WANG RUIGUANG (CN)
ZHENG XIFENG (CN)
CHANG FENG (CN)
DING TIEFU (CN)
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中科专利商标代理有限责任公司 (CN)
权 利 要 求 1. 一种混合叠加灰度级控制显示屏驱动电路, 包括灰度级控制装置, 其特征在 于所述的灰度级控制装置包括: 混合叠加加法器,用于将 Nbit的灰度数据 G分成高 Mbit和低 (N-M) bit,高 Mbit 作为叠加的基准值(¾, 低 (N-M)bit作为叠加的增量值 <¾, 将 与叠加量 叠加得 到 S次扫描过程中用到的扫描数据 (^; G = ±Gi =S.GH +GL ., S = 2N-M; GL =±X, 用于设置溢出位 E的装置, 其中当 + (2 -1) 时, F=0, 表明没有溢出, Gt = 当(¾ + >(2 1) 时, =l, 表明出现溢出, 设置 G, = 2M-1; 用于输出扫描数据 (^的装置。 2. 根据权利要求 1 所述的混合叠加灰度级控制显示屏驱动电路, 其特征在于扫 描数据(¾, 其中 z'=l, 2, …, S, 在 S次扫描过程中的顺序可任意排列。 3. 根据权利要求 2所述的混合叠加灰度级控制显示屏驱动电路, 其特征在于当 S =2时, 扫描数据 (^在 2次扫描过程中的顺序为 或 <¾(^。 4. 根据权利要求 2所述的混合叠加灰度级控制显示屏驱动电路, 其特征在于当 S = 4时, 扫描数据 G,在 4次扫描过程中的顺序为 (¾、 G3、 (¾任意排序得到的 24 种排列之一。 5. 根据权利要求 1 所述的混合叠加灰度级控制显示屏驱动电路, 其特征在于扫 描数据 C 其中 =1, 2, …, S, 包括零次叠加、 一次叠加、 …、 《次叠加、 …、 GL 次叠加中任一叠加方式, 其中 0≤«≤(¾, 其中, 《次叠加表示^中《项非零, 而 为零。 6. 根据权利要求 2所述的混合叠加灰度级控制显示屏驱动电路, 其特征在于扫 描数据 ¾, 其中 =1, 2, …, S, 包括零次叠加、 一次叠加、 …、 《次叠加、 、 GL 次叠加中任一叠加方式, 其中 0 其中, 《次叠加表示^中 w项非零, 而 项为零。 7. 根据权利要求 1 所述的混合叠加灰度级控制显示屏驱动电路, 其特征在于对 于显示屏中的每一像素而言, 其对应的叠加量^, 其中 ζ·=1, 2, …, S, 中仅一项为 GL, 其余各项为 0; 以及 对于一行中每 S个像素, 在同一次扫描过程中仅有一个像素的叠加量 为 GL, : 而其他 (S-1)个像素的叠加量^为 0。 8. 根据权利要求 7所述的混合叠加灰度级控制显示屏驱动电路, 其特征在于, 在同一次扫描过程中, 对于叠加量 ^为 的像素, 与该像素上 /下、 左 /右、 对角 直接相邻的像素的叠加量 为 0。 9. 根据权利要求 8所述的混合叠加灰度级控制显示屏驱动电路, 其特征在于在 S = 4时, 在第 1次扫描中, 第 行第《列的像素的叠加量; ^为 (¾, 第 行第《+1、 n+2, n+ 列的像素的叠加量 为 0, 第 w+1行第《+2列的像素的叠加量 为 GL, 第 +1 行第《、 π+Κ «+3列的像素的叠加量 A为0; 在第 2次扫描中, 第 行第《+1列的像素的叠加量 为 <¾, 第 n?行第 f n+2, «+3列的像素的叠加量; ¾为 0, 第 +1行第《+3列的像素的叠加量 2为(¾, 第 m+1 行第《、 n+ «+2列的像素的叠加量 J¾为 0; 在第 3次扫描中, 第 w行第《+2列的像素的叠加量 3为 (¾, 第/«行第《、 《+1、 «+3列的像素的叠加量 J¾为 0, 第 行第 "列的像素的叠加量 为 , 第 +1行 第 ^+1、 ?7+2、 《+3列的像素的叠加量; ¾为0; 以及 在第 4次扫描中,第 m行第 w+3列的像素的叠加量 4为 ,第 行第《+1、《+2、 3列的像素的叠加量;¾为0, 第 +1行第 w+1列的像素的叠加量 4为(¾, 第 m+1 行第《、 n+2, n+3列的像素的叠加量 4为0, 其中 和《为非负整数。 10. 根据权利要求 9所述的混合叠加灰度级控制显示屏驱动电路, 其特征在于所 述 4次扫描的顺序可任意排列。 11 . 根据权利要求 1所述的混合叠加灰度级控制显示屏驱动电路, 其特征在于所 述的灰度级控制装置还包括: 非线性变换装置: 用于根据式(2 )对 bit的原始数据 D作非线性变换得到 N bit 的灰度数据 G; G = C Dr ( 2 ) 其中 C是比例常数, r是非线性变换系数, 2.2 r 2.9, C = l。 12. 根据权利要求 11 所述的混合叠加灰度级控制显示屏驱动电路, 其特征在于 所述的非线性变换装置存储有按照点对点的方式计算出的 bit原始数据 0~2^-1对应 的非线性变换的结果,这些计算结果按照地址 0〜2^1的顺序存放,构成非线性变换査 找表。 13. 一种混合叠加灰度级控制显示屏驱动方法, 包括- 将 N bit的灰度数据 G分成高 M bit和低 (N-M ) bit, 高 M bit作为叠加的基准值 GH, 低 (N-M) bit作为叠加的增量值(¾, 将 与叠加量 叠加得到 S次扫描过程中 用到的扫描数据 Gi; G = ±G,=S.GH +GL ., S = 2N-M; GL =±Xt ;=1 (=1 其中当 + (2M-1) 时, 设置溢出位 F=0, 表明没有溢出, G 当 G„ + Xi>(2M-\) 时, 设置溢出位 =l, 表明出现溢出, 且设置 G, = 2M-1; 以及 输出扫描数据 G,。 , 14. 根据权利要求 13 所述的混合叠加灰度级控制显示屏驱动方法, 其特征在于 扫描数据 σ,·, 其中/ =ι, 2, …, s, 在 S次扫描过程中的顺序可任意排列。 15. 根据权利要求 14所述的混合叠加灰度级控制显示屏驱动方法, 其特征在于 当 S = 2时, 扫描数据 G,在 2次扫描过程中的顺序为 或 16. 根据权利要求 14所述的混合叠加灰度级控制显示屏驱动方法, 其特征在于 当 5 = 4时, 扫描数据 在 4次扫描过程中的顺序为(^、 G2、 G3、 G4任意排序得到 的 24种排列之一。 ~ 17. 根据权利要求 13 所述的混合叠加灰度级控制显示屏驱动方法, 其特征在于 扫描数据 σ,·, 其中 ί=1, 2, …, S, 包括零次叠加、 一次叠加、 …、 《次叠加、 …、 次叠加中任一叠加方式, 其中 0 其中, w次叠加表示 中《项非零, 而 -«)项为零。 18. 根据权利要求 14所述的混合叠加灰度级控制显示屏驱动方法, 其特征在于 扫描数据 G,, 其中 =1, 2, …, S, 包括零次叠加、 一次叠加、 …、 《次叠加、 …、 次叠加中任一叠加方式, 其中 0 其中, "次叠加表示 中《项非零, 而 (S-«)项为零。 19. 根据权利要求 13 所述的混合叠加灰度级控制显示屏驱动方法, 其特征在于 对于显示屏中的每一像素而言, 其对应的叠加量 ,, 其中 /=1, 2, …, S, 中仅一项 % GL, 其余各项为 0; 以及 对于一行中每 S个像素, 在同一次扫描过程中仅有一个像素的叠加量 为 GL, 而其他 (S-i)个像素的叠加量^;为 0。 20. 根据权利要求 19所述的混合叠加灰度级控制显示屏驱动方法, 其特征在于, 在同一次扫描过程中, 对于叠加量 为 的像素, 与该像素上 /下、 左 /右、 对角 直接相邻的像素的叠加量 为 0。 21 . 根据权利要求 20所述的混合叠加灰度级控制显示屏驱动方法, 其特征在于 在 S = 4时, 在第 1次扫描中, 第 w行第 /7列的像素的叠加量 为(¾, 第 w行第 w+l、 n+2, «+3列的像素的叠加量; ^为 0, 第 w+1行第《+2列的像素的叠加量;^为(¾, 第 w+1 行第《、 n+l , «+3列的像素的叠加量 为^ 在第 2次扫描中, 第 行第《+1列的像素的叠加量 2为 , 第/w行第^ n+2, n+3列的像素的叠加量 J¾为 0, 第 w+1行第《+3列的像素的叠加量 2为 GL, 第 w+1 行第《、 n+l , w+2列的像素的叠加量 2为 0; 在第 3次扫描中, 第 行第《+2列的像素的叠加量 3为 (¾, 第 w行第^ «+1、 «+3列的像素的叠加量 为0, 第 m+1行第《列的像素的叠加量 为 , 第 +1行 第 π+1、 η+2, «+3列的像素的叠加量 3为 0; 以及 在第 4次扫描中,第 m行第《+3列的像素的叠加量 4为 GL,第 m行第《+1、《+2、 n+3列的像素的叠加量 J¾为 0, 第 w+1行第《+1列的像素的叠加量 为 GL, 第 m+1 行第 n+2, «+3列的像素的叠加量 为 0, 其中 和"为非负整数。 22. 根据权利要求 21 所述的混合叠加灰度级控制显示屏驱动方法, 其特征在于 所述 4次扫描的顺序可任意排列。 23. 根据权利要求 13 所述的混合叠加灰度级控制显示屏驱动方法, 其特征在于 该方法还包括: 根据式 (2 ) 对 bit的原始数据 D作非线性变换得到 N bit的灰度数据 G; G = C Dr ( 2 ) 其中 C是比例常数, r是非线性变换系数, 2.2 r 2.9, C = l。 24. 根据权利要求 23 所述的混合叠加灰度级控制显示屏驱动方法, 其特征在于 该方法还包括: 存储按照点对点的方式计算出的^: bit原始数据 0~2^1对应的非线性 变换的结果, 这些计算结果按照地址 0~2^-1的顺序存放, 构成非线性变换査找表。 |
技术领域
本发明属于显示屏灰度级控制技术领域, 涉及一种混合叠加灰度级控制显示屏驱 动电路。 背景技术
显示屏是人们接收各种信息的重要媒介之一。 作为一种多媒体显示终端, 显示屏 有一个重要指标, 即显示屏所能表现出的灰度级数也称灰度表现 能力。 显示屏所能表 现出的灰度级数越多, 即灰度表现能力越强, 显示出的图像就越细腻, 图像的层次就 越分明, 给人眼的视觉感觉就越好。 灰度级数和灰度数据的位宽有关, 假设灰度数据 的位宽为 Nbit,则显示屏能表现出 0~(2^1)共计 2^个灰度级,此时也称显示屏有 Nbit 的灰度表现能力。 显示屏每增加 lbit的灰度表现能力, 相应的灰度级数需增加一倍。 脉宽调制是当前控制灰度级的主要方法之一, 该方法通过调节占空比的大小来表现不 同的灰度级。 这种方法控制灰度级的具体步骤是, 首先根据灰度数据的位宽确定一个 显示周期 Γ, 然后根据灰度数据的大小调制相应的占空比, 根据调制的占空比就可以 得到在一个显示周期内一个显示单元显示该灰 度数据的时间。 设灰度数据为 G, 调制 的占空比为 A 显示单元的显示时间为 Γ。„, 则有
以控制 8bit灰度数据的灰度级为例, 当灰度数据在 0~255之间时, 由式 (1)可知对应的 占空比 d在 0 /255 -255/255之间调节,此时显示屏可以表现出 0 ~255共计 256个灰度 级。在一个显示周期内, 当灰度数据为 0时,对应的灰度级为 0级; 当灰度数据为 255 时, 对应的灰度级为 255级。 采用这种方法控制显示屏的灰度级时, 为了使灰度表现 能力增加 lbit, 占空比计数器的计数时钟的个数必须增加一倍 , 当使用相同频率的计 数时钟时, 一个显示周期的时间变成原来的二倍。 例如, 生成并调制 12bit灰度数据 的占空比时, 它比 8bit灰度数据多 4bit, 如果计数时钟的频率不变, 12bit灰度数据对 应的显示周期是 8bit灰度数据的 16倍, 此时显示屏刷新频率降到原来的 1/16。 这种 刷新频率的成倍降低, 将会引起显示屏的闪烁, 图像变得不适于观看。
中国专利公报公开了一种"调制电路、使用该 制电路的图像显示器和调制方法" (公开日: 2001.04.21 ; 公开号: 01123328)。 该发明提供了一种具有高分辨率脉冲宽 度调制并同时控制位数增加的调制电路。 这种调制电路用于输出根据二进制码的值调 制的脉冲信号, 它包括用于将从最高有效位到最低有效位的二 进制码分成多个二进制 码, 并以预设的顺序选择和输出由此分割产生的分 割二进制码的选择装置; 用于接收 从选择装置获得的分割二进制码, 并以预定周期输出多个具有对应于分割二进制 码的 脉冲宽度和电平的脉冲信号的脉冲输出装置。 根据该发明的调制电路, 把用于调制脉 冲信号的二进制码, 从最高有效位到最低有效位分成多个二进制码 , 由此分割获得的 多个二进制码被定义为分割二进制码。 对应于每个分割二进制码, 选择装置将预定周 期分成多个长度子帧周期, 不同的子帧周期提供的脉冲电流的值是不同的 。 以将 14 位二进制码分割成高 10位和低 4位两个分割二进制码为例, 记高 10位分割二进制码 和低 4位二进制码分别为 和 B 2 , 与其对应的子帧周期的长度为 T、和 Γ 2 , 与 Ί 和 Τ 2 对应的脉冲电流的大小为 和 h。 7Y和 Γ 2 、 Ι λ 和 / 2 之间存在如下关系: :Π=2 4 X Τ 2 ; /,=2 4 Χ/ 2 。 釆用这种方法虽然可以精确的控制灰度级, 但是一方面该方法在分割二进 制码的时候, 需要根据不同的分割二进制码设置不同长度的 子帧周期, 这无疑增加了 软件设计的工作量; 另一方面该方法在精确控制灰度级的过程中需 要根据不同长度的 子帧周期调节不同大小的脉冲电流, 这无疑会增加的驱动电路的硬件成本。 发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种可以在同 等的灰度表现能力下, 使显示屏具 有更高的刷新频率, 并且不增加驱动电路硬件成本的混合叠加灰度 级控制显示屏驱动 电路。
为了解决上述技术问题, 本发明的混合叠加灰度级控制显示屏驱动电路 包括灰度 级控制装置, 其特征在于所述的灰度级控制装置包括- 混合叠加加法器: 将 N bit的灰度数据 G分成高 Mbit和低 (N- W) bit, 高 Mbit作 为叠加的基准值 G/, 低 (N- bit作为叠加的增量值 <¾, 将 与叠加量 叠加得到 S次扫描过程中用到的扫描数据 G i =G H +X i ;
G = ±G, =S.G H + G L ., S = 2 N ~ M ; G L = X, ;
i=\ /=〗
用于设置溢出位 F的装置: 当(¾ + (2 M -\) 时, =0, 表明没有溢出, G,=
用于输出扫描数据 G,的装置。
M大小不是固定的, 是可以根据对显示屏刷新频率的要求、 显示屏驱动电路的特 点以及显示屏本身的特点设置的。
实现 Nbit的灰度表现能力即控制 2^个灰度级时,如果采用的是背景技术中介绍 的脉宽调制的灰度级控制方法, 设完成一个显示周期所用的时间是 Γ, 则显示屏的刷 新频率为 l/Γ; 如果采用本发明, 则在计数时钟的周期不变的情况下, 完成一个显示 周期需要的时间也是 Γ, 但是由于在一个显示周期内完成了 S次扫描, 因此显示屏的 刷新频率为 , 也就是说与脉宽调制的灰度级控制方法相比, 在实现相同的灰度表 现能力时, 本发明可以将显示屏的刷新频率提高 s倍。
本发明在实现过程中每次扫描所用的时间即扫 描周期的时间是固定的, 便于软件 实现; 此外表示灰度级大小的脉冲宽度是通过 S次扫描叠加实现的, 在灰度级控制过 程中不需要调节脉冲电流的大小, 节约了驱动电路的硬件成本。
所述的灰度级控制装置还包括- 非线性变换装置: 用于根据式(2)对 bit的原始数据 作非线性变换得到 Nbit 的灰度数据 G;
G = C D r (2)
其中 C是比例常数, r是非线性变换系数, 2.2 r 2.9, C=l。
本发明采用上述装置对图像信息 (即原始数据)做非线性变换, 以增加灰度数据 的位宽, 目的是增强显示屏的灰度表现能力, 使显示屏显示出的图像更细腻, 层次更 分明, 视觉效果更好。
所述的非线性变换装置存储有按照点对点的方 式计算出的 K bit原始数据 0~2^ 1 对应的非线性变换的结果, 这些计算结果按照地址 0~2 的顺序存放, 构成非线性变 换査找表。 和 N的大小不是固定的, 的大小取决于数据源的位宽, N的大小取决 于预期实现的灰度表现能力。
本发明采用非线性变换査找表, 在显示的过程中, 原始数据以寻址的方式对照非 线性变换查找表即可完成非线性变换, 对原始数据的非线性变换方便快捷, 节省了数 据运算时间和硬件资源。 附图说明
图 1是背景技术的脉宽调制灰度级控制方法的显 驱动电路结构框图。
图 2 是本发明的混合叠加灰度级控制显示屏驱动电 路中灰度级控制装置结构框 图。
图 3是本发明的混合叠加灰度级控制显示屏驱动 路的结构框图。
图 4是逻辑控制单元的结构框图。 ' 图 5是实现混合叠加灰度级控制的程序流程图。
图 6是当 =8, M=ll, N=\2, G= 11, 扫描数据的叠加方式是一次叠加, 扫 描数据的混合方式是 时, 在一个显示周期内, 一个显示单元在各次扫描过程中 的显示情况示意图。
图 7是当 =8, M= ll, N=12, G=ll, 扫描数据的叠加方式是一次叠加, 扫 描数据的混合方式是 G 2 (^时, 在一个显示周期内, 一个显示单元在各次扫描过程中 的显示情况示意图。
图 8是当 =8, M=10, N=12, G=U, 扫描数据的叠加方式是三次叠加, 扫 描数据的混合方式是 时, 在一个显示周期内, 一个显示单元在各次扫描过 程中的显示情况示意图。
图 9是当^:=8, =10, N=\2, G=U, 扫描数据的叠加方式是三次叠加, 扫 描数据的混合方式是 <¾<¾<¾(^时, 在一个显示周期内, 一个显示单元在各次扫描过 程中的显示情况示意图。
图 10是当 =8, M=10, N=\2, G=ll, 扫描数据的叠加方式是一次叠加, 扫 描数据的混合方式是 时, 在一个显示周期内, 一个显示单元在各次扫描过 程中的显示情况示意图。
图 11是当 = 8, M=10, N=\2, G=\\, 扫描数据的叠加方式是一次叠加, 扫 描数据的混合方式是 <¾<¾<¾<^时, 在一个显示周期内, 一个显示单元在各次扫描过 程中的显示情况示意图。
图 12 表示当 =8, Μ= 10, Ν= 12, G= 11, 在另一种叠加方式下, 在 2X4个 像素中, 4次扫描过程中扫描数据的叠加方式。
图 13表示当 = 8, Μ= 10, Ν= 12, G=ll, 在另一种叠加方式下, 在 8X8个 像素中, 4次扫描过程中扫描数据的叠加方式。
图 14 表示根据图 13, 4次扫描过程的组合情况。
图 15 表示当 i 8, M= \0, N= \2, G = U , 4次扫描过程的另一种组合情况。 具体实施方式
背景技术的脉宽调制灰度级控制方法具体实现 过程如图 1所示, 其中逻辑控制单 元 1通过控制移位寄存器 2、 3、 4的移位时钟, 将各个显示单元的灰度数据传送到相应 的位置, 在灰度数据到达指定的位置后, 逻辑控制单元 1将各个单元的灰度数据锁存 到对应的灰度比较器 5、 6、 7中。 一个复位信号过后, 所有显示单元都处于开启状态, 各个显示单元的红绿蓝三基色占空比控制计数 器 8、 9、 10在计数时钟的驱动下开始计 数。 当占空比控制计数器 8和灰度比较器 5中的数值相等的时候, 显示单元 11中的红 基色被关断。 当占空比控制计数器 9和灰度比较器 6中的数值相等的时候, 显示单元 11 中的绿基色被关断。 当占空比控制计数器 10和灰度比较器 7中的数值相等的时候, 显 示单元 11中的蓝基色被关断。 这样在一个显示周期 Γ内就完成了对各个显示单元的灰 度级控制。 在一个周期结束之后对所有计数器清零, 准备开始下一个周期。 值得注意 的是, 当灰度数据为 0时, 显示单元一直处于关断状态, 灰度比较器 5、 6、 7和占空比 控制计数器 8、 9、 10都无需工作。
如图 2所示, 混合叠加灰度级控制显示屏驱动电路中灰度级 控制装置包括: 非线性变换装置 101 ;
混合叠加加法器 102;
用于设置溢出位 F的装置 103 ;
用于输出扫描数据 的装置 104。
本发明在保证显示屏具有显示 Mbit灰度数据时的刷新频率的前提下,使显示 具 有 Nbit的灰度表现能力 (M< N)。 也就是说在实现 Nbit的灰度表现能力时, 显示屏的 刷新频率是背景技术中介绍的脉宽调制的灰度 级控制方法的 2^^ ^倍。其原理是这样的, 将灰度数据分成高 Mbit和低 (N-M) bit, 在一个显示周期内用 2"^次扫描完成灰度数据 的输出。 通过对灰度数据的控制, 保证在一个显示周期内显示屏可以表现出 2^个灰度 级, 即实现 N bit的灰度表现能力。 由于在一个显示周期内完成了 次扫描, 因此可 以将刷新频率提升 倍。
首先, 为了增强显示屏的灰度表现能力, 需要对图像信息做非线性变换, 增加灰 度数据的位宽。 这里把未经过非线性变换的图像信息称为原始 数据 。 非线性变换就 是对原始数据 D做类似于式 (2)的运算, 其中 C是比例常数, r是非线性变换系数, 它们 是根据人眼的视觉特性、 原始数据特点以及显示屏的显示特性决定的。 r一般在 2.2 ~ 2.9之间, LCD中 r一般取 2.2, LED显示屏中 r一般取 2.3或者 2.5, 也有一些 LED显示屏 的 r为 2.9。 比例常数 C一般情况下取 1。
G = C D r (1) 在显示的过程中, 如果对每一个原始数据 都做式 (2)的运算, 无疑会浪费很多时 间和资源。 为了更方便快捷的完成对原始数据的非线性变 换, 设原始数据的位宽为 bit,首先通过一些数学运算软件 (如 Matlab),按照点对点的方式计算出原始数据 0~2^-1 对应的非线性变换的结果, 这些计算结果按照地址 0~2 1的顺序存放, 构成非线性变 换査找表, 存储在非线性变换装置 101中。 在显示的过程中, 原始数据以寻址的方式 对照非线性变换查找表即可完成非线性变换, 无需再做式 (2)的计算。 -若非线性变换后 的灰度数据位宽为 Nbit, 则非线性变换査找表的大小为 2 XNbito
bit的原始数据 D经过非线性变换后得到的 Nbit的灰度数据 G。
Nbit的灰度数据 G分成高 Mbit和低 (N-M) bit, 经过混合叠加加法器 103后得到 M bit的扫描数据 (^, (¾,··· , G 5-1 , G So 混合叠加如法器的实现过程是这样的: 取灰度数 据的高 Mbit为叠加的基准值记作 C¾, 取灰度数据的低 (N-M) bit为叠加的增量值记作
G L 。 G, G H , 之间的关系可以用式 (3)表示。
G = 2 (N - M) - G H + G L (3) —个显示周期所用的时间是 2 N 个计数时钟周期, 一个显示周期内完成的扫描次数记 作^ 则有
S = 2 N ~ M (4) 将 ¾与叠加量; 叠加得到扫描数据 Gi = G H + X t , G L = t Xi 。 根据选择的混合方式和叠加方式, 确定在第次扫描时的叠加量 的大小, 完成对 灰度数据的叠加:
当 0时有
G, = G H = 1,2,— 5 (5) 当 (¾= 1时有 当 2时有
a=G u + 2
G G H
(7) 或者
G 2 =G H + \
(8) 当(¾=3时
G; =G H i = X3- S
(9) 或者
= G„+1
G =G H i^4,5; S
(11) 当 (¾=4时
G^G H + 4
q =G H i = 2, 3,-
(12) 或者 G u +l
G 2 = G H + 3
G =G H i二? 8
(13) 或者
或者
(15) 或者
(16) 依次类推就可得到 S次扫描过程中用到的扫描数据。可以看出0, G H , 和 (¾,··· , G s -i> (¾之间存在如式 (17)所示的关系。
像式 (5)那样的叠加方式为零次叠加, 它只会在(¾=0时出现; 像式 (6)、 式 (7)、 式 (9)、 式 (16)那样把 叠加在一个扫描数据上的叠加方式为一次叠加 ; 像式 (8)、 式 (10)、 式 (13)、式 (14)那样把 分开叠加在两个扫描数据上的叠加方式为二次 叠加;像式 (11)、 式 (15)那样把 分开叠加在三个扫描数据上的叠加方式为三次 叠加; 像式 (16)那样把 分开叠加在四个扫描数据上的叠加方式为四次 叠加。依次类推可以给所有叠加方式 命名。 不难推断出最高的叠加方式是 (¾次叠加。
由于在一个显示周期 Γ内完成了 S次扫描, 因此一次扫描所用的时间就是 77S。 由式 (1)可知, 在 S次扫描数据过程中扫描数据 (¾,··· ,G 5- i, <¾对应的占空比分别为 ^,3^'·, ^, ^。 这样在一个显示周期内灰度数据 G对应的显示单元的 显示时间 7:„为
r =Υ- G, T
(18)
2 M -1 S
将式 (3)、 (4)、 (17)代入式 (18)得
G_
V on =—— ^N-M T (19)
2 n :1
可以看出采用本方法可以表现出^ U ^_ M 〜 — 共计 (2^-2^+1)种占空比, 而不是预想的 〜!^共计 2 W 种占空比,也就说此时的灰度级数比预期 实现 Nbit 的灰度表现能力所需的灰度级数减少了 (2W_ M - 1)个, 这是由于当 (¾>(2 Μ -1 - )时, 在叠加的过程中可能会出现 C¾+^>(2 M -1)的情况, 此时混合叠加加法器会溢出。 但 是对 2^个灰度级来说减少的这些灰度级只是很少的 部分, 以 N=12,M=10为例, 预 期表现出的灰度级数是 4096, 实际表现出的灰度级数是 4093, 灰度级数只减少了 3个, 不会对显示屏的灰度表现能力造成太大的影响 。
之所以称这里的加法器为混合叠加加法器, 一方面是因为 S次扫描过程中输出扫 描数据 , G 2 ,- ,G S -、, (¾的顺序不是固定的, 它可以有多种混合方式, 以 4次扫描 为例, 表 1给出了 4次扫描过程中输出扫描数据的 24种混合方式; 另一方面是因为扫描 数据 , (¾,··· ,G S . X , <¾可以采用多种叠加方式得到, 同样以 4次扫描为例, 根据 的不同可以有零次叠加、 一次叠加、 二次叠加、 三次叠加这四种叠加方式。 不管采用 哪种叠加方式得到扫描数据, 也不管采用何种混合方式输出扫描数据, 最终在显示屏 上体现出的灰度级是 S个扫描数据混合叠加的结果。 表 1
如图 3所示, 本发明的混合叠加灰度级控制显示屏驱动电路 包括显示数据输入单 元 14, 时钟输入单元 15, 显示数据存储单元 16, 显示数据输出单元 17, 时钟输出单元 18, 逻辑控制单元 19。 可以看出逻辑控制单元 19是该装置的主控部分。 逻辑控制单元 19主要由图 4中所示的 6个模块构成, 即时钟管理模块 21、 数据输入控制模块 22、 存储 器控制模块 23、 混合叠加灰度级控制模块 24和数据输出控制模块 25。 显示数据输入单 元 14采用串行接口或者网口, 时钟输入单元 15采用晶振, 显示数据存储单元 16采用 SDRAM或者 DDRAM存储器, 显示数据输出单元 17采用扁平电缆, 时钟输出单元 18 采用扁平电缆, 逻辑控制单元 19采用 FPGA或者 ASIC, 但不限于 FPGA或者 ASIC实现。 其中时钟管理模块 21的功能是根据系统时钟生成各个模块所需的 钟, 同时该模 块还有同步和协调各个模块之间工作顺序的作 用; 数据输入控制模块 22将输入的串行 显示数据转换成并行原始数据; 存储器控制模块 23主要完成的是把原始数据写入存储 器和从存储器中读出的操作; 混合叠加灰度级控制模块 24根据混合叠加的方法得到扫 描数据。 数据输出控制模块 25将输出的扫描数据转换为与显示屏 20兼容的数据格式, 完成显示过程。
本发明的灰度级控制装置是通过在显示屏驱动 电路的逻辑控制单元中编制软件 实现的 (即图 4中的混合叠加灰度级控制模块)。
如图 5所示, 混合叠加灰度级控制模块软件流程主要有以下 几个步骤:
a. 从存储器中读出原始数据
b. 对原始数据 做非线性变换得到灰度数据 G;
c 选择灰度数据的混合叠加方式;
至于釆用哪一种叠加方式生成扫描数据以及采 用何种混合方式得到扫描数据, 可 以通过一些参数在程序中设置; 为了便于参数的设置这里还需要对程序做进一 步的优 化, 这种优化主要体现在对扫描数据的混合方式的 优化上, 以(¾ = 3, S = 4, 叠加方 式为三次叠加为例, 得到的扫描数据如式 (20)所示
此时的 G 2 , G 3 是相等的, 这样一来表 3中所列出的 24中混合方式除
G! 2 G 4 3 , G X G G 2 G 3 , OtGi C^这四种混合方式互不相同外, 其它混合方式都和这 四种混合方式中的某一种是相同。 也就是说在这种情况下, 扫描数据实际上只有四种 混合方式。 基于这些情况, 本发明在设置混合方式的参数的时候, 除去了混合方式中 相同的混合情况。 .
d. 根据选择的混合方式和叠加方式,确定在第/ 扫描时的叠加 的大小,完成 对灰度数据的叠加。
e. 设置一个溢出位 , 当 F= 0时表明没有溢出, 当 E= l时表明出现溢出。 一旦出 现溢出的情况, 混合叠加加法器的计算结果一律设置为 2 W -1。 f. 输出扫描数据。
g. 判断扫描次数, 当扫描次数 ζ·等于 S时表明一个灰度数据处理完毕, 开始处理下 一个灰度数据。
本发明的混合叠加灰度级控制显示屏驱动电路 不限于上述实施方式, 只要是包含 了采用混合叠加方式对灰度级进行控制的装置 , 都在本发明意图保护范围之内。
实施例 1:
以 LED显示屏为例, 取 =8、 Ν= 12、 M=ll。 在这种情况下, 扫描次数 5=2^^
=2,( =G[11:1], G L = G[0]o 表 2给出了 2次扫描时扫描数据的叠加方式和叠加结果。 图 6和图 7给出了在(7= 11即(¾=5,(¾= 1的情况下,扫描数据的叠加方式是一次叠加 扫描数据的混合方式是 和 时, 在一个显示周期内, 一个显示单元在各次扫描 过程中的显示情况示意图。 图中尸表示一个显示周期的时间为 Γ, 也就说完成一次扫描 所用的时间是 772。 Λ、 Ρ 2 表示两次扫描过程, Ά、 Γ 2 表示在两次扫描过程中扫描数据 对应的显示单元的显示时间。 图 6中, 7 =~ ^— X , T 2 =~^~xL。 图 7中,
2 Π -1 2 2 Π -1 2
Τ ] = -^ -, : Γ 2 = ^— χ 。此时显示屏的刷新频率为 ^, 与釆用脉宽调制的灰度 2 11 -1 2 2 Π -1 2 Τ
级控制方法时的刷新频率相比, 刷新频率提高了 2倍。 表 2
实施例 2:
以 LED显示屏为例, 取 =8、 N=12、 M= 10。 在这种情况下, 扫描次数 S=2 (A "^
=4, G H =G[U:2], G L = G[l:0]. 表 3给出了 4次扫描时扫描数据的叠加方式和叠加结 果。 图 8、 图 9、 图 10、 图 11分别给出了在 <5=11即(¾ = 2, (¾ = 3的情况下, 扫描数据 的叠加方式是三次叠加, 扫描数据的混合方式是 时; 扫描数据的叠加方式是 三次叠加, 扫描数据的混合方式是 时; 扫描数据的叠加方式是一次叠加, 扫 描数据的混合方式是 时; 扫描数据的叠加方式是一次叠加, 扫描数据的混合 方式是 (^ C^C^时, 在一个显示周期内, 一个显示单元在各次扫描过程中的显示情况 示意图。 图中 表示一个显示周期的时间为 Γ, 也就说完成一次扫描所用的时间是 774。
Λ、 Ρ 2 、 Ρ 3 、 4表示 4次扫描过程, 7]、 Γ 2 、 、 Γ 4 表示在 4次扫描过程中扫描数据对应 的显示单元的显示时间。 图 8中, ,
_ 2 Γ , ― 2 T 一 3 Γ _ 3 Γ _ 3 Τ
此时显示屏的刷新
频率为二, 与采用脉宽调制的灰度级控制方法时的刷新频 率相比, 刷新频率提高了 4 Τ
倍。
G L =3 一次叠加 G, = G H +3
G 2 = G H
G3 = G H
GA = G H
二次叠加
三次叠加
实施例 3:
以 LED显示屏为例, 取^: =8、 N=\2、 M=10。 在这种情况下, 扫描次数 ^2^^ =4, (¾=G[11 : 2], G L = G[\:0] o 根据本发明, 扫描数据还可以以另一种混合叠加的 方式得到。 在第 1次扫描时, 如图 12A所示, 位于第 0行第 0列的像素和位于第 1行第 2 列的像素的扫描数据的叠加量;^ = C¾, 其它像素的扫描数据的叠加量 Α = 0 ; 在第 2次 扫描时, 如图 12B所示, 位于第 0行第 1列的像素和位于第 1行第 3列的像素的扫描数据 的叠加量 = 其它像素的扫描数据的叠加量 2 = 0; 在第 3次扫描时, 如图 12C所 示, 位于第 0行第 2列的像素和位于第 1行第 0列像素的扫描数据的叠加量 3 = (¾,其它 像素的扫描数据的叠加量 3 = 0; 在第 4次扫描时, 如图 12D所示, 位于第 0行第 3列的 像素和位于第 1行第 1列像素的扫描数据的叠加量 = G,其它像素的扫描数据的叠加 量 J¾=0。 当 4次扫描完成后, 重复上述过程。
这种叠加方式可以扩展到显示单元的其它像素 。 图 13表示 4次扫描时, 在 8X8个 像素中, 扫描数据的叠加方式。 图 14表示, 根据图 13, 4次扫描的组合情况。 可以看 出, 在每次扫描过程中, 位于上 /下、 左 /右、 对角直接相邻的像素的增量值的是在不 同的扫描过程中叠加到基准值上以得到扫描数 据的。
需要说明的是, 扫描次序不仅仅局限于上述那一种, 也就是说扫描数据也可以由 多种混合顺序。 例如, 也可以是如下的扫描次序:
在第 1次扫描时, 如图 12B所示, 位于第 0行第 1列的像素和位于第 1行第 3列的像素 的扫描数据的叠加量 = 其它像素的扫描数据的叠加量;^ = 0; 在第 2次扫描时, 如图 12C所示, 位于第 0行第 2列的像素和位于第 1行第 0列像素的扫描数据的叠加量; ¾ = G L , 其它像素的扫描数据的叠加量 2 = 0; 在第 3次扫描时, 如图 12D所示, 位于第 0 行第 3列的像素和位于第 1行第 1列像素的扫描数据的叠加 ¾ = C¾, 其它像素的扫描 数据的叠加量 = 0; 在第 4次扫描时, 如图 12A所示, 位于第 0行第 0列的像素和位于 第 1行第 2列的像素的扫描数据的叠加量 = G L ,其它像素的扫描数据的叠加量 t = 0。 当 4次扫描完成后, 重复上述过程。 图 15是根据上述扫描数据的混合叠加方式, 4次 扫描的组合情况。
根据排列组合的原理, 可以推导出在这种叠加方式下, 扫描数据可以有 24种混合 方式, 具体的混合方式见表 1。 不管采用何种混合方式输出扫描数据, 最终在显示屏 上体现出的灰度级是 4个扫描数据混合叠加的结果。
Next Patent: COLLAPSIBLE TYPE RECLINING CHAIR