专利名称：采用子域方法实现灰度级显示的装置和方法
技术领域：
本发明涉及一种显示装置，诸如等离子体显示板(PDP)或数字反射镜装置(DMD)，还涉及一种相关的显示方法，这样通过将一个单一图象区域划分成多个子域实现灰度级显示。
等离子体显示板和一些其它类型的图象显示板中的像素只能处于两种状态，开或关。在这样的显示板中经常采用子域方法来实现运动图象的灰度级显示。这种子域方法通过将每个图象区域划分成多个两价子域实现灰度级显示，该子域按照在屏幕上显示时间段的不同具有不同的权重。每个子域的权重与子域存在时所发射的光对应。更具体地说，每个子域被分配一个亮度权重，该权重表明了像素打开显示子域的时间和次数。子域可以获得所期望的灰度级，通过选择子域的组合就可以获得所期望的显示亮度。
图6示出了典型子域方法中单一区域的子域的时间关系。在这个例子中，每个区域被划分成八个子域，即子域1到8，这些子域分别被分配亮度权重1，2，4，8，16，32，64和128。每个子域再被划分成建立周期T1、写入周期T2和维持周期T3。建立周期T1释放子域中的任何剩余电荷。接着在写入周期T2将PDP中每个像素的开或关的数据写入。然后，那些按照写入周期T2的数据将要被打开的像素在维持周期T3立即打开，子域从1到8被顺序打开。
通过以各种不同的组合驱动子域来使用如图6所示的子域可以获得灰度级从0到255的256级显示。比如，将子域1到3的像素打开可以获得灰度级7，使用子域1、3和5可以获得灰度级21。
因此可以采用子域方法来将每个图象区域按时间划分成多个子域，从这些多个时间划分的子域中选择获得所期望灰度级所需要的子域，按照所选择子域决定的时间驱动显示像素，所选择的子域显示所期望的灰度级数。
然而，在采用子域方法的显示装置中，在运动图象中存在虚轮廓的问题。这些虚轮廓(pseudo contour)将在下面进一步描述。
让我们假定一个图象区域已经按时间划分成权重分别为1，2，4，8，16，32，64和128的子域，如图7所示的图象X通过两个像素在PDP屏幕33上水平移动。此外，图象X包括具有灰度级127的像素P1和P2，以及具有灰度级128的相邻像素P3和P4组成。获得图象X中这些灰度级的子域如图8所示。可以注意到图8中的水平方向与PDP屏幕33的水平方向对应，时间在竖直方向上。发光的子域被涂成阴影。
当图象X静止的时候，观察者所观察到的灰度级由通过线A-A’的发光子域的组合决定，这样在正常条件下看到的图象灰度级就是所期望的灰度级值。然而，当图象X如图7所示水平通过屏幕移动时，观察者的视线实际上沿着图8中B-B’或C-C’的方向移动。当视线在B-B’方向移动时，观察者看到像素P4的子域1到5，像素P3的子域6和7，像素P2的子域8。因为这些子域在时间场中被合为整体，观察者观察到的灰度级为0。相反，当视线通过C-C’方向时，观察者看到像素P1的子域1到5，像素P2的子域6和7，像素P3的子域8。在这种情况下观察者看到的灰度级是255。特别是，所观察到的灰度级与所期望的灰度级127或128显著不同，人眼所看到的是虚轮廓。
当采用权重子域方法且相邻像素的亮度是63和64，191和192以及相似的组合的时候虚轮廓的问题尤其突出，这些组合在获得最小灰度级变化的时候需要发光子域图象的显著变化。诸如那些只在运动图象中出现的轮廓线就是虚轮廓噪音，也是图象质量差的一个因素(见控制运动图象的PWM显示中出现的虚轮廓噪音，日本电视工程师协会技术报告，第19卷，第2期，IDY95-21，第61-66页。)因此，本发明的目的是提供一种显示装置和显示方法，用来减少等离子体显示板或相似的两价显示板上视频图象运动区域中出现的虚轮廓，在上述显示板中通过将一个图象区域划分成多个子域实现灰度级显示。按照本发明的显示装置通过将一个图象区域划分成多个不同权重的子域，按照图象中像素的灰度级控制每个子域的发光或不发光，从而实现灰度级显示。
该装置包括一个转换单元和第一扩散单元。该转换单元选择性地将像素的灰度级转换成第一灰度级组(“显示用灰度级组”)中的一个灰度级，或第二灰度级组(“抖动灰度级组”)中的一个灰度级。第一灰度级组包括多个用于实际显示的灰度级。第一灰度级组中的灰度级由子域的组合表达。第二灰度级组也包括多个灰度级，每个灰度级具有一个介于第一灰度级组中灰度级中间的值。第一扩散单元生成视频信号。当由转换单元获得的灰度级属于第一灰度级组的时候，视频信号显示由转换单元获得的灰度级，但是当由转换单元获得的灰度级属于第二灰度级组的时候，视频信号显示第一灰度级组中的灰度级，该灰度级通过扩散与第二灰度级组中灰度级相应的预定值获得。
第一灰度级组可以包括一些灰度级，这些灰度级中的每一个由在这样的子域中没有非发光子域的子域获得，这样的子域具有比为获得灰度级而将要发光的子域的权重中的最大权重更小的权重。第一灰度级组可以包括一些灰度级，这些灰度级中的每一个由在这样的子域中最多有一个非发光子域的子域获得，这样的子域具有比为获得灰度级而将要发光的子域的权重中的最大权重更小的权重。第一灰度级组可以包括一些灰度级，这些灰度级中的每一个由在这样的子域中最多有两个非发光子域的子域获得，这样的子域具有比为获得灰度级而将要发光的子域的权重中的最大权重更小的权重。
非发光子域可以不包括具有最小权重的子域。非发光子域可以不包括具有最小权重的子域和具有次小权重的子域。非发光子域可以不包括具有最小权重的子域、具有次小权重的子域和具有第三小权重的子域。
第一扩散单元可以产生显示第一灰度级组中灰度级的视频信号，当来自灰度级转换单元的被转换的灰度级属于第二灰度级组时，通过将对应于被显示的灰度级的值加入第二灰度级组中的灰度级或从第二灰度级组中的灰度级中减去对应于被显示的灰度级的值来获得第一灰度级组中的灰度级。
该装置还可包括第二扩散单元，该单元按照预先设定的比率将被显示的像素的灰度级与被转换灰度级之间的差值分散到与被显示像素相邻的像素。
该第二扩散单元可以依据表示被显示像素灰度级的所有位(bit)的低位确定一个在水平方向上扩散的值，并且依据通过移去被显示像素灰度级与被转换灰度级之间差值的低位得到的值确定一个在竖直方向上扩散的值。
按照本发明的显示方法通过将一个图象区域划分成多个不同权重的子域，并按照图象中像素的灰度级控制每个子域的发光或不发光，从而实现灰度级显示。该方法包括选择性地将像素的灰度级转换成第一灰度级组中的一个灰度级，或第二灰度级组中的一个灰度级，并产生视频信号，第一灰度级组包括多个用于实际显示的灰度级，第二灰度级组包括多个灰度级，每个灰度级具有介于第一灰度级组中灰度级中间的值。第一灰度级组中的灰度级由子域的组合表达。当通过转换获得的灰度级属于第一灰度级组的时候，视频信号显示由转换获得的灰度级，而当由转换单元获得的灰度级属于第二灰度级组的时候，视频信号显示第一灰度级组中的灰度级，该灰度级通过扩散与第二灰度级组中灰度级相对应的预定值获得。
结合附图参考下面的描述和权利要求，本发明的其它目的和优点以及对本发明更全面的理解将一目了然。
应该注意，该申请基于在日本提交的申请No．11-14446，其内容在这里作为参考。
图1是按照本发明一个最佳实施例的显示装置的典型方框图。
图2A是图1中所示显示装置中灰度级限制和差值扩散电路的典型方框图。
图2B说明了差值积累。
图2C说明了差值扩散。
图3A是图1中所示显示装置中抖动电路的典型方框图。
图3B-3C、3D-3E和3F-3G说明了图1中所示显示装置中奇数场和偶数场的扩散形式。
图4说明了通过按照本发明的显示装置在屏幕上显示的像素灰度级的变化。
图5A是另一个灰度级限制和差值扩散电路的典型方框图。
图5B说明了差值积累。
图5C说明了差值扩散。
图6说明了在所谓的子域方法中一个单独的图象区域被划分成子域的情况。
图7说明了运动图象中虚轮廓的出现。
图8说明了运动图象中出现虚轮廓的原因。
下面参照附图描述本发明显示装置的一个最佳实施例。应当注意，为了简单起见，下面的描述仅限单色操作，对于本领域的熟练技术人员可以明显看出同样的方法可以用于具有每种颜色的彩显，即R(红)，G(绿)，和B(蓝)。
图1中示出了按照本发明的显示装置的例子。如图所示，这种显示装置包括一个A／D转换器11，反向伽马(γ)校正电路13，运动检测器15，灰度级限制和差值扩散电路17，抖动电路19，延迟电路21，选择器23，图象信号-子域关联电路25，子域处理器27，扫描／维持／擦除驱动器29，数据驱动器31，等离子体显示板(PDP)33，和定时脉冲发生器35。
PDP 33包括矩阵模式的多个电极，可以以开或关两个值驱动。如上所述，通过采用多个不同权重的子域，PDP 33可以实现多灰度级显示。定时脉冲发生器35依据水平保持信号HD和竖直保持信号VD产生定时信号，并将该定时信号(操作时钟)传输给显示装置的其它部分。
A／D转换器11将所提供的RGB信号进行A／D转换。被转换的数字RGB信号接着被反向γ校正电路进行反向γ校正。更具体地说，被输入的RGB信号具有典型的γ特征，适合在CRT显示器上显示。因此，反向γ校正恢复了未校正RGB信号的最初的γ特征。接着将进行了A／D转换的RGB信号输入到运动检测器15进行运动图象的检测。接着将图象运动检测的结果输送到选择器23。
在反向γ校正之后，RGB信号被送到延迟电路21和灰度级限制和差值电路17。灰度级限制和差值电路17和抖动电路19进行特殊的处理用来抑制运动图象元素中虚轮廓的出现。更具体地说，灰度级限制和差值电路17和抖动电路19将所输送图象信号的运动图象区域中倾向于产生虚轮廓的像素灰度级转换成不可能产生虚轮廓的灰度级。这些电路下面将进行更详细地描述。延迟电路21延迟了经反向γ校正之后的RGB信号在电路17和19中进行处理所需要的充足时间。
当运动检测器15检测运动图象时，选择器23依据运动检测器15的检测结果选择性地从抖动电路19输出。当运动图象没有被检测的时候，选择器23选择性地从延迟电路21输出。这是因为虚轮廓只有在运动图象中才可以观察得到，抑制图象信号中虚轮廓的处理仅应用于运动图象。
由选择器23选择的视频信号被送到图象信号-子域关联电路25。该关联电路25将视频信号转换成由多个位组成的场信息，这些位与子域对应。更具体地说，这个场信息是一组表示相应的子域是否发光(开)或不发光的位。子域处理器27依据来自关联电路25的场信息确定维持周期T3所输出维持脉冲的数量。扫描／维持／擦除驱动器29和数据驱动器31依据来自子域处理器27的输出控制PDP 33的电极，来控制每个像素开的时间，从而在PDP 33上显示具有所期望灰度级的图象。
灰度级限制和差值电路17和抖动电路19一同进行特殊的处理用来抑制所输送视频图象的运动图象中虚轮廓的出现。下面将进一步描述这一特殊处理。
注意到在本发明的最佳实施例中一个区域被划分成九个区域。这九个区域亮度值的权重分别是1，2，4，8，16，32，48，64和80。当子域开的时候，每个子域的权重与发光(亮度)相对应。通过选择合适的子域组合可以获得所期望的灰度级。
通常，在下面的情况下虚轮廓可能出现在运动图象中相邻的像素中。相邻的像素以大约相等的亮度发光。而且，在发光子域中具有最大权重的子域中和在具有小于最大权重的权重的发光子域中，其依据权重发光和不发光子域的分布基本上均匀分开，而且相邻像素的分布基本上相反。比如，使用上述权重1，2，4，8，16，32，48，64和80的子域，比如当相邻像素的亮度是63(=01 11111)和64(=10 10000)，或111(=01111111)和112(=101 10000)的时候出现虚轮廓。当这样的像素相邻的时候，视线的移动很容易产生发光和非发光子域间权重分布的很大变化，即使灰度级只有微小的变化，在运动图象中虚轮廓也很容易变得明显。
因此按照本发明的显示装置不使用虚轮廓容易出现的灰度级。相反，该显示装置只选择大量几乎不出现虚轮廓的灰度级，在实际的显示中使用它们。这样被选择和用于显示的灰度级被称为“显示用灰度级”。显示用灰度级的灰度级组成显示用灰度级组。下面被选择作为显示用灰度级的灰度级可以防止和抑制虚轮廓的出现。
(a)通过采用多个发光子域所实现的灰度级，这些发光子域是获得所期望灰度级所需要的发光子域中具有最大权重的发光子域和所有权重小于最大权重的发光子域。
在这种情况下，获得所期望灰度级所需要的子域从具有最大权到具有最小权重的子域中没有非发光子域。即，从最小到最大权重的所有子域都发光。在这些灰度级中虚轮廓可以抑制，因为发光子域的数量随着灰度级的升高而逐步增加。当存在具有相邻灰度级的相邻像素时，不同权重发光和非发光子域的分布没有大的变化，因此可以在运动图象中抑制虚轮廓的出现。满足条件(a)的灰度级如表1到5所示。注意到在所附的图表中子域栏中1表示该子域发光。这些显示用灰度级还在“显示用灰度级”一栏中用实心点(·)表示。更具体地说，这些灰度级是灰度级1，3，7，15，31，63，111，175和255。此外还将灰度级0加到显示用灰度级中。比如，表1中的灰度级31，显示灰度级31所需要的最大权重的发光子域是子域5，子域1到4都是权重小于子域5的子域，所有这些子域都发光。结果，灰度级31满足条件(a)。
除了满足条件(a)的灰度级之外，由多个包括最大权重子域在内的发光子域和预定数量的权重小于最大权重的非发光子域所获得的灰度级也可以作为抑制虚轮廓的灰度级。即，条件(b)和(c)可以如下考虑。
(b)在获得所期望灰度级所需要的具有最大权重的发光子域和所有权重小于最大权重的子域中具有一个或更少个非发光子域的灰度级。
(c)在获得所期望灰度级所需要的具有最大权重的发光子域和所有权重小于最大权重的子域中具有两个或更少个非发光子域的灰度级。
满足条件(b)和(c)的灰度级比满足条件(a)的多。因此可以显示更多的灰度级。在满足条件(b)、(c)和(a)的灰度级中相邻像素间在发光和非发光子域的分布上没有大的变化。满足条件(b)的灰度级如表6到10所示，在“显示用灰度级”一栏中用实心点(·)表示。更具体地说，这些除了表1到5所示的满足条件(a)的灰度级之外，满足条件(b)的灰度级还包括2，5，6，11，13，14，251，253，254和其它。
比如，表6中的灰度级14，显示灰度级14所需要的最大权重的发光子域是子域4，子域1到3都是权重小于子域4的子域，这些子域只含有一个非发光的子域(子域1)。结果，灰度级14满足上述条件(b)。
满足上述条件(c)的灰度级的例子是灰度级28。即，显示灰度级28所需要的最大权重的发光子域是子域5，子域1到4都是权重小于子域5的子域，这些子域只含有两个非发光的子域(子域1和2)。结果，灰度级28满足上述条件(c)。
这样仅采用上述选择出来的灰度级用于显示，相邻像素中具有较高顺序的子域和较低顺序的子域不在发光和不发光两个状态间转换，运动图象中虚轮廓的问题就被抑制。
在上述(a)和(c)的情况下，不需要考虑较低顺序子域。因为较低顺序子域具有小的权重，因此对运动图象中的虚轮廓问题有相对较小的影响。比如，可以将除了最低顺序的子域(子域1)之外所有子域都发光的灰度级选择作为满足条件(a)的灰度级。还可以从最低顺序子域1中排除第二(子域2)或从最低顺序子域1中排除第三(子域3)。
在本发明的最佳实施例中位于显示用灰度级之间的灰度级被定义为“抖动灰度级”。抖动灰度级的灰度级组成抖动灰度级组。这些灰度级在表1到10的“抖动灰度级”栏用实心点(·)表示。
比如，表1到5中抖动灰度级是2，5，11，23，47，87，143和215。抖动灰度级和相邻的显示用灰度级之间的距离是抖动值。比如，在表1中抖动灰度级11的抖动值是4；抖动灰度级23的抖动值是8。这个抖动值不直接用于显示用，而是依据该抖动值将抖动灰度级扩散到该抖动灰度级上面或下面的显示用灰度级来表达一个抖动灰度级。
按照本发明的显示装置还描述了使用如表1到5所示显示用灰度级和抖动灰度级的情况。因此该显示装置仅在灰度级0，1，3，7，15，31，63，111，175和255的亮度下显示。而且，注意到抖动灰度级和显示用灰度级都被称为“被转换灰度级”。
灰度级限制和差值扩散电路17将被转换灰度级信息存储在灰度级表中(请见下文)。使用这种灰度级表，灰度级限制和差值扩散电路17在反向γ校正之后将视频信号像素的灰度级转换成被转换灰度级。当来自灰度级限制和差值扩散电路17的被转换灰度级属于显示用灰度级时，抖动电路19产生显示该显示用灰度级的视频信号。当被转换灰度级属于抖动灰度级的时候，抖动电路依据抖动灰度级的抖动值进行预定的扩散处理(描述见下面)，产生使用显示用灰度级显示抖动的视频信号。
灰度级限制和差值扩散电路17例子的典型电路如图2A所示。该灰度级限制和差值扩散电路17包括加法器51，灰度级表53，抖动值表55和差值扩散处理器60。下面描述具有这样组成的灰度级限制和差值扩散电路17的操作。
当来自反向γ校正电路13的含有像素灰度级信息的视频信号被送到阶限制和差值扩散电路17中时，加法器51依据视频信号和从被处理前像素扩散的差值加上最初的像素灰度级，将加后的结果输出到灰度级表53和差值扩散处理器60。
灰度级表53存储与上述被转换灰度级相关的信息。即，灰度级表53选择一个与灰度级相应的被转换灰度级，上述灰度级通过将扩散差值加到最初像素灰度级上确定，将所选择的被转换灰度级输出到差值扩散电路60。
在这个实施例例子中，灰度级表53含有与如表1到5所示显示用灰度级和抖动灰度级相关的信息。从灰度级表53中选择作为输出的是所输入信号和抖动灰度级的灰度级范围中最高显示用灰度级中较大的一个。比如，当所输入的灰度级信号是20时，所选择的显示用灰度级是15。当所输入的灰度级信号是25时，所选择的显示用灰度级是23。
差值扩散处理器60对由灰度级表53所获得的被转换灰度级和转换前灰度级之间的差值进行扩散处理，将差值扩散到被处理像素的周围像素。下面将这一处理称为差值扩散处理。通过将这种差值扩散处理应用到整个图象，就可以维持屏幕图象的整体灰度级范围，整个图象从视觉感受上要比各个像素最初的亮度值具有更大的保真度。因此可以显示一个更清晰，更灵敏，更高质量的图象。
差值扩散处理器60包括减法器61，延迟电路63，65，67和69，乘法器71，73，75和77，以及加法器79。
在差值扩散处理器60中，通过减法器61，通过将差值加到最初像素灰度级而得到的灰度级被来自灰度级表的被转换灰度级减掉。从而得到差值e’。所获得的差值e’通过延迟电路63和69。
延迟电路63延迟输入信号一条线减掉一个像素的时间，然后输出被延迟的信号。延迟电路65，67和69分别延迟输入信号一个像素，然后输出被延迟的信号。因此延迟电路63在前一条线上在当前像素被处理之后立即输出像素差值e’。延迟电路65在前一条线上输出当前被处理的像素差值e’。延迟电路67在前一条线上在当前像素被处理之前立即输出像素差值e’。延迟电路69在当前像素被处理之前立即输出像素差值e’。
接着从延迟电路69，63，65和67输出的差值被预先设定系数为k0，k1，k2和k3的乘法器71，73，75和77相乘。系数k0，k1，k2和k3的设定最好满足k0+k1+k2+k3=1。接着加法器79将来自乘法器71，73，75和77的输出相加，将所得的和输出作为被处理像素的差值e。换句话说，差值扩散处理器60对被转换灰度级和将差值e加到最初像素灰度级所得到灰度级之间的差值e’进行扩散处理，如图2C所示，按照比率k0到k3将差值扩散到相邻像素。此外，如图2B所示通过加上差值得到某一像素的扩散差值e。
从灰度级表53得到的被转换的灰度级也输出到抖动值表55。该抖动值表55含有如表1到5所示抖动灰度级和抖动值的相关的信息。当从灰度级表53获得的被转换灰度级是抖动灰度级时，抖动值表55输出与某一抖动灰度级相应的抖动值；当从灰度级表53获得的被转换灰度级不是抖动灰度级，即是显示用灰度级的时候，抖动值表55输出的抖动值为0。比如，当从灰度级表53获得的被转换灰度级是23时，抖动值表55输出的抖动值为8(见表1)。
当接收到某一像素的灰度级时，灰度级限制和差值扩散电路17依据通过将像素的差值加到像素灰度级上所得到的灰度级选择适合表达像素灰度级的被转换灰度级。接着灰度级限制和差值扩散电路17输出该被转换灰度级的抖动值。该抖动值和含有被转换灰度级的视频信号接着从灰度级限制和差值扩散电路17输出到抖动电路19。
接着，描述抖动电路19。当由灰度级限制和差值扩散电路17所获得的被转换灰度级不是显示用灰度级，即是抖动灰度级时，抖动电路19进行扩散处理(抖动扩散处理)。这个扩散处理通过抖动值扩散抖动灰度级中的灰度级，获得显示用灰度级中的灰度级用于显示。
更具体地说，当输入灰度级是抖动灰度级的时候，抖动电路19产生视频信号，在该视频信号中被抵消抖动灰度级抖动值的显示用灰度级被选择性地显示在一个图象区域的奇偶场。这样就通过按时间平均显示合适选择的显示用灰度级在屏幕上实现所期望的抖动灰度级。比如，要显示具有抖动值8的抖动灰度级23，在灰度级15(=23-8)显示一个奇偶场，在灰度级31(=23+8)显示其它的奇偶场。
在这个扩散处理中如图3B和3C所示，抖动(灰度级扩散)被以像素为单位改变。即，相邻的像素是加还是减抖动值依赖于被处理的奇偶场是否具有互相相反的奇偶场抖动形式。在奇偶场中同一像素位置的加减抖动值也是相反的。在如图3D和3E，或图3F和3G所示的扩散处理中抖动值的加减也可以相反。注意到在每一种情况下，即图3B和3C，图3D和3E，和图3F和3G，相应的奇偶场中抖动导致和为零。
使用除了显示用灰度级以外的抖动灰度级作为被转换灰度级可以预计有下列优点。
让我们假设如图4所示从屏幕的左边到右边灰度级从111变化到175。只有灰度级111出现在屏幕的左边，只有灰度级175出现在右边。灰度级143(抖动灰度级)位于中间，其中灰度级111和175可以交替开关以相等地显示。灰度级111和175从中间到两边出现的几率连续变化。换句话说，当在显示用灰度级的中间有抖动灰度级(在这个例子中是灰度级143)，显示用灰度级精确地显示总显示时间的一半。因此与仅使用差值扩散和不使用抖动灰度级相比中间的显示更清楚。
典型抖动电路19的结构如图3A所示。抖动电路19包括加法器91，减法器93，选择器95和开关图象发生器97。
加法器91将抖动值加到被转换灰度级上。减法器93从被转换灰度级上减掉抖动值。开关发生器97输出控制信号，依据如图3B或3C决定对于给定的像素抖动值是否被加减。选择器95依据控制信号选择从加法器91或减法器93输出。
当灰度级限制和差值扩散电路17输出的被转换灰度级是显示用灰度级的时候，抖动值是0。抖动电路19因此对灰度级是否加减没有作用。
这样按照本发明最佳实施例的显示装置就将每个像素的最初的灰度级转换成显示用灰度级，这种显示用灰度级相对可以抑制运动图象中虚轮廓的出现。这样仅使用这些被选择出来的灰度级来获得多灰度级显示就可以抑制运动图象中虚轮廓的出现。
然而，如上所述，灰度级限制和差值扩散电路17顺序接收每个像素的视频信号，按照预先设定的操作时钟逐个处理像素。典型的时钟设定为处理一个像素所需要的时间。比如，使用852×480像素的屏幕，操作时钟的一个时间段大约是40．7ns,即，1秒／60帧／(852×480像素)。必须在接收到下一个像素的时间完成一个像素的处理。比如，下一个像素灰度级差值被扩散必须在一个时钟循环内被计算出来。这意味着灰度级限制和差值扩散电路17的灰度级表53必须将被处理的像素的灰度级转换成特别被转换的灰度级，差值扩散处理器60必须在一个时钟循环内完成扩散处理。
然而，单独差值扩散处理器60的灰度级表53和减法器61所进行的处理大约需要34．5微秒，相对于时钟循环是一个相当长的时间。特别是减法器61要花费较多的时间。使用图2A的电路设计在一个时钟循环内完成这些操作，就必须额外给差值扩散处理器60产生和提供一个高速时钟。这就使电路复杂，增加总的电路规模，使成本增加。下面描述解决这个问题的灰度级限制和差值扩散电路17的一个最佳实施例。
图5A示出了灰度级限制和差值扩散电路17的最佳结构。图2A和5A中相同的元件采用相同的标号。图5A中所示的灰度级限制和差值扩散电路17与图2A中电路的不同就在于差值扩散电路60’的设计。
在水平方向扩散到下一个像素的时间特别短。因此这种差值扩散电路60’的目的就是加速水平方向扩散操作的计算。
除了图2A中所示的部分之外，图5A中的差值扩散电路60’的还包括低位分离电路81和另一个减法器62。低位分离电路81接收加法器51的输出。延迟电路69接收低位分离电路81的输出e’。减法器62位于减法器61和延迟电路63之间接收减法器61的输出和低位分离电路81的输出e’。
这样组成的差值扩散处理器60’使用加法器51中灰度级数据中的预先设定的低位作为要扩散到要处理像素的差值e’，即，立即在当前处理像素之后的像素。更具体地说，低位分离电路81分离来自加法器51的灰度级数据(通常是8位)的4位低位作为差值e’。低位分离电路81可以在相当短的时间内分离所提供数据预先设定的低位。因此处理可以在一个时钟循环内完成。
在竖直方向扩散差值e”，即，扩散到下一行中相同的像素，可以通过减法器61实现，减法器61得到灰度级与转换灰度级之间的差值，该灰度级是将差值e加到最初像素灰度级得到的，转换灰度级是由灰度级表53得到的，减法器62从该差值中减去水平方向已经扩散的差值e’。通过进行灰度级运算(减)无疑可以得到竖直方向扩散的差值e”，直到使用扩散值的时候存在时间间隔或大约一条线的延迟。
这样差值扩散处理器60’就从灰度级数据(典型的是8位)中得到低位作为在水平方向扩散到下一个像素的差值。差值扩散处理器60’还通过从包含差值e的最初灰度级与灰度级表53所得到灰度级之间的差值中减去水平方向扩散的差值得到竖直方向扩散的差值。差值扩散处理器60’使用这些差值进行差值扩散处理。因此可以使用一个简单设计的电路在一个时钟循环的短时间内完成扩散操作。
从本发明最佳实施例的前述描述可以知道，按照本发明的显示装置仅从可以用上述子域方法表示的灰度级范围内选择特定的灰度级。这些特定的灰度级就是那些在运动图象中不容易出现虚轮廓的灰度级。更具体地说，这些灰度级包括(a)通过采用多个发光子域所实现的灰度级，这些发光子域是获得所期望灰度级所需要的子域中具有最大权重的发光子域和所有权重小于最大权重的子域。(b)通过采用多个发光子域所实现的灰度级，这些发光子域是在获得所期望灰度级所需要的具有最大权重的发光子域和最多一个权重小于最大权重的非发光子域。
换句话说，按照本发明的显示装置仅使用不可能在运动图象中产生所不期望虚轮廓的灰度级用于显示。结果，就可以抑制这些虚轮廓的出现。当将图象中的最初灰度级转换为用于显示的灰度级时，按照本发明的显示装置最好将这样的显示灰度级转换成一个介于灰度级之间的中间灰度级。通过这样在灰度级转换处理中具有中间灰度级的处理可以实现灰度级之间更光滑的传输。
最好将最初像素灰度级转换到所选择显示用灰度级过程中出现的差值扩散到周围的像素。这个操作在整个图象的范围内维持了最初的像素灰度级。
应用在水平方向的扩散或抖动值也可以通过简单地检测像素灰度级数据中的特定低位获得。这样获得该扩散信息所需要的时间就被缩短，可以在抖动操作中使用结构简单的电路。
虽然本发明是结合特定实施例描述的，本领域的熟练技术人员可以容易地看到有许多其它的修改，订正和应用。因此，本发明不限于说明书而只限于权利要求。
表1具有9子域灰度级显示的例子(比发光最重的子域轻的所有子域发光的显示用灰度级)
表2
表3
表4
表5
表6具有9子域灰度级显示的例子(比发光最重的子域轻的一个或更少的子域不发光的显示用灰度级)
表7
表8
表9
表10
权利要求
1.一种显示装置，通过将一个图象区域划分成多个子域并且依据图象中像素的灰度级控制每个子域的发光或不发光来实现灰度级显示，所述装置包括一个转换单元，该转换单元选择性地将像素的灰度级转换成第一灰度级组中的一个灰度级，或第二灰度级组中的一个灰度级，所述第一灰度级组包括多个用于实际显示的灰度级，第一灰度级组中的灰度级由子域的组合表达，所述第二灰度级组也包括多个灰度级，每个灰度级介于第一灰度级组中灰度级中间；和用于生成视频信号的第一扩散单元，当所述由转换单元获得的灰度级属于第一灰度级组的时候，所述视频信号显示由转换单元获得的灰度级，或者当由转换单元获得的灰度级属于第二灰度级组的时候，所述视频信号显示第一灰度级组中的灰度级，该灰度级通过扩散与第二灰度级组中灰度级相应的预定值获得。
2.按照权利要求1所述的装置，其特征在于第一灰度级组包括一些灰度级，这些灰度级中的每一个由在这样的子域中没有非发光子域的子域获得，这样的子域具有比为获得灰度级而将要发光的子域的权重中的最大权重更小的权重。
3.按照权利要求1所述的装置，其特征在于第一灰度级组可以包括一些灰度级，这些灰度级中的每一个由在这样的子域中最多有一个非发光子域的子域获得，这样的子域具有比为获得灰度级而将要发光的子域的权重中的最大权重更小的权重。
4.按照权利要求1所述的装置，其特征在于第一灰度级组可以包括一些灰度级，这些灰度级中的每一个由在这样的子域中最多有两个非发光子域的子域获得，这样的子域具有比为获得灰度级而将要发光的子域的权重中的最大权重更小的权重。
5.按照权利要求2所述的装置，其特征在于所述非发光子域不包括具有最小权重的子域。
6.按照权利要求3所述的装置，其特征在于所述非发光子域不包括具有最小权重的子域。
7.按照权利要求4所述的装置，其特征在于所述非发光子域不包括具有最小权重的子域。
8.按照权利要求2所述的装置，其特征在于所述非发光子域不包括具有最小权重的子域和具有次小权重的子域。
9.按照权利要求3所述的装置，其特征在于所述非发光子域不包括具有最小权重的子域和具有次小权重的子域。
10.按照权利要求4所述的装置，其特征在于所述非发光子域不包括具有最小权重的子域和具有次小权重的子域。
11.按照权利要求2所述的装置，其特征在于所述非发光子域不包括具有最小权重的子域、具有次小权重的子域和具有第三小权重的子域。
12.按照权利要求3所述的装置，其特征在于所述非发光子域不包括具有最小权重的子域、具有次小权重的子域和具有第三小权重的子域。
13.按照权利要求4所述的装置，其特征在于所述非发光子域不包括具有最小权重的子域、具有次小权重的子域和具有第三小权重的子域。
14.按照权利要求1所述的装置，其特征在于第一扩散单元可以产生显示第一灰度级组中灰度级的视频信号，当来自灰度级转换单元的被转换的灰度级属于第二灰度级组时，通过将对应于被显示的灰度级的值加入第二灰度级组中的灰度级或从第二灰度级组中的灰度级中减去对应于被显示的灰度级的值来获得第一灰度级组中的灰度级。
15.按照权利要求1所述的装置，其特征在于还包括第二扩散单元，该单元按照预先设定的比率将被显示的像素的灰度级与被转换灰度级之间的差值分散到与被显示像素相邻的像素。
16.按照权利要求15所述的装置，其特征在于第二扩散单元可以依据表示被显示像素灰度级的所有位的低位确定一个在水平方向上扩散的值，并且依据通过移去被显示像素灰度级与被转换灰度级之间差值的低位得到的值确定一个在竖直方向上扩散的值。
17.一种显示方法，通过将一个图象区域划分成多个不同权重的子域，并且按照图象中像素的灰度级控制每个子域的发光或不发光来实现灰度级显示，所述方法包括选择性地将像素的灰度级转换成第一灰度级组中的一个灰度级，或第二灰度级组中的一个灰度级，所述第一灰度级组包括多个用于实际显示的灰度级，第一灰度级组中的灰度级由子域的组合表达，所述第二灰度级组包括多个灰度级，每个灰度级具有介于第一灰度级组中灰度级中间的值；和产生视频信号，当通过转换获得的灰度级属于第一灰度级组的时候，所述视频信号显示由转换获得的灰度级，或者当由转换单元获得的灰度级属于第二灰度级组的时候，所述视频信号显示第一灰度级组中的灰度级，该灰度级通过扩散与第二灰度级组中灰度级相应的预定值获得。
18.按照权利要求17所述的方法，其特征在于第一灰度级组包括一些灰度级，这些灰度级中的每一个由在这样的子域中没有非发光子域的子域获得，这样的子域具有比为获得灰度级而将要发光的子域的权重中的最大权重更小的权重。
19.按照权利要求17所述的方法，其特征在于第一灰度级组可以包括一些灰度级，这些灰度级中的每一个由在这样的子域中最多有一个非发光子域的子域获得，这样的子域具有比为获得灰度级而将要发光的子域的权重中的最大权重更小的权重。
20.按照权利要求17所述的方法，其特征在于第一灰度级组可以包括一些灰度级，这些灰度级中的每一个由在这样的子域中最多有两个非发光子域的子域获得，这样的子域具有比为获得灰度级而将要发光的子域的权重中的最大权重更小的权重。
21.按照权利要求18所述的方法，其特征在于所述非发光子域不包括具有最小权重的子域。
22.按照权利要求19所述的方法，其特征在于所述非发光子域不包括具有最小权重的子域。
23.按照权利要求20所述的方法，其特征在于所述非发光子域不包括具有最小权重的子域。
24.按照权利要求18所述的方法，其特征在于所述非发光子域不包括具有最小权重的子域和具有次小权重的子域。
25.按照权利要求19所述的方法，其特征在于所述非发光子域不包括具有最小权重的子域和具有次小权重的子域。
26.按照权利要求20所述的方法，其特征在于所述非发光子域不包括具有最小权重的子域和具有次小权重的子域。
27.按照权利要求18所述的方法，其特征在于所述非发光子域不包括具有最小权重的子域、具有次小权重的子域和具有第三小权重的子域。
28.按照权利要求19所述的方法，其特征在于所述非发光子域不包括具有最小权重的子域、具有次小权重的子域和具有第三小权重的子域。
29.按照权利要求20所述的方法，其特征在于所述非发光子域不包括具有最小权重的子域、具有次小权重的子域和具有第三小权重的子域。
30.按照权利要求17所述的方法，其特征在于第一扩散单元可以产生显示第一灰度级组中灰度级的视频信号，当来自灰度级转换单元的被转换的灰度级属于第二灰度级组时，通过将对应于被显示的灰度级的值加入第二灰度级组中的灰度级或从第二灰度级组中的灰度级中减去对应于被显示的灰度级的值来获得第一灰度级组中的灰度级。
31.按照权利要求17所述的方法，其特征在于还包括按照预先设定的比率将被显示的像素的灰度级与被转换灰度级之间的差值分散到与被显示像素相邻的像素。
32.按照权利要求31所述的方法，其特征在于第二扩散单元可以依据表示被显示像素灰度级的所有位的低位确定一个在水平方向上扩散的值，并且依据通过移去被显示像素灰度级与被转换灰度级之间差值的低位得到的值确定一个在竖直方向上扩散的值。
全文摘要
本发明提供一种用于等离子体显示板或其它显示板的显示装置和显示方法,通过使用多个不同权重的子域实现灰度级显示。该装置包括一个灰度级限制和差值扩散电路(17),该电路所输送图象中的灰度级转换成在运动图象中不容易产生虚轮廓的特定灰度级,将灰度级转换成一个介于特定灰度级之间的中间灰度级,将最初灰度级和被转换灰度级之间的差值扩散到相邻的像素,该装置还包括抖动电路(19),该电路产生视频信号,选择性地在奇偶场中显示来自电路(17)的被转换灰度级。该抖动电路(19)产生视频信号,在该视频信号中灰度级抵消了位于当被转换灰度级是抖动灰度级时交替出现的抖动灰度级上面和下面的抖动灰度级。
文档编号G09G3/34GK1293803SQ00800059
公开日2001年5月2日 申请日期2000年1月18日 优先权日1999年1月22日
发明者笠原光弘, 石川雄一, 森田友子 申请人:松下电器产业株式会社