CN101295496B - 液晶显示面板扫描信号失真补偿的方法与电路 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种液晶显示面板扫描信号失真补偿的方法与电路。液晶显示面板扫描信号失真补偿电路包含一时序控制器，应用于补偿一液晶显示面板的扫描信号失真，该液晶显示面板包含多条扫描线及多条数据线，交叉排列形成一阵列，多个显示单元设置于该多条扫描线及该多条数据线的每一交叉处旁，一数据驱动器，耦接该多条数据线，一扫描驱动器，耦接该多条扫描线。该时序控制器包含：一比较器，用以比较一第一帧的像素图像数据与一第二帧的像素图像数据的差异；一计数器，提供该第二帧的像素图像数据的位置；以及一查询表，根据该比较器的结果，进行画面的补偿，使液晶显示面板的整体亮度均匀。
Description
技术领域
本发明提供一种液晶显示面板扫描信号失真补偿的方法与电路，尤其指一种利用帧图像数控制技术(Frame rate control，FRC)使液晶显示面板的整体亮度均匀。
背景技术
随着科技的进步对于液晶显示面板要求更高的亮度对比及更大的视角，以取代传统的阴极射线管显示面板(CRT Display)。但是液晶显示面板的尺寸愈大，液晶显示面板的画面亮度不均问题愈严重。请参考图1，为公知液晶显示面板的示意图，该液晶显示面板，包含：一数据驱动器10、一扫描驱动器20、多个显示单元、多条扫描线以及多条数据线。其中，每一组交叉的数据线和扫描线可以用来控制一个显示单元。例如：一数据线16a和一扫描线20b可以用来控制一显示单元13，其中该显示单元13包含一晶体管12ba以及一电容14ba，该晶体管12ba的栅极与漏极分别电连接该扫描线20b及该数据线16a，通过该扫描线20b传送一扫描信号以驱动该晶体管12ba的导通或关断(Tum off)状态，而该数据驱动器10则是依据待显示的数据，经由该多条数据线16a、16b、...以及16n传送所对应的数据信号于某一列的该多个显示单元上，以达到显示图像的目的。但是，每一条扫描线20a、20b、...以及20m皆具有一电阻电容效应(RC Effect)，因此该多条扫描线的扫描信号会受到该电阻电容效应所影响而导致该扫描信号波形失真。
请参阅图2，为公知扫描线的扫描信号波形失真造成液晶显示面板的水平亮度不均示意图。以该扫描线20b为例，当该扫描信号经由该扫描线20b传递时，因为受到该扫描线的电阻电容效应所影响，造成该扫描信号波形失真，如图2所示。又因为该扫描信号波形失真使得该行的该多个晶体管12ba、...12bn产生不同的导通时间宽度，如如图2所示的T1、T2、T3...等。再者，通过该多条数据线16a、16b、...以及16n传送所对应的数据信号具有相同的驱动电压电平情况下，因此造成该液晶显示面板的水平亮度因此不同。 目前公知改善液晶显示面板的水平亮度不均的技术如下：(1)增加扫描线的宽度，即能有效降低该扫描线的电阻效应，但是却增加该扫描线的电容效应，无法有效改善信号失真的问题，并且会降低开口率，因此在实际应用上具有很大的瓶颈；(2)增加扫描线的厚度，不会增加该扫描线的电容效应与降低开口率，并可有效改善该扫描线的电阻效应，然而却必须额外增加制造成本，且可增加的厚度亦存在一定的限制。所以上述两种方法虽然可以减少电阻电容效应的影响，但却非是理想的改善方法。
因此，现行大尺寸的液晶显示面板设计都朝向(3)双边驱动的方式，来降低电阻电容效应的影响。因为电阻电容效应的影响程度可以减少一半，因此效果十分显著。但是需增加双倍驱动元件，因而必须额外增加可观成本；(4)通过该多条数据线16a、16b、...以及16n传送所对应的数据信号具有不同驱动电压电平V1、V2、V3...等等，请参阅图3a。如图3a所示，理想的扫描线其扫描信号的信号波形并不会失真，提供不同驱动电压电平的数据信号，将会造成不同亮度的变化。例如，当驱动电压电平由左而右呈线性增加时，则该液晶显示面板的水平亮度会呈现由左而右增加的线性变化。请参阅图3b，为公知液晶显示面板的亮度补偿示意图。利用上述图3a所示的特性，通过该多条数据线16a、16b、...以及16n传送所对应的数据信号的驱动电压电平逐渐增加，可以有效补偿亮度不均匀的现象。虽然该扫描线的该扫描信号波形失真使得该行的该多个晶体管12ba、...12bn的导通时间宽度逐渐减少，但因为该多条数据线16a、16b、...以及16n传送所对应的数据信号的驱动电压电平V1、V2、V3...等等逐渐增加，对于提供给该显示单元的电容的总电荷量可以相同，因此反映出来的亮度也会相同。因此可以明显改善该多条扫描线上的电阻电容效应所造成的亮度不均匀现象，如图3b所示。
虽然驱动电压电平逐渐增加的方法可以有效补偿亮度不均匀现象，但是高解晰度的液晶显示面板，欲使亮度呈线性增加，数据驱动器集成电路(IC)需要额外提供很高的电压分辨率。以8位产品为例，增加2位，整条扫描线如果仅利用四个电压电平来进行亮度欠补偿，很明显将会因为分辨率不足造成四个亮带。需要增加到更高的电压分辨率，才能够使亮度呈线性变化。如果利用16位数据驱动器集成电路(IC)来实现液晶显示面板的水平亮度均匀化，不但必须额外增加成本，无法符合市场需求，在制程与实际应用上亦仍存在着瓶颈，无法实现。
所以，本发明鉴于公知技术的缺欠，乃思及改良发明的意念，发明出本申请的『液晶显示面板扫描信号失真补偿的方法与电路』。
发明内容
本发明的主要目的提供一种液晶显示面板扫描信号失真补偿的方法与电路，利用帧图像数控制技术(Frame rate control，FRC)与一帧图像数控制对照表(Frame rate control look-up table，FRC LUT)可弥补实际液晶显示面板因为扫描线信号失真所导致亮度由左而右呈线性等效递减的亮度变化问题，有效改善液晶显示面板亮度不均匀的现象。
本发明的另一目的提供一种时序控制器，应用于补偿一液晶显示面板的扫描信号失真，该液晶显示面板包含多条扫描线及多条数据线，交叉排列形成一阵列，多个显示单元设置于该多条扫描线及该多条数据线的每一交叉处旁，一数据驱动器，耦接该多条数据线，一扫描驱动器，耦接该多条扫描线，包含：一比较器，用以比较一第一帧的像素图像数据与一第二帧的像素图像数据的差异；一计数器，提供该第二帧的像素图像数据的位置；以及一查询表，其中该查询表分别连接该比较器及该计数器，该查询表包含一帧图像数控制对照表，该帧图像数控制对照表包含多个帧表格，该多个帧表格具有不同的亮度设定值，利用该多个帧表格及根据该比较器的结果，进行画面的亮度补偿，当该比较器的结果判定为一固定图像时，则利用该第二帧的像素图像数据的位置与该帧图像数控制对照表进行图像的亮度补偿，改善因为传输线信号失真所造成的亮度不均匀现象，其中该第一帧的像素图像数据为前一帧的像素图像数据，该第二帧的像素图像数据为目前帧的像素图像数据。当判定为一动态图像时，则利用该过载驱动控制对照表进行图像补偿，改善动画残影的问题。
本发明的另一目的提供一种液晶显示面板，包含：多条扫描线及多条数据线，交叉排列形成一阵列；多个显示单元设置于该多条扫描线及该多条数据线的每一交叉处旁；一数据驱动器，耦接该多条数据线；一扫描驱动器，耦接该多条扫描线；以及一时序控制器，用于补偿该液晶显示面板的扫描信号失真，包含：一比较器，用以比较一第一帧的像素图像数据与一第二帧的像素图像数据的差异；一计数器，提供该第二帧的像素图像数据的位置；以及一查询表，其中该查询表分别连接该比较器及该计数器，该查询表包含一 帧图像数控制对照表，该帧图像数控制对照表包含多个帧表格，该多个帧表格具有不同的亮度设定值，利用该多个帧表格及根据该比较器的结果，进行画面的亮度补偿，当该比较器的结果判定为一固定图像时，则利用该第二帧的像素图像数据的位置与该帧图像数控制对照表进行图像的亮度补偿，改善因为传输线信号失真所造成的亮度不均匀现象，其中该第一帧的画框图像数据为前一帧的像素图像数据，该第二帧的像素图像数据为目前帧的像素图像数据。
有鉴于此，为了达到以上目的，本发明提供一种液晶显示面板扫描信号失真补偿的方法应用于一液晶显示面板，该液晶显示面板包含多条扫描线及多条数据线，交叉排列形成一阵列，多个显示单元设置于该多条扫描线及该多条数据线的每一交叉处旁，一数据驱动器，耦接该多条数据线，一扫描驱动器，耦接该多条扫描线，包含下列步骤：(a)比较一第一帧的像素图像数据与一第二帧的像素图像数据的差异；(b)提供该第二帧的像素图像数据的位置；以及(c)根据该第一帧的像素图像数据与该第二帧的像素图像数据的比较结果，利用一查询表的一帧图像数控制对照表进行画面的亮度补偿，当该第一帧的像素图像数据与该第二帧的像素图像数据的比较结果判定为一固定图像时，则利用该第二帧的像素图像数据的位置与该帧图像数控制对照表进行图像的亮度补偿，改善因为传输线信号失真所造成的亮度不均匀现象，其中该第一帧的像素图像数据为前一帧的像素图像数据，该第二帧的像素图像数据为目前帧的像素图像数据。
本申请得通过以下列附图与详细说明，得以更深入的了解。
图1为公知液晶显示面板的示意图。
图2为公知扫描线的扫描信号波形失真造成液晶显示面板的水平亮度不均示意图。
图3a为理想的扫描线其扫描信号的信号波形不失真情况下，提供不同驱动电压电平的数据信号，液晶显示面板不同亮度变化示意图。
图3b为公知利用数据线对应的数据信号的驱动电压电平逐渐增加的液晶显示面板亮度补偿示意图。
图4为本申请较佳实施例的液晶显示面板的传输线信号失真补偿电路示 意图。
附图说明
图5为本申请较佳实施例的利用帧图像数控制对照表与过载驱动控制对照表进行液晶显示面板的图像补偿示意图。
图6a～6b为本申请较佳实施例的利用帧图像数控制对照表进行液晶显示面板的亮度补偿示意图。
图7a为本申请较佳实施例的帧图像数控制对照表的以8位(8bit)为例的帧表格示意图。
图7b为本申请较佳实施例的参数值ΔG亮度变化示意图。
图7c为本申请较佳实施例以8位(8bit)为例的帧表格示意图。
图7d为本申请较佳实施例的参数值ΔG亮度变化示意图。
图8a～8b为本申请较佳实施例的8位(8bit)与6位(6bit)的帧表格示意图。
主要元件符号说明
数据驱动器 10
显示单元 13
扫描驱动器 20
晶体管 12a、12b
电容 14a
数据线 16a、16b、16n
扫描线 20a、20b、20n
时序控制器 30
帧图像数据缓冲器 40
液晶显示面板 50
数据线计数器 301
比较器 303
查询表 305
帧图像数控制对照表 3051
过载驱动控制对照表 3052
参数值△G
具体实施方式
请参阅图4，为本申请较佳实施例的液晶显示面板的传输线信号失真补偿电路示意图。该液晶显示面板的传输线信号失真补偿电路，包含一时序控制器30以及一帧图像数据缓冲器(frame buffer)40。依据一液晶显示面板50的实际亮度变化，来决定欲补偿的亮度值，并建立对应扫描线位置的表格。该时序控制器30包含：一数据线计数器301、一扫描计数器(未显示于图上)、一比较器303以及一查询表305。首先，将目前帧的像素图像数据(PresentFrame)输入于一时序控制器30；其中该数据线计数器301用以计数指示目前的数据线位置；而该比较器303用以比较该目前帧的像素图像数据(PresentFrame)与一间隔时间前输入并存储于该帧图像数据缓冲器40的前一帧的像素图像数据(Previous Frame)的差异性；接着，将目前帧的像素图像数据存储于该帧图像数据缓冲器40中。该查询表305包含：一帧图像数控制对照表(Framerate control look-up table，FRC LUT)3051以及一过载驱动控制对照表(OverDrive Control look-up table，ODC LUT)3052。依据该比较器303比较结果， 决定采用对应的对照表，来进行画面的补偿，用以提升该液晶显示面板50的显示效果。
请参阅图5，为本申请较佳实施例的利用帧图像数控制对照表与过载驱动控制对照表进行液晶显示面板的图像补偿示意图。如图5所示(请同时参阅图4)，根据该比较器303比较目前帧的像素图像数据与间隔一段时间前存储于该帧图像数据缓冲器40的前一帧的像素图像数据的结果，可以判断目前的帧的像素图像数据与前一帧的像素图像数据是否为相同图像(或是固定图像)或是动态图像。当判定为一固定图像时，则利用该数据线计数器301与该扫描计数器知道该帧的像素图像数据的位置，并利用该帧图像数控制对照表3051进行图像的亮度补偿，改善因为传输线信号失真所造成的亮度不均匀现象。当判定为一动态图像时，则利用该数据线计数器301与该扫描计数器知道该帧的像素图像数据的位置，并利用该过载驱动控制对照表3052进行图像补偿，改善动画残影的问题。
请参阅图6a～6b，为本申请较佳实施例的利用帧图像数控制对照表进行液晶显示面板的亮度补偿示意图。如图6a所示，理想的扫描线其信号波形并不会失真，当目前的帧的像素图像数据与间隔一段时间前存储于该帧图像数据缓冲器40的前一帧像素图像数据为一固定图像时，利用帧图像数控制技术(Frame rate control，FRC)，应用本发明所述的该帧图像数控制对照表(Framerate control look-up table，FRC LUT)3051即可使液晶显示面板的由左而右给予每个像素呈线性等效增加的亮度变化。因此利用上述的技术即可弥补实际液晶显示面板因为扫描线信号失真所导致亮度由左而右呈线性等效递减的亮度变化问题，可以有效改善液晶显示面板亮度不均匀的现象，如图6b所示。
请参阅图7a与图7b，为本申请较佳实施例的帧图像数控制对照表的以8位(8bit)为例的帧表格示意图以及本申请较佳实施例的参数值△G亮度变化示意图。如图7a与图7b所示，以8位与8个帧(frame)Frame1、Frame2、Frame3、Frame4、Frame5、Frame6、Frame7、Frame8所形成的一帧表格为例，当该参数值△G为0时即代表维持原值不做任何改变，若该参数值△G设定为正值或负值时，则每个帧(frame)根据该参数值△G对应一个改变值，依序递增或是递减。因此在该帧表格中形成以对角线做分界线，该帧表格的右下区域具有相同的亮度设定值，该帧表格的左上区域具有相同的亮度设定值。该帧表格的右下区域与该帧表格的左上区域的亮度差异值，根据该参数值 △G来决定。另外，请参阅图7c与图7d，为本申请另一较佳实施例以8位(8bit)为例的帧表格示意图以及本申请较佳实施例的参数值△G亮度变化示意图。如图7c与图7d所示，与图7a相同仍以8位与8个帧(frame)所形成的一帧表格为例。当该参数值△G为0时即代表维持原值不做任何改变，但是该参数值△G为0与1的交界且该参数值△G为1时，即代表相同的该帧表格的左上区域具有相同的亮度设定值，而右下区域的亮度设定值会依序递增。然而，本发明该帧表格的参数值的设定有不同的实施方式，以因应不同产品需求的亮度差异性。
请参阅图8a与图8b，为本申请较佳实施例的8位(8bit)与6位(6bit)的帧表格示意图。如图8a与图8b所示，由帧(frame)的数目来决定所需帧表格表格大小，因此可知帧图像数控制技术(Frame rate control，FRC)的分辨率由帧的数目来决定，依据实际面板的亮度变化，来决定欲补偿的亮度值。
请参阅图4与图6a～6b，以8位与8个帧(frame)的帧图像数据为例，将目前的帧的像素图像数据(Present Frame)输入于一时序控制器30，利用该比较器30比较该目前帧的像素图像数据(Present Frame)与前一帧像素图像数据(Previous Frame)。当判定为一固定图像时，则利用该数据线计数器301与8位与8个帧(frame)Frame1、Frame2、Frame3、Frame4、Frame5、Frame6、Frame7、Frame8所形成的两个帧表格TA1、TA2，对于该液晶显示面板由左而右根据该帧表格TA1、TA2，对于每个像素呈线性等效增加的亮度变化补偿。因此可以改善因为传输线信号失真所造成的亮度不均匀现象。
根据上述的说明，在固定画面时采用帧图像数控制技术(FRC)，首先必须先决定要使用的帧(frame)，以决定帧图像数控制技术的分辨率。根据所欲使用的帧的数目，并将液晶显示面板的水平线切为数个区段。然后在根据不同的区段，利用不同的帧表格进行亮度补偿，以弥补亮度不均的现象。例如：以1920X1080分辨率为例，若以8位来表示时，将水平线分为1920/8＝240区段，并产生240个帧表格，该帧表格中形成以对角线做分界线，该帧表格的右下区域具有相同的亮度设定值，该帧表格的左上区域具有相同的亮度设定值。该帧表格的右下区域与该帧表格的左上区域的亮度差异值，根据该参数值△G来决定。左右相邻的帧表格，其右方帧表格的左上区域与左方帧表格的右下区域具有相同的亮度设定值。再者上下相邻的帧表格，其下方帧表格的左上区域与上方帧表格的右下区域具有相同的亮度设定值。因 此水平亮度的分辨率会依照帧表格长度与该参数值△G来决定，每个区段则会呈线性的亮度变化。
请参阅图8a与图8b，为本申请较佳实施例的(8位(8bit)与6位(6bit)的帧表格示意图。以1920X1080分辨率为例，若采用8位与6位来表示时，水平线分为1920/8＝240区段以及1920/6＝320区段，则分别需要240与320的帧表格来存储对应值，于是水平亮度的分辨率需依照帧表格长度与该参数值△G来决定，每个区段则会呈线性的亮度变化。
另外，本发明的液晶显示面板扫描信号失真补偿的方法与电路，其中帧表格的参数值依据液晶显示面板的产品差异性来设定，以因应不同产品需求的亮度差异性。
依据本申请，使本领域技术人员根据本发明构思而进行各种修改，然皆不脱离如附权利要求所欲保护的范围。
Claims (11)
1.一时序控制器，应用于补偿一液晶显示面板的扫描信号失真，该液晶显示面板包含多条扫描线及多条数据线，交叉排列形成一阵列，多个显示单元设置于该多条扫描线及该多条数据线的每一交叉处旁，一数据驱动器，耦接该多条数据线，一扫描驱动器，耦接该多条扫描线，包含：
一比较器，用以比较一第一帧的像素图像数据与一第二帧的像素图像数据的差异；
一计数器，提供该第二帧的像素图像数据的位置；以及
一查询表，其中该查询表分别连接该比较器及该计数器，该查询表包含一帧图像数控制对照表，该帧图像数控制对照表包含多个帧表格，该多个帧表格具有不同的亮度设定值，利用该多个帧表格及根据该比较器的结果，进行画面的亮度补偿，
当该比较器的结果判定为一固定图像时，则利用该第二帧的像素图像数据的位置与该帧图像数控制对照表进行图像的亮度补偿，改善因为传输线信号失真所造成的亮度不均匀现象，
其中该第一帧的像素图像数据为前一帧的像素图像数据，该第二帧的像素图像数据为目前帧的像素图像数据。
2.如权利要求1所述的时序控制器，其中该计数器为一数据线计数器用以计数指示目前的数据线位置。
3.如权利要求1所述的时序控制器，其中该查询表还包含一过载驱动控制对照表，当该比较器的结果判定为一动态图像时，用以改善动画残影的问题。
4.如权利要求1所述的时序控制器，其中该多个帧表格具有不同的亮度设定值，利用该多个帧表格对于该第二帧的像素图像数据进行图像的亮度补偿。
5.一液晶显示面板，包含：
多条扫描线及多条数据线，交叉排列形成一阵列；
多个显示单元设置于该多条扫描线及该多条数据线的每一交叉处旁；
一数据驱动器，耦接该多条数据线；
一扫描驱动器，耦接该多条扫描线；以及
一时序控制器，用于补偿该液晶显示面板的扫描信号失真，包含：
一比较器，用以比较一第一帧的像素图像数据与一第二帧的像素图像数据的差异；
一计数器，提供该第二帧的像素图像数据的位置；以及
一查询表，其中该查询表分别连接该比较器及该计数器，该查询表包含一帧图像数控制对照表，该帧图像数控制对照表包含多个帧表格，该多个帧表格具有不同的亮度设定值，利用该多个帧表格及根据该比较器的结果，进行画面的亮度补偿，
当该比较器的结果判定为一固定图像时，则利用该第二帧的像素图像数据的位置与该帧图像数控制对照表进行图像的亮度补偿，改善因为传输线信号失真所造成的亮度不均匀现象，
其中该第一帧的画框图像数据为前一帧的像素图像数据，该第二帧的像素图像数据为目前帧的像素图像数据。
6.如权利要求5所述的液晶显示面板，其中该计数器为一数据线计数器用以计数指示目前的数据线位置。
7.如权利要求5所述的液晶显示面板，其中该查询表还包含一过载驱动控制对照表，当该比较器的结果判定为一动态图像时，用以改善动画残影的问题。
8.如权利要求5所述的液晶显示面板，其中该多个帧表格具有不同的亮度设定值，利用该多个帧表格对于该第二帧的像素图像数据进行图像的亮度补偿。
9.一种液晶显示面板扫描信号失真补偿的方法，应用于一液晶显示面板，该液晶显示面板包含多条扫描线及多条数据线，交叉排列形成一阵列，多个显示单元设置于该多条扫描线及该多条数据线的每一交叉处旁，一数据驱动器，耦接该多条数据线，一扫描驱动器，耦接该多条扫描线，包含下列步骤：
(a)比较一第一帧的像素图像数据与一第二帧的像素图像数据的差异；
(b)提供该第二帧的像素图像数据的位置；以及
(c)根据该第一帧的像素图像数据与该第二帧的像素图像数据的比较结果，利用一查询表的一帧图像数控制对照表进行画面的亮度补偿，
当该第一帧的像素图像数据与该第二帧的像素图像数据的比较结果判定为一固定图像时，则利用该第二帧的像素图像数据的位置与该帧图像数控制 对照表进行图像的亮度补偿，改善因为传输线信号失真所造成的亮度不均匀现象，
其中该第一帧的像素图像数据为前一帧的像素图像数据，该第二帧的像素图像数据为目前帧的像素图像数据。
10.如权利要求9所述的液晶显示面板扫描信号失真补偿方法，其中该第二帧的像素图像数据的位置利用一数据线计数器计数指示目前的数据线位置。
11.如权利要求9所述的液晶显示面板扫描信号失真补偿方法，其中该帧图像数控制对照表包含多个帧表格，该多个帧表格具有不同的亮度设定值，利用等多个帧表格对于该第二帧的像素图像数据进行图像的亮度补偿。
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