CN101165548A - 液晶显示器的驱动方法 - Google Patents
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Abstract
液晶显示器的驱动方法包含判断在一第N帧周期欲输出至一像素的第N图像数据是否相异于在一第(N－1)帧周期输出至该像素的第(N－1)图像数据。当该第N图像数据相异于该第(N－1)图像数据时，在输出该第N图像数据至该像素之前，输出一黑像素数据至该像素。当该第N图像数据不相异于该第(N－1)图像数据时，输出该第N图像数据至该像素。
Description
技术领域
本发明相关于一种液晶显示器的驱动方法，尤指一种使用黑像素***的液晶显示器驱动方法。
背景技术
由于液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)具有外型轻薄、低耗电量以及无辐射污染等特性，因此被广泛地应用在笔记型计算机、个人数字助理(Personal Digital Assistant，PDA)、数字相机及数字摄影机等可携带式信息产品上，并逐渐取代传统的阴极射线管(Cathode Ray Tube，CRT)显示器。但是液晶显示器亦有其缺点，由于液晶分子特性的限制，在切换图像数据的时候，必须扭转液晶分子以改变其排列方向，如此才能显示不同色阶的图像。当液晶材料的反应速度跟不上图像数据的切换速度时，此时容易出现图像色阶不正确的情形，尤其当液晶显示器在显示动态图像时，这种图像色阶不正确的现象会更加明显。而由于人眼视觉暂留的效应，在观看动态图像时，容易产生画面延迟的感受，为了因应多媒体图像的快速切换，如何改善图像色阶显示的正确度及降低画面延迟也成为设计液晶显示器的重要课题。
请参考第1图，第1图为现有技术中一液晶显示器之像素(Pixel)驱动电压与其光线穿透率之时序图。在第1图中，C1和C2代表输出至像素的数据电压，当像素接收到数据电压C1和C2时，其理想光线穿透率的曲线由第1图的实线来表示；曲线V1代表像素的实际光线穿透率，由第1图的破折线来表示；Fn-Fn+3代表相邻的帧周期(Frame Period)。假使在帧周期Fn时，液晶显示器中的一像素需由数据电压C1切换到数据电压C2。由于液晶分子在旋转时会有一个延迟时间，并无法在帧周期Fn开始时马上偏转到预定的角度，因此可能无法在帧周期Fn的时间内达到预定的光线穿透率。如第1图中光线穿透率V1的曲线所示，光线穿透率V1无法在帧周期Fn内到达预定的穿透率，而必须等到帧周期Fn+2才会到达预定的穿透率。前述情形会使液晶显示器出现画面延迟的现象，影响液晶显示器的显示品质。
改善前述画面延迟现象最有效的方法是加快液晶材料的反应速度，一般会使用过驱动(Over Drive)方式来驱动液晶显示器。请参考第2图，第2图为现有技术中一液晶显示器使用过驱动方法时其像素电压与其光线穿透率的时序图。在第2图中，C1和C2代表输出至像素的数据电压，当像素接收到数据电压C1和C2时，其理想光线穿透率的曲线由第1图的实线来表示；C3代表输出至像素的过驱动数据电压，当像素接收到过驱动数据电压C3时，其理想光线穿透率的曲线亦由第1图相对应的实线来表示；曲线V2代表像素的实际光线穿透率，由第2图的破折线来表示；Fn和Fn+1代表两相邻的帧周期。假使在帧周期Fn时，液晶显示器中的一像素需由数据电压C1切换到数据电压C2，此时现有技术会施加过驱动数据电压C3至像素，以加快液晶分子的反应速度。如第2图所示，由于过驱动数据电压C3高于数据电压C2，可加快液晶材质的反应速度，因此像素在帧周期Fn内即可偏转至预定角度而达到预定的光线穿透率，如第2图中光线穿透率V2的曲线所示。
使用过驱动方式来加快液晶的速度虽可改善图像色阶显示的正确度，然而，人眼视觉暂留现象由于液晶是以保持状态显示，因此人眼仍会感受造成画面延迟的效应，因此一般另会采用黑帧***(Black Frame Insertion)的技术，在每个帧周期之间***显示黑色图像，产生与阴极射线管相似的快速脉冲调变效应，解决人眼感受降低画面延迟的视觉影响。请参考第3图，第3图说明了现有技术中藉由黑图像***来改善液晶显示器画面延迟现象的方法。在第3图中，画面P1-Pn代表一液晶显示器在时间点T1-Tn时所显示的正常画面，而画面B1-Bn为全黑画面。为了降低液晶显示器的画面延迟现象，现有技术的解决方式是在一帧周期的正常显示图像和下一帧周期的正常显示图像之间***显示一个全黑的画面，亦即依序显示P1-B1-P2-B2-...-Pn-Bn。
第3图所示现有技术的方法虽然可改善液晶显示器画面延迟的现象，但由于每一帧周期皆需分割出一子帧周期以显示全黑画面，如此会降低液晶显示面板在视觉上的亮度表现。当观众在观赏画面P1-pn的图像时，由于在输出画面P1-Pn之间会输出全黑画面B1-Bn，观众会觉得画面P1-Pn的图像偏暗。因此，现有技术虽可改善画面延迟的现象，但同时也会大幅降低液晶显示器的亮度表现，影响显示品质。
请参考第4图，第4图为现有技术中使用过驱动方式时液晶显示器所显示图像亮度的示意图。在第4图中，横轴代表时间，而纵轴代表液晶显示器所显示图像的亮度。第4图显示了6个帧周期F1-F6，假设一像素在帧周期F1、F2、F5和F6时欲显示图像的色阶相同，此时理想图像亮度由I1来表示。同时，像素在帧周期F3和F4时欲显示图像的色阶相同，且高于在帧周期F1、F2、F5，和F6时欲显示图像的色阶，此时理想图像亮度由I2来表示。换而言之，像素在帧周期F1、F2、F3、F4、F5和F6时所显示图像的理想亮度分别为I1、I1、I2、I2、I1和I1，其理想的亮度曲线由第4图中的破折线来表示。从帧周期F2至帧周期F3时，像素在两相邻帧周期F2和F3中欲显示图像的色阶不同，一般会在时间点T2时施加一高于理想数据电压的过驱动数据电压，使得像素所显示图像亮度能够尽快地从I1升至I2。同理，从帧周期F4至帧周期F5时，像素在两相邻帧周期F4和F5中欲显示图像的色阶不同，一般会在时间点T4时施加一低于理想数据电压的过驱动数据电压，使得像素所显示图像亮度能够尽快地从I2降至I1。
请参考第5图，第5图为现有技术中使用黑画面***时液晶显示器所显示图像亮度的示意图。在第5图中，横轴代表时间，而纵轴代表液晶显示器所显示图像的亮度。第5图中显示了6个帧周期F1-F6，假设一像素在帧周期F1、F2、F5和F6时欲显示图像的色阶相同，此时像素的理想图像亮度由I1来表示。同时，假设像素在帧周期F3和F4时欲显示图像的色阶相同，且高于在帧周期F1、F2、F5和F6时欲显示图像的色阶，此时像素的理想图像亮度由I2来表示。换而言之，像素在帧周期F1、F2、F3、F4、F5和F6时所显示图像的理想亮度分别为I1、I1、I2、I2、I1和I1，其理想的亮度曲线由第5图中之破折线来表示。为了改善液晶显示器画面延迟的现象，像素在每一帧周期除了显示正常画面外，亦会显示全黑画面。因此，黑画面***使得像素在时间点T1一T6时所显示图像的亮度远低于理想值，如第5图所示。
现有技术使用黑画面***来驱动液晶显示器，在***黑画面数据时系以扫描线为单位，在每一帧周期内，不论扫描线欲显示图像的色阶变化，皆会***显示黑画面数据。如此虽可改善画面延迟的现象，但同时也会大幅降低液晶显示器之亮度表现，影响显示品质。
发明内容
本发明提供一种液晶显示器的驱动方法，其包含判断在一第N帧周期欲输出至一像素的第N图像数据是否相异于在一第(N-1)帧周期输出至该像素的第(N-1)图像数据；当该第N图像数据相异于该第(N-1)图像数据超过一预定范围时，在输出该第N图像数据至该像素之前，先输出一黑像素数据至该像素；以及当该第N图像数据相异于该第(N-1)图像数据不超过该预定范围时，直接输出该第N图像数据至该像素。
本发明另提供一种可执行黑像素***的液晶显示器，其包含一第一存储装置，其内存有每一帧周期内输出至一像素的图像数据；一比较装置，用来接收相关于该像素于一第N帧周期内欲显示图像的一第N图像数据，从该第一存储装置读取相关于该像素于一第(N-1)帧周期内所显示图像的一第(N-1)图像数据，并判断该第N图像数据和第(N-1)图像数据是否相同；以及一黑像素***运算装置，用来在当该比较装置判断该第N图像数据和第(N-1)图像数据相同时输出该第N图像数据至该像素，并在当该比较装置判断该第N图像数据和第(N-1)图像数据不同时输出该第N图像数据和一黑像素数据至该像素。
附图说明
第1图为现有技术中一液晶显示器的像素电压与其光线穿透率的时序图。
第2图为现有技术中一液晶显示器使用过驱动方法时其像素电压与其光线穿透率的时序图。
第3图为现有技术中使用黑图像***来驱动液晶显示器时的示意图。
第4图为现有技术中使用过驱动方式时液晶显示器所显示图像亮度的示意图。
第5图为现有技术中使用黑画面***时液晶显示器所显示图像亮度的示意图。
第6图为本发明第一实施例中一液晶显示器驱动方法的流程图。
第7图为本发明第一实施例中液晶显示器所显示图像亮度的示意图。
第8图为本发明第二实施例中一液晶显示器驱动方法的流程图。
第9图为本发明中一图像数据产生器的功能方块图。
第10图为本发明中一液晶显示器的功能方块图。
【主要组件符号说明】
C1、C2 数据电压C3过驱动数据电压
V1、V2 光线穿透率I1、I2图像亮度
P1-Pn 正常画面 B1-Bn 全黑画面
82 驱动电路 86 电子可擦除可编程只读存储器
84 帧存储单元 88 黑像素***运算单元
94 比较单元 95 栅极驱动器
96 源极驱动器 97 黑像素***电路
98 液晶显示面板 99 电源供应电路
100 液晶显示器
SW1-SWN 开关 T1-Tn时间点、
DN、DN-1、DN’、DN(l)-DN(m)、
DN-1(l)-DN-1(m)、DN’(l)-DN’(m)图像数据
600-640、800-860 步骤
具体实施方式
本发明使用黑像素***(Black Pixel Insertion)来驱动液晶显示器，在***黑画面数据时以像素为单位，并依据在每一帧周期内像素欲显示图像的色阶变化，来决定是否***显示黑像素数据。
请参考第6图，第6图为本发明第一实施例中一液晶显示器驱动方法的流程图。第6图的流程图包含下列步骤：
步骤600：储存相关一像素于一第(N-1)帧周期内欲显示图像的一第(N-1)图像数据。
步骤610：产生相关此像素于一第N帧周期内欲显示图像的一第N图像数据。
步骤620：判断第N图像数据是否相异于第(N-1)图像数据：若第N图像数据相异于第(N-1)图像数据的值超过一预定值，执行步骤630；若第N图像数据相异于第(N-1)图像数据的值不超过预定值，执行步骤640。
步骤630：输出一黑像素数据至像素；执行步骤640。
步骤640：输出第N图像数据至像素。
在本发明第一实施例中，首先于步骤600中储存相关于像素于第(N-1)帧周期内欲显示图像的第(N-1)图像数据，再于步骤610中针对像素于第N帧周期内欲显示的图像，产生相关的第N图像数据。在输出第N图像数据至像素前，本发明于步骤620判断第N图像数据是否相异于第(N-1)图像数据。若第N图像数据相异于第(N-1)图像数据的值超过预定值，表示前一图像数据与目前图像数据差异过大，此时会于步骤630中执行黑像素***，将一黑像素数据输出至像素。若第N图像数据不相异于第(N-1)图像数据，此时并不会执行黑像素***，而是会于步骤640中将第N图像数据输出至像素。
请参考第7图，第7图为本发明第一实施例中液晶显示器所显示图像亮度的示意图。在第7图中，横轴代表时间，而纵轴代表液晶显示器所显示图像的亮度。第7图中显示了6个帧周期F1-F6，假设一像素在帧周期F1、F2、F5和F6时欲显示图像的色阶相同，此时理想图像亮度由I1来表示。同时，假设像素在帧周期F3和F4时欲显示图像的色阶相同，且高于在帧周期F1、F2、F5和F6时欲显示图像的色阶，此时理想图像亮度由I2来表示。换而言之，像素在帧周期F1、F2、F3、F4、F5和F6时所显示图像的理想亮度分别为I1、I1、I2、I2、I1和I1，其理想的亮度曲线由第7图中的破折线来表示。当像素在两相邻帧周期中欲显示图像的色阶不同时(例如从帧周期F2至帧周期F3，以及从帧周期F4至帧周期F5)，本发明第一实施例会执行黑像素***，因此像素在时间点T2和T4时所显示图像的亮度会低于理想值。当像素在两相邻帧周期中欲显示图像的色阶相同时(例如从帧周期F1至帧周期F2、帧周期F3至帧周期F4，以及从帧周期F5至帧周期F6)，本发明第一实施例并不会执行黑像素***，因此像素在时间点T1、T3和T5时所显示图像的亮度相同于理想值。本发明第一实施例仅在像素于两相邻帧周期中欲显示图像的色阶差异大于一预定值时，才会执行黑像素***。因此，本发明既能改善液晶显示器画面延迟的现象，却不会大幅降低液晶显示面板的亮度表现。
请参考第8图，第8图为本发明第二实施例中一液晶显示器驱动方法之流程图。第8图之流程图包含下列步骤：
步骤800：储存相关一像素于一第(N-1)帧周期内欲显示图像的一第(N-1)图像数据。
步骤810：产生相关此像素于一第N帧周期内欲显示图像的一第N图像数据。
步骤820：判断第N图像数据是否相异于第(N-1)图像数据：若第N图像数据相异于第(N-1)图像数据的值超过一预定值，执行步骤830；若第N图像数据相异于第(N-1)图像数据的值不超过预定值，执行步骤860。
步骤830：产生一相关于第N图像数据之过驱动数据；
执行步骤840。
步骤840：输出一黑像素数据至像素；执行步骤850。
步骤850：输出第N图像数据和过驱动数据至像素。
步骤860：输出第N图像数据至像素。
相较于本发明第一实施例，当本发明第二实施例于步骤820中判断第N图像数据相异于第(N-1)图像数据时，另会于步骤830产生一相关于第N图像数据的过驱动数据，在于步骤840输出一黑像素数据至像素后，本发明第二实施例会于步骤850中同时输出第N图像数据和过驱动数据至像素。同样参考第7图，当像素在两相邻帧周期中欲显示图像的色阶不同时(例如从帧周期F2至帧周期F3，以及从帧周期F4至帧周期F5)，本发明第二实施例会先执行黑像素***再输出过驱动数据，使得时间点T2时像素所显示图像亮度能够尽快地从I1升至I2，而时间点T4时像素所显示图像亮度能够尽快地从I2降至I1。本发明第二实施例仅在像素于两相邻帧周期中欲显示图像的色阶差异大于一预定值时，才会执行黑像素***和过驱动方式。因此，本发明第二实施例能更进一步地改善液晶显示器画面延迟的现象，但却不会大幅降低液晶显示面板的亮度表现。
在本发明第一和第二实施例中，在时间点T2和T4时可执行最黑阶调的黑像素***，或是其它较低黑阶调的黑像素***。
请参考第9图，第9图为本发明中一图像数据产生器90的功能方块图。图像数据产生器90包含一驱动电路82、一帧存储单元84，以及一电子可擦除可编程只读存储器(Electrically ErasableProgrammable Read-Only Memory，EEPROM)86。驱动电路82包含一黑像素***运算单元88和一比较单元94。帧存储单元84内存有每一帧周期内输出至像素的图像数据。针对一像素于一第N帧周期内欲显示的图像，图像数据产生器90首先产生相对应的图像数据DN，并将图像数据DN传至帧存储单元84和驱动电路82。驱动电路82的比较单元94从帧存储单元84读取相关于像素于前一第(N-1)帧周期内欲显示图像的图像数据DN-1，并判断图像数据DN和图像数据DN-1之间的差异是否大于一预定值。驱动电路82的黑像素***运算单元88可依据比较单元94的判断结果，来决定输出至像素的图像数据DN’是否需要包含黑像素数据。此外，驱动电路82内存的查找表(Lookup Table，LUT)92和电子可擦除可编程只读存储器86包含执行过驱动时所需的数据，可依据图像数据DN的值提供相对应的过驱动电压至驱动电路82。
请参考第10图，第10图为本发明中一液晶显示器100的功能方块图。液晶显示器100包含一闸极驱动器(Gate Driver)95、一源极驱动器(Source Driver)96、一黑像素***电路97、一液晶显示面板98，以及一电源供应电路99。电源供应电路99可提供栅极驱动器95、源极驱动器96和黑像素***电路97运作时所需的电源。黑像素***电路97可包含如第9图所示的图像数据产生器90及时钟控制器功能，因此能针对一像素于一帧周期内欲显示图像和前一帧周期所显示图像之间的差异，来输出相对应的源极驱动讯号至源极驱动器96，源极驱动器96则可依据源极驱动讯号来输出包含黑像素数据或不含黑像素数据的图像数据至此像素。
本发明依据在每一帧周期内一像素欲显示图像的色阶变化，来决定是否执行黑像素***和过驱动方式。因此，本发明能改善液晶显示器画面延迟的现象，但不会大幅影响液晶显示面板的亮度表现。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
Claims (13)
1.一种液晶显示器的驱动方法，其包含：
判断在一第N帧周期欲输出至一像素的第N图像数据是否相异于在一第(N一1)帧周期输出至该像素的第(N-1)图像数据；
当该第N图像数据相异于该第(N-1)图像数据超过一预定范围时，在输出该第N图像数据至该像素之前，先输出一黑像素数据至该像素；以及
当该第N图像数据相异于该第(N-1)图像数据不超过该预定范围时，直接输出该第N图像数据至该像素。
2.如权利要求1所述的方法，其另包含：
比较该第N图像数据与该第(N-1)图像数据。
3.如权利要求2所述的方法，其另包含：
储存该第(N-1)图像数据。
4.如权利要求3所述的方法，其另包含：
读取该第(N-1)图像数据以和该第N图像数据作比较。
5.如权利要求1所述的方法，其包含：
产生该第N图像数据和第(N-1)图像数据。
6.如权利要求1所述的方法，其另包含：
在输出该黑像素数据至该像素后，输出该第N图像数据至该像素。
7.如权利要求1所述的方法，其另包含：
当该第N图像数据相异于该第(N-1)图像数据时，产生相关于该第N图像数据的一过驱动数据。
8.如权利要求7所述的方法，其另包含：
输出该第N图像数据和该过驱动数据至该像素。
9.一种可执行黑像素***的液晶显示器，其包含：
一第一存储装置，其内存有每一帧周期内输出至一像素的图像数据；
一比较装置，用来接收相关于该像素于一第N帧周期内欲显示图像的一第N图像数据，从该第一存储装置读取相关于该像素于一第(N-1)帧周期内所显示图像的一第(N-1)图像数据，并判断该第N图像数据和第(N-1)图像数据是否相同；以及
一黑像素***运算装置，用来在当该比较装置判断该第N图像数据和第(N-1)图像数据相同时输出该第N图像数据至该像素，并在当该比较装置判断该第N图像数据和第(N-1)图像数据不同时输出该第N图像数据和一黑像素数据至该像素。
10.如权利要求9所述的液晶显示器，其另包含一第二存储装置，其内存有相关于一图像数据的过驱动电压的数据，其中该黑像素***运算装置系依据该第二存储装置内存的数据来输出数据。
11.如权利要求10所述的液晶显示器，其中该第二存储装置系包含一电子可擦除可编程只读存储器。
12.如权利要求9所述的液晶显示器，其另包含一图像产生装置，用来产生该第N图像数据和第(N-1)图像数据。
13.如权利要求9所述的液晶显示器，其另包含一图像产生装置，用来产生该第N图像数据、第(N-1)图像数据，以及该黑像素数据。
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| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C12 | Rejection of a patent application after its publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Open date: 20080423 |