CN101577095B - 液晶显示器及其驱动方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种液晶显示器及其驱动方法。该液晶显示器包括一控制器和一数据驱动电路，该控制器用来接收一图像数据，先根据当前帧的图像数据产生一第一子帧插值数据和一第二子帧插值数据，再根据该第一子帧插值数据和前一帧的图像数据输出一第一子帧过驱动灰阶到该数据驱动电路，以及根据该第二子帧插值数据和前一帧的图像数据输出一第二子帧过驱动灰阶到该数据驱动电路。该液晶显示器有效改善残影现象，显示品质较好。

Description

液晶显示器及其驱动方法

技术领域

本发明涉及一种液晶显示器及其驱动方法。

背景技术

液晶显示器因其具有重量轻、体积小和耗电少等优点，广泛应用于电视、笔记本、计算机、手机、个人数字助理等现代化信息设备。然而，液晶是具有黏滞性的物质，因而液晶显示器的响应时间一般较长，且由于通常液晶显示器是采用稳态(Hold Type)的驱动方式，当其用在动态显示时，容易因为反应速度不足而造成残影现象，影响动态影像品质。

一种用来解决液晶显示器动态显示时残影现象的方法称为动态脉冲驱动(Dynamic impulsive driving)，也称动态插灰(Super Impulse)技术，其是将一帧画面分成一第一子帧(Sub-frame)和一第二子帧，使该第一子帧的画面亮度高于该帧画面的目标亮度，该第二子帧的画面亮度低于该帧画面的目标亮度，而该两个子帧的总亮度与目标亮度相等。由于该第一子帧与第二子帧的画面一亮一暗，使得帧与帧之间的灰阶变化比较明显，进而在一定程度上改善动态画面的残影现象，提高液晶显示器在动态画面显示时的显示效果。

然而，上述动态插灰技术仅是通过使帧与帧之间的灰阶变化比较明显来改善残影现象，其实质上并没有提高液晶分子的响应速度，从而液晶分子在限定时间内可能无法扭转到目标灰阶，也无法达到目标亮度，导致液晶显示器仍然出现残影现象，影响显示品质。

发明内容

为解决现有技术液晶显示器出现残影现象而影响显示品质的问题，有必要提供一种有效改善残影现象的液晶显示器。

同时，也有必要提供一种有效改善残影现象的液晶显示器的驱动方法。

一种液晶显示器，其包括一控制器和一数据驱动电路，该控制器用来接收图像数据，先根据当前帧的图像数据产生一第一子帧插值数据和一第二子帧插值数据，再根据该第一子帧插值数据和前一帧的图像数据输出一第一子帧过驱动灰阶到该数据驱动电路，以及根据该第二子帧插值数据和前一帧的图像数据输出一第二子帧过驱动灰阶到该数据驱动电路。

一种液晶显示器，其包括一插值处理器、一过驱动处理器和一数据驱动电路，该插值处理器用来依序接收每一帧的图像数据，并根据当前帧的图像数据产生一第一子帧插值数据和一第二子帧插值数据到该过驱动处理器；该过驱动处理器根据该第一、第二子帧插值数据其中之一子帧插值数据和前一帧的图像数据产生一子帧的过驱动灰阶；该数据驱动电路接收该一子帧的过驱动灰阶和该另一子帧插值数据。

一种液晶显示器的驱动方法，该液晶显示器包括一液晶显示面板，该驱动方法包括如下步骤：提供当前帧的图像数据，根据该当前帧的图像数据产生当前帧的第一子帧插值数据和第二子帧插值数据；提供前一帧的图像数据，根据该第一子帧插值数据和该前一帧的图像数据产生一第一子帧过驱动灰阶，以及根据该第二子帧插值数据和该前一帧的图像数据产生一第二子帧过驱动灰阶；和根据该第一和第二子帧过驱动灰阶产生多个灰阶电压，并在液晶显示面板被扫描时，施加该多个灰阶电压到该液晶显示面板。

一种液晶显示器的驱动方法，该液晶显示器包括一液晶显示面板，该驱动方法包括如下步骤：提供当前帧的图像数据，根据该当前帧的图像数据产生当前帧的第一子帧插值数据和第二子帧插值数据；提供前一帧的图像数据，根据该第一子帧插值数据和第二子帧插值数据其中之一子帧插值数据和该前一帧的图像数据产生一子帧过驱动灰阶；和根据该子帧过驱动灰阶和另一子帧插值数据产生多个灰阶电压，并在液晶显示面板被扫描时，施加该多个灰阶电压到该液晶显示面板。

与现有技术相比较，本发明液晶显示器及其驱动方法通过对该至少一子帧插值数据进行过驱动处理，进而当液晶显示面板被扫描时，多个过驱动灰阶电压被施加到该液晶显示面板，液晶分子的响应速度被加快而易扭转到目标灰阶，达到目标亮度，该液晶显示器的残影现象改善，显示品质较好。

附图说明

图1是本发明液晶显示器一较佳实施方式的电路结构示意图。

图2是图1所示液晶显示器的信号波形图。

具体实施方式

请参阅图1，是本发明液晶显示器1一较佳实施方式的电路结构示意图。该液晶显示器1包括一液晶显示面板10、一扫描驱动电路20、一数据驱动电路30、一插值处理器50和一过驱动(Overdrive)处理器40。

该插值处理器50用来接收每一帧的图像数据，且根据每一帧的图像数据的灰阶产生一第一子帧插值数据和一第二子帧插值数据，并将该第一子帧插值数据和第二子帧插值数据输出到该过驱动处理器40。该插值处理器50包括一插黑(Black Insertion)处理器53和一插灰处理器55。

该过驱动处理器40用来接收每一帧的图像数据、第一子帧插值数据和第二子帧插值数据产生一第一子帧过驱动灰阶和一第二子帧过驱动灰阶，并将该第一子帧过驱动灰阶和第二子帧过驱动灰阶输出到该数据驱动电路30。该过驱动处理器40包括一缓冲器(Buffer)41、一第一查找表(Look UP Table，LUT)43和一第二查找表45。

该缓冲器41预先存储第n-1帧的图像数据(n为自然数，第n-1帧代表前一帧，第n帧代表当前帧；当n＝1时，该缓冲器存储一初始数据)，并在输出该第n-1帧的图像数据后一段时间将其存储内容更新为第n帧的图像数据。

该第一查找表43包括第n-1帧的图像数据与第n帧的第一子帧插值数据所对应的第n帧的第一子帧过驱动灰阶。该第n-1帧的图像数据为第n帧的起始灰阶，第n帧的第一子帧插值数据为第n帧的目标灰阶，该第n帧的第一子帧过驱动灰阶即为自该起始灰阶到达该目标灰阶所需的过驱动灰阶。

该第二查找表45包括第n-1帧的图像数据与第n帧的第二子帧插值数据所对应的第n帧的第二子帧过驱动灰阶。该第n-1帧的图像数据为第n帧的起始灰阶，第n帧的第二子帧插值数据也为第n帧的目标灰阶，该第n帧的第二子帧过驱动灰阶即为自该起始灰阶到达该另一目标灰阶所需的过驱动灰阶。

具体而言，该第一查找表43和第二查找表45中的过驱动灰阶是根据起始灰阶和目标灰阶并通过一种动态图像响应时间(MotionPicture Response Time，MPRT)算法所得到最佳过驱动灰阶。该动态图像响应时间算法中包括两个参数，该两个参数分别为边缘残影时间BET(Blur Edge Time)和过驱动程度P_overshoot。该边缘残影时间BET代表施加一过驱动灰阶后所测得的画面出现残影的时间，通常过驱动灰阶越大，画面的边缘残影时间BET越少，残影的改善越大。该过驱动程度P_overshoot代表施加一过驱动灰阶所测得的画面抖动和闪烁程度，通常过驱动灰阶越大，过驱动程度P_overshoot越大，画面抖动和闪烁程度越大，一般认为，该过驱动程度P_overshoot小于一设定值(如：103％，可以根据实际情况定义)时，该画面抖动和闪烁程度在人眼可以接受的范围内。其中，该过驱动程度P_overshoot的计算公式如下：

$P_{\mathrm{overshoot}}=\left|\frac{L_{\mathrm{init}}-L_{\mathrm{overshoot}}}{L_{\mathrm{init}}-L_{t\arg }}\right|\×100\%$

其中，L_init代表施加一过驱动灰阶前的画面起始亮度；L_targ代表施加该过驱动灰阶所要达到的画面目标亮度；L_overshoot代表该过驱动灰阶驱动下画面发生抖动和闪烁时的最大或最小亮度。根据起始灰阶和目标灰阶并通过该动态图像响应时间算法，选择最佳的过驱动灰阶的方法具体如下：根据起始灰阶和目标灰阶，提供不同的过驱动灰阶；计算不同过驱动灰阶所对应的画面的边缘残影时间BET和过驱动程度P_overshoot；在过驱动程度P_overshoot小于该设定值(如：103％)的情况下，选择边缘残影时间BET最少的过驱动灰阶为最佳过驱动灰阶。该第一查找表43和该第二查找表45中所有的过驱动灰阶都是通过该动态图像响应时间算法得到。

该扫描驱动电路20用来扫描该液晶显示面板10。该数据驱动电路30用来根据该第一子帧过驱动灰阶和第二子帧过驱动灰阶产生多个灰阶电压，并在该液晶显示面板10被扫描时将该多个灰阶电压施加到该液晶显示面板10。

该液晶显示面板10包括多条平行设置的扫描线11、多条相互平行且与该扫描线11垂直的数据线13、多条由该扫描线11和该数据线13分隔界定且呈矩阵分布的像素单元15。每一像素单元15包括一薄膜晶体管151、一像素电极153、一与该像素电极153相对设置的公共电极155和一设置在该像素电极153和该公共电极155间的液晶层(图未示)。该薄膜晶体管151的栅极、源极和漏极分别连接到其对应的扫描线11、数据线13和像素电极153。该像素电极153、该液晶层和该公共电极155形成一液晶电容157。该多条扫描线11分别连接到该扫描驱动电路20。该多条数据线13分别连接到该数据驱动电路30。

以第n帧画面为例，该液晶显示器1的工作原理叙述如下：

外部电路(图未示)输出第n帧的图像数据到该插值处理器50和该缓冲器41。该插值处理器50接收该第n帧的图像数据，根据该第n帧的图像数据的灰阶大小，对该第n帧的图像数据进行插黑或插灰处理。

具体而言，当该第n帧的图像数据的灰阶小于或等于一预定值(如160灰阶)时，该插黑处理器53对该第n帧的图像数据进行插黑处理并输出第n帧的第一子帧插值数据和第二子帧插值数据，其中，该第n帧的第一子帧插值数据的灰阶高于该第n帧的图像数据的灰阶，该第n帧的第二子帧插值数据为黑画面数据。例如：当该第n帧的图像数据的灰阶为100灰阶时，该插黑处理器53输出的第一、第二子帧插值数据分别为170和0灰阶。

当该第n帧的图像数据的灰阶大于该预定值时，该插灰处理器55对该第n帧的图像数据进行动态插灰处理，并输出该第n帧的第一子帧插值数据和第二子帧插值数据。其中，该第n帧的第一子帧插值数据的灰阶大于该第n帧的图像数据的灰阶，该第n帧的第二子帧插值数据的灰阶小于该第n帧的图像数据的灰阶，该第一、第二子帧的灰阶总和基本等于该目标灰阶的两倍。例如：当该第n帧的图像数据的灰阶为200灰阶时，该插灰处理器55输出的第一、第二子帧插值数据分别为220和180灰阶。

该过驱动处理器40的接收该第n帧的第一子帧插值数据和第二子帧插值数据。该缓冲器41输出其存储的第n-1帧的图像数据到该第一查找表43和第二查找表45。该第n帧的第一子帧插值数据被提供到该第一查找表43；该第n帧的第二子帧插值数据被提供到该第二查找表45。该第一查找表43根据该第n-1帧的图像数据和第n帧的第一子帧插值数据输出第n帧的第一子帧过驱动灰阶到该数据驱动电路30；该第二查找表431根据该第n-1帧的图像数据和该第n帧的第二子帧插值数据输出该第n帧的第二子帧过驱动灰阶到该数据驱动电路30。

通常，当该第n-1帧的图像数据的灰阶小于第n帧的第一(或第二)子帧插值数据的灰阶时，即起始灰阶小于目标灰阶，该第n帧的第一(或第二)子帧过驱动灰阶大于该第n帧的第一(或第二)子帧插值数据的灰阶；当该第n-1帧的图像数据的灰阶大于第n帧的第一(或第二)子帧插值数据的灰阶时，即起始灰阶大于目标灰阶，该第n帧的第一(或第二)子帧过驱动灰阶小于该第n帧的第一(或第二)子帧插值数据的灰阶。

举例来说：当第n-1帧的图像数据的灰阶为80，即起始灰阶为80；该第n帧的第一、第二子帧插值数据的灰阶分别为170和0，即第n帧的目标灰阶分别为170和0；则该第一查找表43所输出的第n帧的第一子帧过驱动灰阶为200，其高于第n帧的目标灰阶170，该第二查找表45所输出的第n帧的第二子帧过驱动灰阶为0。当第n-1帧的图像数据的灰阶为230，即起始灰阶为230；该第n帧的第一、第二子帧插值数据的灰阶分别为220和180，即第n帧的目标灰阶分别为220和180；则该第一查找表43所输出的第n帧的第一子帧过驱动灰阶为210，其低于第n帧的目标灰阶220，该第二查找表45所输出的第n帧的第二子帧过驱动灰阶为164，其低于第n帧的目标灰阶180。

该数据驱动电路30根据该第n帧的第一子帧过驱动灰阶和第二子帧过驱动灰阶依序产生该第n帧的多个第一子帧过驱动灰阶电压和多个第二子帧过驱动灰阶电压。通常，当该第n帧的第一(或第二)子帧过驱动灰阶大于该第n帧的第一(或第二)子帧插值数据对应的灰阶时，该第n帧的第一(或第二)子帧过驱动灰阶电压大于该第n帧的第一(或第二)子帧插值数据对应的灰阶电压；当该第n帧的第一(或第二)子帧过驱动灰阶小于该第n帧的第一(或第二)子帧插值数据的灰阶时，该第n帧的第一(或第二)子帧过驱动灰阶电压小于该第n帧的第一(或第二)子帧插值数据对应的灰阶电压。

请参阅图2，是该液晶显示器的信号波形图。该第n帧(Frame)时间被划分为相等的一第一子帧时间T1和一第二子帧时间T2。在该第一子帧时间T1内，该扫描驱动电路20依次施加扫描信号到每一行扫描线11，该扫描脉冲信号作用期间，与该扫描线11相连接的一行薄膜晶体管151导通。同时该数据驱动电路30通过该数据线13将该多个第一子帧过驱动灰阶电压施加到对应的薄膜晶体管151的源极，并通过该薄膜晶体管151的漏极传送到该像素电极153，使得该行的液晶电容157处于充电状态，且充电完成后该液晶电容157在该第一子帧时间T 1中保持该第一子帧过驱动灰阶电压。由于该公共电极155的电压是一稳定的公共电压，而该像素电极153的第一子帧过驱动电压大于或小于该第一子帧插值数据对应的灰阶电压，则该公共电极155与像素电极153之间(即该液晶电容157)的电压差使得液晶分子响应速度加快而在指定时间内达到该第一子帧插值数据对应的灰阶(即目标灰阶)。

当该扫描脉冲信号施加到最后一扫描线11之后，进入第二子帧时间T2。在该第二子帧时间T2中，该扫描驱动电路20连续产生多个扫描脉冲信号，并依次施加到每一扫描线11。该扫描脉冲信号作用期间，与该扫描线11相连接的一行薄膜晶体管151导通。同时该数据驱动电路30通过该数据线13将该多个第二子帧过驱动灰阶电压施加到对应的薄膜晶体管151的源极，并通过该薄膜晶体管151的漏极传送到该像素电极153，使得该行的液晶电容157处于充电状态，且充电完成后该液晶电容157在该第二子帧时间T2中保持该第二子帧过驱动灰阶电压。当该扫描脉冲信号施加到最后一扫描线11之后，该液晶显示器1完成该第n帧画面的显示。同理，因该公共电极155的电压稳定，而该像素电极153的第二子帧过驱动电压大于或小于该第二子帧插值数据对应的灰阶电压，则该液晶电容157的电压差使得液晶分子响应速度加快而在指定时间内达到该第二子帧插值数据对应的灰阶(即目标灰阶)。

需要说明的是，若该插值处理器50是根据该插黑处理器51对该第n帧的图像数据进行插黑处理，则该第一子帧时间T1内，该像素单元15将在该第一子帧过驱动灰阶电压的驱动下，快速响应而显示正常画面；而在该第二子帧时间T2内，该像素单元15将在该第二子帧过驱动灰阶电压的驱动下，快速响应而显示黑画面。若该插值处理器50是根据该插灰处理器51对该第n帧的图像数据进行插灰处理，则该第一子帧时间T1内，该像素单元15将在该第一子帧过驱动灰阶电压的驱动下，显示高于第n帧的目标灰阶的高亮度画面；而在该第二子帧时间T2内，该像素单元15将在该第二子帧过驱动灰阶电压的驱动下，显示低于第n帧的目标灰阶的低亮度画面，但保证该第n帧画面的总亮度不变。

与现有技术相比较，本发明液晶显示器1包括一过驱动处理器40，其对该插值处理器50输出的第一和第二子帧插值数据分别进行过驱动处理，输出一第一和一第二子帧过驱动灰阶到该数据驱动电路30，在该液晶显示面板10被扫描时，该数据驱动电路30对应输出大于或小于该第一子帧插值数据对应的灰阶电压的第一子帧过驱动灰阶电压，和大于或小于该第二子帧插值数据对应的灰阶电压的第二子帧过驱动灰阶电压到该液晶显示面板10的像素电极，进而该液晶电容157的电压差使液晶分子的响应速度被加快，液晶分子易扭转到目标灰阶，达到目标亮度，该液晶显示器1的残影现象改善，显示品质提高。

另外，该插值处理器50接收图像数据后先判断该图像数据的灰阶的大小，对较小灰阶的图像数据进行插黑处理；对较大灰阶的图像数据进行插灰处理，相对于现有技术仅对图像数据进行插灰处理的液晶显示器，本发明液晶显示器1的对比度较高。

此外，该第一查找表43是根据起始灰阶和目标灰阶并通过该动态图像响应时间算法所得到最佳过驱动灰阶值，其保证该第一子帧过驱动灰阶是在过驱动程度P_overshoot小于该设定值的情况下，边缘残影时间BET最少的过驱动灰阶，进而该液晶显示器1在达到最少边缘残影时间BET的同时，画面抖动和闪烁程度在人眼可以接受的范围内，该液晶显示器1的显示品质较好。

本发明液晶显示器1并不限于上述实施方式所述，如：该过驱动处理器40可以省略该第二查找表45，仅对该第一子帧插值数据和第二子帧插值数据其中之一进行过驱动处理，进而该第一子帧时间T1和第二子帧时间T2中仅一子帧时间是过驱动灰阶施加时间，也可以在一定程度上改善残影现象；该过驱动处理器40也可以省略该第二查找表45，其通过该第一查找表43依次对该第一子帧插值数据和第二子帧插值数据进行过驱动处理。

Claims (10)

1.一种液晶显示器，其包括一数据驱动电路，其特征在于：该液晶显示器还包括一控制器，该控制器用来接收一图像数据，先根据当前帧的图像数据产生一第一子帧插值数据和一第二子帧插值数据，再根据该第一子帧插值数据和前一帧的图像数据输出一第一子帧过驱动灰阶到该数据驱动电路，以及根据该第二子帧插值数据和前一帧的图像数据输出一第二子帧过驱动灰阶到该数据驱动电路。

2.如权利要求1所述的液晶显示器，其特征在于：该液晶显示器进一步包括一液晶显示面板，该数据驱动电路在该液晶显示面板被扫描时，根据该第一子帧过驱动灰阶和第二子帧过驱动灰阶依序施加多个第一子帧和多个第二子帧的过驱动灰阶电压到该液晶显示面板。

3.如权利要求1所述的液晶显示器，其特征在于：该控制器包括一插值处理器和一过驱动处理器，该插值处理器用来产生该第一子帧插值数据和第二子帧插值数据，该过驱动处理器用来产生该第一子帧过驱动灰阶和第二子帧过驱动灰阶。

4.如权利要求3所述的液晶显示器，其特征在于：该插值处理器包括一插黑处理器及一插灰处理器，若该当前帧的图像数据的灰阶小于或等于一预定值，该插黑处理器产生该第一子帧插值数据和第二子帧插值数据；若该当前帧的图像数据的灰阶大于该预定值，该插灰处理器产生该第一子帧插值数据和第二子帧插值数据。

5.如权利要求3所述的液晶显示器，其特征在于：该过驱动处理器包括一缓冲器、一第一查找表和一第二查找表，该缓冲器中存储该前一帧的图像数据，该第一查找表包括前一帧的图像数据与当前帧的第一子帧插值数据所对应的该第一子帧过驱动灰阶，该第二查找表包括前一帧的图像数据和当前帧的第二子帧插值数据所对应的该第二子帧过驱动灰阶。

6.如权利要求5所述的液晶显示器，其特征在于：该第一查找表和第二查找表的过驱动灰阶是根据其起始灰阶和目标灰阶并通过一种动态图像响应时间算法所得到最佳过驱动灰阶，该最佳过驱动灰阶是在过驱动程度P_overshoot小于一设定值的情况下，边缘残影时间BET最少的过驱动灰阶。

7.如权利要求6所述的液晶显示器，其特征在于：该过驱动程度P_overshoot的计算公式如下：

$P_{\mathrm{overshoot}}=\left|\frac{L_{\mathrm{init}}-L_{\mathrm{overshoot}}}{L_{\mathrm{init}}-L_{t\arg }}\right|\×100\%$

其中，L_init代表施加一过驱动灰阶前的画面起始亮度；L_targ代表施加该过驱动灰阶所要达到的画面目标亮度；L_overshoot代表该过驱动灰阶驱动下画面发生抖动和闪烁时的最大或最小亮度。

8.一种液晶显示器，其包括：一插值处理器及一数据驱动电路，其特征在于：该液晶显示器还包括一过驱动处理器，该插值处理器用来依序接收每一帧的图像数据，并根据当前帧的图像数据产生一第一子帧插值数据和一第二子帧插值数据到该过驱动处理器；该过驱动处理器根据该第一、第二子帧插值数据其中之一子帧插值数据和前一帧的图像数据产生一子帧的过驱动灰阶；该数据驱动电路接收该一子帧的过驱动灰阶和该另一子帧插值数据。

9.一种液晶显示器的驱动方法，该液晶显示器包括一液晶显示面板，该驱动方法包括如下步骤：a.提供当前帧的图像数据，根据该当前帧的图像数据产生当前帧的第一子帧插值数据和第二子帧插值数据；b.提供前一帧的图像数据，根据；和c.根据该第一和第二子帧过驱动灰阶产生多个灰阶电压，并在液晶显示面板被扫描时，施加该多个灰阶电压到该液晶显示面板。

10.一种液晶显示器的驱动方法，该液晶显示器包括一液晶显示面板，该驱动方法包括如下步骤：a.提供当前帧的图像数据，根据该当前帧的图像数据产生当前帧的第一子帧插值数据和第二子帧插值数据；b.提供前一帧的图像数据，根据该第一子帧插值数据和第二子帧插值数据其中之一插值数据和该前一帧的图像数据产生一子帧过驱动灰阶；和c.根据该子帧过驱动灰阶和另一子帧插值数据产生多个灰阶电压，并在液晶显示面板被扫描时，施加该多个灰阶电压到该液晶显示面板。

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