CN101241676A

CN101241676A - 可改善双重边界问题的显示影像数据的方法

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Publication number: CN101241676A
Application number: CNA2007100051272A
Authority: CN
Inventors: 陈宥烨; 林弘裕; 李嘉航
Original assignee: Chi Mei Optoelectronics Corp
Current assignee: Chi Mei Optoelectronics Corp
Priority date: 2007-02-07
Filing date: 2007-02-07
Publication date: 2008-08-13
Anticipated expiration: 2027-02-07
Also published as: CN101241676B

Abstract

本发明公开了一种可改善双重边界问题的显示影像数据的方法，包括根据所接收的像素的多数个图框数据修正其中两图框数据的子图框数据；及依序显示该多数个图框数据中各子图框数据。本发明可应用于不同的倍频技术上，包括先显示高灰阶子画面再显示低灰阶子画面，或者先显示低灰阶子画面再显示高灰阶子画面，皆可借本发明提供的方法而改善双重边界与拖影现象。其中尤以显示画面由低灰阶变化至高灰阶时，改善最为明显，简洁且有效地增进了显示器的效能。

Description

可改善双重边界问题的显示影像数据的方法

技术领域

本发明提供一种显示影像数据方法，尤指一种可改善双重边界问题的显示影像数据的方法。

背景技术

随着液晶显示技术日渐成熟，应用液晶显示面板作为液晶电视已成为趋势。一般目前常以加子图框(sub-frame)的方式形成脉冲式的影像数据，称之为类脉冲式液晶显示技术；现有技术中常见的一种是为加入一正常显黑(normally black)的子图框。请参阅图1。图1所示是为相邻两个像素101与102，其分别接收灰阶数据A与B，并在图框时间(frame time)Tf中显示。请参阅图2。现有技术中第一种常见的类脉冲式液晶显示技术，是于像素101与102接收到灰阶数据A与B时，配合影像倍频技术，补进一正常显黑的子图框(normally blacksub-frame)，即一灰阶值为0的子图框；使得像素101与102如图2所示，仅在前半图框时间中分别显示灰阶数据为A与B的子图框，而在后半图框时间中为黑画面。如此一来，根据人眼追迹模型(eye-tracking model)可得，应用此一现有技术的插黑画面方法能有效使模糊宽度(blur width)减半。然而，由于此一现有技术的插黑图框方法使得像素仅在一半的时间中正确显示灰阶数据，而另一半的时间却是灰阶数据为0的正常显黑画面，因此将使得画面亮度减半，影响影像效果。

为了改善上述插黑画面的方法所造成的像素亮度减半问题，现有技术中第二种常见的类脉冲式液晶显示技术提供一不影响画面等效亮度的方法。请参阅图3。当像素101与102收到灰阶数据A与B时，此现有技术的方法根据预定的原则，让像素101依序显示子图框A’和C，以及让像素102依序显示子图框B’与D。像素101在图框时间Tf内显示子图框A’和C的平均亮度，与图1中直接在全部图框时间Tf内显示灰阶数据A的亮度效果相同；而像素102在图框时间Tf内显示子图框B’和D的平均亮度，与图1中直接在全部图框时间Tf内显示灰阶数据B的亮度效果相同。请再参阅图4。图4所示的对照表40是为此图3所示的现有技术方法于产生子图框时所使用的预定原则的一范例。举例来说，根据图3与图4，现有技术的第二种类脉冲式液晶显示技术会在一图素接收到一原始灰阶数据150时，依序显示灰阶数据为250与0的两子图框；而于一像素接收到一原始灰阶数据151时，依序显示灰阶数据为255与0的两子图框。在图4所示的对照表40中，不大于151的原始灰阶值会被补进一黑画面，即产生一灰阶数据为0的第二子图框以及相搭配的第一子图框，以使得两子图框的综合亮度效果等于原始灰阶值的亮度；而在152以上的原始灰阶值则会被补进一灰阶数据为255的第一子图框以及一对应的第二子图框，同样使得两子图框的综合亮度效果等于原始灰阶值的亮度。在一般的影像数据中，相邻的像素的灰阶值常相近；因此若图3中的两像素101与102的原始灰阶值皆小于151，则子图框的灰阶值C与D将相等而皆为0；若图素101与102的原始灰阶值皆大于152，则子图框的灰阶值A’与B’将相等而皆为255。此两种情况皆能有效减少动态影像的模糊宽度减半，且又不影响影像显示的亮度。图5是为对应于图4的对照表40的座标图；其中原始灰阶值大于g51者其第一子图框的灰阶值为255，而原始灰阶值小于g51者其第二子图框的灰阶值为0。另请注意，第一子图框与第二子图框的显示顺序可颠倒，但整个画面的显示顺序须一致(即每个图框皆先显示高亮度子图框再显示低亮度子图框，或每个图框皆先显示低亮度子图框再显示高亮度子图框)。又图5中的g51值可为任一合理的设计值，举例来说，当其配合如图4般的一八位元灰阶表示系统时，g51可为151。

然而，由于液晶显示单元受限于液晶单元本身的反应速度，每当像素显示灰阶值改变时，液晶单元需要一段响应时间(Response Time)以达到欲显示的正确灰阶值，因此会使用超载驱动(over drive)以使得像素能及时切换高低灰阶。请参阅图6。图6是为应用上述第二种现有技术的液晶显示技术再加上过度驱动技巧来控制一像素的控制电压以及该像素所显示的亮度与时间的对应图。在图6所举例中为一常见的8位元灰阶显示系统(亦即灰阶显示范围为0至255)，像素在时间t61至t63、t63至t65、t65至t67以及t67至t69中，依序接收四图框f61、f62、f63与f64的像素数据，且此四图框的灰阶值依序为：32、32、64与64。因此，根据现有技术的第二种液晶显示技术，该液晶单元将依序接收像素的控制电压V(L2)、V(L0)、V(L2)、V(L0)、V(L3)、V(L0)、V(L3)与V(L0)伏特，此时相对应的显示亮度则分别由L2、L0、L2、L0、L3、L1、L3、L1来表示。然而，由于液晶单元的反应速度不够快，所以若在灰阶值亮度0后直接以灰阶值亮度L3所对应的像素控制电压V(L3)驱动液晶单元，该液晶单元将无法即时充电至正确显示灰阶亮度L3所需的电压值。因此，如图6所示，现有技术中采用一超载驱动电压来驱动液晶单元；即于时间t 65至t66中施加一大于原像素控制电压值的新像素数据电压值于液晶单元，例如图6中对应于灰阶值亮度L4(L4＞L3)的控制电压V(L4)，以使得像素能即时且正确地显示灰阶值亮度L3。同样因液晶单元的反应速度不够快，虽时间t66至t67中控制电压降为0，像素于时间t67还是只能显示灰阶亮度L1而非全黑。由于时间t67时像素非全黑，因此时间t67至t68中不需超载驱动，而仅需施加正确对应于灰阶值亮度L3的控制电压V(L3)，即可使得像素正确显示灰阶亮度L3。

然而采用如图6所示的驱动方法的现有技术类脉冲式液晶显示器往往会有双重边界(double image)与拖影改善未最佳化(poor MotionPicture Response Time，poor MPRT)的问题，严重影响动画品质。举例来说，如图6所示的现有技术方法所控制显示的影像数据，由于在时间t63至t65间以及在时间t65至t67间，其于图框时间(frametime)内的积分面积明显不同，因此将造成影像的双重边界。请参阅图7。图7所示即为对应于图6的方法显示影像的人眼积分曲线；其中横轴为时间，纵轴为归一化强度(normalized intensity)，而A部份的转折即为双重边界发生处。由此可见，现有技术中单纯地以超载驱动方式重新调整单一图框的单一子图框数据为求校正影像，并无法完全改善双重边界的问题，甚至还可能引发边界变亮(overshooting)或边界变暗(undershooting)的情况。

另外，业界与学术界普遍使用NBET参数以表示动画品质的优劣，其定义如下：

NBEW＝BEW/velocity(公式1)

NBET＝NBEW/frame rate(公式2)

其中，BEW：动画影像的模糊边界宽度。

NBET值越小代表其动画影像的模糊边界越小，动画品质越佳。而图7将因出现A部份的转折而得一较大的NBET值，因此模糊边界较大，动画品质不佳。

发明内容

本发明的主要目的是为了解决现有技术存在的上述问题，而提供的一种减少模糊边界的可改善双重边界问题的显示影像数据的方法。

为了实现上述目的，本发明提供一种可改善双重边界问题及减少模糊边界之显示影像资料之方法，包含接收一像素的一第一图框(framedata)数据、一第二图框数据、以及一第三图框数据；根据该第一图框数据、该第二图框数据以及该第三图框数据重新决定该第一图框数据的一低灰阶子图框(subframe)数据与该第二图框数据的一高灰阶子图框数据；依序显示该第一图框数据的一高灰阶子图框数据、该第一图框数据的低灰阶子图框数据、该第二图框数据的高灰阶子图框数据、该第二图框数据的一低灰阶子图框数据、该第三图框数据的一高灰阶子图框数据、与该第三图框数据的一低灰阶子图框数据。

本发明另提供一种可改善双重边界问题的显示影像数据的方法，包含接收一像素的一第一图框数据、一第二图框数据、以及一第三图框数据；根据该第一图框数据、该第二图框数据以及该第三图框数据重新决定该第二图框数据的一低灰阶子图框数据与该第二图框数据的一高灰阶子图框数据；依序显示该第一图框数据的一低灰阶子图框数据、该第一图框数据的一高灰阶子图框数据、该第二图框数据的低灰阶子图框数据、该第二图框数据的高灰阶子图框数据、该第三图框数据的一低灰阶子图框数据、与该第三图框数据的一高灰阶子图框数据。

本发明还提供一种影像显示的电路结构，其特点是，包含：

一影像信号产生器，用来依时序产生一第一画面信号与一第二画面信号；

一图框缓冲暂存器，用以储存该第一画面信号；

一第一对照表，电连接于该图框缓冲暂存器，用来根据该第一画面信号与该第二画面信号产生一第一超载驱动电压与一第二超载驱动电压；

一比较器，电连接于该第一对照表，用以比较该第一超载驱动电压与该第二超载驱动电压实质上是否相同；以及

一第二对照表与一第三对照表，电连接于该比较器，用来根据该比较器所输出的信号分别决定一修正的第一超载驱动电压与一修正的第二超载驱动电压。

另外，本发明还提供一显示装置，其特征在于，包含：

一液晶显示面板；

一背光模组；以及

一时序控制器；

其中该时序控制器接收一像素的一第一图框数据、一第二图框数据、以及一第三子图框数据，其中每一图框数据分别包含低灰阶子图框数据与高灰阶子图框数据；

根据该第一图框数据与该第二图框数据以决定该第二图框数据的一修正的低灰阶子图框数据与该第二图框数据的一修正的高灰阶子图框数据；及

依序显示该第一图框数据的一低灰阶子图框数据、该第一图框数据的一高灰阶子图框数据、该第二图框数据的修正的低灰阶子图框数据、与该第二图框数据的修正的高灰阶子图框数据、该第三图框数据的一低灰阶子图框数据、与该第三图框数据的一高灰阶子图框数据。

本发明可在现有倍频技术的基础上，进一步地改善双重边界与拖影现象。

附图说明

图1是为两图素分别接收灰阶数据的示意图。

图2为两图素分别接收灰阶数据并依第一种现有倍频技术的示意图。

图3为两图素分别接收灰阶数据并依第二种现有倍频技术的示意图。

图4为第二种现有技术倍频技术的对照表。

图5为第二种现有技术倍频技术的座标图。

图6为应用第二种现有技术倍频技术再加上过度驱动技术的液晶显示方法示意图。

图7为对应于图6的方法显示影像的人眼积分曲线图。

图8为应用本发明方法的第一实施例的示意图。

图9为应用本发明方法的第二实施例的示意图。

图10为本发明的可改善影像显示品质的电路架构的示意图。

图11为图10的电路架构的整体功能方块图。

图12为本发明方法的模拟结果示意图。

图13为本发明方法的模拟结果示意图。

图中主要元件符号说明如下：

101，102 图素

40，1020，1040，1050 对照表

OD81，OD82，OD91，OD92 过度驱动区间

1000 电路结构

1010，1060 缓冲暂存器

1030 比较器

具体实施方式

在现有技术中，为解决液晶面板由于反应速度太慢而造成动态影像边界拖影长度过长的情形，通常是单纯地调整输入灰阶信号发生改变处(亦即亮度发生改变处)的第一个图框的控制电压，以改变显示亮度对时间轴对应的三角波形(抬高或减少)。然而现有技术的做法事实上无法完全改善双重边界的问题，甚至还可能引发边界变亮或边界变暗的情况。本发明提出一种显示影像数据的方法，不仅调整输入灰阶信号发生改变处(即亮度发生改变处)的第一个图框的第一子图框的控制电压，更搭配调整输入灰阶信号发生改变处(即亮度发生改变处)的前一个图框的第二子图框的控制电压，以有效改善双重边界的问题与减少模糊边界。

请参阅图8。图8是应用本发明的液晶显示技术来控制一像素的控制电压以及该像素所显示的亮度与时间的示意图，以一常见的8位元灰阶显示系统(亦即灰阶显示范围为0至255)为例说明。在图8中，像素在时间t81至t83、t83至t85、t85至t87以及t87至t89中，依序接收四图框f81、f82、f83与f84的像素数据，此四图框的灰阶值依序为：32、32、64与64。根据本发明的显示技术，该像素的控制电压将在输入灰阶信号发生改变处(即亮度发生改变处)的图框f82的第二子图框与图框f83的第一子图框加以调整，即图8中标示的OD81与OD82。本发明将图框f82的第二子图框的控制电压由原来灰阶亮度L0的控制电压V(L0)提高为为对应于灰阶L1的控制电压V(L1)(图8上标示OD81处)，并同时将图框f83的第一子图框的控制电压由原来灰阶L4的控制电压V(L4)减少为为对应于灰阶L5(L3＜L5＜L4)的控制电压V(L5)(图8上标示OD82处)。如此一来，图框f83的第一子图框的显示亮度起始点，在时间t 85时所显示的亮度并非原始灰阶亮度L0，而为图框f82的第二子图框的低亮度L1，如此将可改善双重边界问题与减少模糊边界，有效提升动画显示品质。

以上控制电OD81与OD82的决定是根据图框f84的后稳定的图框数据，亦即第一图框与第二图框修正的子图框数据是根据第三图框的数据而决定。为达最佳显示品质，上述控制电压的调整可参考下述原则：调整控制电压以使得图框f83的第一子图框(时间t85)所显示的亮度为图框f84的第一子图框(时间t87)所显示亮度的50％-100％。

一般倍频技术可以针对各图框先产生并显示一高亮度子图框再搭配一低亮度子图框(如图6与图8)，也可以先产生并显示一低亮度子图框再搭配一高亮度子图框。本发明适用于此两种插画面倍频技术。请参阅图9。图9是应用本发明于一先产生并显示低亮度子图框再搭配一高亮度子图框的液晶显示技术的示意图，以一常见的8位元灰阶显示系统(亦即灰阶显示范围为0至255)为例说明。在图9中，像素在时间t91至t93、t93至t95、t95至t97以及t97至t99中，依序接收四图框f91、f92、f93与f94的像素数据，此四图框的灰阶值依序为：32、32、64与64。当本发明如图9所示般应用于先显示低灰阶子图框再显示相搭配的高灰阶子图框的液晶显示技术时，该图素将分别调整在亮度发生改变起始处的图框f93的第一子图框与第二子图框，即图9中标示的OD91与OD92。本发明提高图框f93的第一子图框的控制电压，而非原始灰阶亮度L0所对应的控制电压(图9上标示OD91处)，并且同时降低图框f93的第二子图框的控制电压，而非原始对应于灰阶L3的控制电压V(L3)。经模拟与实验证明，当应用本发明于此种先显示低灰阶子图框再显示相搭配的高灰阶子图框的液晶显示技术时，一样能改善MPRT反应曲线。

而控制电压OD91的决定是根据图框f94的后稳定的图框数据，亦即第二图框修正的子图框数据是根据第三图框的数据而决定。为达最佳显示品质，上述控制电压的调整可参考下述原则：调整控制电压以使得图框f93的第一子图框(时间t96)所显示的亮度为图框f94的第一子图框(时间t98)所显示亮度的50％-100％。

另外，为了让每一图框(尤其是呈现单一灰阶的画面)显示的平均亮度不会因为子图框数据的极性的改变而不同，每一图框数据所包含的高灰阶子图框数据与低灰阶子图框数据应具有相同的极性，且依序相邻的两图框数据则具有不同的极性；或者，每一图框数据所包含的高灰阶子图框数据与低灰阶子图框数据具有不同的极性，且依序相邻的的两图框数据的子图框数据极性排列方式相反；以上两原则同样适用于一般倍频技术先产生并显示一高亮度子图框再搭配一低亮度子图框，与先产生并显示一低亮度子图框再搭配一高亮度子图框。

另外，以上所述的低亮度子图框可以是一正常显黑的子图框或者是一灰阶值亮度较暗的子图框。

为实现上述的方法，本发明提出一可改善影像显示品质的电路架构。请参阅图10。图10所示是为本发明所提出的一可改善影像显示品质的电路架构1000，用来依时序接收一第一画面信号f_n-1与一第二画面信号f_n；一缓冲暂存器1010，用以储存第一画面信号f_n-1；一对照表(look up table)1020，电连接于缓冲暂存器1010，用来根据第一画面信号f_n-1与第二画面信号f_n产生一第一超载驱动电压OD1与一第二超载驱动电压OD2；一比较器1030，电连接于第一对照表1020，用以比较第一超载驱动电压OD1与第二超载驱动电压OD2实质上是否相同；以及二对照表1040与1050，电连接于比较器1030，用来根据比较器比较的结果，即根据第一超载驱动电压OD1与第二超载驱动电压OD2实质上是否相同来分别决定一修正的第一超载驱动电压与一修正的第二超载驱动电压。接着经由缓冲暂存器1060将修正的第一超载驱动电压与修正的第二超载驱动电压循序送出。

请参阅图11。图11所示是为本发明电路结构1000的整体功能方块图。同样地，缓冲暂存器用来储存第一画面信号f_n-1。对照表则根据第一画面信号f_n-1与第二画面信号f_n产生相对应的输出信号，亦即将图10的对照表1020、1040与1050整合为图11中的对照表。

请参阅图12和3图，图12与图13所示是为本发明方法的实际测量模拟结果示意图。图12为根据本发明所得的亮度示意图，图中a为原始波形(original waveform)，b为双重边界的过驱动波形(Double ODwaveform)。而图13为依据图12所绘制的MPRT示意图。参见图13可以发现，NBET值因本发明而大幅减少因此模糊边界问题获得改善，且与图7相比较其归一化强度曲线较为平顺。因此经模拟实验，本发明的方法确实可达到改善双重边界问题与减少模糊边界，有效提升动画显示品质。

综上所述，本发明提供了一可改善双重边界问题与减少模糊边界的显示影像数据的方法，在现有技术的倍频技术的基础上，进一步地改善双重边界与拖影现象(最佳化MPRT)。本发明可应用于不同的倍频技术上，包括先显示高灰阶子画面再显示低灰阶子画面，或者先显示低灰阶子画面再显示高灰阶子画面，皆可借本发明提供的方法而改善双重边界与拖影现象。其中尤以显示画面由低灰阶变化至高灰阶时，改善最为明显，简洁且有效地增进了显示器的效能。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims

1. 一种液晶显示器影像显示的驱动方法，其特征在于，包含：

接收一像素的一第一图框数据以及一第二图框数据，其中每一图框数据分别包含高灰阶子图框数据与低灰阶子图框数据；

根据该第一图框数据与该第二图框数据决定该第一图框数据的一修正的低灰阶子图框数据与该第二图框数据的一修正的高灰阶子图框数据；及

依序显示该第一图框数据的一高灰阶子图框数据、该第一图框数据的修正的低灰阶子图框数据、该第二图框数据的修正的高灰阶子图框数据、与该第二图框数据的一低灰阶子图框数据。

2. 如权利要求1所述的驱动方法，其特征在于，该第一图框数据的修正的低灰阶子图框数据所对应的控制电压值大于该第一图框数据的低灰阶子图框数据所对应的控制电压值。

3. 如权利要求1所述的驱动方法，其特征在于，该第二图框数据的修正的高灰阶子图框数据所对应的控制电压值小于该第二图框数据的高灰阶子图框数据所对应的控制电压值。

4. 如权利要求1所述的驱动方法，其特征在于，还包含：

接收一像素的第三图框数据，其中该第三图框数据包含高灰阶子图框数据与低灰阶子图框数据；

根据该第二图框数据的低灰阶子图框数据或该第三图框数据的低灰阶子图框数据决定该第一图框数据的低灰阶子图框数据。

5. 如权利要求1所述的驱动方法，其特征在于，还包含：

根据该第三图框数据的高灰阶子图框数据决定第二图框数据的高灰阶子图框数据。

6. 如权利要求1所述的驱动方法，其特征在于，该第一图框数据所表示为一高灰阶亮度，且该第二图框数据所表示为一低灰阶亮度。

7. 一种液晶显示器影像显示的驱动方法，其特征在于，包含：

接收一像素的一第一图框数据以及一第二图框数据，其中每一图框数据分别包含低灰阶子图框数据与高灰阶子图框数据；

依序显示该第一图框数据的一低灰阶子图框数据、该第一图框数据的一高灰阶子图框数据、该第二图框数据的修正的低灰阶子图框数据、与该第二图框数据的修正的高灰阶子图框数据。

8. 如权利要求7所述的驱动方法，其特征在于，该第二图框数据的修正的低灰阶子图框数据所对应的控制电压值实质上是大于较该第二图框数据的低灰阶子图框数据所对应的控制电压值。

9. 如权利要求7所述的驱动方法，其特征在于，该第二图框数据的修正的高灰阶子图框数据所对应的控制电压值实质上是小于较该第二图框数据的高灰阶子图框数据所对应的控制电压值。

10. 如权利要求7所述的驱动方法，其特征在于，还包含：

根据该第一图框数据的低灰阶子图框数据或第三图框数据的低灰阶子图框数据产生该第二图框数据的一修正的低灰阶子图框数据。

11. 如权利要求7所述的驱动方法，其特征在于，还包含：

根据该第三图框数据的一高灰阶子图框数据产生该第二图框数据的一修正的高灰阶子图框数据。

12. 一种用于液晶显示器影像显示的电路结构，其特征在于，包含：

一图框缓冲暂存器，用以储存该第一画面信号；

13. 一种显示装置，其特征在于，包含：

一液晶显示面板；

一背光模组；以及

一时序控制器；

其中该时序控制器接收一像素的一第一图框数据以及一第二图框数据，其中每一图框数据分别包含高灰阶子图框数据与低灰阶子图框数据；

根据该第一图框数据与该第二图框数据以决定该第一图框数据的一修正的低灰阶子图框数据与该第二图框数据的一修正的高灰阶子图框数据；及

依序输出该第一图框数据的一高灰阶子图框数据、该第一图框数据的修正的低灰阶子图框数据、该第二图框数据的修正的高灰阶子图框数据、与该第二图框数据的一低灰阶子图框数据。

14. 如权利要求13所述的显示装置，其特征在于，还包含：

根据第一图框数据、该第二图框数据以及该第三图框数据决定该第一图框数据的一修正的低灰阶子图框数据与该第二图框数据的一修正的高灰阶子图框数据；其中该第一图框数据与该第二图框数据用以判断是否需要修正该第一图框数据的低灰阶子图框数据与该第二图框数据的高灰阶子图框数据，而该第三图框数据用以决定该第一图框数据的修正的低灰阶子图框数据与该第二图框数据的修正的高灰阶子图框数据。

15. 一种显示装置，其特征在于，包含：

一液晶显示面板；

一背光模组；以及

一时序控制器；

16. 如权利要求15所述的显示装置，其特征在于，还包含：

根据该第一图框数据、该第二图框数据以及该第三图框数据决定该第二图框数据的该修正的低灰阶子图框数据与该第二图框数据的该修正的高灰阶子图框数据；其中该第一图框数据与该第二图框数据用以判断是否需要修正该二图框数据的该低灰阶子图框数据与该第二图框数据的该高灰阶子图框数据，而该第三图框数据用以决定该第二图框数据的该修正的高灰阶子图框数据与该第二图框的该修正的低灰阶子图框数据。