CN102737604B - 显示面板驱动与扫描的系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种显示面板驱动与扫描的系统及方法，用于一液晶显示面板，一时序控制电路用以将一个帧显示时间分成一第一子帧、一第二子帧及一第三子帧。当于第一子帧中，一影像处理电路依据一现行帧影像及一前一帧影像，用以计算现行帧影像相关的超驱动讯号，并输出该超驱动讯号。当于该第二子帧中，该影像处理电路输出该现行帧影像，一资料驱动电路依据该现行帧影像对该液晶显示面板中的多个像素进行充电。当于该第三子帧中，该时序控制电路驱动一背光驱动电路，用以将该液晶显示面板上的背光源打开，进而显示该现行帧影像。

Description

显示面板驱动与扫描的系统及方法

技术领域

本发明是关于显示面板的技术领域，尤指一种显示面板驱动与扫描的系统及方法。

背景技术

图1为已知显示面板驱动原理的示意图。如图1所示，其驱动方式为在一个帧显示时间(frame period)内，依序开启扫描讯号，例如：由第一条线L1开始依序扫描至最后一条线Ln。在每条扫描线开启时，再将欲显示的资料经由资料通道(S1～Sm)写入至显示面板。此时显示面板即可依照扫描顺序，依序显示输入的资料，在完整扫描结束时即可显示完整画面。

已知技术中，面板显示驱动方式在实际应用时会遇到一个特别的问题，亦即第一条扫描线至最后一条扫描线显示的资料存在有将近一个显示帧(frame)时间差，此时间差现象容易造成视觉效果上的闪烁现象，进而产生拖影现象。

液晶显示(Liquid Crystal Display，LCD)面板与传统的阴极射线管(CathodeRay Tube，CRT)屏幕相比，LCD面板上画面的拖影是LCD一直以来的最大缺点之一，虽然目前的主流液晶的响应时间都达到了8ms以上，但是液晶仍然会多多少少存在一定程度的拖影现象

尽管许多已知技术已将LCD的信号响应时间渐次缩短至灰阶5ms、4ms、2ms甚至1ms，但是LCD面板在显示高速动态画面时，依然残存的拖影现象，所以，如何消除液晶的拖影现象是急需解决的一个问题。

更进一步说明，拖影的产生主要有以下两个原因：

首先，从液晶的工作原理来看，LCD显示画面中的每个像素点时，是用液晶分子的扭转来控制照射光线的强弱，其中，照射光线来自始终处于发光状态的背光管。液晶分子的粘滞性、液晶分子难以完全阻挡光线的透过、及背光管光源始终打开等因素，使得LCD面板对像素信号表现出所谓的“稳态式”(hold-type)显示，即每个信号的间隔呈现较强的连贯性，这恰使人眼的视觉暂留效应敏感地捕捉到，在画面快速切换过程中容易暂留“记忆”上一幅画面，从而与新画面产生迭加、混淆乃至于较严重的拖影效果。

其次，人眼的视觉暂留效应亦是液晶的拖影现象的另一个原因，因为人的视觉在物体在眼前骤然消失时仍然会停留一段时间，所以即使液晶面板反应时间再快，对会因人眼的视觉暂留效应都会留下画面的拖影现象。

目前液晶的响应时间已经提高到了最高1ms的水平，其方法是对显示器的驱动电压进行精密控制，从而提高每种灰阶之间的响应时间，然而通过这种方法所提高的响应时间已经达到了极限，但拖影现象仍然存在。

针对液晶的拖影现象，一种已知的插黑技术(Black Frame InsertionTechnology)用以消除液晶的拖影现象。其是周期性地在两帧画面中插入全黑画面，从而避免由人眼特殊的成像机制而导致的画面切换时，边缘出现的模糊效果，进而消除液晶的拖影现象。由于人眼具有视觉暂留效应，插黑技术在两帧画面中插入一帧全黑画面，冲抵了人眼的视觉暂留时间，从而消除液晶的拖影现象。

于美国专利第US 6,693,618公告案中即揭露一种插黑的方式，亦即将每一帧(frame)分成显示影像资料的次帧以及显示全黑画面的次帧，藉此降低影像显示时间，用以改善液晶显示器的残影问题。然而上述的插黑方式须在原帧的时间内完成原帧与插黑帧的显示，因此必须增加驱动时脉CLK的频率。增加频率的驱动时脉CLK会增加薄膜电晶体液晶显示器10的耗电，因此不利于可携式电子装置的用途。再者，已知插黑处理是以帧为基础处理，若是原影像帧与插黑帧比例不为1∶1时，会有画面不均匀的问题。同时，在插黑处理时，背光源需一直打开，消耗许多能源。

于美国专利第US 8,013,829公告案中，其是将一帧显示时间(frameperiod)T0分成一第一子帧显示时间(sub-frame period)T1及一第二子帧显示时间(sub-frame period)T2。图2是已知液晶显示面板扫描时序的示意图。如图2所示，在第一子帧显示时间T1中，依据位址驱动液晶显示一正常影像单元或一黑影像单元，在第二子帧显示时间T2中，驱动液晶像素，用以将该正常影像单元转换成一黑影像单元，或是将该黑影像单元转换成一正常影像单元，藉以改善液晶的拖影现象。然而，其虽可改善液晶的拖影现象，但并未能完全消除液晶的拖影现象，同时，在帧显示时间(frame period)T0中，背光源需一直打开，亦消耗许多能源。因此，已知显示面板驱动与扫描的系统实仍有改善的空间。

发明内容

本发明的目的主要是在提供一种显示面板驱动与扫描之系统，以消除液晶面板的拖影现象，以增加影像清晰度，并达到降低功率消耗的目的，可应用于手持式装置中，以延长手持式装置使用时间。

依据本发明的一特色，本发明提出一种显示面板驱动与扫描的系统，其用于一液晶显示面板，以驱动该液晶显示面板的像素进行影像显示，其中该液晶显示面板具有多个扫描线、多个资料线以及多个像素，该多个扫描线是以行(row)方式排列，该多个资料线系以列(column)方式并与该多个扫描线交叉排列，该多个像素中的每一像素位于每一个扫描线及每一个资料线交叉处，该系统包含一扫描驱动电路、一资料驱动电路、一影像处理电路、及一时序控制电路。该扫描驱动电路经由该多个扫描线而连接至该液晶显示面板，以供应该液晶显示面板扫描驱动讯号。该资料驱动电路经由该多个资料线而连接至该液晶显示面板，以供应该液晶显示面板影像显示讯号。该影像处理电路连接至该资料驱动电路，其储存有一张前一帧影像并接收一现行帧影像，该影像处理电路依据该前一帧影像及该现行帧影像，以计算该现行帧影像的超驱动(overdriving)讯号。该时序控制电路连接至该扫描驱动电路、该资料驱动电路以及该影像处理电路，以控制该扫描驱动电路、该资料驱动电路、及该影像处理电路，并产生相关讯号，以于该液晶显示面板显示该现行帧影像；其中，在一帧显示时间(1 frame period)中，该影像处理电路分别输出该超驱动(overdriving)讯号及该现行帧影像，以对该多个像素充电。

依据本发明的另一特色，本发明提出一种显示面板驱动与扫描的方法，其用于一液晶显示面板，以驱动该液晶显示面板的像素进行影像显示，其中该液晶显示面板具有多个扫描线、多个资料线、及多个像素，该多个扫描线系以行(row)方式排列，该多个资料线系以列(column)方式并与该多个扫描线交叉排列，该多个像素中的每一像素位于每一个扫描线及每一个资料线交叉处，该方法包含：(A)一时序控制电路将一个帧显示时间(frame period)分成一第一子帧、一第二子帧及一第三子帧；(B)于该第一子帧中，一影像处理电路依据一现行帧影像及一前一帧影像，以计算该现行帧影像的超驱动讯号，并输出该超驱动讯号；(C)于该第二子帧中，该影像处理电路输出该现行帧影像，一资料驱动电路依据该现行帧影像对该液晶显示面板的多个像素充电；以及(D)于该第三子帧Tb中，该时序控制电路驱动一背光驱动电路，以将该液晶显示面板上的背光源打开，以便显示该现行帧影像。

本发明显示面板驱动与扫描的系统，将基本的扫描速度加快，使在一个显示帧时间(frame)内提早将显示面板扫描完成，并可以增加扫描次数，亦即扫描达到2次以上。由于提早扫描完成并保留停止扫描的时间间隔，所以显示画面可以快速更新后即刻显示并保持一段时间，此时人眼视觉效果即不易察觉闪烁问题。同时，仅在第三子帧Tb时才打开背光源，可较已知技术节省电源。在第一子帧T1中，资料驱动电路依据该影像处理电路输出该超驱动讯号，以对该液晶显示面板上的多个像素的电容进行充电，进而加快了液晶反应速度。在第二子帧T2中，资料驱动电路依据该影像处理电路输出现行帧影像，用以对该液晶显示面板上的多个像素的电容进行充电，进而当于第三子帧Tb中打开背光源，即可显示现行帧影像。需注意，由于在第一子帧T1及第二子帧T2中，背光源并未开启，可达到已知技术的插黑功能。

附图说明

图1为已知显示面板驱动原理的示意图；

图2为已知液晶显示面板扫描时序的示意图；

图3为本发明显示面板驱动与扫描的系统的结构示意图；

图4为本发明液晶显示面板扫描的时序图；

图5为本发明影像处理电路的结构示意图。

图6为本发明中该影像处理电路执行的示意图；

图7为本发明中该影像处理电路执行的另一示意图；

图8为本发明显示面板驱动与扫描的方法的流程图。

【主要元件符元说明】

显示面板驱动与扫描的系统300

扫描驱动电路310  资料驱动电路320

影像处理电路330  时序控制电路340

背光驱动电路350  第一储存装置360

液晶显示面板370  扫描线371

资料线372        像素373

背光源390        超驱动讯号计算装置333

第二储存装置331  多工装置335

前一帧影像FP     现行帧影像FC

步骤(A)～(D)

具体实施方式

参照图3所示为本发明的显示面板驱动与扫描的系统300的结构示意图，本发明的显示面板驱动与扫描的系统用于一液晶显示面板370，用以驱动该液晶显示面板370的像素373进行影像显示，其中该液晶显示面板370具有多个扫描线371、多个资料线372、多个像素373、及一背光源390，该多个扫描线371是以行(row)方式排列，该多个资料线372是以列(column)方式并与该多个扫描线371交叉排列，该多个像素373中的每一像素373位于每一个扫描线371及每一个资料线372交叉处，该背光源390提供液晶显示面板370显示所需的光源。如图3所示，该显示面板驱动与扫描的系统300包含一扫描驱动电路310、一资料驱动电路320、一影像处理电路330、一时序控制电路340、一背光驱动电路350、及一第一储存装置360。

该扫描驱动电路310经由该多个扫描线371而连接至该液晶显示面板370，用以供应该液晶显示面板370扫描驱动讯号。

该资料驱动电路320经由该多个资料线372而连接至该液晶显示面板370，用以供应该液晶显示面板影像显示讯号。

该影像处理电路330连接至该资料驱动电路320，其储存有前一帧影像FP并接收一现行帧影像FC，该影像处理电路330依据该前一帧影像FP及该现行帧影像FC，用以采用现有技术计算该现行帧影像FC的超驱动(overdriving)讯号。

该时序控制电路340连接至该扫描驱动电路310、该资料驱动电路320、该影像处理电路330、及该背光驱动电路350，用以控制该扫描驱动电路310、该资料驱动电路320、该影像处理电路330、及该背光驱动电路350，并产生相关讯号，进而于该液晶显示面板370显示该现行帧影像FC。

该背光驱动电路350连接至该时序控制电路340及该液晶显示面板370，该时序控制电路340控制该背光驱动电路350，用以驱动该液晶显示面板370的背光源390。

在一帧显示时间(1 frame period)TFrame中，该影像处理电路330分别输出该超驱动(overdriving)讯号及该现行帧影像FC，用以对该多个像素373的电容(图未示)进行充电。该帧显示时间TFrame分为一第一子帧T1、一第二子帧T2及一第三子帧Tb，其中，当于该第一子帧T1中，该影像处理电路330输出该超驱动讯号，用以对该多个像素373的电容充电，当于该第二子帧T2中，该影像处理电路330输出该现行帧影像FC，用以对该多个像素373的电容充电。

当于该第三子帧Tb中，该时序控制电路340控制该背光驱动电路350，用以驱动该液晶显示面板370的背光源390产生背光，进而显示该现行帧影像FC。当在第一子帧T1及第二子帧T2中，该时序控制电路340驱动该背光驱动电路350，用以将该液晶显示面板370上的背光源390关闭，以及当在第三子帧Tb中，该时序控制电路340驱动该背光驱动电路350，用以将该液晶显示面板370上的背光源390打开，以便显示该现行帧影像FC。

图4为本发明显示面板扫描的时序图。其中帧脉冲(Frame Pulse)讯号系代表一个显示画面周期时间，亦即两个帧脉冲(Frame Pulse)讯号之间为一个显示画面周期时间Tframe(ms)。L1，L2，...，Ln为显示面板扫描线(scanline)，如解析度为320(H)×240(V)像素的显示面板，其扫描线为240条(L1～L240)。扫描时间定义为由L1依序开启至Ln。S1～Sm为显示面板资料线(source line)，如解析度为320(H)x240(V)像素的显示面板其资料线为320条(S1～S320)。间隔时间Tb即第三子帧为停止扫描周期时间，扫描时间为T1+T2即第一子帧和第二子帧，故间隔时间Tb为Tframe-(T1+T2)。例如：该液晶显示面板370的解析度为320(H)x240(V)，帧显示率(frame rate)为60Hz时，Tframe为16.67ms、T1＝5ms、T2＝5ms、Tb＝6.67ms

该第一储存装置360连接至该影像处理电路330，以暂存该现行帧影像FC。

图5系该影像处理电路330的结构示意图。该影像处理电路330包含一第二储存装置331、一超驱动(overdriving)讯号计算装置333以及一多工装置335。

该第二储存装置331连接至该第一储存装置360，在前一帧显示时接收当时的现行帧影像，并暂存作为该前一帧影像FP。

该超驱动讯号计算装置333连接至该第一储存装置360及该第二储存装置331，依据该现行帧影像FC及该前一帧影像FP，以计算该现行帧影像FC的超驱动讯号。

该多工装置335连接至该第一储存装置360、该第二储存装置331、及该时序控制电路340，以输出超驱动讯号或该现行帧影像FC。

图6为本发明中该影像处理电路330执行的示意图。在该第一子帧T1中，该第一储存装置360输出一现行帧影像FC中的一像素资料(×)时，该第二储存装置331亦输出一前一帧影像FP对应位置处的像素资料(△)，该超驱动讯号计算装置333依据现行帧影像FC中的该像素资料(×)及该前一帧影像FP中的该像素资料(△)，用以计算对应位置处的超驱动讯号，此时，该时序控制电路340设定该多工装置335，以输出超驱动讯号(设计者需依据面板解析度、该超驱动讯号计算装置333的delay、传输路径的delay等因素，而在该时序控制电路340中设计相对应的电路，即可达到同步)。当进行下一个像素时，像素资料(×)即写入该第二储存装置331，进而取代像素资料(△)，以作为下一次计算超驱动讯号时的前一帧影像FP的像素。

该超驱动(overdriving)讯号电压比该像素资料(×)所对应的电压大一点(在IC设计中，似乎只有电压可以比较，要根据明暗决定，表示有比较，可能需要photo diode以将明暗转换成电压or电流，再进行比较)，其持续一段时间(T1)之后，再于该第二子帧T2中降回该像素资料(×)所对应的电压，由于该超驱动(overdriving)讯号的电压稍大一点，可以让液晶转快一点，加快了液晶反应速度。

如图7所示，在该第二子帧T2中，该时序控制电路340设定该多工装置335，以输出于该第一子帧T1中储存于该第二储存装置331的现行帧影像FC的像素资料(×)。

在该第三子帧Tb中，该时序控制电路340驱动该背光驱动电路350，用以将该液晶显示面板370上的背光源390打开，进而显示该现行帧影像FC。

该时序控制电路340可设定该多工装置335，以由该第一储存装置360输出该现行帧影像FC，藉此，即可关闭该影像处理电路330的功能。

图8系本发明显示面板驱动与扫描的方法的流程图，首先于步骤(A)中，该时序控制电路340将一个帧显示时间(frame period)分成一第一子帧T1、一第二子帧T2及一第三子帧Tb。

于步骤(B)中，于第一子帧T1中，影像处理电路330依据一现行帧影像FC及一前一帧影像FP，用以计算该现行帧影像FC的超驱动讯号，并输出该超驱动讯号。

于步骤(C)中，于第二子帧T2中，影像处理电路330输出现行帧影像FC，资料驱动电路320依据现行帧影像FC对该液晶显示面板370中的多个像素373的电容进行充电。

于步骤(D)中，于该第三子帧Tb中，该时序控制电路340驱动该背光驱动电路350，用以将该液晶显示面板370上的背光源390打开，进而显示该现行帧影像FC。

由前述说明可知，本发明显示面板驱动与扫描的系统，将基本的扫描速度加快，使在一个显示画面时间(frame)内提早将显示面板扫描完成，并可以增加扫描次数，亦即扫描达到2次以上。由于提早扫描完成并保留停止扫描的时间间隔，所以显示画面可以快速更新后即刻显示并保持一段时间，此时人眼视觉效果即不易察觉闪烁问题。同时，仅在间隔子帧(第三子帧)Tb时才打开背光源390，可较已知技术节省电源。在第一子帧T1中，资料驱动电路320依据该影像处理电路330输出该超驱动讯号，以对该液晶显示面板370上的多个像素373的电容进行充电，进而加快了液晶反应速度。在第二子帧T2中，资料驱动电路320依据该影像处理电路330输出现行帧影像，用以对该液晶显示面板370上的多个像素373的电容进行充电，进而当于间隔子帧Tb中打开背光源390，即可显示现行帧影像。需注意，由于在第一子帧T1及第二子帧T2中，背光源390并未开启，可达到已知技术的插黑功能。

由上述可知，本发明无论就目的、手段及功效，在在均显示其迥异于已知技术之特征，极具实用价值。惟应注意的是，上述诸多实施例仅系为了便于说明而举例而已，本发明所主张的权利范围自应以权利要求书所欲保护的范围为准，而非仅限于上述实施例。

Claims (11)

1.一种显示面板驱动与扫描的系统，用于一液晶显示面板，用以驱动该液晶显示面板中的像素进行影像显示，其中，该液晶显示面板具有多个扫描线、多个资料线以及多个像素，该多个扫描线以行方式排列，该多个资料线以列方式并与该多个扫描线交叉排列，该多个像素中的每一像素位于该多个扫描线及该多个资料线交叉处，该系统包含： 

一扫描驱动电路，经由该多个扫描线连接至该液晶显示面板，用以供应该液晶显示面板扫描驱动讯号； 

一资料驱动电路，经由该多个资料线连接至该液晶显示面板，用以供应该液晶显示面板影像显示讯号； 

一影像处理电路，连接至该资料驱动电路，用以储存一前一帧影像并接收一现行帧影像，该影像处理电路依据该前一帧影像及该现行帧影像，进而计算该现行帧影像的超驱动讯号；以及 

一时序控制电路，连接至该扫描驱动电路、该资料驱动电路及该影像处理电路，用以控制该扫描驱动电路、该资料驱动电路及该影像处理电路，进而于该液晶显示面板显示该现行帧影像； 

其中，在一帧显示时间中，该影像处理电路分别输出该超驱动讯号及该现行帧影像，用以对该多个像素进行充电，该帧显示时间分为一第一子帧、一第二子帧及一第三子帧，于该第一子帧中，该影像处理电路输出该超驱动讯号，用以对该多个像素进行充电，于该第二子帧中，该影像处理电路输出该现行帧影像，用以对该多个像素充电，在该第三子帧中，驱动该液晶显示面板的背光源，以显示该现行帧影像。 

2.如权利要求1所述的显示面板驱动与扫描的系统，其中，该第三子帧的时间长度为该帧显示时间减去该第一子帧的时间长度及该第二子帧的时间长度。 

3.如权利要求2所述的显示面板驱动与扫描的系统，其更包含： 

一背光驱动电路，连接至该时序控制电路及该液晶显示面板，该时序控制电路控制该背光驱动电路，用以驱动该液晶显示面板的背光源。 

4.如权利要求3所述的显示面板驱动与扫描的系统，其中，在该第三子帧中，该时序控制电路控制该背光驱动电路，用以驱动该液晶显示面板的背光源，以显示该现行帧影像。 

5.如权利要求1所述的显示面板驱动与扫描的系统，其更包含： 

一第一储存装置，连接至该影像处理电路，用以暂存该现行帧影像。 

6.如权利要求5所述的显示面板驱动与扫描的系统，其中，该影像处理电路包含： 

一第二储存装置，连接至该第一储存装置，以接收前一帧显示时间的该现行帧影像，并暂存为该前一帧影像； 

一超驱动讯号计算装置，连接至该第一储存装置及该第二储存装置，依据该现行帧影像及该前一帧影像，用以计算该现行帧影像的该超驱动讯号；以及 

一多工装置，连接至该第一储存装置、该第二储存装置以及该时序控制电路，用以输出该超驱动讯号或该现行帧影像。 

7.如权利要求6所述的显示面板驱动与扫描的系统，其中，在该第一子帧中，该第一储存装置输出该现行帧影像中的一像素资料时，该第二储存装置亦输出一前一帧影像对应位置处的像素资料，该超驱动讯号计算装置依据该现行帧影像中的该像素资料及该前一帧影像中的该像素资料，用以计算该现行帧影像对应位置处的超驱动讯号。 

8.如权利要求7所述的显示面板驱动与扫描的系统，其中，于该第一子帧中，该时序控制电路设定该多工装置，以输出该超驱动讯号，于该第二子帧中，该时序控制电路设定该多工装置，以输出该现行帧影像。 

9.一种显示面板驱动与扫描的方法，用于一液晶显示面板，用以驱动该液晶显示面板的像素进行影像显示，其中该液晶显示面板具有多个扫描线、多个资料线以及多个像素，该多个扫描线以行方式排列，该多个资料线以列方式并与该多个扫描线交叉排列，该多个像素分别位于该多个扫描线及该多个资料线交叉处，该方法包含： 

(A)一时序控制电路将一帧显示时间分成一第一子帧、一第二子帧及一第三子帧； 

(B)当于该第一子帧中，一影像处理电路依据一现行帧影像及一前一帧影像，用以计算该现行帧影像的超驱动讯号，并输出该超驱动讯号； 

(C)于该第二子帧中，该影像处理电路输出该现行帧影像，一资料驱动电路依据该现行帧影像对该液晶显示面板的多个像素进行充电；以及 

(D)于该第三子帧中，该时序控制电路驱动一背光驱动电路，用以将该液晶显示面板上的背光源打开，进而显示该现行帧影像。 

10.如权利要求9项所述的显示面板驱动与扫描的方法，其中，当于该第一子帧中，一第一储存装置输出该现行帧影像中的一像素资料时，一第二储存装置亦输出该前一帧影像对应位置处的像素资料，一超驱动讯号计算装置依据该现行帧影像中的该像素资料及该前一帧影像中的该像素资料，用以计算该现行帧影像对应位置处的该超驱动讯号。 

11.如权利要求10项所述的显示面板驱动与扫描的方法，其中，当于该第一子帧中，一时序控制电路设定一多工装置，以输出该超驱动讯号。