CN101599253B - 液晶显示器的驱动方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种液晶显示器的驱动方法，每幅图像包括多个像素，多幅图像依次输出形成连续图像，其中，对每幅图像数据，生成抖动数据，与原有图像数据叠加生成新的图像数据，所述抖动数据对应的像素亮度抖动值在空间或时间上的积分效果为零或近似为零。本发明提供的液晶显示器的驱动方法，可以在不影响刷新频率和空间解析度的情况下，使液晶分子的倾斜方向得到扩展，改善画面的视角表现。

Description

液晶显示器的驱动方法

技术领域

本发明涉及一种液晶显示器的驱动方法，特别是涉及一种改善视角特性的液晶显示器的驱动方法。

背景技术

液晶显示设备中的液晶本身不发光。液晶显示是通过电场控制液晶分子扭转从而控制液晶单元的光透过率，从而达到显示的目的。通常情况下，薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)中把液晶封入TFT基板和彩膜基板之间。在垂直取向TFT-LCD中，使用表现出负介电各项异性的液晶来构成液晶单元。参考美国专利6661488B1，液晶像素上下基板在不施加电压的情况下，液晶分子106垂直于玻璃基板101与104排列，如图1(a)；电信号可以通过分别附着于玻璃基板101与104上面的公共透明电极102与像素电极103施加。在施加电压的情况下，液晶分子106趋向于垂直于电场方向排列，从而偏离垂直于玻璃基板的方向。具体偏转角度跟所施加偏压大小有关，如图1(b)。如此通过电压信号实现对液晶分子的调制，改变液晶像素的光透过特性，实现图像的显示。在垂直取向的TFT-LCD中，位于彩色滤光膜基板上的突起105使液晶分子垂直于其表面排列，用于引导液晶分子扭转的方向。在施加电场的情况下，狭缝107起到与突起105相似的作用。垂直取向的TFT-LCD中可以带有突起105与狭缝107两种之一，也可以两者兼而有之。

当液晶分子倾斜一定角度的时候，观察者从不同方向或者角度将会观察到不同的显示效果，这就是液晶显示设备的视角问题。为解决视角问题，多种技术被开发出来。其中，垂直取向液晶中通过在像素中设计出倾斜角度不同的子区域(畴)，像素的显示特性是其中的各个畴在空间上积分平均的效果。这样，从不同方向观察液晶显示器件时看到的差别减小，视角得以改善。栅极连接线108上面的信号控制TFT半导体层111导通与否将数据线109上面的数据在合适的时间写入像素电极，像素电极与TFT的连接通过接触孔113和TFT的漏电极金属电极112实现。如图1(c)，像素100内的液晶倾斜状况被分为四个畴A，B，C，D，四个畴采用相同的电压驱动，共用一个像素电极。这种液晶结构被称为多畴垂直取向液晶显示器(Multi-Domain Vertical Alignment LCD，简称MVA LCD)。

四畴的MVA显示器件在某一特定方向观察时，如果观察者相对于显示器件平面角度不同，仍然会观察到色偏现象。为进一步改善视角，减低色偏的现象，液晶像素内与TFT连接的透明电极被进一步分割成不同的区域，如美国专利7113233B2，通过一定的方法，使像素内分割成的不同区域的驱动电压按照设计存在一定的差别，液晶分子倾斜程度不一样，分别处于201与202两种倾斜状态，如图2所示。当观察者从同一方向不同视角θ1210、θ220、θ2 230分别观察的时候，在子像素观察到两个区域，分别如211、221、231所示，两个区域或者出于中间某个灰度，或者是一个区域低于该灰度而另一区域高于该灰度，但三个角度所观察到的积分平均效果则没有区别。如此，相当于在原来四畴的基础上增加到了八畴，进一步改善了视角特性。

通过像素区域内进一步划分子区域把四畴变为八畴的方法中，使用了多个子像素区域来表示整个子像素。对像素可以有不同的驱动方法，例如对每个子像素区域用单独的晶体管控制并增加附加的数据线，或者增加辅助TFT(TT结构)控制对不同的子像素区域实行不同的充电率，或者利用电容耦合构成电压分享(CC)结构中。其中，前两种需要增加TFT数目，往往也需要同时增加电容数目，也可能增加驱动信号线的复杂性；后者如果存在悬空电极，容易导致图像残留(Image Sticking)，所以除了电容之外，还需要作放电电路的设计，像素结构因而变得复杂，由于引入更多的TFT、电容或连接导线，开口率一般会降低。

以上划分子像素并在像素内增加辅助器件以实现子像素区域受到不同电压驱动的方法，两个子像素区域之间电压虽然不同，却存在一定的固定对应关系。如在CC类型电路中，两个子像素区域电压呈一定的比例关系。另外，不管是CC结构还是TT结构，像素区域分割一旦确定，不同区域之间的面积大小比例就确定了，无法变更，限制了图像调整的自由度。

日本专利JP2005241932(A)提出了另外一种改善视角的方法，是从时间的角度增加多畴垂直取向液晶显示装置的畴的数目。把一帧的时间划分为两部分分别称为第一子帧和第二子帧。虽然一帧内驱动的灰阶数据相同，但在驱动时，在一帧的时间内，液晶分子的排列将在两个时间阶段中分别处于两种状态，等效地将改子象素内的畴数目增加了一倍。这样，在时间积分的效果使观察者看到的是液晶偏转位置平均化了的图象，其灰阶与这一帧要求的灰阶一致。

这种通过进一步划分子帧的驱动方法，需要在一帧时间内进一步对像素分时驱动，需要更高的像素响应速度和更高的驱动频率。如果采用面板原有的驱动频率，则显示的画面帧频率会减半。另外，目前电视产品为改善动态画像品质，驱动面板的视频信号倾向于采用更高的面板驱动频率(如倍频驱动)，进一步划分子帧存在困难。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种液晶显示器的驱动方法，可以在不影响刷新频率和空间解析度的情况下，使液晶分子的倾斜方向得到扩展，改善画面的视角表现。

本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种液晶显示器的驱动方法，每幅图像包括多个像素，多幅图像依次输出形成连续图像，其中，对每幅图像数据，生成抖动数据，与原有图像数据叠加生成新的图像数据，所述抖动数据对应的像素亮度抖动值在空间或时间上的积分效果为零或近似为零。

上述的液晶显示器的驱动方法，所述抖动数据的正、负极性随机生成，所述抖动数据的幅值不大于原始图像数据的20％。

上述的液晶显示器的驱动方法，每幅图像划分成多个调制单元，每个调制单元包括m个相邻像素，分别赋予像素编号i，每个像素生成抖动数据ΔAi，对应该像素正视角亮度变化值ΔLi，其中， $\underset{i=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\ΔLi}=0,$ 或者 $\underset{i=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\ΔLi}\≈0,$ m，i为正整数，m＞1，1≤i≤m。

上述的液晶显示器的驱动方法，每m幅依次相邻图像为一个调制周期，为任一特定像素，在其第i帧生成抖动数据ΔAi，对应该像素第i帧的正视角亮度变化值ΔLi，其中 $\underset{i=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\ΔLi}=0,$ 或者 $\underset{i=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\ΔLi}\≈0,$ m为正整数，m＞1，i为正整数，1≤i≤m。

上述的液晶显示器的驱动方法，所述m为2，两个抖动数据的极性相反，对应的两个像素亮度变化值ΔL1与ΔL2之和等于0或者近似等于0。

上述的液晶显示器的驱动方法，每i个相邻像素为一个调制单元，每m幅相邻图像为一个调制周期，每个像素生成抖动数据ΔAi，对应的像素亮度抖动值为ΔLxy，，其中 $\underset{y=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\ΔLxy}=0,$ $\underset{x=1}{\overset{i}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\ΔLxy}=0,$ 或者 $\underset{y=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\ΔLxy}\≈0,$ $\underset{x=1}{\overset{i}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\ΔLxy}\≈0,$ m，i为正整数且都大于1。

本发明对比现有技术有如下的有益效果：本发明提供的液晶显示器的驱动方法，在原有的图像数据信息上，通过叠加经过处理的图像数据(下面称为抖动图像数据或抖动数据)信息，叠加后的图像数据被送入面板的驱动电路驱动显示面板进行显示。本发明提供的液晶显示器的驱动方法既不会降低图像信息的刷新频率，也不会降低图像的空间解析度，通过在空间和时域进行图像数据的抖动，由于观察者只能感知在空间或时间上积分平均的画面效果，通过合理控制图像数据抖动的幅值和极性，使积分平均的效果近似地等同于原画面数据，而液晶分子的倾斜方向得到扩展，因此可以改善画面的视角表现。

附图说明

图1是现有技术的多畴垂直取向液晶显示装置的示意图，其中，(a)为液晶像素上不施加电压的情况下液晶分子的排布情况示意图；(b)为施加一定电压的情况下液晶分子的排布情况示意图；(c)为像素的平面分布示意图。

图2是现有的通过像素分割实现多畴效果示意图。

图3是本发明对像素空间划分调制效果示意图。其中，图3(a)表示未进行图像抖动时的显示效果示意图；图3(b)表示进行了图像抖动时的显示效果示意图；

图4是本发明对像素空间划分组合的举例说明示意图。

图5是本发明的几种单元划分方法其驱动信号和亮度信息表示方法。其中(a)为2像素竖向相邻构成一个划分单元的情况；(b)为2像素横向相邻构成一个划分单元的情况，(c)为4像素横竖相邻构成一个划分单元的情况。

图6是本发明的一种彩色显示器件的像素划分方法示意图。其中，图6(a)以横竖相邻的四个同颜色子像素构成一个划分单元，划分单元中的同颜色子像素来源于相同的子像素；图6(b)以横竖相邻的四个同颜色子像素构成一个划分单元，但划分单元中的同颜色子像素不是来源于相同的子像素。

图7是本发明的图像抖动驱动原理图。

图8是本发明通过空间像素划分实现抖动驱动电路结构示意图。

图9是本发明时域图像抖动情况下单个像素或子像素的信号合成示意图。

图10是本发明时域图像抖动的实现电路结构示意图。

图11是本发明空间与时域混合的带抖动图像信号合成示意图。

图12是本发明空间与时域混合的图像抖动驱动的电路结构示意图。

图13是本发明进行空间横向2像素划分的图像抖动实施示意图。

图14是本发明进行空间横竖相邻4像素划分的极性分配示意图。

图15是本发明进行时域图像抖动处理的抖动图像极性分配单元的一种实施示意图。

图16是本发明采用空间像素划分和时域调制方案的抖动图像生成示意图。

图17是本发明随机图像抖动数据极性生成的电路结构图。

图中：

101彩膜玻璃基板     102公共透明电极      103像素透明电极

104阵列玻璃基板     105突起              106液晶

107像素电极孔隙     108栅电极信号线      109源极信号线

110公共电极         111半导体层          112漏电极金属电极

113接触孔           201子像素A           202子像素B

210视角θ1观察点       211视角θ1显示效果

220视角θ观察点        221视角θ显示效果

230视角θ2观察点       231视角θ2显示效果

301调制前第一子像素    302调制前第二子像素

3010调制前第一子像素θ视角显示效果

3020调制前第二子像素θ视角显示效果

3012调制前第一子像素θ2视角显示效果

3022调制前第二子像素θ2视角显示效果

3011调制前第一子像素θ1视角显示效果

3021调制前第二子像素θ1视角显示效果

311调制后第一子像素            312调制后第二子像素

3110调制后第一子像素θ视角显示效果

3120调制后第二子像素θ视角显示效果

3112调制后第一子像素θ2视角显示效果

3122调制后第二子像素θ2视角显示效果

3111调制后第一子像素θ1视角显示效果

3121调制后第二子像素θ1视角显示效果

40竖向相邻两个像素构成的划分单元

41横向相邻两个像素构成的划分单元

42横竖相邻的四个像素构成的划分单元

501竖向相邻两像素构成的划分单元内各像素的驱动信号

501L竖向相邻两像素构成的划分单元内各像素的显示亮度

502横向相邻两像素构成的划分单元内各像素的驱动信号

502L横向相邻两像素构成的划分单元内各像素的显示亮度

503横竖相邻四像素构成的划分单元内各像素的驱动信号

503L横竖相邻四像素构成的划分单元内各像素的显示亮度

60组成划分单元的子像素来源于相同像素的情况

601为划分单元60内第一像素    602为划分单元60内第二像素；

61组成划分单元的子像素来源于不同像素的情况

611为划分单元61内第一像素    612为划分单元61内第二像素；

70原始图像数据               711图像数据运算单元

712抖动图像生成单元          72包含了抖动信息的图像数据

73液晶显示器面板             7121像素划分和极性分配单元

7122包含了抖动数据极性扩展位的图像数据

7123查询表与运算单元         7124抖动图像数据

91原始的图像信号             92图像抖动后的图像信号

93图像抖动后的像素亮度值     1001抖动图像数据缓冲存储器

1002极性分配单元             1301划分单元中的第一像素

1302划分单元中的第二像素     1401划分单元中的第一像素

1402划分单元中的第二像素     1403划分单元中的第三像素

1404划分单元中的第四像素     10021无进位的一位累加器

10022反相器                  10023进行极性分配的逻辑电路

10024多路选通器              71231查询表

71232抖动图像数据幅值运算电路

10025像素地址计算器          10026“0”或“1”的随机产生单元

10027抖动图像数据极性存储器

具体实施方式

下面结合附图及典型实施例对本发明作进一步说明。

本发明通过在空间和时域进行图像数据的抖动。由于观察者只能感知在空间或时间上积分平均的画面效果，通过合理控制图像数据抖动的幅值和极性，使积分平均的效果近似地等同于原画面数据，而液晶分子的倾斜方向得到扩展，因此可以改善画面的视角表现。

本发明图像抖动的实现有三种基本技术方案。

第一种技术方案描述如下：

根据本发明的第一种方案，将显示区域的像素进行划分和组合，使超过一个的数目的像素组合成一个划分单元。对输入的原始显示数据信号进行处理，叠加抖动图像数据，生成新的显示数据，利用新的显示数据进行显示面板的驱动。这样，显示面板内各像素显示的是经过处理的输入驱动信号。其显示效果与调制前的输入驱动信号驱动情况下存在亮度差异，这里定义为这种亮度差异为调制像差。对任何一个像素而言，调制相差可以为0，对应经过处理的输入驱动信号驱动情况下的像素亮度与原始显示数据信号驱动情况下像素亮度无差别的情况。

确定调制信号需遵循几个原则。一个根本的原则是使观察者看到的画面尽可能接近输入的原始显示数据所要表达的画面，即原则①：观察者在正视角感受到的调制像差尽可能小；另一个重要原则是能够实现视角特性的改善，观察者在不同角度观察到的图像更加接近一致，即原则②：观察者在特定方向的不同角度上感受的调制像差尽可能相近。

为满足上述原则①，应该是抖动图像数据在应使得划分单元内的像素亮度变化值之和近似为0。例如，当划分单元内有m个像素时，下式近似成立：

$\underset{i=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\ΔLi}\≈0$

其中，ΔLi为划分单元内第i个像素的正视角调制相差。

为满足原则②，对于划分单元内灰阶接近的图像数据，抖动数据的生成应该使划分单元内的像素之间液晶倾斜方向的差异化增大，而不是使其趋于一致。

根据上述两个原则，以两个像素划分为一个划分单元为例，说明这种划分得到的显示效果。图3表示了一个由2个像素构成的一个划分单元的显示效果示意图。

如图3(a)，在对信号进行调制之前，对于调制前第一子像素像素301和调制前第二子像素302，驱动的原始图像数据分别为A1和A2，这里假定二者相等。从视角θ观察到的对应亮度分别如3010和3020所示，从视角θ1观察到的对应亮度分别如3011和3021所示，从视角θ2观察到的对应亮度分别如3012和3022所示。由于液晶排列方向与观察者视角一致，3010与3020亮度较低，而3011，3021，3012，3022均表示了更高的亮度。显然，从视角θ1和θ2看到的这两个像素对应的积分平均画面与从θ视角看到的两个像素对应的积分平均画面具有不同的亮度效果，会带来同方向不同视角下观察画面的色偏现象。

类似地，如图3(b)，根据技术方案一在对信号进行调制之后进行面板驱动。对于调制后第一子像素像素311和调制前第二子像素312，对应的驱动数据信号分别为A1+ΔA1和A2+ΔA2，由在原始数据信号A1和A2上面叠加了抖动图像数据ΔA1和ΔA2得到。从视角θ观察到的对应亮度分别如3110和3120所示，从视角θ1观察到的对应亮度分别如3111和3121所示，从视角θ2观察到的对应亮度分别如3112和3122所示。由于液晶排列方向与观察者视角θ有小幅偏差，3110与3120具有亮度较低的特定亮度，3111和3121分别表现出低于和高于3110的亮度，但二者的积分平均数值则与3110的亮度相同；类似地，3112和3122分别表现出高于和低于3010的亮度，但二者的积分平均数值也与3010的亮度相同；显然，从视角θ1和θ2看到的这两个像素对应的积分平均画面与从θ视角看到的两个像素对应的积分平均画面具有相同的亮度效果，消除了从同方向不同视角下观察画面的色偏现象。

根据本发明的第一种方案，划分单元的构成需要包含一个以上的像素。组成一个划分单元的像素可以有多种布局方式。例如，以2个像素构成一个划分单元的情况，两个像素可以在水平方向上并排排布，也可以在垂直方向上并排排布。再比如，以6个像素构成一个划分单元的情况下，可以是2行×3列的方式排列，也可以是3行×2列的方式排列。图4在一个7×7的像素矩阵中举例表示了几种不同的划分方式，在每一个划分单元的区域的四角用加粗的线条表示。其中，40为竖向相邻的两个像素构成的划分单元，41为横向相邻的两个像素构成的划分单元，42为横竖相邻的4个像素构成的划分单元。图5表示了几种划分单元构成情况下，各像素的驱动信号对应的亮度表示。其中，A1、A2，B1、B2，C1～C4为对应像素的原始驱动数据信号，ΔA1、ΔA2，ΔB1、ΔB2，ΔC1～ΔC4是抖动图像数据信号，L1、L2、L3、L4是像素在经过图像抖动处理之前对应原始驱动数据信号的显示亮度值，ΔL1、ΔL2、ΔL3、ΔL4是对应像素经过图像抖动处理之后亮度相对原始驱动数据信号对应的亮度的差异。其中，501、502、503分别表示对应图4对应的三种划分单元构成情况的驱动信号，501L、502L、503L表示对应图4对应的三种划分单元构成情况的像素亮度表现。

在彩色显示器中，红绿蓝三色中各个颜色的子像素可以具有相同的划分和排布方式，也可以由各颜色子像素独立进行划分和排布。例如，在具有相同的划分和排布情况下，四个相邻像素中的红绿蓝子像素可以分别构成红绿蓝三个以四个子像素构成的划分单元；在独立划分和排布的情况下，同样是四个子像素构成的划分单元，四个相邻像素中的红绿蓝子像素可能分别属于不同的红绿蓝划分单元，即红绿蓝三个划分单元中的构成子像素未必来源于相同的像素。

为进一步说明彩色显示器件中的子像素划分情况，图6表示了一种彩色显示器件的像素划分方法示意图，以四个子像素构成一个划分单元。其中具有相同数字标识的子像素构成显示器件的一个完整像素，例如子像素R1、G1、B1构成像素601或611，R2、G2、B2构成像素602或612，依此类推。其中，60表示组成划分单元的子像素来源于相同像素的情况，R1、R2、R5、R6构成一个R子像素划分单元，G1、G2、G5、G6构成一个G子像素划分单元，B1、B2、B5、B6构成一个B子像素划分单元，R、G、B三个子像素划分单元中的子像素全部来源于相同的四个像素，61表示组成划分单元的子像素来源于不同像素的情况。类似地，R1、R2、R5、R6构成一个R子像素划分单元，G5、G6、G9、G10构成一个G子像素划分单元，B1、B2、B5、B6构成一个B子像素划分单元，R、B两个子像素划分单元中的子像素全部来源于相同的四个像素，而G子像素划分单元中的子像素则部分(即G5、G6)来源于与前述R、B子像素划分单元相同的像素，部分(即G9、G6)来源于与前述R、B子像素划分单元不同的像素。

像素的划分可以是静态的，即保持一种划分方式不变；也可以是动态的，即像素与划分单元的确定是根据当前帧所要显示的画面数据信息，通过一定的算法而确定的。

如图7所示，实现图像抖动的基本方法是对输入的原始图像数据70进行处理，生成包含了抖动信息的图像数据72，并将该数据输入显示器件TFT-LCD73进行显示。其中，图像处理电路可以分为抖动图像生成单元712和图像运算单元711两个部分。在原始图像数据70的基础上，由抖动图像生成单元712根据一定的算法确定抖动图像数据，然后由图像数据运算单元711接受原始图像数据和抖动图像数据，进行抖动图像数据与原始图像数据的运算，运算的结果为已经包含了抖动信息的图像数据72，该数据即为被输入显示器件73TFT-LCD进行显示的实际图像数据。

如图8所示，针对第一种技术方案，抖动图像处理电路需要对像素进行单元划分，并为每个像素分配正负极性之一，这两项处理由抖动图像生成单元712中的像素划分与极性分配单元7121完成。所生成的每个像素的抖动数据正负极性信息作为对应像素的扩展位，生成含抖动极性标志位的图像数据7122。该数据传输到查询表7123(Looking-UpTable，LUT)，并进行运算获得对应的抖动图像数据7124，包括抖动图像的幅值和极性信息。抖动图像数据输入到图像数据运算单元711，该单元将抖动图像和原始输入的图像数据进行叠加，产生包含了抖动信息的图像数据72，然后被送入显示器件73。根据抖动图像数据极性的正负情况，上述叠加过程执行的是加或者减的操作。

抖动图像数据产生方法的变化，可以采用随机逻辑产生抖动数据极性。即抖动数据的极性变化采用随机的方法进行处理(在正负极性间随机选取)。这样，原来的在一帧内个像素调制相差之和等于0的公式不一定成立。但是，在一定的时间段内，可以认为正负各存在一半的概率，观察者不会觉察到明显的调制相差。

上述像素可以是单色或彩色显示器件中的像素，也可以是彩色显示器件中的某种颜色的子像素。

第二种技术方案描述如下：

根据第二种技术方案，像素不作组合和划分，每个像素单独处理。在帧之间配合进行图像数据的抖动，即进行时域图像抖动。进行时域图像抖动，要将超过1帧的图像信号进行配合产生抖动信号数据ΔAi，其中Ai表示第i帧对应的抖动信号数据。定义ΔLi为ΔAi驱动信号导致的第i帧对应的像素亮度变化。定义一帧的时间为Tf，如果以m帧为一个抖动周期，则抖动周期Td＝m*Tf。在此抖动周期内，在显示器件的正视角度，应近似满足：

$\underset{i=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\ΔLi}\≈0$

因为图像抖动信号在原信号上面叠加的变化，除了近似满足上面公式外，还有一个特征即ΔAi与Ai有关系。不同帧之间并不要求输入的原始驱动信号相同，即图像抖动并不要求Ai＝Ai+1。

图9表示了时域抖动图像情况下，某个像素构成一个图像抖动周期的连续4帧的表现来说明。输入显示器件的原始数据信号91在第1，2，3，4帧之内分别为A1，A2，A3，A4，经驱动电路进行图像抖动处理后的数据92分别变化为A1+ΔA1，A2+ΔA2，A3+ΔA3，A4+ΔA4，像素对应的正视角亮度也从经图像抖动处理之前的L1，L2，L3，L4变化为经过图像抖动处理之后的正视角亮度93 L1+ΔL1，L2+ΔL2，L3+ΔL3，L4+ΔL4，其中：

$\underset{i=1}{\overset{4}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\ΔLi}\≈0$

时域图像抖动也可以在有没有设定图像抖动周期的情况下实现。在这种情况下，每帧都不属于某个固定调制周期，但在一定的时间积分平均效果上，仍然需要满足

$\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\ΔLi}\≈0$

其中，n根据具体算法不同而变化。ΔLi的取值与包括当前帧Ai在内的前后共n帧有关系。

抖动图像数据极性变化，可以采用随机逻辑产生，即抖动数据的极性变化采用随机的方法进行处理(在正负极性间随机选取)。这样，原来的抖动周期不再适用。在某个特定的时间段内，某特定像素的调制相差累计之和等于0的公式不一定成立。但是，根据统计规律，在一定的时间段内，可以认为正负各存在一半的概率，观察者不会觉察到明显的调制相差。

作为特殊情况，当原始图像数据接近最大值和最小值的时候，抖动幅值如何和原始图像数据叠加，可能会出现超过最大驱动信号对应的图像数据灰度值或者小于最小驱动信号对应的图像数据灰度值的情况。因此，这种情况下，需要特别处理。处理的方法有多种，例如可以减小抖动数据的幅值，甚至有可能减小到0；再例如可以扩展亮度灰阶值，使得在图像抖动的情况下，仍然能够满足所有包含了抖动数据的图像数据灰阶仍然在可实现范围内。

上述像素可以是单色或彩色显示器件中的像素，也可以是彩色显示器件中的某种颜色的子像素。

图10表示了时域图像数据抖动的实现方法。输入的原始图像数据70被送入极性分配单元1002进行处理。极性分配单元根据前面几帧的抖动图像数据存储器1001中的数据确定当前帧的像素极性，极性用一位数据位表示并作为图像数据的扩展位构成含抖动极性标志位的图像数据7122，被送入查询表与运算单元7123，进行查表确定像素灰阶对应的抖动幅值和极性，然后进行运算，生成抖动图像数据7124。该数据被数据叠加运算单元711用以和输入的原始图像数据叠加起来，生成含抖动信息的图像数据72，图像数据72被送入液晶显示器件73。

第三种技术方案描述如下：

第三种技术方案，是将空间的图像抖动与时域的图像抖动进行结合。

采用技术方案1的方法，对显示器件的像素进行划分和组合，划分和组合的方式只采用静态的划分，不采用动态的划分。同时，对每一个像素，在不同帧之间配合进行图像抖动。

由于每一个像素总是属于某个空间划分单元和时域图像抖动周期(除了抖动图像数据随机确定的情况)，因此每个像素的抖动图像数据需要同时满足两个要求，第一个要求是满足使划分单元内像素的调制相差近似为0，第二个要求是在一个图像抖动周期内，该像素在每帧对应的调制相差之和近似为0。在抖动图像数据极性随机生成的情况下，第二个要求变化为在一定的时间段内，根据统计的规律可自动实现该像素在每帧对应的调制相差之和近似为0。

图11表示了一种在空间的划分单元内有i个像素或子像素，时域图像抖动周期为m帧的情况下的实际包含了抖动数据的驱动图像数据。定义其中的像素上抖动图像驱动数据ΔAxy对应该像素图像抖动时的亮度与原始数据对应亮度差别ΔLxy，则在图像抖动空间的划分单元内，以及m帧的图像抖动周期内，均需要近似地满足

$\underset{x=1}{\overset{i}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\ΔLxy}\≈0,$ $\underset{y=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\ΔLxy}\≈0$

对于一个抖动周期内的一半或更少的帧对应的抖动图像数据极性可以采用随机逻辑产生，即抖动数据的极性变化采用随机的方法进行处理(在正负极性间随机选取)，其余帧则对应地选择相反极性以使得公式 $\underset{y=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\ΔLxy}\≈0$ 的成立。这样，在一个抖动数据周期内任何一个像素调制相差累计之和等于0的公式仍然成立。但是，在任何一帧时间内，公式 $\underset{x=1}{\overset{i}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\ΔLxy}\≈0$ 未必成立。不过，由于时间积分的效果，观察者会对观察到的信息进行跨越几帧的时间上的积分平均处理，因此，不会观察到明显的调制相差。

图12表示了同时在空间和时域进行图像数据抖动处理的实现方法。输入的原始数据被传送到极性分配单元1102，该单元参考前面几帧的抖动图像极性设置信息1001，并结合像素单元划分的极性分配原则，确定每个像素的极性。同样，极性用一位数据位表示并作为图像数据的扩展位构成含抖动极性标志位的图像数据7122，被送入查询表与运算单元7123，进行查表确定像素灰阶对应的抖动幅值和极性，然后结合前面几帧的抖动图像数据进行运算，生成当前帧的抖动图像数据7124。该数据被数据叠加运算单元711用以和输入的原始图像数据叠加起来，生成含抖动信息的图像数据72，图像数据72被送入液晶显示器件73。

上述像素可以是单色或彩色显示器件中的像素，也可以是彩色显示器件中的某种颜色的子像素。

实施例一：

针对技术方案一，一种简单的实施方式是进行横向相邻两个像素构成一个划分单元，任选其一固定为正极性，另一个像素抖动数据极性为负。如图13所示，对应像素1301和1302输入的原始图像数据分别为A1和A2。在像素划分与极性分配单元7121，每两个相邻的像素(在彩色显示器件中是相邻的两个同颜色子像素)被作为一个划分单元。像素1301与1302分别被赋予正、负极性。正、负极性以一位二进制数值0和1表示，这样输入的原始图像数据A1和A2分别扩展为“0”+A1和“1”+A2。包含了极性扩展位的数据根据查询表LUT得到对应图像数据A1和A2，并且在抖动数据极性分别为正和负担情况下的抖动数据幅值，该幅值可以带有正负极性信息Δa1和Δa2，也可以是只有幅值而不带正负极性信息。根据一定的运算规则，即可在LUT与运算单元7123获得抖动图像数据ΔA1和ΔA2。作为一个简单的处理方法，抖动图像数据的计算方法可以采用如下公式：

$\mathrm{\ΔA}1=-\frac{\left|\mathrm{\Δa}1\right|+\left|\mathrm{\Δa}2\right|}{2},$ $\mathrm{\ΔA}2=\frac{\left|\mathrm{\Δa}1\right|+\left|\mathrm{\Δa}2\right|}{2}$

抖动图像数据7124在数据叠加运算单元711与输入的原始数据叠加，生成含有抖动信息的图像数据A1+ΔA1和A2+ΔA2，并被送入面板的驱动电路分别驱动像素1301和1302。

实施例二：

仍然针对技术方案一，图14表示了另一种空间像素划分单元构成方法：以横竖相邻的4个像素(或者彩色显示器件中的横竖相邻的4个同颜色子像素)构成一个划分单元。极性分配单元为像素1401、1402、1403、1404分别赋予+、-、-、+的极性，该四个像素对应的原始图像数据单元分别为A1，A2，A3，与A4。类似于实施方式1，通过查询表得到的抖动数据幅值分别为Δa1、Δa2、Δa3和Δa4。抖动图像的得到可以有多种方法，以一种简单平均的处理方法为例，抖动图像数据ΔA1、ΔA2、ΔA3和ΔA4可以通过计算得到：

$\mathrm{\ΔA}1=\mathrm{\ΔA}4=\frac{\left|\mathrm{\Δa}1\right|+\left|\mathrm{\Δa}2\right|+\left|\mathrm{\Δa}3\right|+\left|\mathrm{\Δa}4\right|}{4},$ $\mathrm{\ΔA}2=\mathrm{\ΔA}3=-\frac{\left|\mathrm{\Δa}1\right|+\left|\mathrm{\Δa}2\right|+\left|\mathrm{\Δa}3\right|+\left|\mathrm{\Δa}4\right|}{4}$

实施例三：

针对第二种技术方案，具体驱动电路可以有多种形式。

图15表示了一种实施方式中的抖动图像极性分配单元1002的实施电路结构。输入的显示数据信号中的帧同步信号被输入到一个一位累加器10021。该累加器在每一个帧同步信号到达的时候执行一次加“1”的操作，对于1位的二进制加法而言，加“1”的效果是使其输出结果在“0”和“1”直接切换。这样，对于任何一个像素而言，每两帧画面的对应抖动图像数据极性总是一正一负。为方便进行说明，定义累加器10021的输出为“1”的情况下，该帧数据对应的抖动图像数据具有负的帧极性，定义累加器10021的输出为“0”的情况下该帧数据对应的抖动图像数据具有正的帧极性。累加器10021的输出分别连接到一个多路选通器10024和一个倒相器10022，倒相器的输出也连接到多路选通器10024。

行同步信号和显示数据信号输入到极性分配逻辑电路。该逻辑电路为每个像素分配一个极性控制信号：该像素当前帧的抖动图像数据极性与当前帧的帧极性相同，或者相反。该控制信号通过控制多路选通器10024选择1位累加器10021的输出或者其输出经反相器10022之后的信号来实现。

确定了像素抖动图像数据极性之后，该极性位作为显示数据的扩展，生成含抖动极性标志位的图像数据7122。

作为一种对画面整体亮度影响较小的极性分配方式，抖动数据极性确定为：奇数行的奇数列对应的像素对应的抖动数据极性与帧极性相同，偶数行的偶数列对应的抖动数据极性与帧极性相同，其余像素对应的抖动数据极性与帧极性相反。

参照图10，通过查询表，根据含有抖动极性标志位的图像数据可以得到原始图像数据对应的抖动图像幅值。该幅值的绝对值只与输入的原始图像数据和查询表本身内容确定，与其他显示帧的抖动图像数据无直接联系。因此，必须对从查询表得到的数据与该像素对应的前面几帧数据进行运算，才能建立帧之间的抖动幅值联系，实现帧间抖动幅值调制。

作为一种简单的运算方法，当前帧的抖动图像数据幅值决定于当前帧查询结果和前一帧的查询结果。定义某像素第i帧的对应显示数据通过查询表查询到的抖动图像数据Δai⁺和Δai^-，其中Δai⁺对应抖动图像数据为正极性的查询结果，Δai^-对应抖动图像数据为正负性的查询结果；定义ΔAi为第i帧对应的实际的抖动数据，并且简单地假定当不同灰阶情况下，图像数据抖动ΔAi时，对应亮度ΔLi确定且唯一。那么计算公式如下：

ΔA_i＝0.5|Δa_i ⁺|+0.5|Δa_i-1 ^-|，

ΔA_i+1＝-0.5|Δa_i+1 ^-|-0.5|Δa_i ⁺|，

ΔA_i+2＝0.5|Δa_i+2 ⁺|+0.5|Δa_i+1 ^-|，

ΔA_i+3＝-0.5|Δa_i+3 ^-|-0.5|Δa_i+2 ⁺|，

公式可以依此类推。

需要说明的是，上述抖动图像数据极性的确定和具体幅值的运算方法并不是必然关联的。采用上述实施方式中的极性确定方法，也可以采用其他的幅值运算方法；同样地，采用上述幅值计算方法，也可以采用与上述实施方式不同的极性确定方法。

实施例四：

针对技术方案三，设定有像素划分和极性分配单元7171对输入的原始图像数据进行分析和处理。假定以横竖相邻的四个像素(在彩色显示器件中，为横竖临近的同色彩子像素)为一个划分单元。可以采用类似于空间像素划分的技术方案实施方式进行像素划分和极性分配，不同的是这里的极性分配在不同帧之间需要变化。在一个划分单元内的四个像素横竖相邻排列。左上角和右下角的像素的抖动图像数据极性被设定为与帧极性相同，左下角和右上角的两个像素的抖动图像数据极性被设定为与帧极性相反。极性确定后作为一位数据，与输入的原始数据构成含抖动极性标志位的图像数据7122，被输入到查询表与运算单元7123中进行处理。其中，查询表与运算单元7123由查询表71231和运算单元71232构成。根据含抖动极性标志位的图像数据，通过查询表可以查询得到各像素的查表抖动值数据。对一个划分单元而言，该数据即Δa_1，i，Δa_2，i，Δa_3，i，Δa_4，i，其中Δa_x，i表示划分单元中第x个像素值第i帧根据原始数据和极性为从查询表得到的查表抖动数据，包含了正负极性。在运算单元71232，通过一定的算法，根据从查询表得到的查询表抖动数据和前面一帧的抖动图像数据，进行运算，得到当前帧的抖动图像数据。定义ΔA_x，i为划分单元内第x像素第i帧的抖动图像数据，定义a_i为第i帧内划分单元内各像素查询表抖动数据绝对值的平均值，即

$\stackrel{\‾}{a_i}=\frac{1}{4}*\underset{x=1}{\overset{4}{\mathrm{\Σ}}}\left|{\mathrm{\Δa}}_{x,i}\right|.$

在本实施例中，计算依据下面公式进行：

ΔA_1，i＝ΔA_4，i＝(0.5*a_i+0.5*a_i-1)*S

ΔA_2，i＝ΔA_3，i＝-(0.5*a_i+0.5*a_i-1)*S

其中，当帧极性为正时，S＝1；当帧极性为负时，S＝-1。

实施例五：

本实施方式针对技术方案二，进行时域图像抖动的技术方案。

本实施方式采用与实施方式3类似的电路结构。区别在于，对抖动图像的极性分配方法作了变化。在本实施例中，像素对应的抖动图像数据的极性通过随机逻辑产生或者与随机逻辑产生的数据相关。

参照图10和图17，本实施方法将每两帧数据作为一组处理。

极性分配单元1002由像素地址计数器10025，0/1随机生成单元10026，帧抖动图像极性存储器10027，多路选通器10024，1位累加器10021，和反相器10022构成。

原始图像数据70输入的帧同步信号输入到1位累加器10021，该累加器10021的输出每两帧完成一次在状态“0”和“1”之间的变化循环。在其输出状态为“0”时，抖动图像数据极性依靠随机逻辑单元10026确定，该单元随机生成“0”和“1”数字之一。累加器10021的“0”输出状态控制多路选通器10024选通来源于随机生成单元10026的信号作为输出，该输出即为对应像素的抖动数据的极性数据，“0”为正，“1”为负。0/1随机生成单元生成的极性数据在输送到多路选通器10024的同时，输送到帧抖动图像极性存储器10027进行存储，对应的存储单元地址有像素地址计数器10025产生，存储器10027的读写由1位累加器10021控制，在1位累加器10025输出为“0”时执行写入动作。

在当前帧完成后，下一帧的输入数据跟随帧同步信号输入，1位累加器输出状态切换到“1”，控制多路选通器10024选通从帧抖动图像存储器10027读出的极性数据而忽略0/1随机生产单元的信号。对每一个像素的数据输入，像素地址计数器10025产生一个地址用于寻址帧抖动图像极性存储器10027。该存储器受1位累加器10021的信号“1”控制，执行读操作，将对应地址的像素图像抖动数据极性数据输出，经过反相器10022后输入到多路选通器10024。由于反相器的作用，使得当前帧的抖动图像数据极性与上一帧刚好相反。

综上所述，本发明通过控制抖动数据使液晶分子的倾斜方向得到扩展，改善画面的视角表现。为了不影响正视角显示效果，抖动数据对应的像素亮度抖动值在空间或时间上的积分效果为零或近似为零。

上述技术方案中所述的等式是具体实现中的最佳效果。由于灰阶数据是以数字化的形式输入到显示器的驱动电路的，一般情况下，很难保证数字化的抖动数据对应的像素亮度变化值在空间或者时间上的积分结果刚好等于0。在等式不成立的情况下，积分结果应尽可能接近0，这样等式近似成立的情况下，同样可以得到改善视角的效果。

实际使用中，先初步设定抖动数据在空间或时间上的积分效果为零或近似为零或近似为零，如果不进行空间或时间划分，采用随机生成的抖动数据，则抖动数据近似积分效果为零；如果对空间或时间进行划分则可精确确定抖动数据的极性和幅值，保证抖动数据在划分的空间或时间内的积分效果为零或近似为零。由于抖动数据和像素亮度抖动值并不完全一一对应，因此，针对不同的显示技术，可以进一步通过实验的方法对抖动数据进行微调校正，使得像素亮度抖动值在空间或时间上的积分效果尽可能接近零，一旦调校完毕，即可将最终抖动数据作为参数固定下来，生成查询表以供显示驱动时使用。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。

Claims (4)

1.一种液晶显示器的驱动方法，每幅图像包括多个像素，多幅图像依次输出形成连续图像，其特征在于，对每幅图像数据，生成抖动数据，与原有图像数据叠加生成新的图像数据，所述抖动数据对应的像素亮度抖动值在空间上的积分效果为零或近似为零；

所述抖动数据的正、负极性随机生成，所述抖动数据的幅值不大于原始图像数据的20％；每幅图像划分成多个调制单元，每个调制单元包括m个相邻像素，分别赋予像素编号i，每个像素生成抖动数据ΔAi，对应该像素正视角亮度变化值ΔLi，其中，

或者

m，i为正整数，m＞1，1≤i≤m。

2.根据权利要求1所述的液晶显示器的驱动方法，其特征在于，m为2，两个抖动数据的极性相反，对应的两个像素亮度变化值ΔL1与ΔL2之和等于0或者近似等于0。

3.一种液晶显示器的驱动方法，每幅图像包括多个像素，多幅图像依次输出形成连续图像，其特征在于，对每幅图像数据，生成抖动数据，与原有图像数据叠加生成新的图像数据，所述抖动数据对应的像素亮度抖动值在时间上的积分效果为零或近似为零，所述抖动数据的正、负极性随机生成，所述抖动数据的幅值不大于原始图像数据的20％；每m幅依次相邻图像为一个调制周期，为任一特定像素，在其第i帧生成抖动数据ΔAi，对应该像素第i帧的正视角亮度变化值ΔLi，其中

或者

m为正整数，m＞1，i为正整数，1≤i≤m。

4.根据权利要求3所述的液晶显示器的驱动方法，其特征在于，m为2，对任一特定像素，两个抖动数据ΔA1与ΔA2的极性相反，对应的正视角亮度变化值ΔL1与ΔL2之和等于0或者近似地等于0。

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