CN102376266A - 显示设备及其驱动方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及能够改善图像质量的显示设备及其驱动方法。显示设备包括：直方图生成/分析单元，逐帧地分析从外部提供给其的图像数据，生成各帧所包括的图像数据的直方图，并分析直方图；伽马基准电压生成单元，生成多个伽马基准电压并根据来自直方图生成/分析单元的分析结果调整伽马基准电压的量值，并输出调整过的伽马基准电压；定时控制器，重新设置从外部提供给其的图像数据，控制这样重新设置的图像数据的输出定时，并发送重新设置的图像数据；和数据驱动器，通过使用来自伽马基准电压生成单元的多个伽马基准电压而生成多个伽马梯度电压，通过使用伽马梯度电压将来自定时控制器的图像数据转换为模拟图像信号，并将模拟图像信号提供给显示面板。

Description

显示设备及其驱动方法
技术领域
本发明涉及显示设备，更具体地涉及能够改善图像质量的显示设备及其驱动方法。
背景技术
本申请要求2010年8月5日提交的韩国专利申请No.10-2010-0075533的优先权，由此以引证的方式并入其内容，如同在这里进行了完全阐述一样。
相关技术的显示设备根据始终具有固定值的伽马梯度曲线而未考虑图像的特性来显示图像。因此，相关技术的显示设备在表现动态图像或重点对比的图像方面具有限制。
发明内容
因此，本发明致力于提供一种显示设备及其驱动方法。
本发明的目的是提供一种显示设备及其驱动方法，在该显示设备及其驱动方法中分析一帧的图像数据的直方图，并根据分析的结果来调整伽马基准电压，以生成适合于图像特性的伽马梯度曲线。
本发明的其他优点、目的以及特征的一部分将在随后的说明中进行阐述，而一部分在由本领域普通技术人员试验了下面的内容后会变得清楚，或者可以通过实施本发明而获知。本发明的目的和其他优点可以由在书面说明书及其权利要求书以及附图中具体指出的结构实现并获得。
为了实现这些目的和其他优点，并且根据本文中所具体体现和广泛描述的发明宗旨，提供了一种显示设备，该显示设备包括：直方图生成/分析单元，其逐帧地分析从外部提供给该直方图生成/分析单元的图像数据，生成各个帧所包括的图像数据的直方图，并且对所述直方图进行分析；伽马基准电压生成单元，其生成多个伽马基准电压并根据来自所述直方图生成/分析单元的分析结果来调整所述伽马基准电压的量值，并且输出这样经过调整的伽马基准电压；定时控制器，其重新设置从外部提供给该定时控制器的图像数据，控制这样重新设置的图像数据的输出定时，并发送这样重新设置的图像数据；和数据驱动器，其通过使用来自所述伽马基准电压生成单元的多个伽马基准电压来生成多个伽马梯度电压，通过使用所述伽马梯度电压将来自所述定时控制器的图像数据转换为模拟图像信号，并将所述模拟图像信号提供给显示面板。
直方图生成/分析单元包括：亮度提取单元，其提取一帧的图像数据的亮度分量；直方图生成单元，其将来自所述亮度提取单元的一帧的图像数据的亮度分量按照梯度分类，并计算各个梯度的频率以生成一帧的图像数据的直方图；和直方图分析单元，其分析来自所述直方图生成单元的直方图以确定一帧中的全部梯度的平均梯度、包括超过预设频率的梯度的峰值区域的数量、在各个峰值区域处形成的各个峰值梯度的平均峰值梯度、和表示各个峰值区域的宽度的分布程度。
伽马基准电压生成单元参照来自所述直方图分析单元的所述平均峰值梯度和所述分布程度来选择各个峰值区域的所述平均峰值梯度的伽马基准电压，并根据所述分布程度来调整与这样选择的伽马基准电压相邻的伽马基准电压的量值。
伽马基准电压生成单元以如下方式调整所述伽马基准电压的量值，即，使得所述峰值区域的伽马基准电压之间的电压差随着所述分布程度变大而变小；其中所述伽马基准电压生成单元以如下方式调整各个伽马基准电压的量值，即，使得所述峰值区域的伽马基准电压之间的电压差随着所述分布程度变小而变大。
伽马基准电压生成单元对除了具有最大量值的最大伽马基准电压和具有最小量值的最小伽马基准电压之外的伽马基准电压的量值进行调整。
显示设备还包括：背光，其向所述显示面板提供光；和背光驱动单元，其生成用于驱动所述背光的亮度控制信号，其中所述背光驱动单元参照所述平均梯度、所述峰值区域的数量、所述平均峰值梯度、和所述分布程度来调整所述亮度控制信号的占空比。
背光驱动单元参照最大平均峰值梯度来调整所述亮度控制信号的占空比。
在本发明的另一方面中，一种用于驱动显示设备的方法包括：步骤A，其逐帧地分析从外部提供的图像数据，生成各个帧所包括的图像数据的直方图，并且对所述直方图进行分析；步骤B，其生成多个伽马基准电压并根据所述步骤A中的结果来调整所述伽马基准电压的量值；步骤C，其重新设置从外部提供的图像数据，控制这样重新设置的图像数据的输出定时，并发送这样重新设置的图像数据；和步骤D，其通过使用所述多个伽马基准电压来生成多个伽马梯度电压，通过使用所述伽马梯度电压将来自所述步骤C的图像数据转换为模拟图像信号，并将所述模拟图像信号提供给显示面板。
步骤A包括：步骤E，其提取一帧的图像数据的亮度分量；步骤F，其将一帧的图像数据的亮度分量按照梯度分类，并计算梯度的频率以生成一帧的图像数据的直方图；和步骤G，其分析所述直方图以确定一帧中的全部梯度的平均梯度、包括超过预设频率的梯度的峰值区域的数量、在各个峰值区域处形成的各个峰值梯度的平均峰值梯度、和表示各个峰值区域的宽度的分布程度。
用于驱动显示设备的方法还包括：步骤H，其向所述显示面板提供光；和步骤I，其生成用于控制光的亮度的亮度控制信号，其中参照所述平均梯度、所述峰值区域的数量、所述平均峰值梯度、和所述分布程度来调整所述亮度控制信号的占空比。
应当理解，上文对本发明的概述与下文对本发明的详述都是示例性和解释性的，旨在提供对如权利要求所述发明的进一步解释。
附图说明
附图被包括进来以提供对本公开的进一步的理解并被并入且构成本申请的一部分，附图示出了本公开的实施方式，并且与说明书一起用于解释本公开的原理。在附图中：
图1示出了根据本发明优选实施方式的显示设备的框图。
图2具体地示出了图1中的直方图生成/分析单元的框图。
图3示出了特定帧的图像数据的直方图。
图4示出了特定帧的图像数据的另一直方图。
图5示出了基于图3中的直方图生成的伽马梯度曲线。
图6示出了基于图4中的直方图生成的伽马梯度曲线。
图7示出了特定帧的图像数据的另一直方图。
图8示出了基于图7中的直方图生成的伽马梯度曲线。
具体实施方式
现在将详细地描述本发明的具体实施方式，在附图中例示了其示例，只要有可能，在全部图中将使用相同的标号来指示相同或相似的部件。
图1示出了根据本发明的一个优选实施方式的显示设备的框图。
参照图1，显示设备包括：系统SYS、显示面板PN、选通驱动器GD、数据驱动器DD、定时控制器TC、直方图生成/分析单元HGA、伽马基准电压生成单元GRG、背光驱动单元BD和背光BL。
显示面板PN包括在多条选通线GL和多条数据线DL的交叉部分处的像素的矩阵。各个像素均包括薄膜晶体管、液晶单元Clc和存储电容器Cst。在各个像素处形成的薄膜晶体管TFT响应于来自选通线GL的扫描信号向液晶单元Clc提供来自数据线DL的模拟图像信号。存储电容器Cst形成在像素电极和公共电极之间，以维持在液晶单元处存储的电压。
直方图生成/分析单元HGA逐帧地分析来自系统的图像数据，生成每一帧中所包括的图像数据的直方图，并分析该直方图。
伽马基准电压生成单元GRG生成多个伽马基准电压并将伽马基准电压提供给数据驱动器DD。伽马基准电压生成单元GRG根据来自直方图生成/分析单元HGA的分析的结果来调整伽马基准电压的量值并输出这样调整过的伽马基准电压。
从伽马基准电压生成单元GRG向数据驱动器DD提供多个伽马基准电压，并且数据驱动器DD通过使用其中设立的电阻串来将所述多个伽马基准电压分开以生成多个伽马梯度电压。并且，数据驱动器DD通过使用伽马梯度电压将来自定时控制器TC的图像数据转换为模拟图像信号，并向显示面板PN的数据线DL提供模拟图像信号。
背光BL向显示面板PN提供光。在背光中的光源可以是荧光灯或发光二极管。
背光驱动单元BD生成用于驱动背光BL的亮度控制信号。
将更详细地描述直方图生成/分析单元HGA。
图2具体地示出了图1中的直方图生成/分析单元HGA的框图。
参照图2，直方图生成/分析单元HGA包括：亮度提取单元LE、直方图生成单元HG、和直方图分析单元HA。
亮度提取单元LE提取一帧的图像数据的亮度分量。
直方图生成单元HG将来自亮度提取单元LE的一帧的图像数据的亮度分量按照梯度分类，计算梯度的频率并生成一帧的图像数据的直方图。
直方图分析单元HA分析来自直方图生成单元HG的直方图以确定一帧中的全部梯度的平均梯度、包括超过预设频率的梯度的峰值区域的数量、在各个峰值区域处形成的各个峰值梯度的平均峰值梯度、和表示各个峰值区域的宽度的分布程度。
伽马基准电压生成单元GRG选择与每个峰值区域的平均峰值梯度对应的伽马基准电压，并根据平均峰值梯度和分布程度来调整与这样选择的伽马基准电压相邻的各个伽马基准电压的量值。在该情况下，伽马基准电压生成单元GRG按照如下方式调整各个伽马基准电压的量值，即，使得峰值区域的伽马基准电压之间的电压差随着分布程度变大而变小，而且伽马基准电压生成单元GRG按照如下方式调整各个伽马基准电压的量值，即，使得峰值区域的伽马基准电压之间的电压差随着分布程度变小而变大。
伽马基准电压生成单元GRG调整除了具有最大量值的伽马基准电压和具有最小量值的伽马基准电压之外的伽马基准电压的量值。即，伽马基准电压生成单元GRG按照原样地保持具有最大量值的伽马基准电压和具有最小量值的伽马基准电压。
伽马基准电压生成单元GRG可以具有多个查找表，这些查找表具有根据直方图的形式预先在其中存储的多个伽马基准电压。在该情况下，伽马基准电压生成单元GRG根据向其提供的直方图信息来选择并输出在查找表之一中存储的伽马基准电压。
并且，可以从直方图分析单元HA向伽马基准电压生成单元GRG提供不同的数字化信息，并且伽马基准电压生成单元GRG根据数字化信息调整伽马基准电压的量值。
图3示出了特定帧的图像数据的直方图。
在直方图生成单元HG处生成的直方图可以具有图3中示出的形式。直方图具有表示梯度的级别的X轴(例如可以设置为从0梯度到255梯度)和表示梯度的频率的Y轴。从该直方图可以知道，一帧中的全部梯度的平均梯度、包括超过预设频率的梯度的峰值区域的数量、在各个峰值区域处形成的各个峰值梯度的平均峰值梯度、和表示各个峰值区域的宽度的分布程度。P表示阈值频率，其中，其频率超过阈值频率的梯度所在的位置是峰值区域。即，在图3中，包括其频率超过该阈值频率的梯度的峰值区域是一个区域。在峰值区域处的平均峰值梯度是位于分布宽度W1内的梯度的平均值。
图4示出了特定帧的图像数据的另一直方图，其示出了比图3中示出的直方图小的分布宽度W2。
图5示出了基于图3中的直方图生成的伽马梯度曲线。向伽马基准电压生成单元GRG提供图3中的直方图，并且伽马基准电压生成单元GRG调整伽马基准电压的量值，以使数据驱动器DD生成第二伽马梯度曲线G_M，而不生成第一伽马梯度曲线G_0。例如，如果假设图3中的平均梯度是100梯度，则为了更强调原始的第一伽马梯度曲线G_0的100梯度和与100梯度相邻的梯度(97至99梯度、和101至103梯度)，伽马基准电压生成单元GRG调制100梯度的伽马基准电压和与100梯度相邻的伽马基准电压，以生成第二伽马梯度曲线G_M。例如，如果伽马基准电压生成单元GRG生成8个彼此不同的伽马基准电压，则伽马基准电压生成单元GRG选择落在100梯度上的伽马基准电压之一，并向100梯度的伽马基准电压和与100梯度的伽马基准电压相邻的伽马基准电压给出加权值，以调制梯度。
如果不存在100梯度的伽马基准电压，则伽马基准电压生成单元GRG选择具有与100梯度最接近的梯度的伽马基准电压，并对这样选择的伽马基准电压和与这样选择的伽马基准电压相邻的伽马基准电压进行调制。例如，如果伽马基准电压生成单元GRG生成8个彼此不同的伽马基准电压，则伽马基准电压生成单元GRG选择具有与100梯度的伽马基准电压最接近的8个伽马基准电压之一，并向这样选择的伽马基准电压和与这样选择的伽马基准电压相邻的伽马基准电压给出加权值，以调制梯度。
图6示出基于图4中的直方图生成的伽马梯度曲线，其中可以知道，图6中的第二伽马梯度曲线G_M具有比图5中的第二伽马梯度曲线G_M的斜率L1陡峭的斜率L2。这是因为在图4中的直方图具有比图3中的直方图的分布宽度W1小的分布宽度W2。
图7示出了特定帧的图像数据的另一直方图，其中可以注意到，存在两个峰值区域。即，存在超过阈值频率P并且彼此间具有很大梯度差的两个峰值区域。
图8示出了基于图7中的直方图生成的伽马梯度曲线。通过将分布宽度为W3的峰值区域的伽马基准电压的量值调整为比原始量值小并且将分布宽度为W4的峰值区域的伽马基准电压的量值调整为比原始量值大，可以提高图像的对比度和锐度。
因而，通过参照一帧的图像数据的直方图来调制每一帧的伽马基准电压，可以提高图像的质量。
并且，背光驱动单元BD参照来自直方图分析单元HA的平均梯度、峰值区域的数量、平均峰值梯度和分布程度来调整亮度控制信号的占空比。
例如，参照图3和图4，如果直方图具有一个峰值区域，则背光驱动单元BD通过下面的公式1来计算占空比。
占空比＝(最大占空-最小占空)*(平均峰值梯度/最大梯度)+最小占空(1)
例如，如果假设背光BL具有最小30％～最大100％的占空范围，在图3中，最大梯度是255，并且平均峰值梯度是100，则通过上述公式1，即，(100-30)*(100/255)+30，可以计算出57.5％的占空比。
同时，参照图7，如果直方图具有两个或两个以上峰值区域，则背光驱动单元BD通过下面的公式2来计算占空比。
占空比＝(最大占空-最小占空)*(最大平均峰值梯度/最大梯度)+最小占空(2)
在公式2中，最大平均峰值梯度表示多个平均峰值梯度中的最大的一个。
例如，如果假设背光BL具有最小30％～最大100％的占空范围，在图7中，最大梯度是255，并且分布宽度为W3的峰值区域的平均峰值梯度是50，并且分布宽度为W4的峰值区域的平均峰值梯度是200，则通过上述公式2，即，(100-30)*(200/255)+30，可以计算出85％的占空比。
与图3中的直方图对应的一帧图像可以是上面大致分布有许多100梯度图像的平面图像，并且与图7中的直方图对应的一帧图像可以是同时在上面分布50梯度的黑暗图像和200梯度的明亮图像的图像。例如，图7的图像可以是在总体黑暗的背景上局部地表现的非常明亮的点的图像。因而，尽管图3和图7彼此完全不同地表达图像，但它们的平均梯度是相同的。但是，需要将图7的图像显示为比图3的图像更明亮的图像。通过根据峰值区域的数量选择公式1和公式2的任何一个，并且控制亮度控制信号和占空比，可以提供适合于图像的亮度的光。
同时，本发明的定时控制器TC可以调制图像数据，以扩展图像数据的梯度。
如已经描述的，本发明的显示设备及其驱动方法具有以下优点。
首先，通过分析一帧的图像数据的直方图并参照分析的结果来调整伽马基准电压的量值，可以生成适合于图像的伽马梯度曲线。
其次，通过参照直方图的分析的结果来控制亮度控制信号的占空比，可以提高对比度并且可以降低功耗。
本领域的技术人员很清楚，在不偏离本发明的精神或范围的情况下，可以对本发明进行各种修改和变型。因而，本发明期望涵盖落入所附权利要求及其等同物的范围内的对本发明的修改和变型。

Claims (10)

1.一种显示设备，该显示设备包括：
直方图生成/分析单元，其逐帧地分析从外部提供给该直方图生成/分析单元的图像数据，生成各个帧所包括的图像数据的直方图，并且对所述直方图进行分析；
伽马基准电压生成单元，其生成多个伽马基准电压并根据来自所述直方图生成/分析单元的分析结果来调整所述伽马基准电压的量值，并且输出这样经过调整的伽马基准电压；
定时控制器，其重新设置从外部提供给该定时控制器的图像数据，控制这样重新设置的图像数据的输出定时，并发送这样重新设置的图像数据；和
数据驱动器，其通过使用来自所述伽马基准电压生成单元的多个伽马基准电压来生成多个伽马梯度电压，通过使用所述伽马梯度电压将来自所述定时控制器的图像数据转换为模拟图像信号，并将所述模拟图像信号提供给显示面板。
2.根据权利要求1所述的显示设备，其中，所述直方图生成/分析单元包括：
亮度提取单元，其提取一帧的图像数据的亮度分量；
直方图生成单元，其将来自所述亮度提取单元的一帧的图像数据的亮度分量按照梯度分类，并计算各个梯度的频率以生成一帧的图像数据的直方图；和
直方图分析单元，其分析来自所述直方图生成单元的直方图以确定一帧中的全部梯度的平均梯度、包括超过预设频率的梯度的峰值区域的数量、在各个峰值区域处形成的各个峰值梯度的平均峰值梯度、和表示各个峰值区域的宽度的分布程度。
3.根据权利要求2所述的显示设备，其中，所述伽马基准电压生成单元参照来自所述直方图分析单元的所述平均峰值梯度和所述分布程度来选择各个峰值区域的所述平均峰值梯度的伽马基准电压，并根据所述分布程度来调整与这样选择的伽马基准电压相邻的伽马基准电压的量值。
4.根据权利要求3所述的显示设备，其中，所述伽马基准电压生成单元以如下方式调整所述伽马基准电压的量值，即，使得所述峰值区域的伽马基准电压之间的电压差随着所述分布程度变大而变小；
其中所述伽马基准电压生成单元以如下方式调整各个伽马基准电压的量值，即，使得所述峰值区域的伽马基准电压之间的电压差随着所述分布程度变小而变大。
5.根据权利要求1所述的显示设备，其中，所述伽马基准电压生成单元对除了具有最大量值的最大伽马基准电压和具有最小量值的最小伽马基准电压之外的伽马基准电压的量值进行调整。
6.根据权利要求2所述的显示设备，该显示设备还包括：
背光，其向所述显示面板提供光；和
背光驱动单元，其生成用于驱动所述背光的亮度控制信号，
其中，所述背光驱动单元参照所述平均梯度、所述峰值区域的数量、所述平均峰值梯度、和所述分布程度来调整所述亮度控制信号的占空比。
7.根据权利要求6所述的显示设备，其中，所述背光驱动单元参照最大平均峰值梯度来调整所述亮度控制信号的占空比。
8.一种用于驱动显示设备的方法，该方法包括以下步骤：
步骤A，该步骤逐帧地分析从外部提供的图像数据，生成各个帧所包括的图像数据的直方图，并且对所述直方图进行分析；
步骤B，该步骤生成多个伽马基准电压并根据所述步骤A中的结果来调整所述伽马基准电压的量值；
步骤C，该步骤重新设置从外部提供的图像数据，控制这样重新设置的图像数据的输出定时，并发送这样重新设置的图像数据；以及
步骤D，该步骤通过使用所述多个伽马基准电压来生成多个伽马梯度电压，通过使用所述伽马梯度电压将来自所述步骤C的图像数据转换为模拟图像信号，并将所述模拟图像信号提供给显示面板。
9.根据权利要求8所述的用于驱动显示设备的方法，其中，所述步骤A包括以下步骤：
步骤E，该步骤提取一帧的图像数据的亮度分量；
步骤F，该步骤将一帧的图像数据的亮度分量按照梯度分类，并计算梯度的频率以生成一帧的图像数据的直方图；和
步骤G，该步骤分析所述直方图以确定一帧中的全部梯度的平均梯度、包括超过预设频率的梯度的峰值区域的数量、在各个峰值区域处形成的各个峰值梯度的平均峰值梯度、和表示各个峰值区域的宽度的分布程度。
10.根据权利要求9所述的用于驱动显示设备的方法，该方法还包括以下步骤：
步骤H，该步骤向所述显示面板提供光；和
步骤I，该步骤生成用于控制光的亮度的亮度控制信号，
其中参照所述平均梯度、所述峰值区域的数量、所述平均峰值梯度、和所述分布程度来调整所述亮度控制信号的占空比。
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