子域的子域偏移；图17示意地示出了加倍子域的子域偏移；图18示意地示出了加倍子域的子域偏移；图19示意地示出了加倍子域的子域偏移；图20示出了根据本发明的另一实施方案。
(AC)等离子体显示板(PDP)和数字(微)镜器件(DMD)是具有存储功能的双电平显示器，亦即，各个象素(图象元素)仅仅能够被开通或关断。在常规的PDP中，3种阶段能够被区分擦除序列、寻址序列、以及保持序列。在第一序列中，所有象素的存储器被清零。为了开通一个象素，第二寻址阶段是必须的。在这一阶段中，各个象素以时间为基础在线上被寻址。应该开通的象素被调节成当电压被施加到其电极之间时被开通。对于显示器中应该开通的所有象素进行了调节。在寻址阶段之后，要求第三状态即保持状态，其中产生亮度。只要保持阶段延续，所有被寻址的象素就开通。保持周期对显示器的所有象素是公共的，于是，在此保持周期中，屏上被寻址的所有象素被同时开通。
域周期被分成几个子域，各由擦除、寻址、以及保持序列组成。借助于改变保持阶段的持续时间，亦即象素被开通多长时间，来确定各个子域的灰度贡献(contribution)。保持阶段的持续时间还被表示为子域的权重。子域权重越高，在保持阶段中被开通的象素的亮度就越高。灰度本身现在以这样一种方式产生，即亮度值被分成几个子域，其中各个子域具有各种权重，亦即保持阶段的持续时间正比于权重因子。这些子域能够以两种方式开始；它们能够在域周期上被均匀地分割，或它们能够在前一个完成时开始。后一种情况被示于图1中。在图1中，示出了常规PDP的包括6个子域SF1-SF6的一个域周期。各子域SFi包括擦除周期EP、寻址周期AP、以及保持周期SP。子域的保持周期SP的长度确定了其对输出亮度的影响。借助于组合各个子域(亦即开通或关断)，能够形成灰度。
图2A-2D示出了由速度为每个域周期2象素的运动引起的伪影。图2D示出了时间对位置图，其中，6个子域一起形成的第一域T0被示于垂直轴上，而位置P被示于水平轴上。递增的亮度值L被水平示出；利用具有二进制权重的各种子域，以数字方式建立了这些亮度值。图2C示出了由于每子域周期2个象素的运动而觉察到各种子域信息的位置。图2B示出了各个子域的亮度贡献，其中，权重为25＝32的子域T5sf被示为最大的柱状物，而权重为20＝1的子域T0sf被示为最小的柱状物。图2A示出了得到的视网膜上的亮度以及表示所希望的上升的线R。所希望的上升与视网膜上实际觉察到的亮度之间的差异是一个要解决的问题。从图2A可见，观察到的亮度可以很不同于实际的静止图象数据。根据此图的方法在眼睛完满地跟踪速度为每个域周期2个象素的运动的假设下计算了各个子域的精确位置和各个象素的权重。视网膜上同一个位置处被接收的各个子域产生的所有亮度被汇集，导致曲线中视网膜接收的总亮度被绘制成视网膜上位置的函数(示于图2A中)。可以看到的是，视网膜上的图形仍然不相似于静止图象的亮度上升。仍然可见一个明亮的垂直棒。这是轮廓界定(contouring)的原因，导致有觉察的明暗印象的两个象素之间仅仅存在稍许的亮度改变。还能够看到的是，在MSB子域之间存在着可见的间隙。这些间隙仅仅可从近距离看到，是由象素之间的黑矩阵引起的。从较大的距离不再能够看到这些间隙，也可以说此时明亮的垂直线变得足够小。从此图可以看到的是，看起来好象各个子域的亮度贡献不被投影在与最有效子域权重相同的位置上。好象某些子域取象素之间的位置，由于显示器的分立特性，这实际上是不可能的。在Mikoshiba，S.等人的论文，appearance of false pixels and Degradation of picturequality in matrix displays having extended light-emissionperiods，SID 92摘要，1992，第659-662页中，也解释了这种现象。
这都是由眼睛的跟踪行为造成的，它暗示所有子域同时产生，实际并非如此。
正如现有技术所知，运动补偿有助于降低运动伪影。在图3的时间对位置曲线中，对两个相继的域T0和T1示出了灰度等级20的补偿。OL表示观察到的亮度，OP表示原始的位置。没有运动因而也没有眼睛的运动跟踪时，数值4和16位于彼此的顶部上从而相加正确的亮度值为20。当亮度变化如CRT上那样被调幅时，亮度被产生在视网膜上的一个位置上，且当此运动被跟踪时，相同的亮度被再次产生在视网膜上的同一个位置上。由于等离子体显示器上的灰度调制是基于子域而完成的，且跟踪过程中目标需要具有相同的亮度，故要求在投影运动矢量上产生这些单独的子域。当这样做时，从图3可见，在运动矢量上不再观察到两个垂直线，而是仅仅观察到具有亮度20的一个垂直线。
还可以看到的是，为了能够这样做，要求对两列象素指定两个垂直线，亦即，一列被指定数值16，而另一列取数值4。当检查图象的一个域时，两个垂直线被看到，但当观察整个运动序列(且此序列被我们的眼睛跟踪)时，仅仅看到一个垂直线。于是，为了补偿运动和眼睛跟踪引入的误差，亮度20必须被示为投影在运动矢量上。这样，借助于使亮度等级4向右偏移到运动矢量上的位置，当此图形具有每域周期6个象素的速度向右时，得到了右边的垂直线亮度等级。
同样的方法可以用于亮度上升。为了补偿此图形，要求的亮度等级是示于运动矢量上的亮度等级，亦即所示象素的亮度是补偿图形的亮度。这被示于图4中，其中，OL表示由于所希望的上升本身未被置于显示器上而是补偿图形CP被置于显示器上而在跟踪时得到的亮度。于是，可见的象素亮度是在眼睛跟踪每域周期6个象素的运动时投影在运动矢量上的亮度。从此图可见的是，当在一个位置处检查此序列的一个域时，由于此时观察不到被跟踪的运动而是观察到补偿图形CP的亮度，故显示暗淡的亮度等级2。
诸如等离子体显示板之类的矩阵显示板包含通常沿列方向延伸的一组数据电极以及通常沿行方向延伸的一组扫描电极。
图5示出了一种显示板，其中各个行被单独寻址。下列电极与各个行相关数据电极De、扫描电极Se、以及公共电极Ce。箭头表示寻址行Ra。这导致图6上半部所示的域的时间图，其中，各个子域的寻址周期即寻址时间Ta，n相同。利用应用于某些最低有效的子域的所谓线加倍方法，可以减小Ta，n，并在图6的下半部示出了这一点。在此方法中，图6所示的域包含比如说6个子域(实际上使用8个或多达12个子域)。各个子域可以包含用来调整板的擦除周期E、用来调整在保持过程中应该被点亮的单元的寻址周期A、以及产生实际的光的保持周期S。各个子域的保持周期被赋予例如128、64、32、16、8、4、2、1的权重，对应于8位数字信号(b7、b6、b5、b4、b3、b2、b1、b0)，并可以得到256个亮度等级。一个域的总保持周期应该尽可能长，以便得到高的亮度。
擦除周期可以相当短，比如说0.2ms，亦即每个域8×0.2ms＝1.6ms。寻址周期约为每线3微秒。对于包含480显示线的VGA显示器，每个子域的寻址时间等于480×3微秒＝1.5ms。在每域8个子域下，总的寻址时间因而是12ms。在60Hz的域速率(周期16.6ms)下，仅仅剩下3ms的每域总保持时间。
图7示出了如何同时以相同的数据寻址两个相邻的行Ra1和Ra2。从而缩短了寻址时间Ta，s，为保持周期S留下了更多的时间。称为E的高棒表示擦除周期。称为A的三角形表示寻址周期，而称为S的矩形表示保持周期。在图10中，周期Td中发生的线加倍引起能够被用来增加保持周期S的时间长度的时间增益Tg。
有可能首先使用运动补偿，然后利用位复制的部分线加倍(PLD)。平均情况下的运动补偿效应由于PLD而可能恶化(故对于这些子域使用运动补偿可能用处不大)。在复制位的情况下，象素之一不受影响，因而此象素的运动补偿也不受PLD的影响(对于第一象素，位被复制到第二象素，第一象素的子域因而不受影响)。对于第二象素，部分地损失了运动补偿，因而将显示不正确的亮度值，依赖于与第一象素相比的数值变化(当未被部分线加倍的一个或多个子域改变时)。此解决方法能够被采用，但具有位平均复制的PLD常常导致图象质量的大幅度降低。
在此方法的另一实施方案中，在运动补偿之前执行PLD。于是，PLD的被同时寻址的两个线必须是此时被寻址的一个子域的结果数据。这必然是此解决方法的结果。图8、9、10中示出了情况不总是如此。在图10中的线5和6处，各个子域应该具有相同的值，但在有阴影并注有“PLD不再有效”的从下算起的第二和第四行中并非如此。
在此实施方案中，运动矢量块的垂直尺寸是被加倍的线的数目的倍数。于是，当PLD被用于两个线时，运动矢量块是2的倍数，例如8个线高的块。在所用的例子中，已经假设了运动矢量块8×8象素和PLD线的数目为2。当做完这一点时，应该以这样的方式来完成运动补偿，即被偏移的PLD子域导致新的图象，其中被同时寻址的各个线仍然具有PLD线的相同的子域。在此例子中，当执行奇数象素上沿垂直方向的子域偏移时[S1]，情况不是如此。例如，当PLD被一次施加到两个线(线1和2、3和4等)时，线1和2的PLD子域是相同的。当最低有效位(LSB)在1个象素上被偏移时，从线2直至9的子域被例如偏移到线1直至8。利用PLD，线1和2、3和4、5和6、以及7和8的LSB子域，在运动补偿之前是相同的，但在运动补偿之后就不再如此，且PLD的结果在许多情况下被恶化。图9示出了这一点。在此图中，假设了一次2线的PLD以及8×8象素的运动矢量块尺寸。在各个带点的块中，两个线表示经受PLD的两个线。左侧示出了这一点。在右侧上，已经施加了1个象素的垂直偏移，并可以看到情况不再是带点的块包含两个由PLD产生的相似的线了。
根据本发明，使得能够采用运动补偿和PLD二者的方法包含计算PLD两次的步骤。如图11所示，第一次是对线1和2、3和4、2N+1和2N+2(奇数组)计算PLD。第二次是对线2和3、4和5、2N和2N+1(偶数组)计算PLD。当非加倍子域的值独立于加倍子域值的计算时，这些PLD子域能够被储存在偶数线中。当此后施加运动补偿，且施加奇数象素的子域偏移时，导致正确的PLD子域，如图12，13，14所示。如下面更详细地所述，图12示出了计算PLD两次，图12示出了执行运动补偿的偏移，图13示出了选择符合PLD限制的子域，而图14示出了此方法的结果。
如下面更详细地所述，其优点是诸如将误差减至最小、对数据进行平均、或对数据进行复制的算法能够被应用于PLD，且结果不受运动补偿的影响。
如图14所示，过程的结果是PLD条件(PLD线上相同的子域)被满足，同时执行运动补偿，从而灰度区具有相同的值。在奇数象素偏移的情况下，有阴影的灰度区具有部分线加倍的正确值。在图13中，示出了仅仅需要有效的PLD数据。在图14中，示出了与图9和10比较的有效数据。
而且，有可能根据最低非加倍子域的偏移(偶数或奇数)，或最好根据最高加倍子域，来采用上述选择子域值的方法。以这种方式，所有的子域被取自同一个子域控制字。
在此实施方案中，首先且仅仅一次执行PLD计算，然后，被加倍的子域被偏移半个垂直空间分辨率，亦即在2线×1列的基础上与PLD寻址的线对重合。非加倍子域以全板分辨率(亦即1线×1列)被偏移，且其偏移位置可以具有偶数，而非加倍的子域可以具有任何偏移。偏移的计算可以被写为Δy(非加倍的SFs)＝v·dtΔy(加倍的SFs)＝2·(v·dt/2)的四舍五入图14-18图解了此算法。在这些图中，表示了偏移运动补偿。方块表示各个象素。
在图14和15中，示出了一个实施方案，其中首先且仅仅一次执行了PLD数据计算。然后，被加倍的子域被偏移半个垂直空间分辨率，亦即在2线×1列的基础上与PLD寻址的线对重合。非加倍的子域以全板分辨率(亦即1线×1列)被偏移，且其偏移位置总是与PLD配对一致。
图14示出了非加倍子域的子域偏移有阴影的方块与其运动矢量以及在进展到(round to)象素格子之前(散列的(hashed)方块)和进展之后(填充的方块)的目的地象素一起被示出。顶部的例子示出了在偶数线上的偏移；下部例子示出了在奇数线上的偏移。
图15示出了加倍的子域的子域偏移空白方块表示各个象素，而具有粗边界的矩形示出了子域如何根据部分线加倍寻址而配对。有阴影的矩形与其运动矢量以及在进展到2线×1列的格子之前(散列的矩形)和进展之后(填充的矩形)的目的地一起被示出。顶部的例子示出了在偶数线上的偏移；下部例子示出了当偏移是奇数线时的进展到2线格子的行为。
这意味着一个象素的子域控制字是“保持在一起”，并在运动矢量上偏移，进展得尽可能靠近寻址所允许的。
这样就防止了子域控制字破坏所造成的奇怪的效应。人们可能期望垂直分辨率的稍许损失，但实验加倍8个二进制子域中的4个或6个示出了很难注意到的效应。当利用此方法时，显示某种阶梯效应的清晰边沿甚至看来被更好地显示。
优选地，运动估计量(典型为8×8象素)的块应该与PLD线对对准。
在图16中，借助于用一个线来偏移PLD格子，分辨率被提高了。这被借助于计算PLD值两次而完成一次对线1+2，3+4，...(所谓“奇数组”)，一次对线2+3，4+5，...(所谓“偶数组”，根据具有奇数或偶数数目的两个PLD线的顶部而命名)。图16-18示出了这一点。然后，根据最好是最高加倍的子域的最佳选择(在以最大有效分辨率被偏移的情况下)，来进行两个源组之间的选择，当此子域的偏移要在偶数线上执行时，奇数组被用于所有的子域；当是奇数时，偶数组被使用。
当执行PLD数据计算之前已知最高加倍子域的偏移是偶数还是奇数时，有可能利用这一知识并仅仅对所要求的组执行数据计算。
在图16中，在选择奇数组时的行为暗方块表示源组，而较亮的方块表示偏移的目标，也由箭头表示。
在图17和18中，示出了相似的情况，其中，暗方块表示源组，而较亮的方块表示根据箭头偏移之后的目标组。
在这些图(16-18)中可见，有时最好的配合来自采用偶数组的偏移(图16上部各组)，而有时最好的配合来自采用奇数组的偏移(图18下部各组)。
根据本发明的另一实施方案(图20)是一种图象显示装置90，它包含用来接收代表要显示的图象的信号的接收部分91。此信号可以是经由天线或电缆接收到的广播信号，也可以是来自像DVD(数字光盘放象机)的VCR(视频盒式录音机)那样的储存器件的信号。此图象装置90还具有用来处理图象的图象处理部分92以及用来显示被处理过的图象的显示板93。显示板93是在各个子域中被驱动的类型的。图象处理单元至少执行部分线加倍和运动补偿。像亮度到子域转换那样的其他处理也能够被图象处理部分92执行。
本发明不局限于上述各个实施方案；所要求的权利由所附权利要求定义。
权利要求
1.一种驱动显示器的方法，其中用于该显示器的域周期被分成若干个子域，且其中为运动伪影补偿多个子域值；以及两个或多个线中子域中的至少一个子域被同时寻址。
2.根据权利要求1的方法，其中，首先执行相继线的寻址，然后执行偏移运动补偿。
3.权利要求1的方法，其中，首先施加运动补偿，然后执行部分线加倍。
4.根据权利要求2的方法，其中，对非加倍的子域执行偏移运动补偿。
5.根据权利要求1的方法，其中，首先对所有2N和2N+1线组以及对所有2N+1和2N+2线组执行部分线加倍。
6.根据前述权利要求中的一个或多个的方法，其中，运动矢量的垂直块尺寸是被加倍的线的数目的倍数。
7.根据前述权利要求中的一个或多个的方法，其中，部分线加倍包含在数据计算过程中将误差减至最小的步骤。
8.根据前述权利要求中的一个或多个的方法，其中，部分线加倍包含在数据计算过程中对数据进行平均的步骤。
9.根据前述权利要求中的一个或多个的方法，其中，部分线加倍包含在数据计算过程中对数据进行复制的步骤。
10.根据前述权利要求中的一个或多个的方法，其中，子域值依赖于最高加倍的子域的偏移。
11.根据前述权利要求中的一个或多个的方法，其中，子域值依赖于最低非加倍的子域的偏移。
12.根据权利要求10或11的方法，其中，当偏移是在偶数或奇数线上且是部分对计算的输入时，部分线加倍被计算一次。
13.根据前述权利要求中的任何一个的方法，其中，被加倍的子域以与执行部分线加倍相同的分辨率被偏移。
14.一种用来执行根据权利要求1-12中的一个或多个的方法的图象处理装置(92)。
15.一种例如利用根据权利要求14的装置(92)来执行根据权利要求1-13中的一个或多个的方法的图象显示装置(90)。
全文摘要
描述的是一种基于要在矩阵显示器件上显示的原始亮度值数据来确定新的亮度值数据的方法，其中，所述亮度值数据被编码在子域中，所述子域包含一组最高有效的子域以及一组最低有效的子域，其中，对一组线确定了最低有效的子域的公共值。在根据本发明的方法中，为运动伪影补偿多个子域值，且两个或多个线中的至少一个子域被同时寻址。
文档编号G09G3/294GK1552051SQ02817287
公开日2004年12月1日 申请日期2002年8月27日 优先权日2001年9月5日
发明者R·范迪克, R 范迪克, R·范沃登伯格, 值遣 , P·M·德格雷夫, 德格雷夫 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司
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