CN102097065A - 像素数据前处理电路及方法 - Google Patents

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Abstract

一种像素数据前处理方法，该方法包括下列步骤：将第一帧数据输入至时序控制器；对所述第一帧数据进行差分运算，以形成第一帧差分数据；所述时序控制器将所述第一帧差分数据写入至帧存储器；所述时序控制器自所述帧存储器读取第二帧差分数据；对所述第二帧差分数据进行反差分运算，以形成第二帧数据；比较所述第一帧数据和所述第二帧数据；以及所述时序控制器根据比较结果来输出驱动数据。本发明另提供一种像素数据前处理电路。本发明所提供的方法和电路可使得相邻像素间具有较低的数据变化频率，在进行帧存储器的像素数据存取时可降低电磁干扰。

Description

像素数据前处理电路及方法
技术领域
本发明涉及一种液晶显示器的数据处理电路及方法，特别涉及一种像素数据的前处理电路及方法。
背景技术
液晶显示器的工作原理是通过调整两透明基板间的偏压大小以控制夹设于两透明基板间的液晶分子的排行方式，藉以相对控制每一像素的透光强度以显示影像。近年来，随着液晶面板的解析度的提高，像素数据(pixel data)的传输频率相对地被提升，因而提高了帧存储器(frame memory)的存取速度，产生了较严重的电磁干扰(EMI)问题。
此外，由于液晶分子随着电场的变化速度无法跟上电场本身的变化，导致液晶显示器于显示动态画面时产生残影(image sticking)而影响影像品质。为解决此一问题，业界已提出一种过驱动(overdrive)的方法，亦即于转换灰阶值时输出一大于所欲转换灰阶值的电压变化至液晶分子以缩短液晶分子排行变换所需要的时间。同时，将前一帧的灰阶值与当前帧的灰阶值制作成一过驱动查找表(overdrive look up table)，以决定转换灰阶值时所应输出至源极驱动器的过电压值。例如，台湾专利第I282544号即揭示一种过驱动器及其过驱动运算法，其利用一过驱动查找表以决定应输出的过驱动灰阶值。
请参照图1所示，其显示一种现有的过电压驱动方法，包括下列步骤：时序控制器910输入当前像素数据F(N+1，M)至比较器911及帧存储器920；时序控制器910自帧存储器920读取前一像素数据F(N，M)；比较器911根据当前像素数据F(N+1，M)以及前一像素数据F(N，M)自查找表930求得一过驱动像素数据F′(N+1，M)；以及将该过驱动像素数据F′(N+1，M)输入至液晶显示器2的源极驱动器21及栅极驱动器22，以于液晶面板23显示影像；其中当前像素数据F(N+1，M)表示第N+1帧的第M行像素数据，前一像素数据F(N，M)表示第N帧的第M行像素数据，过驱动像素数据F′(N+1，M)表示第N+1帧的第M行的过驱动像素数据，用以通过源极驱动器21驱动液晶面板23的一行像素。
请参照图2所示，其显示一7×8帧F的像素数据的分布情形，其中当帧F的第一行被存储至帧存储器920或从帧存储器920读取出来时，可由帧F最左端的像素开始，向右逐一将第一行的每一个像素数据存储至帧存储器920或从帧存储器920读取出来，亦即以01010…的顺序存入帧存储器920或从帧存储器920读取出来，相邻像素间的数据变化将导致存取帧存储器920时产生电磁干扰。如前所述，随着帧存储器存取速度的提高，此种于存取帧存储器时产生的电磁干扰问题将愈趋严重。
发明内容
本发明提出一种像素数据的前处理电路及方法，通过于存取帧存储器前先将一帧中的相邻两行像素数据进行差分运算以降低存取帧存储器时的数据变化频率，藉以减少存取帧存储器时所产生的电磁干扰。
本发明提出一种像素数据前处理方法，该方法包括下列步骤：将第一帧数据输入至时序控制器；对第一帧数据进行差分运算，以形成第一帧差分数据；时序控制器将第一帧差分数据写入至帧存储器；时序控制器自帧存储器读取第二帧差分数据；对第二帧差分数据进行反差分运算，以形成第二帧数据；比较第一帧数据和第二帧数据；以及时序控制器根据比较结果来输出驱动数据。
本发明另提出一种像素数据前处理电路，该电路包括差分单元、帧存储器、反差分单元以及比较器。差分单元用以对第一帧的第一帧数据进行差分运算，以形成第一帧差分数据。帧存储器接收第一帧差分数据，并输出第二帧差分数据。反差分单元用以对第二帧差分数据进行反差分运算，以形成第二帧的第二帧数据。比较器用以比较第一帧数据和第二帧数据，并输出驱动数据。
本发明另提出一种像素数据前处理电路，该电路包括帧存储器、查找表以及时序控制器。帧存储器用以存储帧数据。查找表存储有多个过驱动数据。时序控制器接收第一帧数据，将该第一帧数据的相邻两行像素数据进行差分运算以形成第一帧差分数据并写入帧存储器，自该帧存储器读取第二帧差分数据，将该第二帧差分数据的相邻两行像素数据进行反差分运算以形成第二帧数据，以及将第一及第二帧数据与查找表进行比对以输出相对应的过驱动数据。
本发明的像素数据前处理电路及方法中，由于一帧数据通常具有平滑的数据分布特性，已经过差分运算后的像素数据中大部分高阶比特均形成零电位(low)，只有少部分的低阶比特仍为高电位(high)，因此可使得相邻像素间具有较低的数据变化频率，于进行帧存储器的像素数据存取时可降低电磁干扰。
附图说明
图1显示了一种现有像素数据前处理电路的方块图。
图2显示了一帧的像素数据分布情形。
图3显示了本发明一实施例的像素数据前处理电路的方块图。
图4显示了本发明实施例的差分运算及反差分运算的示意图。
图5显示了本发明一实施例的像素数据前处理方法的流程图。
主要元件符号说明
1前处理电路           110时序控制器
111比较器             112差分单元
113反差分单元         120帧存储器
130查找表             2液晶显示器
21源极驱动器          22栅极驱动器
23液晶面板            9前处理电路
910时序控制器         911比较器
920帧存储器           930查找表
F、F′、F″帧         SB符号比特
S1～S8步骤
具体实施方式
为了让本发明的上述和其他目的、特征、和优点能更明显，下文将配合所附图示，作详细说明如下。
在本发明的说明中，相同的构件以相同的符号表示，于此合先述明。
请参照图3所示，其显示了本发明一实施例的像素数据的前处理电路1，包括时序控制器110、帧存储器120以及查找表130。该前处理电路1耦接于液晶显示器2，其包括源极驱动器21、栅极驱动器22以及液晶面板23。可以理解的是，图3之中仅绘示用以说明本发明的构件，并省略了部分构件。
所述前处理电路1用以处理帧数据以产生过驱动像素数据，例如该前处理电路1可依序处理一个帧的一行像素数据并产生一行像素的过驱动灰阶电压。帧存储器120用以存储至少一帧数据。查找表130存储有多个过驱动数据，该过驱动数据根据两连续帧的像素数据的相对关系而预先设定。
所述液晶显示器2中，栅极驱动器22用以产生一扫描信号，以依序开启液晶面板23的各行像素(未绘示)，源极驱动器21接收来自前处理电路1的过驱动像素数据，并根据该过驱动像素数据驱动所述扫描信号所开启行的所有像素。
请参照图3及图4所示，图4显示了本发明实施例的差分运算及反差分运算的示意图。于此实施例中，假设前处理电路1一次处理一行像素数据。第一帧F(N+1)的第一帧数据F(N+1，M)被输入至前处理电路1进行前处理，其中F(N+1，M)表示第N+1个帧的第M行数据，并假设此时帧存储器120中已存储第一帧F(N+1)的第1行至第M-1行数据F(N+1，1)至F(N+1，M-1)以及第二帧F(N)的第M行至第7行的数据F(N，M)至F(N，7)，其中第二帧F(N)为第一帧F(N+1)的前一个帧。应该理解的是，图3中虽以一7×8帧进行说明，但并非用以限定本发明，该帧F、F′可根据不同的实施例而具有不同尺寸。
所述时序控制器110包括比较器111、差分单元112以及反差分单元113。差分单元112包括延迟单元和减法器，用以对第一帧数据F(N+1，M)进行差分运算以形成第一帧差分数据F′(N+1，M)。请参照图4所示，当第一帧数据F(N+1，1)输入时序控制器110，差分单元112的延迟单元将第一帧数据F(N+1，1)延迟一段时间，且延迟的时间根据数据的传输速率决定。由于第一帧数据F(N+1，1)为第一帧F(N+1)的第1行像素数据，减法器将第一帧数据F(N+1，1)扣除0后形成第一帧差分数据F′(N+1，1)，由图中可知此时第一帧数据F(N+1，1)等于第一帧差分数据F′(N+1，1)；此外，差分单元112并于每一像素加入一符号比特SB(sign bit)，其中，当符号比特SB为正值时表示第一帧数据F(N+1，1)为正；当符号比特SB为负值时表示第一帧数据F(N+1，1)为负，然而符号比特SB的设定所代表的意义亦可相反。例如于一256灰阶的像素数据中，第一帧数据F(N+1，M)具有8比特，第一帧差分数据F′(N+1，M)则具有9比特(包括一符号比特SB)。接着，当第一帧数据F(N+1，2)输入时序控制器110时，该差分单元112的延迟单元将第一帧数据F(N+1，2)延迟一段时间，且减法器对第一帧数据F(N+1，2)及F(N+1，1)进行减法运算并产生第一帧差分数据F′(N+1，2)，并加入一符号比特SB。接着，第一帧数据F(N+1，M)将依序被输入时序控制器110，差分单元112则相对产生第一帧差分数据F′(N+1，M)。时序控制器110则将第一帧差分数据F′(N+1，M)依序写入帧存储器120。由于一帧数据通常具有平滑的数据分布特性，因此第一帧差分数据F′(N+1，M)的每一像素的高阶比特几乎形成零电位，仅少部分低阶比特仍为高电位。藉此，相邻像素间可具有较低的数据变化频率(如图4的F′所示)，可降低存取帧存储器120时所产生的电磁干扰。
所述时序控制器110自帧存储器120读取第二帧差分数据F′(N，M)，反差分单元113接收第二帧差分数据F′(N，M)并将其反差分为第二帧数据F(N，M)，其表示第N帧的第M行像素数据。反差分单元113包括延迟单元和加法器，延迟单元将第二帧差分数据F′(N，M)延迟一段时间，加法器针对第二帧差分数据F′(N，M)及第二帧差分数据F′(N，M)的前一行像素数据F′(N，M-1)进行加法运算以产生第二帧数据F(N，M)。此外，反差分单元113于反差分第二帧差分数据F′(N，M)时须同时根据符号比特SB进行运算以正确产生第二帧数据F(N，M)。
所述比较器11比较第一帧数据F(N+1，M)和第二帧数据F(N，M)以输出过驱动数据F″(N+1，M)至液晶显示器2，其根据过驱动数据F″(N+1，M)驱动液晶分子的排行。所述查找表130中预先存储有连续两帧的像素灰阶关系所相对应的过驱动数据，比较器111则根据第一帧数据F(N+1，M)和第二帧数据F(N，M)于查找表130中找出适当的过驱动数据。
请参照图5所示，其显示了本发明实施例的液晶显示器的前处理方法，包括下列步骤：将第一帧的第一帧数据输入至时序控制器(步骤S1)；对第一帧数据进行差分运算，以形成第一帧差分数据(步骤S2)；时序控制器将第一帧差分数据写入至帧存储器(步骤S3)；时序控制器自帧存储器读取第二帧差分数据(步骤S4)；对第二帧差分数据进行反差分运算，以形成第二帧的第二帧数据(步骤S5)；比较第一帧数据和第二帧数据(步骤S6)；时序控制器根据比较结果来输出驱动数据(步骤S7)；以及将该驱动数据输入至液晶显示器(步骤S8)。本发明实施例的液晶显示器的前处理方法的详细实施方式已说明于图3及相对应的说明中，于此不再赘述。
如前所述，由于像素数据的传输频率随着液晶面板的解析度快速地被提升，帧存储器的高存取速度造成了严重的电磁干扰问题。利用本发明的像素数据的前处理电路及方法(如图3至图5所示)，可有效降低存取帧存储器时的数据变化频率，藉以减少存取帧存储器时所产生的电磁干扰。
虽然本发明已通过上述实施例所公开，然而上述实施例并非用以限定本发明，任何本发明所属技术领域中的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，应当可作各种更动与修改。因此本发明的保护范围应当以所附权利要求书所界定的范围为准。

Claims (12)

1.一种像素数据前处理方法，该方法包括下列步骤：
将第一帧的第一帧数据输入至时序控制器；
对所述第一帧数据进行差分运算，以形成第一帧差分数据；
所述时序控制器将所述第一帧差分数据写入至帧存储器；
所述时序控制器自所述帧存储器读取第二帧差分数据；
对所述第二帧差分数据进行反差分运算，以形成第二帧的第二帧数据；
比较所述第一帧数据和所述第二帧数据；以及
所述时序控制器根据比较结果来输出驱动数据。
2.根据权利要求1所述的像素数据前处理方法，其中，所述第二帧为所述第一帧的前一个帧；所述第一帧数据为所述第一帧的一行像素数据；所述第二帧数据为所述第二帧的一行像素数据；所述差分运算为所述第一帧的相邻两行像素数据之差。
3.根据权利要求2所述的像素数据前处理方法，其中，所述差分运算的步骤还包括下列步骤：于每一像素数据增加一符号比特；其中，所述反差分运算根据所述第二帧差分数据和所述符号比特进行。
4.根据权利要求1所述的像素数据前处理方法，其中，所述驱动数据为过驱动灰阶电压。
5.根据权利要求1所述的像素数据前处理方法，其中，比较所述第一帧数据和所述第二帧数据的步骤为将所述第一帧数据和第二帧数据与查找表进行比对。
6.一种像素数据前处理电路，该电路包括：
差分单元，用以对第一帧的第一帧数据进行差分运算，以形成第一帧差分数据；
帧存储器，接收所述第一帧差分数据，并输出第二帧差分数据；
反差分单元，用以对所述第二帧差分数据进行反差分运算，以形成第二帧的第二帧数据；以及
比较器，用以比较所述第一帧数据和所述第二帧数据，并输出驱动数据。
7.根据权利要求6所述的像素数据前处理电路，该数据前处理电路还包括查找表，该查找表存储过驱动数据。
8.根据权利要求6所述的像素数据前处理电路，其中，所述驱动数据为过驱动灰阶电压；所述第二帧为所述第一帧的前一个帧；所述第一帧数据为所述第一帧的一行像素数据；所述第二帧数据为所述第二帧的一行像素数据。
9.根据权利要求8所述的像素数据前处理电路，其中，所述差分单元包括延迟单元和减法器；所述延迟单元用以延迟所述第一帧的一行像素数据；所述减法器进行所述第一帧的相邻两行像素数据的减法运算；所述差分单元还针对每一像素数据另加入一符号比特。
10.根据权利要求8所述的像素数据前处理电路，其中，所述反差分单元包括延迟单元和加法器；所述延迟单元用以延迟所述第二帧差分数据的一行像素数据；所述加法器进行所述第二帧差分数据的相邻两行像素数据的加法运算。
11.一种像素数据前处理电路，该数据前处理电路包括：
帧存储器，用以存储帧数据；
查找表，存储有多个过驱动数据；
时序控制器，接收第一帧数据，将该第一帧数据的相邻两行像素数据进行差分运算以形成第一帧差分数据并写入所述帧存储器，自该帧存储器读取第二帧差分数据，将该第二帧差分数据的相邻两行像素数据进行反差分运算以形成第二帧数据，以及将所述第一帧数据和第二帧数据与所述查找表进行比对以输出相对应的过驱动数据。
12.根据权利要求11所述的像素数据前处理电路，其中，所述第二帧为所述第一帧的前一个帧。
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