CN101226289A

CN101226289A - 液晶显示面板的多重gamma驱动方法

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Publication number: CN101226289A
Application number: CNA2007100019370A
Authority: CN
Inventors: 沈毓仁; 林丈枨
Original assignee: VastView Technology Inc
Current assignee: VastView Technology Inc
Priority date: 2007-01-15
Filing date: 2007-01-15
Publication date: 2008-07-23
Anticipated expiration: 2027-01-15
Also published as: CN101226289B

Abstract

本发明是针对液晶显示面板提出一种利用画面速率升级提供多重gamma驱动的方法。本发明的主要步骤是(1)将画面速率升级为p/q倍(p，q均为自然数且p＞q)，并产生一系列的输出画面；(2)将该系列输出画面经过灰阶值的对应转换，该对应转换将依据不同的输出画面给予不同的gamma值；以及(3)以一适当的扫瞄方法，将经过该灰阶值对应转换处理的该系列输出画面，依据一适当的gamma校正曲线，将像素转换过的灰阶值转换为对应的施加电压，扫瞄输出到液晶面板。其中，本发明是以两种灰阶值对应曲线，交替的使用于画面速率升级后的该系列输出画面，而且二相邻输出画面的灰阶值曲线可以是相同的或不同的。

Description

液晶显示面板的多重gamma驱动方法

技术领域

本发明是有关于液晶显示面板的驱动的方法，尤其是有关于一种用于液晶显示面板的驱动电路，利用画面速率升级提供多重gamma驱动的方法。

背景技术

液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)液晶分子的透光率(Transmittance)是施加于其上的电压的函数。举例而言，传统的VA(VerticalAlignment)形式的LCD，其液晶分子透光率相对于施加电压的所谓V-T曲线是如图1a所示；而传统的TN(Twist Nemanic)形式的LCD液晶分子的V-T曲线则如图1b所示(图中的V_TH代表的是液晶分子的临界操作电压)。如图所示，液晶分子的透光率对施加电压的函数并非是线性的，也就是说，给予液晶分子两倍的施加电压，液晶分子的透光率不会加倍(或是变成一半)。

因此一般的LCD在目前业界广泛使用的驱动方法，不外乎利用其施加电压的非线性关系来符合人眼的对于亮度变化区别能力的视觉特性。如图1c所示是传统LCD面板驱动系统的示意图。如图所示，传统的显示器面板驱动系统10具有一时序控制电路11、一源极驱动电路模组12及一栅极驱动电路模组13，其中该时序控制电路模组11具有一时序控制器111和一gamma校正电路112，该源极驱动电路模组12具有多个源极驱动器121，该栅极驱动电路模组13具有多个栅极驱动器131，该源极驱动器121与栅极驱动器131分别设在LCD面板14的上方与左方，也分别驱动LCD面板14的数据线与栅极线以提供图像信号。当画面像素的灰阶值输入到时序控制电路11而转换为电压，经由源极驱动电路模组12施加在LCD面板14的液晶分子的过程中，这种传统的gamma校正电路定义了所谓的gamma校正曲线，使得像素的输入灰阶值被转换成适当的对其液晶分子的施加电压，以使液晶分子产生适当的透光率。传统的VA形式的LCD，其gamma校正曲线是如图1d所示；而传统的TN形式的LCD的gamma校正曲线则如图1e所示(图中V_com代表的是液晶分子的参考电压)。以图1d为例，对于某一个输入灰阶值，如要使液晶分子产生正极性的偏转时，gamma校正电路是依照V_com上方的校正曲线将该输入灰阶值转换成适当的施加电压；反之，如要使液晶分子产生负极性的偏转时，gamma校正电路是依照V_com下方的校正曲线将该输入灰阶值转换成适当的施加电压。经由以上的校正，不论是VA或TN形式的LCD，其液晶分子的透光率对输入灰阶值的关系会如同图1f所示。

请注意到，图1f所示的曲线在不同的情况下，并不一定是最适合人眼的特性，所以以上传统LCD的图像校正作法固然有相当实效，但其主要的缺点之一就是不能针对画面图像(例如动态或是静态)及画面特性做动态调整，因而无法完全改善及达到亮度与图像质量两方面兼具的效果。

发明内容

为了改善传统LCD的gamma校正的前述缺点，本发明提出一种利用画面速率升级(Frame Rate Conversion)提供多重gamma驱动的方法，用以改善LCD动态画面质量并增加LCD彩度及增加色阶的显现。

本发明主要提供一全新LCD面板驱动系统，其步骤是(1)将画面速率升级为p/q倍(p，q均为自然数且p＞q)，并产生一系列的输出画面；(2)将该系列输出画面经过灰阶值的对应转换，并依据不同的输出画面给予不同的gamma值；(3)以一适当的扫瞄方法，将经过该灰阶值对应转换处理的该系列输出画面，依据一适当的gamma校正曲线，将像素转换过的灰阶值转换为对应的施加电压，扫瞄输出到液晶面板。

其中，本发明是以两种灰阶值对应曲线，交替的使用于画面速率升级后的该系列输出画面，而且二相邻输出画面的灰阶值曲线可以是相同的或不同的。

本发明的另一实施例是在步骤(2)之前先进行动静态画面的判断，如果是动态画面，则继续前述相同的处理；如果是静态画面，则将两种灰阶值对应曲线都改采用相同或近似的曲线来处理。

现在配合附图、实施例的详细说明及权利要求，将上述及本发明的其它目的与优点详述于后。然而，应当了解附图纯是为解说本发明的精神而设，不应当视为本发明范畴的定义。有关本发明范畴的定义，请参照所附的权利要求。

附图说明

图1a所示是VA形式的LCD液晶分子透光率相对于施加电压的V-T曲线图。

图1b所示是TN形式的LCD液晶分子透光率相对于施加电压的V-T曲线图。

图1c所示是传统LCD面板驱动系统的示意图。

图1d所示是传统VA形式LCD的gamma曲线图。

图1e所示是传统TN形式LCD的gamma曲线图。

图1f所示是传统LCD液晶分子透光率相对于输入灰阶值的曲线图。

图2a所示是实施本发明的LCD面板时序控制电路的示意图。

图2b所示是依据本发明升级2倍画面速率的输出入画面的时序对照图。

图2c所示是依据本发明升级1.5倍画面速率的输出入画面的时序对照图。

图3a所示是依据本发明一实施例的多重gamma驱动过程的示意图。

图3b所示是依据本发明另一实施例的多重gamma驱动过程的示意图。

图4a所示是依据本发明区别动静态图像的实施例的LCD面板时序控制电路的示意图。

图4b所示是依据本发明区别动静态图像的实施例的多重gamma驱动过程的示意图。

图5a所示是依据本发明一实施例采用分时方式扫瞄输出画面的示意图。

图5b所示是依据本发明另一实施例采用分时方式扫瞄输出画面的示意图。

图5c所示是依据本发明的数种实施例采用空间交错方式扫瞄输出画面的示意图。

图中，

1，2，3 曲线 1’，2’，3’ 曲线

10 面板驱动系统 11 时序控制电路

12 源极驱动电路模组 13 栅极驱动电路模组

14 LCD面板

110 输入界面 111 时序控制器

112 gamma校正电路 113 画面速率升级电路

114 画面存储器 115 多重gamma驱动电路

116 gamma ROM 117 动静态图像判断电路

121 源极驱动器 131 栅极驱动器

X，Y，Z 曲线 X’，Y’，Z’ 曲线

R，S，T 曲线 R’，S’，T 曲线

具体实施方式

本发明提出一种利用画面速率升级提供多重gamma驱动的方法。图2a所示是实施本发明的LCD面板时序控制电路的示意图。对照图1c传统LCD的时序控制电路11，实施本发明的时序控制电路基本上是在输入界面110和时序控制器(Timing Controller)111之间串设了一个画面速率升级电路模组以及一个多重gamma驱动电路模组。其中，该画面速率升级电路模组包含一画面速率升级电路113及画面存储器114。另外，该多重gamma电路模组包含一多重gamma驱动电路115及gamma ROM 116。

通过该画面速率升级电路模组，本发明首先将输入到时序控制电路11的画面速率(通常是60Hz)提升为p/q倍(p，q均为自然数且p＞q)。图2b、2c所示是画面速率升级电路113的输出入画面的二种可能情形。在图2b中，输出画面的速率被加倍为120Hz(p＝2，q＝1)；而在图2c中，输出画面的速率被提升1.5倍成为90Hz(p＝3，q＝2)。请注意到将画面速率升级的作法并非本发明的目的，而类似的技术已经有很多的公开，其中最常见的一种应用就是利用将画面速率加倍(120Hz)，再加上施加加速电压的方式来改善液晶的响应速度。所以本说明书对于提升画面速率的作法不多赘述，而本发明也不特别限制只能使用某些特定的加速方法或是加速的倍数。

如图2b、2c所示，由于画面速率的升级，输出画面要比输入画面有更多的画面数，对于这些多出的画面，一种常见的作法是重复某些输出画面，例如图2中，每个输出画面重复一次；以及图2c的画面N-1与画面N+1各被重复一次。其它还有很多产生这些额外输出画面的方法，例如插黑、或是运用某些算法来产生。请注意不同的速率升级倍数会有不同的额外画面的产生方式，而且图2b、2c中的重复方式仅属例示，而非指在该速率升级下只能有所示的重复方式。以下为了简化说明起见，首先以最常见的二倍的速率升级为例来说明本发明的精神。

请再参见图2a，本发明的主要特征是将通过多重gamma驱动电路模组转换(Mapping)产生gamma1及gamma2值及其对应的曲线。这种多重gamma驱动的一个实施例的过程是如图3a所示。在本实施例中，由于每一个输出画面重复一次，这两个输出画面以下简称为第1输出画面以及第2输出画面。本实施例首先通过多重gamma驱动电路115对第1、2输出画面分别给予两种不同gamma值即gamma1和gamma2(其所对应曲线以下简称为gamma1和gamma2曲线)，将其像素的灰阶值从其原始的数值转换(Mapping)为一对应的、校正后的灰阶值。请注意到图3a中的gamma1和gamma2曲线仅属例示，而且刻意用非常不同的曲线以表达本发明可以配合输出画面的产生方式搭配适切的gamma1、gamma2曲线(例如本例中的gamma2曲线是针对第2输出画面采用插黑的方式产生)。而且通过在gamma ROM 116(请参见图2a)里载入不同的对照表(Look-Up Table，LUT)，gamma1、gamm2曲线可以是图标中的长虚线、实线、或短虚线等不同的对应方式。

通过选择适当的gamma1、gamma2值所产生的曲线并用例如图(A)的虚线1、图(B)的虚线1’对输出画面进行转换后，经人眼积分后其合成的视觉效果会等效于图(C)的曲线X所示(同理，图(A)的虚线2、图(B)的虚线2’合成的视觉效果会等效于图(C)的曲线Y；图(A)的虚线3、图(B)的虚线3’合成的视觉效果会等效于图(C)的曲线Z)。接下来，在本实施例中，经过多重gamma驱动电路115处理过的输出画面再经由gamma校正电路(Gamma Reference Voltage)112再进行一次gamma校正。请注意到，在本实施例里，gamma校正电路112和传统的gamma校正电路同样是提供一个固定的gamma校正曲线(请对照图3a中图(D)的曲线和图1d的曲线)。最后，经过前述的过程，LCD面板所达成的gamma校正曲线是如同图3a中图(E)的曲线所示(其中，X’、Y’、Z’曲线分别是图(C)的X、Y、Z曲线在经过图(D)转换后从LCD面板呈现出来的结果)。

据上所述，本实施例的特征是用适当的gamma1、gamma2值提供两个灰阶值的对应曲线，交替实施于画面速率升级后的输出画面，然后再配合传统的gamma校正电路来调整LCD面板所达成的gamma校正曲线。对于画面速率升级不是正好二倍的情形可以参考图2c下方所列的范例1与范例2两种情形。对于图2c所示的升级1.5倍的情形，范例2所示是和前面例子一样交替采用gamma1、gamma2两种曲线来进行对于输出画面的灰阶值转换；范例1所示则是在某些输出画面重复使用gamma1曲线。换言之，本发明以两种灰阶值对应曲线，交替的使用于画面速率升级后的一系列输出画面，而且二相邻输出画面的灰阶值曲线可以是相同(例如范例1)的或不同的(例如范例2)，其组合方式可以有很多种可能。

这种多重gamma驱动方法的另一个实施例的过程是如图3b所示。在本实施例中，多重gamma驱动电路对第1、2输出画面分别以固定的gamma1和gamma2两种不同的gamma值对应曲线(如图(A)和图(B)所示)将其像素的灰阶值从其原始的数值转换为一对应的灰阶值。同样的，请注意到图3b中的gamma1和gamma2曲线仅属例示。通过选择适当的gamma1、gamma2曲线并对第1、2输出画面进行转换后，其合成的效果会如同图(C)的等效曲线X所示。接下来，在本实施例中，经过多重gamma驱动电路处理过的输出画面再经由gamma校正电路再进行一次gamma校正。请注意到，在本实施例里，gamma校正电路的gamma校正曲线是可以调整的(如图(D)中所示的长虚线R、实线S、与短虚线T)。调整的方式也可以是采用不同的LUT(gamma校正电路的ROM在图2a中没有绘出)。最后，经过前述的多重驱动与校正过程，LCD面板所达成的gamma校正曲线是如同图3b的图(E)的曲线所示(其中，R’、S’、T’曲线分别是图(C)的X曲线在经过图(D)的曲线R、S、T转换后从LCD面板呈现出来的结果)。

从上所述可以看出，前一实施例的多重gamma驱动电路所提供的灰阶值对应是可以调整的，而其gamma校正电路则是固定的；反之，本实施例的多重gamma驱动电路所提供的灰阶值对应是固定的，而其gamma校正电路则是可调整的。这二个实施例所能达成的效果(LCD面板的gamma校正曲线)是一样的。

图3a、3b所示的两个实施例对于动态图像可以同时达到亮度与图像质量的改进，但是对于静态图像，如果gamma1和gamma2曲线差异很大时，有可能造成闪烁的情形。为此，本发明的又一实施例的LCD面板时序控制电路的示意图如图4a所示。对照图2a的时序控制电路11，实施本实施例的时序控制电路基本上是在多重gamma驱动电路前增设了一个动静态图像判断电路117。

在本实施例里，首先通过动静态图像判断电路判断输出画面是属于动态还是静态图像。如果是动态图像的话，接下来的处理方式可以是图3a或3b的两种情形之一。但如果判断的结果是静态图像的话，如图4b所示，为了避免闪烁，则多重gamma驱动电路所给予gamma1和gamma2两个曲线是完全相同或近似的(如图(A)与(B)的曲线1与1’、2与2’、3与3’)，而且可以是和处理动态图像时其合成的效果相同的曲线(请对照图3a的图(C))。在本实施例里，gamma校正电路所提供的校正曲线可以是固定的(如第3a图)或是可调的(如第3b图)，本实施例是采用前者(请对照第4b图与第3a图的图(D))。

前述几个实施例中，第1与第2输出画面经由时序控制器111扫瞄输出在LCD面板14的方式有多种可能的方式，其中，图5a所示是常见的一种。以下请同时参照图2b的时序图，在第1次输出画面N-1时(图2b的画面(1))，画面N-1的画面数据经过gamma1(以及gamma校正电路)调整过再完整扫瞄输出，接着第2次输出画面N-1时(第2b图的画面(2))，画面N-1的画面数据经过gamma2(以及gamma校正电路)调整过再完整扫瞄输出。接下来，输出扫瞄画面N、N+1、等等时的处理方式依此类推。

图5b所示是另外一种可能的情形。以下请同时参照图2b的时序图，在从头到尾输出扫瞄画面(3)时，画面的像素行分隔为不重叠的第一、第二上下二区，在扫瞄输出第一区的像素行时，给予画面N的画面数据，而且这些数据经是过gamma1(以及gamma校正电路)调整过的；在扫瞄输出第二区的像素行时，则给予前一画面N-1的画面数据，而且这些数据是经过gamma2(以及gamma校正电路)调整过。整个的经过即如图5b的图(A)到图(D)的过程所示。

在从头到尾输出扫瞄画面(4)时，同样是将画面分隔为同样二区。在扫瞄输出第一区的像素行时，给予下一画面N+1的画面数据，而且这些数据经是过gamma2(以及gamma校正电路)调整过的；在扫瞄输出第二区的像素行时，则给予画面N的画面数据，而且这些数据是经过gamma1(以及gamma校正电路)调整过。整个的经过即如图5b的图(E)到图(H)的过程所示。换言之，前述的扫瞄输出方式是在扫瞄输出画面时，将画面分割为至少二区段，然后对二区段内的所有像素行，分别用gamma1与gamma2曲线转换处理，然后再换为用gamma2与gamma1曲线转换处理，然后依此类推，不断在二区段间交替使用gamma1与gamma2曲线。所以从某一区段的一像素行的角度来看，它会先经，比如说，gamma1曲线转换处理，下一次则是经gamma2曲线转换处理，再下一次又是经gamma1曲线转换处理，如此不断交替。

以上都是采用分时(Temporal)方式的呈现。图5c所示则是三种空间(Spatial)交错的方式。如图所示的A、B、C三种作法，从某一个像素的角度来看，在1/60秒的第1次扫瞄输出时，它的灰阶值是经过gamma1曲线调整过的，然后在第2次扫瞄输出时，它的灰阶值是经过gamma2曲线调整过的；或者反过来也可以，也就是先输出经过gamma2曲线调整过的灰阶值，再输出经过gamma1曲线调整过的灰阶值。图中的A、B、C三种作法的每一个像素都是这样处理，其差别只在排列的方式不同，A的作法是同一个扫瞄画面的像素，其和相邻像素是采用不同的灰阶值曲线来调整；B的作法则是同一个扫瞄画面的同一行像素，其和相邻行的像素是采用不同的灰阶值曲线来调整，其它还有可能很多种排列方式可以选择。采用空间交错方式可以达到一种好处就是可以扩大视角(Viewing Angle)。

通过以上较佳具体实施例的详述，是希望能更加清楚描述本发明的特征与精神，而并非以上述所公开的较佳具体实施例来对本发明的范畴加以限制。相反地，其目的是希望能涵盖各种改变及具相等性的安排在本发明所欲申请的专利范围的范畴内。

Claims

1.一种液晶显示面板多重gamma驱动方法，其特征在于，至少包含下列步骤：

将一系列输入画面的画面速率升级为p/q倍，并产生一系列的输出画面，其中，p，q均为自然数且p＞q；

将该系列输出画面的像素灰阶值施予一对应转换处理；以及

以一适当的扫瞄方式，将经过该灰阶值对应转换处理的该系列输出画面，依据一适当的gamma校正曲线，将像素转换过的灰阶值转换为对应的施加电压，扫瞄输出到液晶面板；

其中，该灰阶值对应转换处理是以一第一gamma灰阶值对应曲线与一第二gamma灰阶值对应曲线，以一适当方式交替的使用于画面速率升级后的该系列输出画面。

2.如权利要求1所述的液晶显示面板多重gamma驱动方法，其特征在于，该第一、第二gamma灰阶值对应曲线至少其中之一是可调整的。

3.如权利要求1所述的液晶显示面板多重gamma驱动方法，其特征在于，该gamma校正曲线是可调整的。

4.如权利要求1所述的液晶显示面板多重gamma驱动方法，其特征在于，该适当交替方式是对画面速率升级后的该系列输出画面中的任意两个相邻输出画面，其中一画面的所有像素使用该第一gamma灰阶值对应曲线处理，另一画面的所有像素使用该第二gamma灰阶值对应曲线处理。

5.如权利要求1所述的液晶显示面板多重gamma驱动方法，其特征在于，该适当交替方式是对画面速率升级后的该系列输出画面中，以该第一与第二gamma灰阶值对应曲线之一处理至少一连续输出画面后，改以另一灰阶值对应曲线处理后续至少一连续输出画面。

6.如权利要求1所述的液晶显示面板多重gamma驱动方法，其特征在于，该适当交替方式是对画面速率升级后的该系列输出画面中的任意两个相邻输出画面，将前一输出画面的一像素的画面数据以该第一与第二gamma灰阶值对应曲线之一处理；以及，将后一输出画面的该像素的画面数据以另一gamma灰阶值对应曲线处理。

7.如权利要求1所述的液晶显示面板多重gamma驱动方法，其特征在于，该适当交替方式是将画面至少水平分隔为一第一区段与一第二区段；对画面速率升级后的该系列输出画面中的任意两个相邻输出画面，前一输出画面的该第一区段与后一输出画面的该第二区段是以适当画面数据经该第一与第二gamma灰阶值对应曲线之一处理产生；以及，前一输出画面的该第二区段与后一输出画面的该第一区段是以适当画面数据以另一灰阶值对应曲线处理产生。

8.如权利要求4或5或6或7所述的液晶显示面板多重gamma驱动方法，其特征在于，该扫瞄方式是将是前一输出画面完整扫瞄输出后，再完整扫瞄输出后一输出画面。

9.一种液晶显示面板多重gamma驱动方法，其特征在于，至少包含下列步骤：

判断该系列的输出画面中哪个是静态或动画画面；

依据该判断结果，将该系列输出画面之像素灰阶值施予一对应转换处理；以及

其中，该灰阶值对应转换处理是以一第一gamma灰阶值对应曲线与一第二gamma灰阶值对应曲线，以一适当方式交替的使用于画面速率升级后的该系列输出画面；以及如果一输出画面为静态，该第一gamma灰阶值对应曲线与该第二gamma灰阶值对应曲线是采用相同曲线。

10.如权利要求9所述的液晶显示面板多重gamma驱动方法，其特征在于，该第一、第二gamma灰阶值对应曲线至少其中之一是可调整的。

11.如权利要求9所述的液晶显示面板多重gamma驱动方法，其特征在于，该gamma校正曲线是可调整的。

12.如权利要求9所述的液晶显示面板多重gamma驱动方法，其特征在于，该适当交替方式是对画面速率升级后的该系列输出画面中的任意两个相邻输出画面，其中一画面的所有像素使用该第一gamma灰阶值对应曲线处理，另一画面的所有像素使用该第二gamma灰阶值对应曲线处理。

13.如权利要求9所述的液晶显示面板多重gamma驱动方法，其特征在于，该适当交替方式是对画面速率升级后的该系列输出画面中，以该第一与第二gamma灰阶值对应曲线之一处理至少一连续输出画面后，改以另一灰阶值对应曲线处理后续至少一连续输出画面。

14.如权利要求9所述的液晶显示面板多重gamma驱动方法，其特征在于，该适当交替方式是对画面速率升级后的该系列输出画面中的任意两个相邻输出画面，将前一输出画面的一像素的画面数据以该第一与第二gamma灰阶值对应曲线之一处理；以及，将后一输出画面的该像素的画面数据以另一gamma灰阶值对应曲线处理。

15.如权利要求9所述的液晶显示面板多重gamma驱动方法，其特征在于，该适当交替方式是将画面至少水平分隔为一第一区段与一第二区段；对画面速率升级后的该系列输出画面中的任意两个相邻输出画面，前一输出画面的该第一区段与后一输出画面的该第二区段是以适当画面数据经该第一与第二gamma灰阶值对应曲线之一处理产生；以及，前一输出画面的该第二区段与后一输出画面的该第一区段系以适当画面数据以另一灰阶值对应曲线处理产生。

16.如权利要求12或13或14或15所述的液晶显示面板多重gamma驱动方法，其特征在于，该扫瞄方式是将是前一输出画面完整扫瞄输出后，再完整扫瞄输出后一输出画面。