CN101593494A - 液晶显示器及其驱动方法 - Google Patents
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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插值处理器和一数据驱动电路，该插值处理器用来接收每一帧的图像数据，并根据当前帧的图像数据和后一帧的图像数据产生该当前帧的第一子帧插值数据和第二子帧插值数据，且将该当前帧的第一子帧插值数据和第二子帧插值数据输出至该数据驱动电路，其中，该当前帧和后一帧的图像数据的灰阶分别为a和b，该图像数据的位数为K，且0≤2a－b≤2k－1时，该当前帧的第一子帧插值数据和第二子帧插值数据的灰阶分别为b和2a－b。
Description
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。传统液晶显示器是采用稳态(Hold Type)的驱动方式，然而当其用于动态显示时，容易产生动态残影现象，影响其显示质量。
经分析，传统液晶显示器产生动态残影的原因主要有两个：一个是液晶分子的响应速度较慢从而其在指定时间内无法扭转至目标灰阶；另一个是人眼对一定时间内的画面亮度具有积分平均的光学反应。目前，业界通常采用过驱动(Overdrive)技术改善因液晶分子响应速度较慢造成的动态残影，而对于人眼对一定时间内画面亮度的积分平均所造成的动态残影，则通过插黑技术(Black FrameInsertion Technology)进行改善。
其中，插黑技术是通过将帧频率提高一倍并同时将一帧画面分成时间相等的一第一子帧(Sub-frame)和一第二子帧，使该第一子帧显示正常画面，第二子帧显示黑画面。由于该第二子帧显示黑画面，不会造成视觉残留，从而采用插黑技术的液晶显示器，其动态残影仅在其中一子帧内出现，即残影时间大致减少为原来的一半，所以其可以改善传统液晶显示器的动态残影现象。
下面举例说明插黑技术改善传统液晶显示器动态残影现象的原理。为便于分析，我们将每一帧等分为八个时段1、2、3、4、5、6、7、8。根据人眼对一定时间内的画面亮度具有积分平均的光学反应的原理，人眼在某一时段实际看到的光学反应是自该时段开始后的八个时段内被输入灰阶的平均值，即将自该时段开始后的八个时段内的被输入灰阶加总后再除以8。假设液晶显示器(以其中的一画素单元为例)由一静态画面转变为另一静态画面时(即进行动态显示时)，其第一帧至第四帧的目标灰阶分别为84、128、128、128。
请参阅图1，是传统液晶显示器的被输入灰阶随时间变化的曲线与人眼实际看到的光学反应随时间变化的曲线示意图。对于传统液晶显示器来说，每帧的八个时段的被输入灰阶均为本帧的目标灰阶，则第一帧至第四帧的共32时段的被输入灰阶依序为84、84、84、84、84、84、84、84；128、128、128、128、128、128、128、128；128、128、128、128、128、128、128、128；128、128、128、128、128、128、128、128。因此，传统液晶显示器其被输入灰阶随时间变化的曲线将如图1中曲线L1所示。根据人眼在某一时段实际看到的光学反应是自该时段开始后的八个时段内被输入灰阶的平均值的计算原理可得，人眼在该第一帧1-8时段中所看到的光学反应(即实际看到的灰阶)依序为84×8/8、(84×7+128×1)/8、(84×6+128×2)/8、(84×5+128×3)/8、(84×4+128×4)/8、(84×3+128×5)/8、(84×2+128×6)/8、(84×1+128×7)/8；同样根据上述计算原理，也可得到人眼在该第二帧至第四帧的其它24时段中所看到的光学反应为128、128、128、128、128、128、128、128；128、128、128、128、128、128、128、128；128、128、128、128、128、128、128、128，即，传统液晶显示器中人眼实际看到的光学反应随时间变化的曲线如图1中曲线L2所示。其中，该传统液晶显示器在该第一帧至第四帧中的残影时间T1为人眼看到的光学反应发生变化的时段，大致为8个时段。
请参阅图2，是采用插黑技术的液晶显示器的被输入灰阶随时间变化的曲线与人眼实际看到的光学反应随时间变化的曲线示意图。对于采用插黑技术的液晶显示器来说，其每帧的前四个时段的被输入灰阶为本帧的目标灰阶，每帧的后四个时段的被输入灰阶为0灰阶，因此，其第一帧至第四帧的共32时段的被输入灰阶依序为84、84、84、84、0、0、0、0；128、128、128、128、0、0、0、0；128、128、128、128、0、0、0、0；128、128、128、128、0、0、0、0。因此，插黑技术的液晶显示器其被输入灰阶随时间变化的曲线将如图2中曲线L3所示。根据人眼在某一时段实际看到的光学反应是自该时段开始后的八个时段内被输入灰阶的平均值的计算原理可得人眼在该第一帧至第四帧的共32时段中所看到的光学反应(即实际看到的灰阶)依序为84×4/8、(84×3+128×1)/8、(84×2+128×1)/8、(84×1+128×3)/8、128(128×4/8)、64、64、64；64、64、64、64、64、64、64、64；64、64、64、64、64、64、64、64；64、64、64、64、64、64、64、64。即，采用插黑技术的液晶显示器中人眼实际看到的光学反应随时间变化的曲线如图2中曲线L4所示。其中，该采用插黑技术的液晶显示器在该第一帧至第四帧中的残影时间T2为人眼看到的光学反应发生变化的时段，大致为4个时段。
通过对比图1中传统液晶显示器的残影时间T1与图2中采用插黑技术的液晶显示器的残影时间T2可知，采用插黑技术的液晶显示器的残影时间大致为传统液晶显示器的残影时间的一半，因此，采用插黑技术的液晶显示器改善了传统液晶显示器的动态残影现象。然而，对比图1和图2也可以知道，采用插黑技术的液晶显示器由于在一帧时间中的后半帧时间显示黑画面，其相对于一帧时间均显示正常画面的传统液晶显示器，其亮度降低仅有传统液晶显示器的一半，进而导致采用插黑技术的液晶显示器的总体亮度和对比度降低，显示质量降低。
发明内容
为解决现有技术采用插黑技术改善动态残影的液晶显示器的总体亮度和对比度降低的问题，有必要提供一种有效改善动态残影且总体亮度和对比度较高的液晶显示器。
同时，也有必要提供一种有效改善动态残影且总体亮度和对比度较高的液晶显示器的驱动方法。
一种液晶显示器，其包括一插值处理器和一数据驱动电路，该插值处理器用来接收每一帧的图像数据，并根据当前帧的图像数据和后一帧的图像数据产生该当前帧的第一子帧插值数据和第二子帧插值数据，且将该当前帧的第一子帧插值数据和第二子帧插值数据输出至该数据驱动电路，其中，该当前帧和后一帧的图像数据的灰阶分别为a和b，该图像数据的位数为K，且0≤2a-b≤2k-1时，该当前帧的第一子帧插值数据和第二子帧插值数据的灰阶分别为b和2a-b。
一种液晶显示器，其包括一数据驱动电路和液晶显示面板，在该液晶显示面板被扫描时该数据驱动电路依序输出当前帧的第一子帧灰阶电压和第二子帧灰阶电压至该液晶显示面板，其中，该当前帧和后一帧的目标灰阶分别为a和b，该液晶显示器的图像数据的位数为K，且0≤2a-b≤2k-1时，该当前帧的第一子帧和第二子帧的灰阶分别为b和2a-b。
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，该液晶显示器的图像数据的位数为K，该驱动方法包括如下步骤：提供灰阶为a的当前帧的图像数据和灰阶为b的后一帧的图像数据；当0≤2a-b≤2k-1时，根据该当前帧和后一帧的图像数据产生灰阶为b的当前帧的第一子帧插值数据和灰阶为2a-b的第二子帧插值数据；和根据该第一子帧插值数据和第二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至该液晶显示面板。
一种液晶显示器的驱动方法，该液晶显示器的图像数据的位数为K，该液晶显示器的当前帧和后一帧的目标灰阶分别为a和b，其中，当0≤2a-b≤2k-1时，该液晶显示器的当前帧的第一子帧和第二子帧的灰阶分别为b和2a-b。
与现有技术相比较，本发明液晶显示器及其驱动方法中，当前帧和后一帧的目标灰阶分别为a和b，且0≤2a-b≤2k-1时，该液晶显示器的当前帧的第一子帧和第二子帧的灰阶分别为b和2a-b，从而且该当前帧平均灰阶(b+(2a-b))/2大于a/2，相对于现有技术采用插黑技术造成其平均灰阶为a/2的液晶显示器，其灰阶较高，即该液晶显示器的亮度和对比度较高。另外，根据人眼对一定时间内的画面亮度具有积分平均的光学反应的原理计算，本发明液晶显示器与采用插黑技术的液晶显示器的残影时间大致相等，因此，本发明的液晶显示器及其驱动方法在解决动态残影问题的同时，提高了液晶显示器的亮度和对比度，该液晶显示器的显示质量较高。
附图说明
图1是传统液晶显示器的被输入灰阶随时间变化的曲线与人眼实际看到的光学反应随时间变化的曲线示意图。
图2是采用插黑技术的液晶显示器的被输入灰阶随时间变化的曲线与人眼实际看到的光学反应随时间变化的曲线示意图。
图3是本发明液晶显示器一较佳实施方式的电路示意图。
图4是图3所示液晶显示器的插值处理器产生该第一子帧插值数据和第二子帧插值数据的原理图。
图5是图3所示液晶显示器的信号波形图。
图6是图3所示液晶显示器的被输入灰阶随时间变化的曲线与人眼实际看到的光学反应随时间变化的曲线示意图。
具体实施方式
请参阅图3，是本发明液晶显示器一较佳实施方式的电路示意图。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和一插值处理器40。
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、多个由该扫描线11和该数据线13分隔界定且呈矩阵分布的画素单元15。每一画素单元15包括一薄膜晶体管151、一画素电极153、一与该画素电极153相对设置的公共电极155和一设置于该画素电极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至其对应的扫描线11、数据线13和画素电极153。该画素电极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分别连接至该扫描驱动电路20。该多条数据线13分别连接至该数据驱动电路30。
该插值处理器40用来依序接收每一帧的图像数据，且根据当前帧和下一帧的图像数据产生当前帧的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该第二子帧插值数据输出至该数据驱动电路30，该插值处理器40包括一查找表。该查找表包括当前帧和下一帧的图像数据所对应的当前帧的一第一子帧插值数据和一第二子帧插值数据。一般来说，液晶显示器所能显示的灰阶个数由其传输的图像数据的位数决定，若图像数据的位数为K，则液晶显示器包括0至2k-1共2k个灰阶。本发明液晶显示器1以位数为8的图像数据为例，因此该液晶显示器1包括0至255共256个灰阶。
该扫描驱动电路20用来依序施加扫描信号至该扫描线11。该数据驱动电路30用来根据该第一子帧插值数据和第二子帧插值数据产生多个灰阶电压，并在该扫描线11被扫描时将该多个灰阶电压施加至该数据线13。
以第n帧画面为例，该液晶显示器的工作原理如下：
该插值处理器40接收第n帧和第n+1帧的图像数据，于该查找表中读取该第n帧的第一子帧插值数据和第二子帧插值数据，并将该第一子帧插值数据和第二子帧插值数据输出至该数据驱动电路30。
请参阅图4，是该插值处理器40产生该第一子帧插值数据和第二子帧插值数据的原理图。具体而言，若该液晶显示器1(以其中一画素单元15为例)的第n帧和第n+1帧的图像数据的灰阶分别为a、b，当0≤2a-b≤255时，该插值处理器40自其查找表读取到的第一子帧插值数据和第二子帧插值数据的灰阶分别为b、2a-b，以保证该第n帧的第一子帧和第二子帧插值数据的平均灰阶(b+(2a-b))/2等于该n帧图像数据的灰阶a；当2a-b＜0或2a-b＞255时，该插值处理器40对该第n帧的图像数据进行插灰处理，因此其自该查找表40读取到的第一子帧和第二子帧插值数据的灰阶分别为a、x(x＞0)，以保证该第n帧的第一子帧和第二子帧插值数据的平均灰阶(a+x)/2大于a/2。
该数据驱动电路30根据该第n帧的第一子帧插值数据和第二子帧插值数据产生该第n帧的多个第一子帧灰阶电压和多个第二子帧灰阶电压。
请参阅图5，是该液晶显示器的信号波形图。该第n帧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依次施加扫描信号至每一列扫描线11，该扫描脉冲信号作用期间，与该扫描线11相连接的一列薄膜晶体管151导通。同时该数据驱动电路30通过该数据线13将该多个第一子帧灰阶电压施加至对应的薄膜晶体管151的源极，并通过该薄膜晶体管151的漏极传送至该画素电极153，使得该列的液晶电容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t1中保持该第一子帧灰阶电压。
当该扫描脉冲信号施加至最后一扫描线11的后，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，并依次施加至每一扫描线11。该扫描脉冲信号作用期间，与该扫描线11相连接的一列薄膜晶体管151导通。同时该数据驱动电路30通过该数据线13将该多个第二子帧灰阶电压施加至对应的薄膜晶体管151的源极，并通过该薄膜晶体管151的漏极传送至该画素电极153，使得该列的液晶电容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中保持该第二子帧灰阶电压。当该扫描脉冲信号施加至最后一扫描线11的后，该液晶显示器1完成该第n帧画面的显示。
下面根据该液晶显示器1的工作原理，举例说明本发明液晶显示器1改善动态残影现象且保持较高的总体亮度和对比度的原理。请参阅图6，是该液晶显示器的被输入灰阶随时间变化的曲线与人眼实际看到的光学反应随时间变化的曲线的示意图。
假设该液晶显示器1(仍以其中一画素单元15为例)由一静态画面转变为另一静态画面时(即进行动态显示时)，其第一帧至第四帧的目标灰阶分别为84、128、128、128，则经由该插值处理器40输出的第一帧至第四帧的第一、第二子帧插值数据的灰阶分别为128、(84×2-128)、128、(128×2-128)、(128×2-128)、(128×2-128)，即该画素单元的第一帧至第四帧的被输入灰阶依序为128、40、128、128、128、128、128、128。
我们同样将每一帧等分为八个时段1、2、3、4、5、6、7、8，则该画素单元的第1帧至第4帧的共32时段的被输入灰阶依序为128、128、128、128、40、40、40、40；128、128、128、128、128、128、128、128；128、128、128、128、128、128、128、128；128、128、128、128、128、128、128、128。因此，该液晶显示器其被输入灰阶随时间变化的曲线将如图6中曲线L5所示。根据人眼在某一时段实际看到的光学反应是自该时段开始后的八个时段内被输入灰阶的平均值的计算原理可得，人眼在该第一帧1-8时段中所看到的光学反应(即实际看到的灰阶)依序为(128×4+40×4)/8、(128×4+40×4)/8、(128×4+40×4)/8、(128×4+40×4)/8、(40×3+128×5)/8、(40×2+128×6)/8、(40×1+128×7)/8、(128×8)/8；同样根据上述计算原理，也可得到人眼在该第二帧至第四帧的其它24时段中所看到的光学反应为128、128、128、128、128、128、128、128；128、128、128、128、128、128、128、128；128、128、128、128、128、128、128、128，即，该液晶显示器中人眼实际看到的光学反应随时间变化的曲线如图6中曲线L6所示。其中，该液晶显示器在该第一帧至第四帧中的残影时间T3为人眼看到的光学反应发生变化的时段，大致为4个时段。同时，对比曲线L6与图1中的曲线L1会发现，该曲线L6的平均灰阶与图1中的曲线L2的平均灰阶相等且大于图2中的曲线L4的平均灰阶，即该液晶显示器1的亮度与传统液晶显示器相等，且大于采用插黑技术的液晶显示器的亮度。
与现有技术相比较，本发明液晶显示器1及其驱动方法通过该插值处理器40根据第n帧和第n+1帧的图像数据产生第n帧的一第一子帧插值数据和一第二子帧插值数据，且该第n帧的第一子帧和第二子帧插值数据的平均灰阶(b+(2a-b))/2等于该n帧图像数据的灰阶a或大于a/2，相对于现有技术采用插黑技术造成其平均灰阶为a/2的液晶显示器，其灰阶较高，即该液晶显示器的亮度和对比度较高。另外，本发明液晶显示器1与采用插黑技术的液晶显示器的残影时间大致相等。因此，本发明的液晶显示器及其驱动方法在解决动态残影问题的同时，提高了液晶显示器的亮度和对比度，该液晶显示器1的显示质量较高。
本发明液晶显示器1并不限于上述实施方式所述，如：当2a-b＜0或2a-b＞255时，该插值处理器40对该第n帧的图像数据进行插黑处理，即此时第一子帧和第二子帧插值数据的灰阶分别为a、0，由于当0≤2a-b≤255时，第一子帧和第二子帧插值数据的平均灰阶(b+(2a-b))/2等于该n帧图像数据的灰阶a，该液晶显示器1的亮度较采用插黑技术的液晶显示器高，因此，该变更设计从整体来说，于改善动态残影现象的同时也提高画面亮度和对比度；另外，当2a-b＜0或2a-b＞255时，该插值处理器40也可对该第n帧的图像数据进行动态插灰处理，即此时第一子帧和第二子帧插值数据的灰阶分别为a+x、a-x(x≥0)，同上述变更设计的原理，从整体来说其也可改善动态残影现象、提高画面亮度和对比度。
Claims (10)
1.一种液晶显示器，其包括一插值处理器和一数据驱动电路，该插值处理器用来接收每一帧的图像数据，并根据当前帧的图像数据和后一帧的图像数据产生该当前帧的第一子帧插值数据和第二子帧插值数据，且将该当前帧的第一子帧插值数据和第二子帧插值数据输出至该数据驱动电路，该当前帧和后一帧的图像数据的灰阶分别为a和b，该图像数据的位数为K，其特征在于：当0≤2a-b≤2k-1时，该当前帧的第一子帧插值数据和第二子帧插值数据的灰阶分别为b和2a-b。
2.如权利要求1所述的液晶显示器，其特征在于：当2a-b＜0或2a-b＞2k-1时，该当前帧的第一子帧插值数据和第二子帧插值数据的灰阶分别为a、x，x≥0。
3.如权利要求1所述的液晶显示器，其特征在于：当2a-b＜0或2a-b＞2k-1时，该当前帧的第一子帧插值数据和第二子帧插值数据的灰阶分别为a+x、a-x，x≥0。
4.如权利要求1所述的液晶显示器，其特征在于：该图像数据的位数K为8。
5.如权利要求1所述的液晶显示器，其特征在于：该插值处理器包括一查找表，该查找表包括当前帧和下一帧的图像数据所对应的当前帧的一第一子帧插值数据和一第二子帧插值数据。
6.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，该数据驱动电路根据该第一子帧插值数据和第二子帧插值数据产生多个第一子帧灰阶电压和第二子帧灰阶电压，并在该液晶显示面板被扫描时依序施加该多个第一子帧灰阶电压和第二子帧灰阶电压至该液晶显示面板。
7.一种液晶显示器，其包括一数据驱动电路和液晶显示面板，在该液晶显示面板被扫描时该数据驱动电路依序输出当前帧的第一子帧灰阶电压和第二子帧灰阶电压至该液晶显示面板，其特征在于：该当前帧和后一帧的目标灰阶分别为a和b，该液晶显示器的图像数据的位数为K，且0≤2a-b≤2k-1时，该当前帧的第一子帧和第二子帧的灰阶分别为b和2a-b。
8.一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，该液晶显示器的图像数据的位数为K，该驱动方法包括如下步骤：a.提供灰阶为a的当前帧的图像数据和灰阶为b的后一帧的图像数据；b.当0≤2a-b≤2k-1时，根据该当前帧和后一帧的图像数据产生灰阶为b的当前帧的第一子帧插值数据和灰阶为2a-b的第二子帧插值数据；和c.根据该第一子帧插值数据和第二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至该液晶显示面板。
9.如权利要求8所述的液晶显示器的驱动方法，其特征在于：该步骤b中，当2a-b＜0或2a-b＞2k-1时，根据该当前帧和后一帧的图像数据产生灰阶为a的当前帧的第一子帧插值数据和灰阶为x的第二子帧插值数据，其中x≥0；当2a-b＜0或2a-b＞2k-1时，根据该当前帧和后一帧的图像数据产生灰阶为a+x的当前帧的第一子帧插值数据和灰阶为a-x的第二子帧插值数据，其中x≥0。
10.一种液晶显示器的驱动方法，该液晶显示器的当前帧和后一帧的目标灰阶分别为a和b，且该液晶显示器的图像数据的位数为K，其特征在于：当0≤2a-b≤2k-1时，该液晶显示器的当前帧的第一子帧和第二子帧的灰阶分别为b和2a-b。
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