CN101477786B - 加速驱动方法、液晶显示驱动器以及液晶显示器 - Google Patents

加速驱动方法、液晶显示驱动器以及液晶显示器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及加速驱动方法、液晶显示驱动器以及液晶显示器。该加速驱动方法，适用于一液晶显示器，此方法包括(a)当一目标驱动电平已经导致一稳定传播电平时，测量一液晶显示装置的一液晶显示像素的稳定传播电平；(b)在施加一加速驱动电平于液晶显示像素后的一单一画面周期结束时，测量液晶显示像素的一加速驱动传播电平；(c)比较稳定传播电平与加速驱动传播电平，用以判断加速驱动电平是否过高或过低；(d)若加速驱动电平过高或过低，则改变加速驱动电平且重复步骤(b)及(c)直到求得一适合的加速驱动电平；以及(e)根据适合的加速驱动电平，推导出多个加速驱动参数，并将加速驱动参数储存于液晶显示器的一存储器中。

Description

加速驱动方法、液晶显示驱动器以及液晶显示器
技术领域
本发明涉及用以驱动一液晶显示面板的像素的一驱动器。本发明特别是涉及含有此驱动器的一显示模块、含有此模块的一装置，以及一种适用于液晶显示器的加速驱动方法。
背景技术
液晶显示模块目前广泛应用在动态影像(motion pictures)或电视信号的显示上，此技术领域的一项重要课题在于流畅地显示快速移动的物体。
原因在于液晶显示模块的像素在亮度上产生所需变化的反应时间。为了及时变化亮度，加速驱动技术(overdrive technique)为一种常用的技术手段。
若不使用加速驱动技术，当一像素需要亮度改变时，一驱动电压将会被施加至所述像素，使得所述像素将在最后达到所需的亮度。像素的亮度是由一起始亮度渐渐地变化至所需的亮度。若要显示动态影像或电视信号，所需的亮度变化则必需在很短的时间周期(亦称为画面周期)中完成。画面周期为一动态影像或电视信号的一单一影像被供应至所述显示模块的一个时间周期。在此画面周期中，此显示模块上的所有像素皆会被定址过一次用以接收一驱动电压。
当施加用以达到所需的亮度的驱动电压至像素时，由于像素的惯性(inertia)，像素的实际亮度会落后于所需的亮度，故这需花费数个定址周期才会达到所需的亮度，因此将导致影像模糊或残影。
加速驱动电压则是用以缩短像素的反应时间。加速驱动电压的电平高于在最后才达到所需的亮度所要求的驱动电压的电平，故是以高于所需的亮度的一加速驱动亮度为目标。当施加加速驱动电压至像素时，它通常会花费数个定址周期才会达到加速驱动亮度。然而，当谨慎地选择加速驱动电压时，则可在单一定址周期结束时所达到的亮度就等于所需的亮度。
在对于良好的动态准确性的期待下，加速驱动技术已经被视作主动式液晶显示器(AMLCD)的一必备的要求。由于已经有多种根据120Hz或更高频率的画面更新率用以将取样-保持动态失真移除的驱动机制，所以频率响应为60Hz的单一画面液晶在未来已不敷使用，因此加速驱动技术的需求大幅地提升。
由于加速驱动技术，在单一定址周期中就可以达到所需的亮度，因此将可以人为地加快像素的反应时间。达到所需的亮度所要求的加速驱动电压是根据所需的亮度变化与起始亮度来决定，并且还可根据其它参数(例如显示模块的型态与液晶显示器上所操作的画面更新率)来决定。因此，加速驱动电压通常会被列在查找表(look up tables；LUTs)中。
一般而言，每个AMLCD的设计都需要一个专属的查找表，并且以一批一批的方式进行可能性地调整或以一个显示模块接着一个显示模块的方式进行可性地调整。再者，若要维持加速驱动的精确性，查找表必须随着环境温度与画面更新率进行变动。到目前为止，各种应用中的加速驱动电压的误差可容忍度尚未被清楚的定义，因此若要实现具有可变画面更新率及/或温度补偿的系统，也不清楚需要储存多少查找表数据。
实现加速驱动技术的标准方法是在工厂中为每一种模块设计(批次，模块)量测查找表，并将所述查找表储存至只读存储器(ROM)或可擦除只读存储器(EPROM)中。因为必须在加速驱动的精确性与ROM、温度感测器...等等的成本之间作出取舍(trade off)，所以对制造商而言是非常大的挑战，并且这亦必须在效能上达到妥协。由于必须对新出的模块设计、离开生产线上的每一个新批次、甚至对个别的模块进行特别地量测。因此，对模块制造商而言将加速驱动技术整合成AMLCD模块的一部分是一个十分困难的挑战。此外，另一个挑战在于储存足够的量测值，以确保有足够的加速驱动技术的精确度。最后，比较重要的是在便携式装置的应用上，由于环境温度为不固定，所以存在着欲对加速驱动技术实行温度补偿的需求。
发明内容
本发明揭示一种适用于液晶显示器的一加速驱动方法。此方法包括(a)当一目标驱动电平已经导致一稳定传播电平时，测量一液晶显示装置的一液晶显示像素的稳定传播电平；(b)在施加一加速驱动电平于液晶显示像素后的一单一画面周期结束时，测量液晶显示像素的一加速驱动传播电平；(c)比较稳定传播电平与加速驱动传播电平，用以判断加速驱动电平是否过高或过低；(d)若加速驱动电平过高或过低，则改变加速驱动电平且重复步骤(b)及(c)直到求得一适合的加速驱动电平；以及(e)根据适合的加速驱动电平，推导出多个加速驱动参数，并将加速驱动参数储存于液晶显示器的一存储器中。
本发明的加速驱动方法是致使加速驱动机制于液晶显示器的使用过程中进行判断，故它可考虑温度变化与显示器递减，而以避免受这些参数的影响。因此，本发明可省去制造商必须完全地了解加速驱动特征值以及维持查找表量测能力的需求。为每个新产品、每个产品更新或每个产品批次供应正确查找表的工作将可被免除。在本发明的加速驱动方法亦可以自动地提供一温度范围内以及多个画面更新率的加速驱动的精确性。
本发明中量测结果是用来比较的，故可降低量测准确性的需求。
本发明的加速驱动方法可在健全且简单的方式下自动地且周期性地或持续性地在幕后进行作为AMLCD显示器正常操作中的一部分。因此，将可移除后勤方面的(logistical)的挑战，并可提供补偿温度变动的手段。
本发明中传播电平可藉由光感测器来量测(直接量测)或由液晶电容值的量测推导得知(间接量测)。
本发明中液晶显示像素可为液晶显示器的一虚拟像素(dummy pixel)或一列像素或多列像素，这表示推导加速驱动参数的方法不会妨碍正常的显示动作。因此，本发明的加速驱动方法可使用虚拟像素在显示装置正常使用周期中进行，作为一幕后的功能。
若传播电平(即加速驱动传播电平)中出现高于临界值的过冲(overshoot)，则判定加速驱动电平过高，其中临界值为稳定传播电平加上一既定值。若传播电平低于临界值，则判定加速驱动电平过低。这将致能一个简单的反复程序，用以找出这个被测试的特定目标驱动电平是否为最佳的加速驱动电平。举例而言，适合的加速驱动电平为不引发高于临界值的过冲的加速驱动电平中的最大者。加速驱动参数可为查找表参数。
本发明亦提供一液晶显示驱动器。液晶显示驱动器包括一处理器以及一存储器，其中存储器负责储存多个加速驱动参数。处理器控制一液晶显示像素以及一量测装置，用以执行(a)当一目标驱动电平已经导致一稳定传播电平时，测量一液晶显示装置的液晶显示像素的稳定传播电平；(b)在施加一加速驱动电平于液晶显示像素后的一单一画面周期结束时，测量液晶显示像素的一加速驱动传播电平；(c)比较稳定传播电平与加速驱动传播电平，判断加速驱动电平是否过高或过低；(d)若加速驱动电平过高或过低，则改变加速驱动电平且重复步骤(b)及(c)直到求得一适合的加速驱动电平；以及(e)根据适合的加速驱动电平推导多个加速驱动参数，并将加速驱动参数储存于一存储器中。
此液晶显示驱动器可使用于具有一显示面板以及一测量装置的一液晶显示器中，测量装置用以测量液晶显示像素的传播电平。
本发明所揭示的液晶显示器加速驱动方法可使用计算机程序来实现。
为使本发明的所述和其他目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并结合附图详细说明如下。
附图说明
图1为像素的驱动电压与传播电平示意图，用以说明本发明的加速驱动方法；
图2用以说明本发明加速驱动方法中的反复程序；以及
图3为本发明的液晶显示装置与液晶显示驱动器。
附图符号说明
12、14、16～加速驱动传播电平；
16～测量期；
18～临界值；
20、22、24：程序；
28～系统；
30～显示面板；
32～传播电平量测装置；
34～液晶显示驱动器；
36～存储器；
38～电路；
DL_overdrive～加速驱动电平；
DL_start～起始电平；
DL_target～目标驱动电平；
TL_margin～既定值；
TL_target～稳定传播电平。
具体实施方式
本发明提供一种适用于液晶显示器的加速驱动方法，在此方法中适合的加速驱动电平是使用且根据液晶像素(LC pixel)上一个所需的传播电平与藉由一连串测试加速驱动电平所提供的传播电平之间的比较测定而得知。这将提供一种反复的程序用以判断出适合的加速驱动电平，并且将可对温度与画面更新率进行补偿，而不会让所需的加速驱动机制受这些参数的影响。
此加速驱动方法大体上以查找表数值(参数)的形式提供加速驱动参数(overdrive drive scheme parameters)，查找表量测演算步骤(LUT measurementalgorithm)参考图1与图2说明如下。
图1为显示当栅极信号线被导通时被施加至一像素的(像素电压)驱动电平(overdrive level)”DL”的波形图。
所述驱动电平始于一起始电平DL_start，而起始电平DL_start表示前一画面周期的驱动电平，并且所述驱动电平接着在回复到一目标驱动电平(target level)DL_target之前会被保持在加速驱动电平(overdrive drivelevel)DL_overdrive。
此流程的第一步骤是于目标驱动电平DL_target已经导致或引发(resultin)一稳定传播电平(stabilized transmission level)时，量测像素的稳定传播电平TL_target。举例而言，稳定传播电平TL_target可在连续施加目标驱动电平DL_target数个画面周期后被测得。在本发明中，传播电平为亮度值。接着，在施加加速驱动电平DL_overdrive后的一单一画面周期结束时，量测液晶显示像素的一加速驱动传播电平(overdrive transmission level)。加速驱动电平DL_ovedrive被选择以作为一测试性的加速驱动电平，并且加速驱动电平DL_overdrive位于加速驱动的最大可能范围中(maximum possibleoverdrive range)。加速驱动电平DL_overdrive可能会过高，使得产生的加速驱动传播电平出现一个很明显的过冲(overshoot)，如标号1O所示，或者是加速驱动电平DL_overdrive可能会不够高，使得像素的加速驱动传播电平的变化仍然是太慢，如标号12所示。较佳的加速驱动传播电平的变化如图中标号14所示，即加速驱动传播电平在单一画面周期结束时会相当接近目标传播电平TL_target。在本实施例中，此量测期(measurement interval)标示为16。
于量测期16中所量测到的加速驱动传播电平用以和目标传播电平TL_target进行比较，以便判断加速驱动电平DL_overdrive是否过高(标号10)或过低(标号12)。
若加速驱动传播电平中出现高于临界值18的过冲，则判定加速驱动电平DL_overdrive过高，其中临界值18为稳定传播电平TL_target加上一既定值TL_margin(若像素的实际达到亮度不得超过其目标亮度时，则既定值TL_margin可设为零)。若加速驱动传播电平低于临界值18，则判定加速驱动电平DL_overdrive过低。此方式可实现简单的二元比较，以便判断加速驱动电平DL_overdrive是否过高或过低。
适合的加速驱动电平为不引发超过临界值18的过冲的加速驱动电平DL_overdrive中的最大者。
为了找出此适合的加速驱动电平，请参考图2说明的一个反复的程序，其中加速驱动电平是变动的。
图2左侧的程序20显示判断稳定传播电平TL_target后的第一次的加速驱动测试。
数值”OD test”表示所施加的加速驱动电平，其可为可允许加速驱动范围”poss.range”中的任一个，例如此范围的中间值。
若检测到过冲(overshoot)，则以数值”OD test”下方的可允许加速驱动范围的下半部作为新的范围。原因是前一次的加速驱动电平过高了，标示为程序22。如图所示，下一个加速驱动电平的测试，数值”OD test”位于可允许加速驱动范围的下半部的中间点(中间值)。
若未检测到过冲(overshoot)，则以数值”OD test”上方的可允许加速驱动范围的上半部作为新的范围，标示为程序24。
此程序会反复地执行直到驱动电平测试范围无法再分割并只包含一个灰阶(即加速驱动电平DL_overdrive的最小解析度)为止。
最终的结果即可找出不具有超过临界值18的过冲的加速驱动电平DL_overdrive中的最大者。
前述所求得的加速驱动电平形成一查找表，接着便可依照现有的方式来应用。此查找表可提供所有起始与结束传播电平(即传播电平的所有变化量)的加速驱动电平。此模块化步骤(modeling)可藉由取得所有起始电平DL_start与目标驱动电平DL_target的各种组合的适合的加速驱动电平来实现，或者是藉由一较小群组间的外差步骤来实现。
由加速驱动电平量测所得到一群组(subset)的查找表最好和内差法搭配使用，因为这样可以大幅地加速量测的速度。一般而言，加速驱动电平的查找表会实现成一个平滑地变化的平面函数(surface function)，故藉由简单的线性内插运算即可进行推导，并且亦不会花费大量的芯片面积。由于只有该群组的查找表需要被储存，所以可以减少EEPROM与RAM的需求，并且前述内插运算可在电源启动时期执行(使得EEPROM具有部分的查找表并且RAM具有完整的查找表)。前述内差运算甚至可用及时(real time)方式来提供。
虚拟像素亦可应用于本发明的测试方法中，可使用单一个虚拟像素，但最好是多个虚拟像素，举例而言，可使用一列虚拟像素或多列虚拟像素。这将会引发多个加速驱动电平的反复量测同时进行，以便能同时得到量测结果。
以上叙述列举本发明技术中所述演算步骤的数种基本变化，为了达到更好的效率或精确度，亦可以加以更复杂的变化。举例而言，可将多组加速驱动电平的量测结果加以平均，以便增加精确度，或是先前记录的查找表参数值可用以限制逻辑上的起始范围...等等。因此，演算步骤在部分数值还在量测时，亦可以使用已经量测完成的查找表参数值进行运算，以便加提升运算速度。于最简单的例子中，可允许加速驱动范围”poss.range”可藉由使用包含于部分量测到的查找表或查找表群组而进一步缩减。更先进的演算方式还可另外产生加速驱动电平的较佳起始电平的建议，而非简单地选择前述范围的中间点(值)。
所推导出的查找表可储存于RAM中(于每次开机时重新产生)或EEPROM(可设置一相对或绝对温度感测器，用以当温度在前一次关机时有明显不同时，确保不正确的查找表不会在开机过程中被使用)中。根据不同的应用需求，亦可以兼用RAM与EEPROM储存查找表。
本发明的加速驱动方法亦可被应用为持续更新的幕后量测，这使得加速驱动电平可以因应环境温度持续地调整，因此可省去增设温度补偿装置的需求。持续地将查找表参数值加以平均，将可以随着时间增加查找表的精确性。
所述传播电平可使用现有与传播电平相关的方式，直接由光感测元件与背光进行量测而得知，或间接量测液晶的电容值得知。
图3为本发明的一(影像显示)系统，其包括主动式液晶显示器(AMLCD)，AMLCD具有一显示面板30、一传播电平量测装置32以及一液晶显示驱动器(集成电路)34(其工艺可为x-Si或低温多晶硅LTPS)。传播电平量测装置32藉控制与读取线连接一液晶显示驱动器34，并且液晶显示驱动器34包括用以执行前述加速驱动方法的多个电路，举例而言，存储器(RAM和/或EEPROM)36以及电路38是用以实现前述演算步骤，以便推导出将被储存于存储器中的查找表。
于此实施例中，传播电平量测装置32与一列虚拟像素或多列液晶显示像素相关。
本发明的演算步骤亦可由用以执行一计算机程序的一处理器来实现。
此演算步骤亦可藉由常规的硬件或软件来实现，并且传播电平的量测亦可使用现有技术来实现，举例而言，可使用光电二极管(photodiode)于液晶显示器的背光装置开启时测量像素的传播电平。由于背光装置可以分段控制，故虚拟像素后方的部分背光装置可以被独立控制，虚拟像素的背光可被遮蔽，不影响使用者视线。
本发明亦可在使用液晶显示器中正常的液晶显示像素来执行前述的演算步骤，无论是在开机过程中操作或是在液晶显示器的使用过程中持续操作。
本发明的技术特别适用于便携式装置，例如手机、便携式影碟播放器、MP4播放器、汽车电子的屏幕、手提计算机、液晶电视...等。

Claims (9)

1.一种加速驱动方法，适用于一液晶显示器，所述加速驱动方法包括：
(a)当一目标驱动电平已经导致一稳定传播电平时，测量一液晶显示装置的一液晶显示像素的所述稳定传播电平；
(b)在施加一加速驱动电平于所述液晶显示像素后的一单一画面周期结束时，测量所述液晶显示像素的一加速驱动传播电平；
(c)比较所述稳定传播电平与所述加速驱动传播电平，用以判断所述加速驱动电平是否过高或过低；
(d)若所述加速驱动电平过高或过低，则改变所述加速驱动电平且重复步骤(b)及(c)直到求得一适合的加速驱动电平；以及
(e)根据所述适合的加速驱动电平，推导出多个加速驱动参数，并将所述加速驱动参数储存于所述液晶显示器的一存储器中。
2.如权利要求1所述的加速驱动方法，其中所述传播电平是由一光感测器所量测或由所述液晶显示像素的一液晶电容的量测值所推算。
3.如权利要求1所述的加速驱动方法，其中所述像素为所述液晶显示器的一虚拟像素，并且所述加速驱动方法是使用所述虚拟像素于所述液晶显示器正常操作时执行，用以作为一幕后功能。
4.如权利要求1所述加速驱动方法，其中所述加速传播电平测试高于一临界值时，判定所述加速驱动电平过高，其中所述临界值为所述稳定传播电平与一既定值的总合，并且当所述加速传播电平低于所述临界值时，判定所述加速驱动电平过低。
5.如权利要求4所述的加速驱动方法，其中所述适合的加速驱动电平为不引发超过所述临界值的过冲的最大加速驱动电平。
6.如权利要求1所述的加速驱动方法，其中所述加速驱动参数为一查找表的多个参数值。
7.如权利要求1所述的加速驱动方法，其中于所述步骤(b)所施加的所述加速驱动电平是根据现有的多个加速驱动参数所选出的。
8.一种液晶显示驱动器，包括：
一处理器；以及
一存储器，用以储存多个加速驱动参数；
其中所述处理器用以控制一液晶显示像素以及一量测装置，用以：
(a)当一目标驱动电平已经导致一稳定传播电平时，测量一液晶显示装置的所述液晶显示像素的所述稳定传播电平；
(b)在施加一加速驱动电平于所述液晶显示像素后的一单一画面周期结束时，测量所述液晶显示像素的一加速驱动传播电平；
(c)比较所述稳定传播电平与所述加速驱动传播电平，判断所述加速驱动电平是否过高或过低；
(d)若所述加速驱动电平过高或过低，则改变所述加速驱动电平且重复步骤(b)及(c)直到求得一适合的加速驱动电平；以及
(e)根据所述适合的加速驱动电平推导多个加速驱动参数，并将所述加速驱动参数储存于一存储器中。
9.一种液晶显示器，包括：
一显示面板；
一如权利要求8所述的液晶显示驱动器；以及
一测量装置，用以测量所述液晶显示像素的传播电平。
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