TWI352955B - - Google Patents

Description

1352955 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於液晶顯示面板之驅動的方法，尤其是有 關於一種用於液晶顯示面板之驅動電路，利用畫面速率升級 提供多重gamma驅動的方法。 【先前技術】

液晶顯示器（liquid crystal display，LCD )液晶分子的透 光率（transmittance )是施加於其上的電壓的函數。舉例而言， 傳統的VA ( vertical alignment)形式的LCD，其液晶分子透 光率相對於施加電壓的所謂V-T曲線是如第la圖所示；而傳 統的TN ( twist nemanic )形式的LCD液晶分子的V_T曲線則 如第lb圖所示（圖中的Vth代表的是液晶分子的臨界操作電 壓）。如圖所不，液晶分子的透光率對施加電壓的函數並非是 線性的，也就是說，給予液晶分子兩倍的施加電壓，液晶分 子的透光率不會加倍（或是變成一半）。 因此-般的LCD在目前業界廣泛使用的驅動方法，不外 乎利用其施加f壓的非祕關絲符合人㈣對於亮度變化 區別能力的視覺特性。如第le圖所示係傳統lcd面板驅動 系統的示意1如圖所示，傳統之顯示器面板驅動系㈣具有— 時序控制電路U、-源極驅動電路模組12及—閉極驅動電路勘 ⑴其中該時序控制電路模組n具有—時序控繼⑴和—呂輕名 校正電路m，祕_電賴幻2具有__驅動器⑵， 5 1352955 該閘極驅動電路模組13具有複數個閘極驅動器131，該源極驅動器 121與閘極驅動器131分別設於LCD面板14之上方與左方，亦分 別驅動LCD面板14之資料線與閘極線以提供影像訊號。當晝面像 素的灰階值輸入到時序控制電路11而轉換為電壓經由源極驅 動電路模組12施加於LCD面板14的液晶分子的過程中，這 種傳統的gamma校正電路定義了所謂的gamma校正曲線， 使得像素的輸入灰階值被轉換成適當的對其液晶分子的施加 電壓，以使液晶分子產生適當的透光率。傳統的VA形式的 LCD，其§&1111113校正曲線是如第ld圖所示；而傳統的形 式的LCD的gamma校正曲線則如第le圖所示（圖中v com τ\< 表的是液晶分子的參考電壓）β以第ld圖為例，對於某一個 輸入灰階值，如要使液晶分子產生正極性的偏轉時， 校正電路疋依照U方的校正曲線將該輸人灰階值轉換成 適當的施加電壓；反之，如要使液晶分子產生負極性的偏轉 時’ gamma校正電路是依照v_下方的校正曲線將該輸入灰 階值轉換成適當的施加電壓。經由以上的校正，不論是从 或TN形式的LCD，其液晶分子的透光率對輸入灰階值的關 係會如同第If圖所示。 、 明注意到，第圖所示的曲線在不同的情況下，並不— 定是最適合人眼的特性’所以以上傳統Lm的影像栈正作法 固然有相當實效’但其主要的缺點之―就是*崎_晝面參 6 像（例如動態或是靜態）及晝面特性做動態調整，因而無法 完全改善及達到亮度與影像品質兩方面兼具的效果。 【發明内容】 為了改善傳統LCD的gamma校正的前述缺點，本發明 提出一種利用畫面速率升級（frame rate conversion )提供多 重gamma驅動的方法，用以改善LCD動態晝面品質並增加 LCD彩度及增加色階的顯現。 本發明主要提供一全新LCD面板驅動系統，其步驟是（1) 將晝面速率升級為p/q倍（p，q均為自然數且p>q)並產生一 系列的輸出畫面；（2)將該系列輸出晝面經過灰階值的對應 轉換，並依據不同的輸出晝面給予不同的gamma值；（3)以 一適當的掃瞄方法，將經過該灰階值對應轉換處理的該系列 輸出晝面，依據一適當的gamma校正曲線，將像素轉換過的 灰階值轉換為對應的施加電壓，掃瞎輸出到液晶面板。 其中，本發明是以兩種灰階值對應曲線，交替的使用於 晝面速率升級後的該系列輸出畫面，而且二相鄰輸出畫面的 灰階值曲線可以是相同的或不同的。 本發明的另一實施例是在步驟(2)之前先進行動靜態晝面 的判斷，如果是動態晝面，則繼續前述相同的處理；如果是 靜態畫面，則將兩種灰階值對應曲線都改採用相同或近似的 曲線來處理。 1352955 茲配合所附圖示、實施例之詳細說明及申請專利範圍， 將上述及本發明之其他目的與優點詳述於後。然而，當可了 解所附圖示純係為解說本發明之精神而設，不當視為本發明 範疇之定義。有關本發明範疇之定義，請參照所附之申請專 利範圍。 【實施方式】

本發明提出一種利用晝面速率升級提供多重gamma驅動 的方法。第2a圖所示係實施本發明的LCD面板時序控制電 路的示意圖。對照第lc圖傳統LCD的時序控制電路11，實 施本發明的時序控制電路基本上是在輸入界面110和時序控 制器（timing controller ) 111之間串設了 一個晝面速率升級電 路模組以及一個多重gamma驅動電路模組。其中該晝面速率 升級電路模組包含一晝面速率升級電路113及畫面記憶體 114。又該多重gamma電路模組包含一多重gamma驅動電路 115 及 gamma ROM 116。 藉由該晝面速率升級電路模組，本發明首先將輸入到時 序控制電路11的晝面速率（通常是60Hz)提升為p/q倍（p， q均為自然數且p>q)。第2b、2c圖所示係畫面速率升級電路 113的輸出入晝面的二種可能情形。在第2b圖中，輸出畫面 的速率被加倍為120Hz(p=2，q=l);而在第2c圖中，輸出晝 面的速率被提升1.5倍成為90Hz (p=3, q=2)。請注意到將晝 8 1352955 面速率升級的作法並非本發明的標的，而類似的技術已經有 很多的揭露，其中最常見的一種應用就是利用將畫面速率加 倍（120Hz )’再加上施加加速電壓的方式來改善液晶的響應 速度。所以本說明書對於提升晝面速率的作法不多贅述，而 本發明也不特別設限只能使用某些特定的加速方法或是加速 的倍數。

如第2b、2c圖所示’由於晝面速率的升級，輸出畫面要 比輸入晝面有更多的晝面數，對於這些多出的晝面，一種常 見的作法是重複某些輸出畫面，例如第2圖中，每個輸出畫 面重複一次；以及第2c圖的畫面N1與晝面N+i各被重複 一次。其他還有很多產生這些額外輸出晝面的方法，例如插 黑、或是運用某些演算法來產生。請注意不同的速率升級倍 數會有不同的額外晝面的產生方式，而且第2b、21令的重 複方式僅例示’而非指在該速率升級下只能有所示的重複 方式。以下為了簡化說明起見，首先以最常見的二倍的速率 "，叹网椚木說明本發 清再參見第2a圖，本發明的主要特徵是將藉由 gamma驅動電路模組轉換加―)產生卵祕及卿 值及其對應的曲線。這種多重gamma驅動的-個實施例# 程疋如第3a圖所不。在本實施例中，由於每一個輸出畫面重 複久，故兩個輸出畫面以下簡稱為第i輸出畫面以及第2 9 輸出畫面。本實施例首先藉由多重辟11111]3驅動電路115對第 gamma 值即 gamma 1 和 1、2輸出畫面分別以給予兩種不同 gamma2(其所對應曲線以下簡稱為gammal和gamma2曲 線），將其像素的灰階值從其原始的數值轉換（mapping)為 一對應的、校正後的灰階值。請注意到第3a圖中的gammal 和gamma2曲線僅屬例示，而且刻意用非常不同的曲線以表 達本發明可以配合輸出晝面的產生方式搭配適切的 gammal、gamma2曲線（例如本例中的gamma2曲線是針對 第2輸出晝面採用插黑的方式產生）。而且藉由在gamma R〇M 116 (請參見第2a圖）裡載入不同的對照表（1〇〇k_up table， LUT)，gammal、gamm2曲線可以是圖示中的長虛線、實線、 或短虛線等不同的對應方式。 藉由選擇適當的gammal、gamma2值所產生的曲線並用 例如圖（A)的虛線1、圖（B)的虛線1 ’對輸出畫面進行轉換後， 經人眼積分後其加成的視覺效果會等效於圖（C)的曲線X所 示（同理，圖（A)的虛線2、圖（B)的虛線2’加成的視覺效果會 等效於圖（C)的曲線Y ;圖（A)的虛線3、圖（B)的虛線3,加成 的視覺效果會等效於圖（C)的曲線Z)。接下來，在本實施例 中，經過多重gamma驅動電路115處理過的輸出晝面再經由 gamma 校正電路（gamma reference voltage) 112 再進行一次 gamma校正。請注意到，在本實施例裡，gamma校正電路112 和傳統的gamma校正電路同樣是提供一個固定的gamma校 正曲線（請對照3a圖中圖（D)的曲線和第Id圖的曲線）。最 後，經過前述的過程，LCD面板所達成的gamma校正曲線是 如同第3a圖中圖（E)的曲線所示（其中，X’、Y’、Z’曲線分 別是圖（C)的X、Y、Z曲線再經過圖（D)轉換後從LCD面板呈 現出來的結果）。 據上所述，本實施例的特徵是用適當的gamma 1、gamma2 值提供兩個灰階值的對應曲線，交替實施於晝面速率升級後 的輸出畫面，然後再配合傳統的gamma校正電路來調整LCD 面板所達成的gamma校正曲線。對於晝面速率升級不是正好 二倍的情形可以參考第2c圖下方所列的範例1與範例2兩種 情形。對於第2c圖所示的升級1.5倍的情形，範例2所示係 和前面例子一樣交替採用gammal、gamma2兩種曲線來進行 對於輸出畫面的灰階值轉換；範例1所示則是在某些輸出晝 面重複使用gamma 1曲線。換言之，本發明以兩種灰階值對 應曲線，交替的使用於晝面速率升級後的一系列輸出晝面， 而且二相鄰輸出晝面的灰階值曲線可以是相同（例如範例1) 的或不同的（例如範例2)，其組合方式可以有很多種可能。 這種多重gamma驅動方法的另一個實施例的過程是如第 3b圖所示。在本實施例中，多重gamma驅動電路對第1、2 輸出畫面分別以固定的gammal和gamma2兩種不同的 1352955 gamma㈣應曲線（如圖⑷和圖⑻所示）將其像素的灰階 值從其原始的數值轉換為-對應的的灰階值。同樣的，請注 意到第3b ffi中的gammal和gamma2曲線僅屬例示。藉由選 擇適當的gammal、gamma2曲線並對第1、2輸出晝面進行 轉換後，其加成的效果會如同圖（〇的等效曲線χ所示。接下 來，在本實施例中，經過多重動電路處理過的輸出 畫面再經由gamma校正電路再進行一次gamma校正。請注 意到，在本實施例裡，gamma校正電路的gamma校正曲線是 可以調整的（如圖（D)中所示的長虛線尺、實線s、與短虛線 丁）。調整的方式也可以是採用不同的1/117(糾11111^校正電路 的ROM在第2a圖中沒有繪出）。最後，經過前述的多重驅動 '、校正過程，LCD面板所達成的gamma校正曲線是如同第 3b圖的圖（e)的曲線所示（其中，r,、s,、丁，曲線分別是圖（^) 的X曲線再經過圖（D)的曲線R、S、T轉換後從LCD面板呈 現出來的結果）。 從上所述可以看出，前一實施例的多重胖11111^驅動電路 所提供的灰階值對應是可以調整的而其gamma校正電路則是 固疋的，反之，本實施例的多重gamma驅動電路所提供的灰 階值對應是固定的而其糾11111^校正電路則是可調整的。這_ 個實施例所能達成的效果（LCD面板的胖爪^^校正曲線）是 一樣的。 12 1352955 第3a、3b圖所示的兩個實施例對於動態影像可以同時達 到亮度與影像品質的改進，但是對於靜態影像，如果gammal 和gamma2曲線差異很大時有可能造成閃燦的情形。為此， .本發明的又一實施例的LCD面板時序控制電路的示意圖如第 4a圖所示。對照第2a圖的時序控制電路11，實施本實施例 的時序控制電路基本上是在多重gamma驅動電路前增設了一 個動靜態影像判斷電路117。 在本實施例裡，首先藉由動靜態影像判斷電路判斷輸出 晝面是屬於動態還是靜態影像。如果是動態影像的話，接下 來的處理方式可以是第3a或3b圖的兩種情形之一。但如果 判斷的結果是靜態影像的話，如第4b圖所示，為了避免閃 - 爍，則多重gamma驅動電路所給予gammal和gamma2兩個 - 曲線是完全相同或近似的（如圖（A)與（B)的曲線1與Γ、2 ^ 與2’、3與3，），而且可以是和處理動態影像時其加成的效 果相同的曲線（請對照第3a圖的圖（C))。在本實施例裡， gamma校正電路所提供的校正曲線可以是固定的（如第3a圖） 或是可調的（如第3b圖）。本實施例是採前者（請對照第4b 圖與第3a圖的圖（D))。 前述幾個實施例中，第1與第2輸出畫面經由時序控制 器111掃瞄輸出在LCD面板14的方式有多種可能的方式， 其中，第5a圖所示係常見的一種。以下請同時參照第2b圖 13 1352955 的時序圖，在第1次輸出晝面Ν-l時（第2b圖的畫面（1))， 晝面N-1的晝面資料經過gammal (以及gamma校正電路） 調整過再完整掃瞄輸出，接著第2次輸出晝面Ν-l時（第2b 圖的晝面（2))，晝面N-1的晝面資料經過gamma2(以及gamma 校正電路）調整過再完整掃瞄輸出。皆下來，輸出掃瞄晝面 N、N+1、等等時的處理方式依此類推。

第5b圖所示係另外一種可能的情形。以下請同時參照第 2b圖的時序圖，在從頭到尾輸出掃瞄畫面（3)時，畫面的像素 列分隔為不重疊的第一、第二上下二區，在掃瞄輸出第一區的 像素列時，給予畫面N的畫面資料，而且這些資料經是過gammal (以及gamma权正電路）調整過的，在知瞎輸出第二區的像素 列時，則給予前一晝面Ν-l的畫面資料，而且這些資料是經過 gamma2 (以及gamma校正電路）調整過。整個的經過即如 第5b圖的圖（A)到圖（D)的過程所示。

在從頭到尾輸出掃瞄晝面（4)時，同樣是將晝面分隔為同 樣二區。在掃瞄輸出第一區的像素列時，給予下一晝面N+1的晝 面資料，而且這些資料經是過gamma2 (以及gamma校正電路） 調整過的；在掃瞄輸出第二區的像素列時，則給予晝面N的晝面 資料，而且這些資料是經過gamma 1 (以及gamma校正電路） 調整過。整個的經過即如第5b圖的圖（E)到圖（H)的過程所 示。換言之，前述的掃瞄輸出方式是在掃瞄輸出晝面時，將晝 14 1352955 面分割為至少二區段，然後對二區段内的所有像素列，分別 用gammal與gamma2曲線轉換處理，然後再換為用gamma2 與gammal曲線轉換處理，然後依此類推，不斷在二區段間 . 交替使用gammal與gamma2曲線。所以從某一區段的一像 素列的角度來看，它會先經，比如說，gamma 1曲線轉換處理， 下一次則是經gamma2曲線轉換處理，再下一次又是經 gamma 1曲線轉換處理，如此不斷交替。 • 以上都是採用分時（temporal )方式的呈現。第5c圖所 示則是三種空間（spatial)交錯的方式。如圖所示的A、B、 C三種作法，從某一個像素的角度來看，在1/60秒的第1次 掃瞄輸出時，它的灰階值是經過gammal曲線調整過的，然 _ 後在第2次掃瞄輸出時，它的灰階值是經過gamma2曲線調 整過的；或者反過來也可以，也就是先輸出經過gamma2曲 線調整過的灰階值，再輸出經過gammal曲線調整過的灰階 ® 值。圖中的A、B'C三種作法的每一個像素都是這樣處理， 其差別只在排列的方式不同，A的作法是同一個掃瞄晝面的 像素，其和相鄰像素是採用不同的灰階值曲線來調整；B的 作法則是同一個掃瞄畫面的同一列像素，其和相鄰列的像素 是採用不同的灰階值曲線來調整，其他還有可能很多種排列 方式可以選擇。採用空間交錯方式可以達到一種好處就是可 以擴大視角（viewing angle ) 〇 15 1352955 藉由以上較佳具體實施例之詳述，係希望能更加清楚描 述本創作之特徵與精神，而並非以上述所揭露的較佳具體實 施例來對本創作之範疇加以限制。相反地，其目的是希望能 涵蓋各種改變及具相等性的安排於本創作所欲申請之專利範 圍的範疇内。 【圖式簡單說明】 第la圖所示係VA形式的LCD液晶分子透光率相對於施加電 壓的V-T曲線圖。 第lb圖所示係TN形式的LCD液晶分子透光率相對於施加電 壓的V-T曲線圖。 第lc圖所示係傳統LCD面板驅動系統的示意圖。 第1 d圖所示係傳統VA形式LCD的gamma曲線圖。 第1 e圖所示係傳統TN形式LCD的gamma曲線圖。 第If圖所示係傳統LCD液晶分子透光率相對於輸入灰階值

的曲線圖。 第2a圖所示係實施本發明的LCD面板時序控制電路的示意 第2b圖所示係依據本發明升級2倍畫面速率的輸出入畫面的 時序對照圖。 第2c圖所示係依據本發明升級1.5倍畫面速率的輸出入晝面 的時序對照圖。 16 1352955 第3 a圖所示係依據本發明一實施例的多重gamma獎動過程 的示意圖。 第3 b圖所示係依據本發明另一實施例的多重gamma驅動過 程的示意圖。 第4a圖所示係依據本發明區別動靜態影像的實施例的LCD 面板時序控制電路的不意圖。

第4b圖所示係依據本發明區別動靜態影像的實施例的多重 gamma驅動過程的示意圖。 第5a圖所示係依據本發明一實施例採用分時方式掃瞄輸出晝 面的示意圖。 第5b圖所示係依據本發明另一實施例採用分時方式掃瞄輸 出晝面的示意圖。 第5c圖所示係依據本發明的數種實施例採用空間交錯方式掃 瞎輸出畫面的示意圖。

【主要元件符號說明】 1,2,3 曲線 1，,2，，3’ 曲線 10 面板驅動系統 11 時序控制電路 12 源極驅動電路模組 13 閘極驅動電路模組 14 LCD面板 110 輸入界面 111 時序控制器 112 gamma校正電路 113 畫面速率升級電路 17 1352955 114 晝面記憶體 115 多重gamma驅動電路 116 gamma ROM 117 動靜態影像判斷電路 121 源極驅動器 131 閘極驅動器 Χ,Υ,Ζ 曲線 X，，Y，，Z’ 曲線 R，S，T 曲線 R，，S，，T， 曲線

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Claims (1)

1352955 : ί。0年S月^日修正替換頁 ^ 十、申請專利範圍： 1. 一種液晶顯示面板多重gamma驅動方法，至少包含 _ 下列步驟： ' 將一系列輸入晝面之畫面速率升級為p/q倍（p, q 均為自然數且p>q)並產生一系列的輸出畫面； 將該系列輸出畫面之像素灰階值施予一灰階值對應 轉換處理；以及 將經過該灰階值對應轉換處理的該系列輸出晝面， 依據一 gamma校正曲線，將經該灰階值對應轉 換處理之像素的灰階值轉換為對應的施加電 • 壓，掃猫輸出到液晶面板； • 其中該灰階值對應轉換處理是以一第一 gamma灰 階值對應曲線與一第二gamma灰階值對應曲線，以 一交替方式使用於晝面速率升級後的該系列輸出晝 面，其中該交替方式係對畫面速率升級後的該系列 輸出畫面中的任二相鄰輸出畫面，其中一畫面的所 有像素使用該第一 gamma灰階值對應曲線處理，另 一畫面的所有像素使用該第二gamma灰階值對應 曲線處理。 19 1352955 /OP年浐月> 日修正替換頁 2.如申請專利範圍第1項之液晶顯示面板多重gamma 驅動方法，其中該第一、第二gamma灰階值對應曲 線至少其中之一係可調整的。 3..如申請專利範圍第1項之液晶顯示面板多重gamma 驅動方法，其中該gamma校正曲線係可調整的。 4. 如申請專利範圍第1項之液晶顯示面板多重gamma 驅動方法，其中該掃瞄方式係將是前一輸出晝面完 整掃瞄輸出後，再完整掃瞄輸出後一輸出晝面。 5. —種液晶顯示面板多重gamma驅動方法，至少包含 下列步驟： 將一系列輸入晝面之晝面速率升級為p/q倍（p，q 均為自然數且p>q)並產生一系列的輸出畫面； 判斷該系列的輸出晝面中何為為靜態或動晝晝面； 依據該判斷結果，將該系列輸出畫面之像素灰階值 施予一灰階值對應轉換處理；以及 將經過該灰階值對應轉換處理的該系列輸出畫面， 依據一 gamma校正曲線，將經該灰階值對應轉 換處理之像素的灰階值轉換為對應的施加電 壓，掃瞄輸出到液晶面板； 20 1352955 /〇〇年浐月4日修正替換頁 其中該灰階值對應轉換處理是以一第一 gamma灰 階值對應曲線與一第二gamma灰階值對應曲線，以 一交替方式使用於畫面速率升級後的該系列輸出晝 面；以及如果一輸出晝面為靜態，該第一 gamma灰 階值對應曲線與該第二gamma灰階值對應曲線係 採相同曲線。 6. 如申請專利範圍第5項之液晶顯示面板多重gamma 驅動方法，其中該第一、第二gamma灰階值對應曲 線至少其中之一係可調整的。 7. 如申請專利範圍第5項之液晶顯示面板多重gamma 驅動方法，其中該gamma校正曲線係可調整的。 8. 如申請專利範圍第5項之液晶顯示面板多重gamma 驅動方法，其中該適當交替方式係對畫面速率升級 後的該系列輸出晝面中的任二相鄰輸出畫面，其中 一畫面的所有像素使用該第一 gamma灰階值對應 曲線處理，另一晝面的所有像素使用該第二gamma 灰階值對應曲線處理。 9. 如申請專利範圍第5項之液晶顯示面板多重gamma 驅動方法，其中該適當交替方式係對晝面速率升級 21 後的該系列輸出畫面中，以該第—與第二抑_灰 階值對應曲線之-處理至少—連續輪出畫面後，改 以另-灰階值對應曲線處理後續至少—連續輸出晝 面》 10.如申請專利範圍第5項之液晶顯示面板多重gamma 驅動方法，其中該適當交替方式係對晝面速率升級 後的該系列輸出畫面中的任二相鄰輪出畫面，將前 一輸出晝面之—像素之畫面資料以該第-與第二 gamma灰階值對應曲線之—處理；以及，將後一輸 gamma灰階值 出晝面之該像素之畫面資料以另— 對應曲線處理。 如申請專利範圍第5項之液晶顯示面板多重即匪3 驅動方法’其巾該適當交替方式係將晝面至少水平 刀^為第一區段與一第二區段；對晝面速率升級 後的该系列輸出畫面中的任二相鄰輸出晝面 ，前一 輸出旦面之该第-區段與後_輸出畫面之該第二區 段係以適當晝面資料經該第與第二gamma灰階 值對應曲線之—處理產生；以及，前-輸出畫面之 該第一區段與後-輸出畫面之該第-區段係以適當 22 1352955 晝面資料以另一灰階值對應曲線處理產生。 12.如申請專利範圍第8項至第11項中任一項所述之液 晶顯示面板多重gamma驅動方法，其中該掃瞎方式 係將是前一輸出畫面完整掃瞎輸出後’再完整掃聪 輸出後一輸出晝面。 23