CN1310837A - 用于最小化数控显示监视器中的图象显示异常的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的是为了改善那些利用时间和空间调制方法来显示灰度级值的数字显示装置上的视觉效果。其中利用了分布扫描线技术来提供产生灰度级的能力。灰度显示是通过激励由8个扫描线地址所确定的加权栅格所对应的象素来照亮的。第一栅格扫描线根据那些象素的灰度值的第一选择位来引明各象素,第二栅格扫描线的象素则是根据那些象素的灰度值的第二选择位来引明的,而第三栅格扫描线的象素则是根据那些象素的灰度值的第三选择位来引明的,如此等等,直到所有8条栅格扫描线的所有象素均已被选中过。其后,在第二寻址周期内继续访问第二组栅格扫描线,而在第三寻址周期内则继续访问第三组栅格扫描线,如此循环,直到所有栅格组均已被访问过。共有N个栅格组,其中N为每帧时间所分配的时隙数。每个象素的视觉灰度亮度是通过选择这些栅格组以及分配给各栅格组的时隙来确定的。数位值选择,栅格组分配,以及时隙是以能够使灰度级值在时间上和空间上均呈现散布形式来进行选择的,从而能够避免观察到某些视觉干扰或其它的显示异常。

Description

用于最小化数控显示监视器中的图象 显示异常的方法和设备
本发明涉及一种用于最小化数控显示监视器系统中的图象“显示异常”的方法和设备，其中数控显示监视器包括各类电视和电脑终端中所通常使用的CRT。本发明具体涉及一种用于最小化其象素只有二元发光状态的数字显示器中的图象“异常假象”的方法和设备。众所周知，二元模式是众多平板显示技术的优选模式，对于其中一些技术其还是唯一的模式。由于必须单独通过在时间维或空间维或两者上进行数字调制来实现灰度级感觉，随之而来的问题便是会出现一些不希望有的图象“显示异常”。
在诸如阴极射线管(CRT)的模拟显示器中，是通过改变到该模拟显示器的控制输入上的亮度控制电压而在其荧光屏上产生灰度级渐变(shading)效果的。模拟显示器利用此变化电压来调制其每个象素的亮度，并由此产生灰度级层次。然而不幸的是，在诸如多工液晶显示器(LCD)，发光二极管(LED)，电致发光(EL)显示器，场致发光显示器(FED)或等离子体显示器等其中各个象素(包括发射，透射，以及反射类型在内的多种离散光源区)能够在指令控制下在两种亮度级别ON或OFF(即白色或黑色)之间来回切换的数控显示器中，并不能直接借用该灰度级渐变技术。由于通常此类数字显示器均没有模拟控制，因此其没有独立于其电源线之外用于命令某个象素将亮度变为黑色与白色之间的中间亮度级别(灰度级)的控制装置。
在多工显示器中，通常每个象素区均只配备有两个电极，其分别用于对该象素区进行寻址以及对该象素区进行激励以使其成为全亮(白色)象素或全暗(黑色)象素。由于在众多类型的数字显示器中均无法使用模拟显示器中所用的用于控制亮度级别的模拟装置，所以提出了多种用于能够让观察者产生灰度级渐变感觉的替代数字技术。
其中之一便是其中在宽值和窄值之间对象素激励脉冲的宽度进行调制以产生灰度级效果的所谓“脉宽调制”方案。
另外象美国专利4,006,298，日本K.Takikawa所写文章“TVDisplay on an AC plasma Panel”，或日本专利出版物51-32051或Hei2-291597中也提出了其它多种用于利用脉宽调制方案来提供显示亮度等级的方法，其中按时间将所要显示图象的单独一帧周期划分为多个子帧(G1,G2,G3等)，其每个分别具有用于照亮显示单元的特定时间长度，因此该显示单元的亮度为其加权值。此方法如图1所示，其中某条单独水平扫描线上的象素被选择性地写入并被持续照亮特定长度的时间，随后下一条水平扫描线上的象素也被写入并显示特定长度的时间，如此循复，直到写入并显示完所有的扫描线。视觉亮度的等级与显示该帧过程中该象素被照亮的时间长度成正比。因此，通过对各子帧分配不同的时间长度便可以利用所选择性操作的各子帧的显示时间的累加值来确定该亮度等级。
此方法存在一个问题在于在完成第一子帧所要写入的所有扫描线之前，第二子帧必须一直等待，因此对于每条扫描线均会产生空闲周期。此空闲时间将会由于引入了其中不能使用全白(100％灰度级)象素的额外不工作时间而产生使该种亮度分级技术功能变差的效果。为了使此空闲时间减小到最小，其需要使用高频写入和驱动电路，但由此将会增大能耗，并且通常还会使功率储备因此而降低。
在美国专利Nos.4,559,535；5,187,578和5,541,618中还提出了“脉宽调制”的第二种方法，其中按时间将所要显示图象的单帧周期分为子帧(G1,G2,G3等)，其每个分别具有用于照亮显示单元的特定时间长度，因此该显示单元的亮度为其加权值。此方法如图2所示，其中先利用一个寻址脉冲写入显示器中的所有象素，随后再根据该子帧的灰度值选择性地擦除这些象素。被照亮的象素将一直显示特定长度的时间，并在激活下一子帧之前被擦除。此方法消除了先前所述的空闲时间，另外当下述优点在该技术中比较重要时其还具有在其被显示之前对所有象素“涂底色(priming)”的优点。因此由于没有产生可能会变得为肉眼所见的时间梯度其还消除了在图象变化时可能会发生的时间效应。
第三种方法涉及诸如美国专利No.3,937,878中所说明的一种有序混色方案，其中将灰度级别显示为其空间密度依次排序的各象素的一个分布，该分布代表了从显示器特定位置上所发出光线的数量。通过对输入信号应用本技术领域中所熟知的滞后方法，可以进一步改善该技术的效果，使得只有当信号中出现了很显著的变化时该区域的分布(灰度值)才发生变化。此技术避免了在对模拟信号进行数字化时所常出现的灰度值发生微小变化的情况。另外其它用于显示灰度值的空间分布方法在诸如美国专利No.5,185,002中也有所报道。
上述所有数字技术的共同问题在于其均会出现闪烁，表面流动，行蠕动，虚假轮廓(contouring)，以及/或色变等“显示异常”。早在1977年，如上所述Takikawa所撰写的文章，便对这些失调现象及其起因(但不完全)进行了说明。简而言之，这些显示异常均是由于人眼优先检测运动和图形的能力而造成的。其具体原理见诸如FeynmanLectures on Physics,Volume I,pp.35-1和2中所说明的有关生理化学以及人眼和视神经到大脑的路径构造的知识。其有趣之处在于在我们眼睛的视网膜中，每个感光细胞均不是直接由纤维与视神经相连的，而是与许多其它同样彼此相连的细胞连在一起。其中有多种功能不同的细胞；有用于向视神经传送信息的细胞，还有其它大致“水平”地互连在一起的细胞。更重要的事实是在光信号达到大脑之前其已经被“思考”过了。即，来自多种细胞的信息并不是立即逐光点地前往大脑的，而是通过将来自众多视觉感受体的信息组合在一起，而在视网膜中就已经“消化”了一定数量的信息。因此其被理解为在眼睛自身内部会发生一些类似大脑功能的处理现象。因此，眼睛对图形和运动以及优美场景均十分敏感。
显示系统中数字脉冲的时间/空间关系将会产生这些心理视觉现象。当数字图象具有一些想不到的图形或运动部分时，眼睛和大脑均会感知到该数字图象的某些脉动特性。当然，即使在主要按时间进行数字化的电影和TV CRT显示系统上，这些显示异常，在某种程度上也十分常见。电视的闪烁现象便较为严重，对于运动图象其具有很明显的交错间隔。家庭电影是闪烁和抖动现象很好的例子，即使在最好的电影院中显示的马车车轮，其也会出现向后转的错觉。在显示对时间和空间均进行了数字化的图象时，这些“图象显示假象”将变得更为严重。其中还有可能另外出现轮廓流动，伪彩色，和伪运动以及闪烁等其它缺陷。
这些数字图象显示异常在显示器行业中十分常见，工程师们为此已设计出许多种方法来尽量使其缓解或最小。这些技术中，比如有美国专利No.5,430,458以及1997年SID专题研讨会摘要19.1中由T.Hirose等所著的“Performance Features of a 42 in.Diagonal Color PlasmaDsiplay”等文献中所说明的加入“校平(leveling)”脉冲的方法。其它技术则包括检测运动以及在某些情况中为了使图象更加悦目而消除一些图象帧的图象预处理方法。例如，美国专利No.4,602,273便介绍了一种具有图象滤波器以特别消除“行蠕动”显示异常的显示器。
本发明的一个目的是提供一种用于在数字显示器上产生高级的发光等级或灰度级的装置和方法。本发明的另一个目的是能够以将由于数字化所引起的“图象显示假象”的感觉减小到最小的方式在时间维和空间维上来分布灰度级调制。
根据本发明的用于驱动数字显示器的方法和电路，具有与用于显示一条扫描线的帧周期相同值的每条扫描线的扫描周期被分为多个连续的子周期。根据赋值给每个子周期的权值预先将每个子周期确定为不同的值。该扫描线的灰度级亮度是通过累加每个子周期的照度来确定的，该照度是由图象数据中为该条扫描线上的每个象素所指定的亮度级而确定的。
所有扫描线的子周期分布十分相似，只是每条扫描线的子周期分布在时间上分别指派有一个对应的偏移量。该偏移量是通过将帧时间分为N个部分来进行分配的，其中N为显示器中扫描线的数目。可以顺序地或者也可以随机地指派所任意给定的扫描线的偏移量。在每个偏移时间段内，将根据8条扫描线上的象素的加权值来对由这8条扫描线构成的栅格进行调节以显示这些扫描线的不同子周期值。指派构成每个栅格的扫描线使各个子周期赋值在空间维上分布，而这些子周期则使灰度级值在时间维上分布。这种新型方案同时在时间维和空间维上分布脉冲调制，从而使其表现出“随机”和“散布”的特点，由此大体上消除了所有那些否则将会产生并被视为显示异常的“虚假”图形。
在接下来参照附图所进行的说明中，将继续阐明本发明另外的特性和其它的目的和优点，其中：
图1所示为现有技术中用于驱动数字显示板的每条扫描线的一幅图象帧的结构示意简图；
图2所示为用于驱动数字显示板的每条扫描线的子帧寻址的结构示意简图；
图3所示为根据本发明的分布扫描线寻址的结构示意图；
图4所示为使用连续结构的扫描线模式的分布扫描线寻址技术的
实施方案的示意图；
图5所示为使用随机结构的扫描线模式的分布扫描线寻址技术的
实施方案示意图；
图6a,b和c所示为能够按时间和空间来分布一图形以改变由于显示更新而产生的运动感觉的使用了列表地址的3个数位的映射；
图7所示为用来产生优选波形的设备的方框图；
图8所示为X驱动系统的方框图；
图9所示为Y驱动系统的方框图；
图10所示为Z驱动系统的方框图；
图11所示为X驱动系统的简要示意图；
图12所示为Y驱动系统的简要示意图；
图13所示为Z驱动系统的简要示意图；以及
图14所示为用于MOG PDP的优选波形的示意图；
图15所示为MOG PDP的几何图。
为了使说明更加简洁，由于其与常规技术相同或对于本领域的技术人员十分常见等原因，在附图中将不再给出本发明的某些结构细节。各附图中用相似的标注符来表示相似的元件，图3简要例示了本发明的一个实施例的扫描线-时间分布结构。每条扫描线10由一行象素12组成，每个象素通常由其位置上的3种颜色的子象素构成。这些行扫描线的象素垂直排列成一个矩阵。能够同时对同一行扫描线的所有象素12进行寻址。而每个子象素均由一个与其相关的长度为8位的数值来表示其灰度值。此类显示器在算法上与颜色无关，即寻址方案对于每个象素区均相同，而与其所想要显示的颜色无关。根据具体的显示器特性，可以将各种颜色排列成条纹状或矩阵状。
水平显示线均赋值有与在数字显示器上显示一幅图象帧所需时间相等的时间周期。此扫描线时间周期被划分为8个标识为G1,G2,G3,G4,G5,G6,G7和G8的子周期。每个子周期(G1-G8)均具有不同时间长度，其是通过对在该周期内所要显示的灰度级位进行二进制加权所确定的。寻址可以只发生在与前一子周期的末尾相重合的子周期开始处。最优情况下，这些子周期并不是如图所示被按时间顺序分布为其二进制权值的，而是以混合顺序来进行分布的。扫描线上每个象素的视觉亮度是8个子周期G1-G8每一个的显示时间的累加值。因此，通过选择性地操作这8个子周期G1-G8的一个或多个，可以由为每个象素所分别确定的8位数值来构成256个级别的灰度。
每条水平扫描线均被指派有多个具有相同二进制加权模式的子周期。然而，子周期G1的显示时间与前一扫描线的子周期G1偏移有长度等于该帧时间除以显示器内的水平扫描线数目所得的时间。因此，所有扫描线对于其各自G1子周期均具有唯一的起始时间。另外，还可以看出在每个子周期开始处在显示器中的某处必然要发生与地址有关的事件。
图3所示为标志了8个子周期的开始位置的扫描线偏移时间M；对于扫描线N其为G1，扫描线N-2为G2，扫描线N-5为G4，扫描线N-10为G8，扫描线N-19为G16，扫描线N-36为G32，扫描线N-69为G64，扫描线N-134为G128。因此在每个偏移时间处，必须对由8条水平扫描线构成的栅格进行象素更新以在第一栅格扫描线显示子周期G1的象素的情况下照亮新的子周期的象素，诸如此类等等。
图4例示了一种通过其可以选出要进行更新的扫描线的方法。在此情况中，例如，显示器包含有图4所示表格中所列的256条水平扫描线。在第一偏移时间内，标注为扫描线访问(LINE ACCESS)0到扫描线访问7的8条栅格线将从由可寻址扫描线0到255的列表中所表示的所有可用扫描线中选出所要寻址到的显示线。此后，该组栅格线在可寻址扫描线列表中向下移动一个位置以确定在偏移时间1期间将要更新哪些显示线。对于每个偏移时间该组栅格线均将移动一个位置，直到该组栅格线访问完列表中的每个位置。而当一条栅格线到达该列表的底部时，在下一增量之后，其将移动到该列表的顶部。由于偏移时间周期是帧时间除以列表中的扫描线数目所得的时间，所以访问到可寻址扫描线列表中的每个位置所需的时间等于其间每条显示线被访问了8次的一帧时间。
如上所述并如图4所示的栅格线被间隔(分隔)成数目等于可寻址扫描线列表中的位置数的多个部分，该间隔根据灰度级值确定了二进制加权值。对于大于256线的显示器，该栅格线间隔将增大一个因子(Ld/256)的倍数，其中Ld为显示器中扫描线的数目。可以改变该栅格线间隔以有效地改变灰度级权重出现的顺序，以使其能够避免时间相关性。
图4所示实施方案的缺点在于其中是按顺序来指派扫描线偏移量的。而当相邻扫描线的灰度级亮度改变即使很小但脉冲定时内的主要偏移又在一帧周期内时，此类型的指派方法将会引起某些视觉效果。眼-脑细胞结构能够，例如，很容易地将其感知为运动。这些都是采用数字“脉冲调制”技术时所会观察到的图象显示异常。
以一种有序分布来指派可寻址扫描线列表中的扫描线位置，使其被感知为伪随机的或散布的，将能够减轻这些图象显示异常的严重性。在此情况中，出现在每个彩色子象素上的时间调制数字脉冲，在时间和空间上均表现出具有一种组合“随机”性，从而使眼-脑神经结构检测不出运动信息。图5例示了一种通过“随机”指派而得的扫描线列表，其中R(N)是列表位置N的随机扫描线号。将显示线指派到可寻址扫描线列表中的伪随机位置上将会得到空间上具有散布特点的“脉宽调制”显示时间，由此而能够避免上述视觉效果。
图6例示了如果不同时在空间中分布时一个图形是如何表现为随时间运动。图6a中所示为两个图形，一个是多半为开状态的显示单元，而另一个是多半为关状态的显示单元，当连续对其进行更新显示时其好象在空间中运动-眼睛能够跟随其对角线条(diagonal bar)。图6b中，通过对3个空间位求反而在空间中将这些图形“混合”在一起。图6c中，该混合操作则更为复杂，其中同时利用了“异”和“反向”操作。以此方式，可以将其设计成其中不会显示出让眼睛进行跟随的图形。
此技术消除了除由于图象数字化自身在时间上所产生的那些显示异常之外的大多数的图象显示异常。当在一个位边界上的灰度级值在映射为一个运动图形中的帧与帧之间的两个数字值之间引起振荡时，将会出现此问题。最后这个问题可以通过逐帧地以象素为基础的简单滞后作用来加以解决。
利用此装置，其提供了一种新型而简单的利用一组栅格线产生所需要的可寻址扫描线的方式，其可以被实施为一种简单的序列发生器或查询表，并同时在空间和时间域上以随机感知的模式来分布各灰度级。
图14例示了满足驱动如图15所示的MOG结构等离子体显示器所需的必要条件的优选实施例的波形。前或顶部基底6的内表面上具有显示电极7，或也可称为Y和Z保持电极，其上覆盖有其表面上涂覆有一层光电发射层10的绝缘材料9。前基底被密封到一个后基底1上，在后基底由薄阻挡层4所隔开的微槽的表面上包含有荧光体区5。荧光体区5上淀积有荧光粉材料，并与覆盖在微槽的内表面上的电极2相重合。每个相邻的荧光体区可以以重复模式分别含有一种不同的荧光色，如红色[R]，绿色[G]，和蓝色[B]。一个图象元素通常由至少对应于上述3种颜色的3个荧光体区5来定义。
图14中，L代表了来自所选中的一个单元的光输出，X为施加到所选单元的地址电极上的波形，Y为施加到所选单元的Y显示电极上的电压，而Z为施加到所选单元的Z显示电极上的Z电压。Y和Z的幅值相等，而极性相反。当Y变为低电平3时，Z变为高电平1，因此将在该单元上施加一个幅值为Va的电压，其将使先前ON单元放电，从而产生光输出脉冲12。下一步，Y变为高电平1，而Z则变为低电平3，其结果是将在该单元上施加一个幅值为Va的负电压，使得该ON单元再次放电并生成光输出。如果该单元的前一状态为OFF状态，则Y和Z的变化将不会大到使该OFF单元放电的地步，所以该单元将依然保持OFF状态。
当Y显示电极上施加有负脉冲5，而Z显示电极上施加有正脉冲7时，将出现如图14所示的写入寻址操作。如果脉冲5的高度为Vw1，而脉冲7的高度为Vw2，则所寻址单元上的电压为Va+Vw1+Vw2，而此电压必须大于如上所述的Vfmax1+Vfmax2，才能在两个显示电极之间引起放电。施加这些脉冲将会使由Y和Z电极所形成的扫描线上的各单元放电，并在前基底上得到电强度足够大的壁电荷，由此使得在Y和Z电极电平下一次发生变化时(如图14中的6所示)，该单元将再次放电并变为ON状态。以此方式，由Y和Z电极所形成的水平扫描线上的所有单元均将被写入。
可以理解并不是被寻址水平扫描线上的所有单元均应保持ON状态。因此，选择性地擦除掉那些必须为OFF状态的单元将成为必要。这点是通过在Y显示电极上施加擦除脉冲8，而在地址电极X上施加擦除脉冲9来实现的。如果Y脉冲8的高度为Vw1，则可以使用公用电源来产生用于Y电极的高度相同的写入和擦除脉冲，由此将使该显示器的电源结构简化。必须在使Vw1+Ve1大于Vfmax1的条件下来选择地址脉冲9的高度Ve1，由此在Y电极和地址电极X之间引起放电，以便将所选单元变为OFF状态。施加擦除脉冲的结果是对于Y和Z电极分别产生相同极性的壁电荷，从而该壁电压将被减小为不能满足方程(a)的电平，从而使该单元不再发光。
为了实现灰度级的分布扫描线寻址方法，将利用图14所示彼此相同的脉冲5和7来同时写入8条水平扫描线。随后连续地向这8条扫描线施加8个独立的擦除脉冲。这些擦除脉冲被分别用来使所寻址到的这8条扫描线上的不想要的单元不再发光。如图14所示，水平扫描线L1,L2,…L8利用脉冲5和7写入所有单元，而随后利用第一擦除脉冲8来选择性地擦除L1上不想要的单元，利用第二脉冲来选择性地擦除L2上不想要的单元，利用第三脉冲来选择性地擦除L3上不想要的单元，直到使得所有8条扫描线上的不想要的单元均处于OFF状态。
图7例示了被用来产生用于驱动该MOG结构所需波形和数据的系统的方框图。该系统的输入有用于识别水平和垂直同步信号的控制信号，用于该显示器中每个象素的红色、绿色和蓝色信息的数据，以及用于表示新的象素信息的时钟信号。象素数据被转换为二进制形式并被存储在一个帧存储器中以备以后取用。定时控制单元与同步信号同步，并对波形发生器进行控制。波形发生器负责向Y和Z驱动电路发送水平地址信息，并用于产生被用来产生Y和Z波形的信号。以8条为一组写入水平扫描线，而波形控制单元则负责选出哪些水平扫描线来组成所选出的扫描线组。整体地写入所选出的扫描线组，随后再选择性地擦除这些扫描线。
数据转换模块根据所选出的将要被擦除的水平扫描线以及8位灰度级数值中哪一位被用来选择擦除图形从帧缓冲器中选出相对应的信息。因此，数据转换模块负责对帧缓冲器数据进行控制，以使灰度级信息能够被正确地显示在等离子体屏幕上。
图8所示为地址电极(X)驱动电路的详细方框图。脉冲发生器从3个电平中选择一个施加到该驱动器电路上。Vxw电平被用来产生用于所选单元的擦除脉冲的脉冲高度，而对于未选中的单元则使用地电平，而在正常保持时间段内不需要产生擦除脉冲时则使用Vxm电平。在驱动地址电极的电容时，对寻址脉冲电压(Vxw)和Vxm电平分别应用了能量恢复电路以提高其效率。到X驱动电路的数据是由图7所示的数据转换模块确定的。
图9所示为Y显示电极驱动电路的详细方框图。Y保持模块产生如图14所示的保持波形2。用于该波形信号的定时控制是由图7所示的波形控制模块确定的。Y保持模块在保持电压Va和两个中间电平Vym1和Vym2之间进行选择。Vym2是从中施加擦除脉冲的电平。在驱动地址电极的电容时，对保持电压(Va)和Vym电平分别应用了能量恢复电路以提高其效率。擦除和写入地址脉冲由Y脉冲控制模块产生。擦除和写入脉冲的脉冲高度相同。Y驱动器电路根据来自波形控制模块的Y数据来选择所要写入和擦除的扫描线。该数据被用来确定对显示器中的每条水平扫描线是施加还是不施加擦除和写入脉冲。
图10所示为Z显示电极驱动电路的详细方框图。Z保持模块产生如图14所示的保持波形6。图7所示的波形控制模块决定了用于该波形信号的定时控制。Z保持模块在保持电压Va和两个中间电平Vzm1和Vzm2之间进行选择。Vzm2是从中施加擦除脉冲的电平。在驱动地址电极的电容时，对保持电压(Va)和Vzm电平分别应用了能量恢复电路以提高其效率。写地址脉冲由Z脉冲控制模块产生。Z驱动器电路根据来自波形控制模块的Z数据来选择所要写入的扫描线。该数据被用来确定对显示器中的每条水平扫描线是施加还是不施加写入脉冲。请注意由于Z和Y方框图联系较为紧密，所以对Z和Y电极可使用相同的电路。显然其将使设计，装配以及电路成本均能够得到降低。
图11简要例示了用于产生地址(X)电极所需的波形信号的一种典型电路。开关SW1,SW2和SW3用于对将被施加到该驱动器上的电压进行控制。该驱动器装置内部的这两个开关选择所施加的电压(当上面的开关闭合，下面的开关断开时)或公共地电平(当下面的开关闭合，上面的开关断开时)。这些驱动器开关受由图7所示的数据转换模块装入驱动器电路的数据位控制。只要地址电极要由电压VAX来脉冲驱动，则需要使图11所示的SW1闭合，而SW2和SW3断开。只要是其中只有保持动作且X被保持为中间电压Vxm，则SW2将闭合，而SW1和SW3将断开。只要地址电极要处于地电平状态，则SW3闭合而SW1和SW2断开。此现象出现在两个地址擦除脉冲之间。由开关SW4和SW5来进行能量恢复。只要所施加的电压将从地电平变为Vxa或从Vxa变为地电平，SW4必然处于闭合状态。在从Vxa变为地电平的过程中，电容将通过电感L1被充电。在从地电平变为Vxa的过程中，该电容将通过电感L1被放电。因此该电容的平均电压将是1/2 Vxa。对Vxm电平的能量恢复是由SW5来实现的。只要所施加的电压将从地电平变为Vxm或从Vxm变为地电平，SW5必然处于闭合状态。在从Vxm变为地电平的过程中，该电容将通过电感L1被充电。在从地电平变为Vxm的过程中，该电容将通过电感L1被放电。因此该电容的平均电压将是1/2 Vxm。十分重要的一点是在任何给定时刻均只有一个开关被闭合。SW4和SW5被用于上述电平转变操作，而SW1,SW2和SW3则用于将电压箝位在相应的电平上。
图12简要例示了用于产生Y显示电极所需的波形的一种典型电路。开关SW1,SW2和SW3用于对将被施加到Y驱动器上的电压进行控制。该驱动器装置内部的这两个开关选择所施加的电压(当上面的开关闭合，下面的开关断开时)或公共地电平(当下面的开关闭合，上面的开关断开时)。这些驱动器开关受由图7所示的波形控制模块装入到该驱动器电路内的数据位控制。只要该显示电极要由保持电压Vya来脉冲驱动，则需要使图12所示的SW1闭合，而SW2和SW3和SW4断开。只要是要将保持波形保持在中间电压Vym1上，便需要SW2闭合，而SW1和SW3和SW4断开。只要是要将显示电极保持在第二中间电压Vym2上，便需要SW3闭合，而SW1和SW2和SW4断开。此现象出现在两个地址擦除脉冲之间。只要是该显示电极要处于地电平状态，便需要SW4闭合，而SW1和SW2和SW3断开。由开关SW5和SW6来进行能量恢复。只要所施加的电压将从Vym1变为Vya或从Vya变为Vym1，则SW5必然处于闭合状态。在从Vya变为Vym1的过程中，电容将通过电感L1被充电。在从Vym1变为Vya的过程中，该电容将通过电感L1被放电。因此该电容的平均电压将是1/2(Vya+Vym1)。对Vym2电平的能量恢复是由SW6来实现的。只要所施加的电压将从地电平变为Vym2或从Vym2变为地电平，则SW6必然处于闭合状态。在从Vxm2变为地电平的过程中，该电容将通过电感L1被充电。在从地电平变为Vxm2的过程中，该电容将通过电感L1被放电。因此该电容的平均电压将是1/2 Vxm2。十分重要的一点是在任何给定时刻均只有一个开关被闭合。SW4和SW5被用于上述电平转变操作，而SW1,SW2和SW3则用于将电压箝位在相应的电平上。
图13简要例示了用于产生Z显示电极所需的波形的一种典型电路。开关SW1,SW2和SW3用于对将被施加到Z驱动器上的电压进行控制。该驱动器装置内部的这两个开关选择所施加的电压(当上面的开关闭合，下面的开关断开时)或公共地电平(当下面的开关闭合，上面的开关断开时)。这些驱动器开关受由图7所示的波形控制模块装入到该驱动器电路内的数据位控制。只要该显示电极将要由保持电压Vza来脉冲驱动，则需要使图13所示的SW1闭合，而SW2和SW3和SW4断开。只要是要将保持波形保持在中间电压Vzm1上，便需要SW2闭合，而SW1和SW3和SW4断开。只要是要将显示电极保持在第二中间电压Vzm2上，便需要SW3闭合，而SW1和SW2和SW4断开。此现象出现在两个地址擦除脉冲之间。只要是该显示电极要处于地电平状态，便需要SW4闭合，而SW1和SW2和SW3断开。开关SW5和SW6进行能量恢复。Z显示电极的能量恢复类似于如上所述的Y显示电极的能量恢复。十分重要的一点是在任何给定时刻均只有一个开关被闭合。SW4和SW5被用于上述电平转变操作，而SW1,SW2和SW3则用于将电压箝位在相应的电平上。
本说明书中所引用到的各项专利以及参考文档以参考文献的形式作为整体被全部收入本说明书。
尽管上文中对本发明目前的多种优选实施例进行了说明，但其应被理解的是在附加权利要求的范围内可以通过多种不同的方式来对其进行实施。

Claims (20)

1．一种用于在具有N行X列象素的显示系统中为大小为Y×X的图象帧产生每象素具有P位灰度级深度的可感知灰度级的方法，其中允许所述象素可以在时间维上的任意瞬时为OFF状态或ON状态，并且能够并行地更新所选行上的所有象素，该方法能够产生被感知为灰度级的ON/OFF状态在时间和空间分布上的唯一交错，其包括以下步骤：
在第一周期中，从连续排列成1到N的所有行的逻辑列表或算术计算值中选择一个子群或栅格，该栅格至少包含有P个成员，其中每个子群的各成员或成员总和与逻辑位置间隔对数相关，但却是根据确定了时间上的一种排序的灰度级位数以伪随机分布进行排列的，利用由对应于所述伪随机分布中的灰度级数位位置的灰度级数位值到所述图象的一般映射中各象素的映射所产生的二进制信息来更新所述子群，所述一般映射是在X维上为1对1且是物理连续的，而在Y维上为1对1并且为一种确定了空间上的一种排序的散布分布而非物理连续的映射，及
如果发光操作并不是更新处理中所固有的，则将根据所有更新后以及先前更新象素的ON/OFF值来使其发光或不发光；
接下来的周期中，从所述连续排列的所有行的逻辑列表中选择随后的多个子群，每个子群都包含上述的成员，其中每个子群的各成员按所述第一伪随机分布来相关及定位，并且是先前所选子群的连续邻域，利用由对应于所述伪随机分布中的灰度级数位位置的灰度级数位值到所述图象的一般映射中各象素的映射所产生的二进制信息来更新所述子群，所述一般映射是在X维上为1对1且物理连续的，而在Y维上为1对1并且为一种散布分布而非物理连续的映射，及
如果发光操作并不是更新处理中所固有的，则将根据所有更新后以及先前更新象素的ON/OFF值来使其发光或不发光，重复执行上述周期直到完成一帧的所有Y行均已被选过；以及
对接下来可能包含有新的图象信息的图象帧立即地且连续地重复上述循环过程。
2．如权利要求1所述的方法，其中所述对数关系为二进制关系。
3．如权利要求2所述的方法，其中灰度级数位的个数为8。
4．如权利要求3所述的方法，其中Y行最小数目为256。
5．如权利要求1所述的方法，其中该伪随机分布在时间上在周期中间处具有最高有效位。
6．如权利要求5所述的方法，其中灰度级数位的个数为5，而第一伪随机分布依照第2，第3，第4(最高有效位)，第0(最低有效位)和第1数位位置而定，而散布分布则依次为邻域，1/2帧邻域，1/4帧邻域，3/4帧邻域，并一直进行到所有Y/N个子群被处理完。
7．如权利要求1所述的方法，其中灰度级的数目为8，而第一伪随机分布依照第0(最低有效位)，第2，第4，第6，第7(最高有效位)，第5，第3和第1的数位位置而定。
8．如权利要求1所述的方法，其中灰度级的数目为8，而第一伪随机分布依照第3，第0(最低有效位)，第7(最高有效位)的一半，第5，第6，第4，第7(最高有效位)的一半，第2，第1数位位置而定。
9．如权利要求1所述的方法，其中该散布分布是从该列表地址的前3个二进制数位中确定的。
10．如权利要求9所述的方法，其中该映射是通过将该列表地址的前3个数位的顺序反向来实现的。
11．如权利要求9所述的方法，其中该映射的实现方式是，将该列表地址的前3个数位的顺序反向并为了该映射函数而对第2和第3位进行“异”逻辑操作以得到第2位的值。
12．如权利要求1所述的方法，其中所述X个象素被分组为红，绿，蓝色发光体或反光体的三元荧光组，以使其能够显示彩色灰度图象。
13．如权利要求1所述的方法，其中所述显示器为一种包括一个密闭式充气外壳的AC等离子体显示器，所述外壳包括一个具有成对顶部基底电极阵列的顶部透明基底，覆盖所述顶部基底电极并可能具有与所述电极平行的微沟道的绝缘膜，及一个电子发射面；与所述顶部基底分离但又相接触的底部基底，所述底部基底具有多个正交于所述顶部基底电极排列以形成充气腔的平行微槽；平行于并对应于所述微槽由金属制成的底部基底电极；以及淀积在微槽内以及底部基底电极上的荧光物质，由此在构成各行的顶部电极和构成各列的底部电极的投影交点处形成被称为子象素的子单元对。
14．如权利要求1所述的方法，其中所述显示器为一种包括一个密闭式充气外壳的AC等离子体显示器，所述外壳包括一个具有成对顶部基底电极阵列的顶部透明基底，覆盖所述顶部基底电极并具有平行于所述电极的微沟道的绝缘膜，及一个电子发射面；与所述顶部基底分离但又相接触的底部基底，所述底部基底具有多个正交于所述顶部基底电极排列的平行微槽；由金属制成并淀积在包括所述底面和侧壁的所述每个微槽内的底部基底电极；以及淀积在所述底部基底电极上并与之重合的荧光物质，由此在构成各行的顶部电极和构成各列的微槽的投影交点处形成被称为子象素的子单元对。
15．如权利要求1所述的方法，其中所述显示器为一种包括一个密闭式充气外壳的AC等离子体显示器，所述外壳包括一个具有成对顶部基底电极阵列的顶部透明基底，以及覆盖在所述顶部基底电极上的电子发射和绝缘膜；与所述顶部基底分离但又相接触的底部基底，所述底部基底具有多个正交于所述顶部基底电极排列的平行微槽；由金属制成并淀积在包括所述底面和侧壁的所述每个微槽内的底部基底电极；以及淀积在所述底部基底电极上并与之重合的荧光材料，由此在构成各行的顶部电极和构成各列的微槽的投影交点处形成被称为子象素的子单元对。
16．如权利要求1所述的方法，其中可以在连续帧的连续图象之间在象素至象素的基础上应用滞后方法。
17．一种用于操作AC等离子体显示器的设备，该等离子体显示器包括：
密闭式充气外壳，所述外壳包括具有成对顶部基底电极阵列的顶部透明基底，以及覆盖在所述顶部基底电极上的电子发射和绝缘膜；与所述顶部基底分离但又相接触的底部基底，所述底部基底具有多个正交于所述顶部基底电极排列的平行微槽；由金属制成并淀积在包括底面和侧壁的所述每个微槽内的底部基底电极；以及淀积在每个所述底部基底电极上并与之重合的荧光物质，由此在构成各行的顶部电极和构成各列的微槽的投影交点处形成被称为子象素的子单元对；
与每对顶部玻璃基底电极的第一个相连的第一电路，用于利用每个电极的选择性负寻址脉冲产生公共多级电平保持波形；
与每对顶部玻璃基底电极的第二个相连的第二电路，用于利用每个电极的选择性正寻址脉冲产生极性相反而幅值相同的公共多级电平保持波形；
与底部基底上的每个电极相连的第三电路，用于利用每个电极的选择性正寻址脉冲产生公共多级电平保持波形；
输入转换器，帧缓冲器，和包含有预定列表的数据转换电路，以及具有依照工业标准数据源设计的并能够向所述第三电路并行传送行数据的外部接口的从帧缓冲器到被显示象素的映射装置；
波形和波形定时控制电路，与所述第一到第四电路互连并决定了所述保持电路和寻址脉冲的定时和控制，从而生成由于向侧壁放电而激发的保持和地址放电脉冲，由此使地址电压降低，并使得只在长度由每个灰度级数位与每个象素之间的对数关系所确定的重复稳态脉冲序列的时间块中在每条显示行上唯一地出现发光现象，所述时间块按照预先确定的列表或数学计算分布成伪随机形式，时间上并不连续，而行与行之间的定时同样按照所述列表或数学计算在整个显示器中在空间上和时间上均不连续而是相对于相邻的各行呈现散布形式；以及
能够向所述第一到第五电路提供必要电能的电源电路，所述电能由工业标准电源转换而得。
18．一种用于操作AC等离子体显示器的设备，该等离子体显示器包括：
密闭式充气外壳，所述外壳包括具有成对顶部玻璃基底电极阵列的顶部玻璃基底，以及覆盖在所述顶部玻璃基底电极上并具有平行于所述电极的微沟道的绝缘膜，以及一个电子发射面；与所述顶部玻璃基底分离但又相接触的底部基底，所述底部基底具有多个正交于所述顶部基底电极排列的平行微槽；由金属制成并淀积在包括底面和侧壁的所述每个微槽内的底部基底电极；以及淀积在所述每个底部基底电极上并与之重合的荧光物质，由此在构成各行的顶部电极和构成各列的微槽的投影交点处形成被称为子象素的子单元对；
与每对顶部玻璃基底电极的第一个相连的第一电路，用于利用每个电极的选择性负寻址脉冲产生公共多级电平保持波形；
与每对顶部玻璃基底电极的第二个相连的第二电路，用于利用每个电极的选择性正寻址脉冲产生与第一电路极性相反而幅值相同的公共多级电平保持波形；
与底部基底上的每个电极相连的第三电路，用于利用每个电极的选择性正寻址脉冲产生公共多级电平保持波形；
输入转换器，帧缓冲器，和包含有预定列表的数据转换电路，以及具有依照工业标准数据源设计的并能够向所述第三电路并行传送行数据的外部接口的从帧缓冲器到被显示象素的映射装置；
波形和波形定时控制电路，与所述第一到第四电路互连并决定了所述保持电路和寻址脉冲的定时和控制，从而生成由于向侧壁放电而激发的保持放电脉冲以及在寻址过程中隧道穿通微沟道的地址脉冲，由此使地址电压降低，并使得只在长度由每个灰度级数位与每个象素之间的对数关系所确定的重复稳态脉冲序列的时间块中在每条显示行上唯一地出现发光现象，所述时间块按照预先确定的列表或数学计算分布成伪随机形式，时间上并不连续，而行与行之间的定时同样按照所述列表或数学计算在整个显示器中在空间上和时间上均不连续而是相对于相邻的各行呈现散布形式；以及
能够向所述第一到第五电路提供必要电能的电源电路，所述电能由工业标准电源转换而得。
19．一种用于操作AC等离子体显示器的设备，该等离子体显示器包括：
密闭式充气外壳，所述外壳包括具有成对顶部玻璃基底电极阵列的顶部玻璃基底，以及覆盖在所述顶部玻璃基底电极上并具有平行于所述电极的微沟道的绝缘膜，以及一个电子发射面；与所述顶部玻璃基底分离但又相接触的底部基底，所述底部基底具有多个正交于所述顶部基底电极排列的平行微槽；由金属制成与所述每个微槽平行并对应的底部基底电极；以及淀积在微槽内和所述底部基底电极上的荧光物质，由此在构成各行的顶部电极和构成各列的底部电极的投影交点处形成被称为子象素的子单元对；
与每对顶部基底电极的第一个相连的第一电路，用于利用每个电极的选择性负寻址脉冲产生公共多级电平保持波形；
与每对顶部基底电极的第二个相连的第二电路，用于利用每个电极的选择性正寻址脉冲产生与第一电路极性相反而幅值相同的公共多级电平保持波形；
与底部基底上的每个电极相连的第三电路，用于利用每个电极的选择性正寻址脉冲产生公共多级电平保持波形；
输入转换器，帧缓冲器，和包含有预定列表的数据转换电路，以及具有依照工业标准数据源设计的并能够向所述第三电路并行传送行数据的外部接口的从帧缓冲器到被显示象素的映射装置；
波形和波形定时控制电路，与所述第一到第四电路互连并决定了所述保持电路和寻址脉冲的定时和控制，从而在寻址过程中生成隧道穿通微沟道的地址脉冲，由此使地址电压降低，并使得只在长度由每个灰度级数位与每个象素之间的对数关系所确定的重复稳态脉冲序列的时间块中在每条显示线上唯一地出现发光现象，所述时间块按照预先确定的列表或数学计算分布成伪随机形式，时间上并不连续，而行与行之间的定时同样按照所述列表或数学计算在整个显示器中在空间上和时间上均不连续而是相对于相邻的各行呈现散布形式；以及
能够向所述第一到第五电路提供必要电能的电源电路，所述电能由工业标准电源转换而得。
20．一种用于操作AC等离子体显示器的设备，该等离子体显示器包括：
密闭式充气外壳，所述外壳包括具有成对顶部基底电极阵列的顶部透明基底，以及覆盖在所述顶部基底电极上的绝缘膜，以及一个电子发射面；与所述顶部基底分离但又相接触的底部基底，所述底部基底具有多个正交于所述顶部基底电极排列的平行微槽；由金属制成与所述每个微槽平行且对应的底部基底电极；以及淀积在微槽内和所述底部基底电极上的荧光物质，由此在构成各行的顶部电极和构成各列的底部电极的投影交点处形成被称为子象素的子单元对；
与每对顶部基底电极的第一个相连的第一电路，用于利用每个电极的选择性负寻址脉冲产生公共多级电平保持波形；
与每对顶部基底电极的第二个相连的第二电路，用于利用每个电极的选择性正寻址脉冲产生与第一电路极性相反而幅值相同的公共多级电平保持波形；
与底部基底上的每个电极相连的第三电路，用于利用每个电极的选择性正寻址脉冲产生公共多级电平保持波形；
输入转换器，帧缓冲器，和包含有预定列表的数据转换电路，以及具有依照工业标准数据源设计的并能够向所述第三电路并行传送行数据的外部接口的从帧缓冲器到被显示象素的映射装置；
波形和波形定时控制电路，与所述第一到第四电路互连并决定了所述保持电路和寻址脉冲的定时和控制，从而使得只在长度由每个灰度级数位与每个象素之间的对数关系所确定的重复稳态脉冲序列的时间块中在每条显示线上唯一地出现发光现象，所述时间块按照预先确定的列表或数学计算分布成伪随机形式，时间上并不连续，而行与行之间的定时同样按照所述列表或数学计算在整个显示器内在空间上和时间上均不连续而是相对于相邻的各行呈现散布形式；以及
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