CN104658495B - 显示装置及其驱动方法 - Google Patents

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Abstract

一种显示装置及其驱动方法。所述显示装置包括：显示面板，在所述显示面板上多条数据线和多条栅极线彼此交叉以形成矩阵，在所述多条数据线和所述多条栅极线的交叉部分处界定出多个像素。数据驱动器与所述多条数据线连接。栅极驱动器与所述多条栅极线连接。时序控制器控制所述显示面板以根据图像信号改变的驱动模式进行操作。

Description

显示装置及其驱动方法
相关申请的交叉引用
根据35U.S.C.§119(a)，本申请要求2013年11月25日提交的韩国专利申请No.10-2013-0144109的优先权，为了所有目的在此援引该专利申请作为参考，如同完全在这里阐述一样。
技术领域
本发明涉及一种显示装置及其驱动方法。
背景技术
随着信息社会的发展，对于各种图像显示装置的需求逐渐增加。当前，使用了各种显示装置，如液晶显示器(LCD)、等离子显示面板(PDP)和有机发光二极管显示器(OLED)。
诸如LCD和OLED这样的显示装置不管输入图像类型总是以固定驱动频率驱动面板。因此，尽管输入图像几乎为静止的，比如文本，但由于电压转换(voltage transition)或数据转换(data transition)，仍恒定地产生功耗。
LCD是下述一种装置，该装置包括：包含薄膜晶体管(TFT)的阵列基板、例如包括滤色器和/或黑矩阵的上基板、以及设置在基板之间的液晶层。LCD通过根据施加在像素区域中的两个电极之间的电场调整液晶层的取向并因而控制光透射率来显示图像。
为了减小直流(DC)偏移分量并抑制液晶的劣化，通过其中在相邻液晶单元之间并通过帧周期产生极性反转的反转驱动来驱动LCD。在此，不管图像信号类型总是以相同的反转驱动来恒定地驱动LCD。
诸如LCD和OLED这样的显示装置不管图像类型总是以相同的模式操作，有时会导致功耗的浪费。特别是，尽管反转驱动和驱动速率在LCD中是功耗的主要原因，但它们无论图像信号的类型如何总是恒定的，由此有时会导致功耗的浪费。
发明内容
一种显示装置包括：显示面板，在所述显示面板上多条数据线和多条栅极线彼此交叉以形成矩阵，在所述多条数据线和所述多条栅极线的交叉部分处界定出多个像素；与所述多条数据线连接的数据驱动器；与所述多条栅极线连接的栅极驱动器；和时序控制器，所述时序控制器控制所述显示面板以根据图像信号而改变的驱动模式进行操作。
在另一个方面中，一种驱动显示装置的方法包括：接收预定帧的图像信号；计算所述预定帧的图像信号之间的数据值的差或者相邻帧的图像信号的复杂度级别；和根据所述预定帧的图像信号之间的数据值的差或者所述预定帧的图像信号的复杂度级别，控制显示面板以从由点反转、列反转和帧反转构成的组中选出的驱动模式进行操作。
在另一个方面中，一种显示装置包括：显示面板，在所述显示面板上多条数据线和多条栅极线彼此交叉以形成矩阵，在所述多条数据线和所述多条栅极线的交叉部分处界定出多个像素；与所述多条数据线连接的数据驱动器；存储从主机系统输入的第一驱动频率的图像信号的存储器；和时序控制器，所述时序控制器通过数据复用将所述显示面板控制为利用从所述存储器中存储的图像信号获得的第二驱动频率的图像信号进行驱动，其中所述第二驱动频率为所述第一驱动频率的m倍，其中m为大于1的实数。
根据前述本发明，因为显示面板以根据显示装置的图像信号而改变的驱动模式操作，所以可使功耗最小化。
附图说明
图1是显示应用了典型实施方式的显示装置的系统结构的示图；
图2是详细显示图1中所示的时序控制器的典型实施方式的示图；
图3是显示点反转驱动的概念图；
图4是显示列反转驱动的概念图；
图5是详细显示图1中所示的时序控制器的另一个典型实施方式的示图；
图6显示了其中图1中所示的时序控制器根据复杂度改变驱动频率的过程；
图7是显示根据本发明的驱动显示装置的方法的典型实施方式的流程图；
图8是显示根据本发明的驱动显示装置的方法的另一典型实施方式的流程图；
图9是显示根据本发明的驱动显示装置的方法的另一典型实施方式的流程图；
图10是显示根据本发明的驱动显示装置的方法的另一典型实施方式的流程图；
图11是显示根据第四个典型实施方式的显示装置的系统结构的示图；
图12显示了其中图11中存储的第一驱动频率f1为30Hz，第二驱动频率f2为60Hz的例子；
图13显示了当以第一驱动频率驱动显示面板时和当以第二驱动频率驱动显示面板时被充在显示面板的存储电容器中的电压的状态；
图14显示了其中时序控制器利用第一驱动频率f1的图像信号(R’G’B’)f1驱动显示面板的例子；
图15显示了其中当源图像的频率为60Hz时以30Hz驱动主机系统和显示面板的例子；
图16显示了其中主机系统以与源图像的输入驱动频率f0相同的驱动频率输出信号且时序控制器通过数据复用(data multiplying)利用比输入驱动频率f0大的第三驱动频率f3的图像信号(R’G’B’)f3驱动显示面板的例子；
图17显示了其中图16中存储的输入驱动频率f0为60Hz且第三驱动频率f3为120Hz的例子；
图18显示了其中使用运动向量(motion vector)将源图像分类的例子。
具体实施方式
现在将详细描述本发明的实施方式，附图中图解了这些实施方式。在整个文件中，给附图添加了参考标记，其中在不同附图中可使用相同的参考标记和符号表示相同或相似的组件。在随后本发明的描述中，当引入公知功能和组件的详细描述会使本发明的主题不清楚时，将省略这些公知功能和组件的详细描述。
应当理解，尽管使用术语“第一”、“第二”、“A”、“B”、“(a)”、“(b)”描述各个元件，但这些术语仅仅是用于区分一个元件与另一个元件。这些术语并不限制这些元件的本质、次序、顺序或数量。应当理解，当称一元件与其他元件“连接”或“耦接”时，该元件不仅可与其他元件“直接连接”或“耦接”，而且可通过“中间”元件与其他元件“间接连接”或“耦接”。在本文中，应当理解，当称一元件形成在其他元件“上方”或“下方”时，该元件不仅可直接形成在其他元件上方或下方，而且可通过中间元件间接形成在其他元件上方或下方。
图1是显示应用了本发明典型实施方式的显示装置的系统结构的示图。
参照图1，显示装置100包括控制显示面板140的操作的时序控制器110、与多条数据线连接的数据驱动器120、与多条栅极线连接的栅极驱动器130、以及显示面板140，在显示面板140上多条数据线和多条栅极线以矩阵形式彼此交叉，其中在交叉部分处界定出像素。显示装置100进一步包括主机系统150。
显示面板140可以是用在诸如液晶显示器(LCD)、等离子显示面板(PDP)和有机发光二极管显示器(OLED)这样的平板显示装置中的显示面板。之后，将通过举例方式描述显示面板140应用于LCD。
主机系统150给时序控制器110提供时序信号，例如垂直同步信号和水平同步信号Vsync和Hsync、数据使能信号DE和时钟信号CLK。主机系统150还给时序控制器110提供图像信号RGB。
时序控制器110接收时序信号，例如垂直同步信号和水平同步信号Vsync和Hsync、数据使能信号DE和时钟信号CLK，并产生用于控制数据驱动器120和栅极驱动器130的操作时序的控制信号。此外，时序控制器110采样从主机系统150输入的图像信号，重新排列采样的图像信号，之后将重新排列的图像信号提供给数据驱动器120。
在此，垂直同步信号Vsync和水平同步信号Hsync是用于使图像信号RGB同步的信号。垂直同步信号Vsync是用于区分帧的信号并一帧接一帧地输入。水平同步信号Hsync是用于在一帧中区分栅极线的信号并一条栅极线接一条栅极线地输入。
数据使能信号DE表示其中有效数据所处的时间，具体地说是指给像素提供数据的时间点。
垂直同步信号Vsync、水平同步信号Hsync和数据使能信号DE基于时钟信号CLK。
数据驱动器120在时序控制器110的控制下锁存数字视频数据RGBodd和RGBeven，通过将数字视频数据转换为正/负伽马补偿电压产生正/负模拟数据电压，并将数据电压提供给数据线DL1到DLn。
栅极驱动器130包括移位寄存器、电平移位器，电平移位器将移位寄存器的输出信号转换为具有适于液晶单元的TFT驱动的摆动宽度的信号、以及连接在电平移位器与栅极线GL1到GLm之间的输出缓冲器。栅极驱动器130依次输出具有大约一个水平周期的脉冲宽度的扫描脉冲。
当显示面板140例如是LCD面板时，LCD面板140包括夹在两个基板之间的液晶分子。在LCD面板140的第一基板上，n条数据线DL1到DLn和m条栅极线GL1到GLm彼此交叉。由于在第一基板上由n条数据线DL1到DLn和m条栅极线GL1到GLm界定的交叉结构，LCD面板140包括以矩阵形状布置的n*m个液晶单元。在LCD面板140的第一基板上形成有数据线DL1到DLn、栅极线GL1到GLm、薄膜晶体管(TFT)、与TFT连接的液晶单元Clc的像素电极PXL、存储电容器Cst等。
在LCD面板140的第二基板上形成有黑矩阵和滤色器。在例如使用扭曲详列模式(TN模式)或垂直取向模式(VA模式)的垂直电场驱动系统中，公共电极形成在第二基板上。相反，在例如使用平面转换(IPS)或边缘场转换(FFS)的水平电场驱动系统中，公共电极与像素电极一起形成在第一基板上。具有正交光轴的偏振片贴附到LCD面板140的第一基板和第二基板的每一个。在第一和第二基板的与液晶层相邻的每个内表面上形成有取向层，其中使用取向层设定液晶的自由倾角。
上述时序控制器110可以控制显示面板以根据图像信号改变的驱动模式进行操作。
如之后所述的第一个实施方式，当显示面板140为LCD面板时，该驱动模式可以是反转驱动，如点反转、线反转和帧反转。当驱动模式为反转驱动时，时序控制器110可将显示面板140控制为通过根据在特定方向上的特定帧的图像信号的数据值之间的差的总和改变的反转驱动进行驱动。
此外，如之后所述的第二个实施方式，该驱动模式可以是其中控制显示面板140的帧驱动频率的频率驱动。
在一个例子中，时序控制器110可控制显示面板140以根据相邻帧之间图像信号的变化而改变的驱动频率得到驱动。图像信号的变化可被计算为相邻帧之间图像信号的灰度差的总和。
在另一个实施方式中，时序控制器110可将显示面板140控制为以根据特定帧内图像信号的复杂度而改变的驱动频率进行驱动。
在进一步的实施方式中，时序控制器110可根据相邻帧之间图像信号的变化控制显示面板140以第一驱动频率进行驱动并根据特定帧内图像信号的复杂度控制显示面板140以第二驱动频率进行驱动。
第一个实施方式
图2是详细显示图1中所示的时序控制器的典型实施方式的示图。
参照图2，时序控制器110包括接收从主机系统150传输的时序信号Vsync，Hsync和DE以及图像信号RGB的输入部111、存储从输入部111接收的图像信号的存储部112、分析图像信号并根据图像信号改变驱动模式的驱动模式改变部113、以及根据改变的驱动模式给显示面板140输出图像信号和控制信号的输出部114。
如上所述，当显示面板140为LCD面板时，驱动模式改变部113从点反转、线反转和帧反转之中改变反转驱动。
LCD面板140通过交替加载并保持一电压来驱动夹在第一和第二基板之间的液晶。根据加载并保持电压多久来确定驱动频率。一般以60Hz(全国电视系统委员会制式(NTSC制式))驱动LCD面板140。此时的功耗在液晶的电压转换或数据转换以及驱动频率的影响下改变。
Figure BDA0000616216750000061
---公式1
在上述公式1中，c是表示负载电容的常数，f表示驱动频率，v表示驱动电压。在此，常数c对应于设计值。
从上述公式1可以看出，对应于电压转换的“v”在功耗中是最显著的，且根据图像的类型或LCD面板140的反转驱动而变化。也可通过改变驱动频率f改变功耗。
反转驱动一般包括点反转驱动和列反转驱动，如图3和4中所示。如图3中所示，点反转驱动以相反的极性驱动液晶的所有相邻点并逐帧反转这些极性。如图4中所示，列反转驱动使每列中的所有像素具有同一极性但使不同行中的像素具有不同的极性。这些极性一帧接一帧地转换。这里，术语“行”和“列”是相对术语，即，列反转驱动可以同一极性驱动每行中的所有像素，但以相反极性驱动每列中的所有像素。
点反转驱动具有较好的图像质量，而列反转驱动优点在于降低功耗。因为每列中的所有像素具有同一极性，所以当列上的电压转换较大时，列反转驱动更有利。相反，当列上的电压转换的变化不明显时，列反转驱动不是很有利并会导致诸如串扰这样的图像质量问题。尽管驱动模式通常固定，但根据该实施方式的显示装置100可通过分析图像信号改变反转驱动。
驱动模式改变部113根据在特定方向，例如行方向上的第N帧的图像信号的数据值之间的差在列反转驱动与点反转驱动之间改变驱动模式。具体地说，当第N帧的图像信号之间的数据值中的差大于等于参考值时，驱动模式改变部113将驱动模式变为点反转驱动，且当所述差小于参考值时将驱动模式变为列反转驱动。
具体地说，驱动模式改变部113对公式2中图像信号RGB的灰度级在行方向上进行差运算，如Vi+1j-Vij所示，其中所述灰度级对应于第N帧中图像信号的数据值。
Figure BDA0000616216750000071
---公式2
在此，Vxy表示图像信号在第X列(其中X范围从1到n)第Y行(其中Y范围从1到m)像素的灰度级。
如公式3中所述，驱动模式改变部113通过将行方向上的差运算值Vi+1j-Vij加和且之后加上在列方向上被加和的值，计算行方向上的整个第N帧的图像信号的数据值之间的差。当图像信号之间的数据值的差大于等于参考值时，显示装置100将驱动模式变为图3中所示的点反转驱动。当图像信号之间的数据值的差小于参考值时，显示装置100将驱动模式变为图4中所示的列反转驱动。
Figure BDA0000616216750000072
---公式3
尽管在该实施方式中举例说明了驱动模式在点反转驱动与列反转驱动之间变化，但本发明并不限于此。具体地说，如公式3中所述，驱动模式改变部113通过将行方向上的差运算值Vi+1j-Vij加和且之后加上在列方向上被加和的值，计算行方向上的整个第N帧的图像信号的数据值之间的差。之后，当图像信号之间的数据值的差大于等于参考值时，驱动模式改变部113将驱动模式变为图3中所示的点反转驱动。可选择地，当图像信号之间的数据值的差小于参考值时，驱动模式改变部113计算并加和相邻像素的数据值和灰度差。之后，当加和的值小于参考值时，驱动模式改变部113将驱动模式变为帧反转驱动，当加和的值不小于参考值时，变为图4中所示的列反转驱动。
此外，尽管该实施方式中说明了驱动模式改变部113通过将行方向上的差运算值Vi+1j-Vij加和且之后加上在列方向上被加和的所有值，计算整个第N帧在行方向上的图像信号之间的数据值的差，但本发明并不限于此。例如，驱动模式改变部113可将行方向上的差运算值Vi+1j-Vij加和，且之后使用在列方向上被加和的值的平均或标准偏差计算整个第N帧在行方向上的图像信号之间的数据值的差。
简要地说，驱动模式改变部113可根据第N帧的图像信号之间数据值的差改变反转驱动。
输出部114给显示面板140输出其中根据由驱动模式改变部113改变的反转驱动而被重新排列的图像信号R’G’B’和控制信号，从而通过改变的反转驱动来驱动显示面板140。控制信号包括栅极控制信号GCS和数据控制信号DCS。
输出部114根据改变的反转驱动产生各种控制信号并将这些控制信号输出给栅极驱动器和数据驱动器。
控制信号包括作为栅极控制信号(GCS)的栅极起始脉冲(GSP)、栅极移位时钟信号(GSC)和栅极输出使能信号(GOE)。GSP表示其中在显示一屏的一个垂直周期中扫描开始的起始水平行。GSC是为了依次移动GSP而输入到栅极驱动器130内的移位寄存器的时序控制信号，并以与薄膜晶体管(TFT)的ON周期对应的脉冲宽度产生GSC。GOE表示栅极驱动器130的输出。
此外，控制信号包括作为数据控制信号(DCS)的源极起始脉冲(SSP)、源极采样时钟信号(SSC)和源极输出使能信号(SOE)。SSP表示其中将要显示数据的一个水平行中的起始像素。SSC表示基于上升沿或下降沿的数据驱动器120内的数据锁存操作。SOE表示数据驱动器120的输出。当显示面板140为LCD面板时，参考极性控制信号(POL)，即控制信号之中的一种数据控制信号(DCS)，表示要提供给LCD面板140的液晶单元Clc的数据电压的极性。
第二个实施方式
图5是详细显示图1中所示的时序控制器的另一个典型实施方式的示图。
参照图5，时序控制器110包括接收从主机系统150传输的时序信号和图像信号的输入部111、存储从输入部111接收的图像信号的存储部112、分析图像信号并根据图像信号改变驱动模式的驱动模式改变部113、以及根据改变的驱动模式给显示面板140输出图像信号和控制信号的输出部114。时序控制器110还包括产生用作标准时钟的第一时钟和用作参考时钟的第二时钟的时钟发生器115和多路复用器(MUX)116，多路复用器(MUX)116输出从输入部111输入的图像信号和控制信号以及根据基于图像信号改变的驱动模式而产生的图像信号和控制信号中的一个信号。输出部114将从MUX 116输出的图像信号和控制信号输出给显示面板140。
对于在图像信号中具有显著变化的运动图像来说，为了表现出平稳的运动，需要60Hz或更高的驱动频率。考虑到一些方面，如运动模糊，不优选降低驱动频率。然而，因为不存在明显的运动，所以在其中图像信号的变化不明显的运动图像或者静止图像的情形中可降低驱动频率。因为当过度降低驱动频率时会发生闪烁，所以驱动模式改变部113可分析图像信号或图像并根据所述分析调整驱动频率。
在一个例子中，驱动模式改变部113根据第N帧与相邻帧，例如第N-1帧之间图像信号的变化改变第N帧的驱动频率。在该情形中，图像信号的变化可被计算为第N帧与第N-1帧之间图像信号的灰度差的总和。驱动频率分为用于正常驱动的频率和用于低速驱动的频率。用于低速驱动的频率包括其中频率低于用于正常驱动的频率的所有情形。
首先，驱动模式改变部113通过获得相邻的第N和第N-1帧之间图像信号的灰度差来计算相邻的第N和第N-1帧之间图像信号的变化。当图像信号的变化大于等于一参考量时，可将第N帧的驱动频率变为用于正常驱动的频率，例如60Hz。当所述变化小于参考量时，可将第N帧的驱动频率变为用于低速驱动的频率，例如40Hz。
具体地说，当以用于正常驱动的频率驱动具有XGA级别分辨率(1024*768)的显示装置100时，垂直同步信号Vsync具有60Hz的频率，水平同步信号Hsync具有48.4K Hz的频率，像素频率具有65M Hz的频率。当相邻帧之间图像信号的变化小于参考量时，驱动模式改变部113可将驱动频率变为用于低速驱动的频率，例如40Hz，其低于用于正常驱动的频率。
第三个实施方式
在第三个典型实施方式中，驱动模式改变部113可根据第N帧内图像信号的复杂度改变第N帧的驱动频率。
理论上说，因为图像中包含的像素具有不同的像素值，所以图像中的闪烁可能源于不同级别的电压转换。在60Hz时，即使由于公共电压的最佳化而使所述变化非常小，但当驱动频率较高时也可注意到所述变化。当驱动频率降低时，公共电压的最佳位置也变化。低驱动频率使得即使微小的变化也可被清楚地观察到。当在屏幕上分散不同的灰度级时，由于其中灰度级具有不同最佳公共电压的偏差，闪烁变得明显。因此，驱动模式改变部113通过计算复杂度并设定复杂度的合适范围来产生适当的驱动频率。
具体地说，驱动模式改变部113可根据特定帧，例如第N帧内相邻像素之间的灰度差计算具有权重的复杂度，然后根据图像信号的复杂度(权重的总和)改变驱动频率。在一个例子中，驱动模式改变部113计算第N帧内相邻像素之间的灰度差，例如如图6部分(A)中所示的58，150，25和85灰度级，并通过如图6部分(B)中所示将灰度差加和来计算复杂度。驱动模式改变部113根据如此计算的复杂度改变第N帧的驱动频率。例如，当如图6的部分(C)中所示，计算的复杂度范围从9,000,000到12,000,000时，驱动模式改变部113可将第N帧的驱动频率变为40Hz，如图6的部分(D)和部分(E)中所示。换句话说，如图6的部分(C)到部分(E)中所示，可根据复杂度预先确定驱动频率，驱动模式改变部113根据预先确定的复杂度改变第N帧的驱动频率。
在另一个例子中，驱动模式改变部113可通过组合上述例子根据第N帧与相邻的第N-1帧之间图像信号的变化确定第N帧的第一驱动频率，然后根据第N帧内图像信号的复杂度将第一驱动频率变为第二驱动频率。例如，驱动模式改变部113可通过组合上述例子根据相邻的第N帧与第N-1帧之间图像信号的变化将第N帧的驱动频率确定为第一驱动频率(例如40Hz)，然后根据第N帧内图像信号的复杂度将第N帧的驱动频率改变为低于第一驱动频率的第二驱动频率(例如30Hz)。在该情形中，第二驱动频率可独立于第一驱动频率，可小于等于第一驱动频率。然而，本发明并不限于此，第二驱动频率可高于第一驱动频率。
换句话说，驱动模式改变部113可根据相邻的第N帧与第N-1帧之间图像信号的变化将第N帧的驱动频率确定为第一驱动频率，例如40Hz，然后根据第N帧内图像信号的复杂度保持第一驱动频率或者将第一驱动频率变为较低的第二驱动频率。
驱动模式改变部113包括可变驱动频率运算模块，可变驱动频率运算模块包括软件、硬件或其组合。可变驱动频率运算模块根据特定帧与相邻帧之间图像信号的变化或特定帧内图像信号的复杂度输出驱动频率控制信号，利用该驱动频率控制信号将特定帧的驱动频率变为用于正常驱动的频率(例如60Hz)或比用于正常驱动的频率低的用于低速驱动的频率(例如40Hz)。
时钟发生器115响应于驱动频率控制信号产生第一和第二时钟，然后将第一时钟输出给存储部112和输出部114。响应于接收的第一时钟，存储部112向MUX 116输出响应于第一时钟而被重新排列的垂直和水平同步信号V’sync和H’sync、数据使能信号DE’和图像信号R’G’B’。MUX 116从输入部111接收从主机系统150接收的垂直和水平同步信号Vsync和Hsync、数据使能信号DE和图像信号RGB。此外，时钟发生器115可以将编程中使用的第二时钟输出至输入部111。
响应于选择信号，MUX 116输出选自从输入部111接收的垂直和水平同步信号Vsync和Hsync、数据使能信号DE和图像信号RGB、以及从存储部112接收并被重新排列的垂直和水平同步信号V’sync和H’sync、数据使能信号DE’和图像信号R’G’B’中的一个信号。此时，可通过驱动模式改变部113或主机系统150产生输入给MUX 116的选择信号。
输出部114将从MUX 116输出的控制信号和图像信号输出给显示面板140。输出部114可产生各种控制信号(GCS和DCS)，如栅极起始脉冲(GSP)、栅极移位时钟信号(GSC)、栅极输出使能信号(GOE)、源极起始脉冲(SSP)、源极采样时钟信号(SSC)、源极输出使能信号(SOE)和参考极性控制信号(POL)，并将这些控制信号输出给栅极驱动器和数据驱动器。
图7是显示根据本发明的驱动显示装置的方法的典型实施方式的流程图。
参照图1和7，根据该实施方式的驱动显示装置的方法(之后也称为“显示装置驱动方法”)包括：接收特定帧的图像信号的步骤S710、计算特定帧的图像信号之间数据值的差的步骤S720、以及根据特定帧的图像信号之间的差控制显示面板以从点反转、列反转和帧反转中选择的一个驱动模式进行操作的步骤S730。
在步骤S710，显示装置100接收从主机系统150传输的图像信号RGB和时序信号Vsync，Hsync和DE。尽管输入的图像信号RGB和时序信号Vsync、Hsync和DE被存储在显示装置100中，但这些信号可被临时存储且之后被删除。
在步骤S720，显示装置100计算特定帧的图像信号之间数据值的差。具体地说，显示装置100对公式2中的图像信号RGB的灰度级在行方向上进行差运算，如Vi+1j-Vij所示，其中所述灰度级值对应于特定帧的图像信号的数据值。之后，如公式3中所述，显示装置100通过将行方向上的差运算值Vi+1j-Vij加和且之后加上在列方向上被加和的值，计算行方向上的整个第N帧的图像信号的数据值之间的差。
之后，在步骤S730，当图像信号之间的数据值的差大于等于参考值时，显示装置100将驱动模式变为图3中所示的点反转驱动。可选择地，当图像信号之间的数据值的差小于参考值时，显示装置100将驱动模式变为图4中所示的列反转驱动。
此外，在步骤S720，显示装置100可通过将行方向上的差运算值Vi+1j-Vij加和且之后加上在列方向上被加和的值，计算行方向上的整个第N帧的图像信号的数据值之间的差。在该情形中，在步骤S730，当整个第N帧的图像信号之间的数据值的差大于等于参考值时，驱动模式变为图3中所示的点反转驱动。可选择地，当整个第N帧的图像信号之间的数据值的差小于参考值时，计算并加和第N帧的相邻像素的数据值和灰度差。之后，当加和的值小于参考值时，驱动模式变为帧反转驱动，当加和的值不小于参考值时，驱动模式变为图4中所示的列反转驱动。
在步骤S730，显示装置100可以根据改变的反转驱动模式产生各种控制信号并将这些信号输出给栅极驱动器和数据驱动器。
根据该实施方式的显示装置驱动方法700，显示装置100给显示面板140输出其中根据改变的反转驱动而被重新排列的图像信号R’G’B’和控制信号，从而通过改变的反转驱动来驱动显示面板140。
尽管该实施方式中说明了显示装置100计算特定帧的图像信号的数据值的差并根据计算的数据值之间的差控制显示面板以从点反转、列反转和帧反转中选择的一个驱动模式进行操作，但本发明并不限于此。例如，显示装置例如时序控制器可根据从主机系统150传输的反转驱动控制信号控制显示面板以从点反转、列反转和帧反转中选择的一个驱动模式进行操作。在此，从主机系统150传输的反转驱动控制信号可以是根据特定帧的图像信号之间数据值的差而产生的信号。可选择地，该实施方式的显示装置驱动方法700可排除一些上述步骤，并包括下述步骤，即接收特定帧的图像信号并根据特定帧的图像信号之间数据值的差控制显示面板以从点反转、列反转和帧反转中选择的一个驱动模式进行操作。
图8是显示根据本发明的显示装置驱动方法的另一典型实施方式的流程图。
参照图8，根据该实施方式的显示装置驱动方法800包括：接收相邻帧的图像信号的步骤S810、计算相邻帧的图像信号的数据值之间的差的步骤S820、以及控制显示面板以根据相邻帧之间图像信号的变化而改变的驱动频率得到驱动。
在步骤S810，显示装置100接收从主机系统150传输的图像信号RGB和时序信号Vsync，Hsync和DE。
在步骤S820，显示装置100计算相邻帧之间图像信号的灰度差。通过获得相邻帧之间图像信号的灰度差(差)来计算相邻帧之间图像信号的变化。
在步骤S830，当计算的相邻帧之间图像信号的变化大于等于一参考量时，显示装置100可将第N帧的驱动频率变为用于正常驱动的频率，例如60Hz。当计算的变化小于参考量时，显示装置100可将驱动频率变为用于低速驱动的频率，例如40Hz。
图9是显示根据本发明的显示装置驱动方法的另一典型实施方式的流程图。
参照图9，根据该实施方式的显示装置驱动方法900包括：接收特定帧的图像信号的步骤S910、计算特定帧的图像信号的复杂度的步骤S920、以及控制显示面板以根据特定帧的图像信号的复杂度改变的驱动频率进行驱动的步骤S930。
在步骤S910，显示装置100接收从主机系统150传输的特定帧的图像信号RGB和时序信号Vsync，Hsync和DE。
在步骤S920，显示装置100计算特定帧内相邻像素之间的灰度差，例如如图6部分(A)中所示的58，150，25和85灰度级，并通过如图6部分(B)中所示将灰度差加和来计算复杂度。
在步骤S930，当如图6的部分(C)中所示，计算的复杂度范围从9,000,000到12,000,000时，显示装置100可将特定帧的驱动频率改变为40Hz。
图10是显示根据本发明的显示装置驱动方法的另一典型实施方式的流程图。
参照图10，根据该实施方式的显示装置驱动方法1000包括：接收相邻帧的图像信号的步骤S1010；计算相邻帧之间的图像信号之间的数据值的差的步骤S1020；确定相邻帧之间图像信号的变化，且当相邻帧之间图像信号的变化大于等于一参考量时控制显示面板以用于正常驱动的频率得到驱动的步骤S1030；确定相邻帧之间图像信号的变化，且当相邻帧之间图像信号的变化小于所述参考量时，计算特定帧内图像信号的复杂度的步骤S1040；以及根据特定帧内图像信号的复杂度将显示面板的驱动频率改变为第一驱动频率或第二驱动频率的步骤S1050。
在步骤S1010，显示装置100接收从主机系统150传输的第N帧和低N-1帧的图像信号RGB和时序信号Vsync，Hsync和DE。
步骤S1020与参照图8描述的步骤S820相同。
在步骤S1020处计算了相邻帧之间的图像信号之间数据值的差之后，在步骤S1030，确定相邻帧之间图像信号的变化，并且当相邻帧之间图像信号的变化大于等于一参考量时，控制显示面板以用于正常驱动的频率(例如60Hz)得到驱动。
在步骤S1040和S1050，当相邻的第N帧与第N-1帧之间图像信号的变化小于所述参考量时，将显示面板的驱动频率确定为第一驱动频率(例如40Hz)。之后，根据第N帧内图像信号的复杂度，将驱动频率变为低于第一驱动频率的第二驱动频率(例如30Hz)。之后，根据特定帧的图像信号的复杂度控制显示面板以第一或第二驱动频率进行驱动。
通过参照图1描述的显示装置的特定元件执行参照图7到图10描述的驱动显示装置的方法的前述实施方式。例如，可通过参照图2到图6描述的时序控制器110或者通过在此描述或未描述的其他元件执行所述方法的前述实施方式。
尽管在前述实施方式中描述了显示装置100基于对图像信号的分析结果，控制显示面板以根据图像信号改变的驱动模式进行操作，但本发明并不限于此。显示装置，例如时序控制器可根据从主机系统150传输的驱动控制信号控制显示面板控制以改变的驱动模式操作。
尽管在前述实施方式中，时序控制器通过从主机系统150接收特定驱动频率的图像信号来改变驱动模式，但现在将描述其中主机系统150改变图像信号的驱动频率且时序控制器通过以改变的驱动频率接收图像信号来控制显示面板的实施方式。
第四个实施方式
图11是显示根据第四个典型实施方式的显示装置的系统结构的示图。
参照图11，显示装置1100包括：控制显示面板1140的操作的时序控制器1110；与多条数据线连接的数据驱动器1120；显示面板1140；在显示面板1140上多条数据线和多条栅极线以矩阵形式彼此交叉，其中在交叉部分处界定出像素；以及主机系统1150，主机系统1150给时序控制器1110提供诸如垂直同步信号和水平同步信号Vsync和Hsync、数据使能信号DE和时钟信号CLK这样的时序信号以及图像信号RGB。尽管图11中未示出，但显示装置1100包括图1中所示的栅极驱动器130。
显示装置1100进一步包括存储器1160，存储器1160可以是帧缓冲器。
在其中图像信号的变化不明显或者为静止图像的情形中，主机系统1150给时序控制器1110提供比输入驱动频率f0低的第一驱动频率f1的图像信号(RGB)f1。例如，当输入60Hz的静止图像时，主机系统1150仅锁存30Hz的图像信号并将锁存的图像信号输出给时序控制器1110。
当源图像信号的输入驱动频率f0为2f1时，主机系统1150通过将驱动频率划分为奇数帧组和偶数帧组并跳过一个帧组来输出第一驱动频率f1的图像信号(RGB)f1。例如，当源图像信号的输入驱动频率f0为60Hz时，主机系统1150可通过将60Hz的图像信号划分为两个帧组，即奇数帧组和偶数帧组来输出30Hz的图像信号。
时序控制器1110将较低第一驱动频率的图像信号(RGB)f1存储在存储器1160中。时序控制器1110以较高的第二驱动频率读取存储器1160中存储的图像信号(RGB)f1。第二驱动频率f2是第一驱动频率f1的m倍，其中m为大于1的实数。
时序控制器1110可通过数据复用而重复输出存储器1160中存储的同一数据，而从存储器1160中存储的第一驱动频率f1的图像信号(RGB)f1输出第二驱动频率f2的图像信号(RGB)f2，其中第二驱动频率f2为第一驱动频率f1的多倍(例如两倍、三倍或四倍)。在此，术语“数据复用”是指多次读取存储器中存储的同一数据，就像数据加倍(data doubling)。例如，因为通过数据加倍而将存储器1160中存储的同一数据输出两次，所以可从存储器1160中存储的第一驱动频率f1的图像信号(RGB)f1输出第二驱动频率f2的图像信号(RGB)f2，其中第二驱动频率f2为第一驱动频率f1的两倍。如图12中所示，当存储的第一驱动频率f1为30Hz时，第二驱动频率f2可以是60Hz。
可选择地，时序控制器可通过选择性地且重复地输出存储器1160中存储的同一数据，而从存储器1160中存储的第一驱动频率f1的图像信号(RGB)f1输出第二驱动频率f2的图像信号(RGB)f2。例如，存储器1160中存储的同一数据的前一半被输出两次且该同一数据的后一半被输出一次，从而从存储器1160中存储的第一驱动频率f1的图像信号(RGB)f1输出第二驱动频率f2的图像信号(RGB)f2，其中第二驱动频率f2为第一驱动频率f1的一倍半。当存储的第一驱动频率f1为30Hz时，第二驱动频率f2为45Hz。
时序控制器1110通过数据驱动器1120给显示面板1140提供较高第二驱动频率f2的图像信号(RGB)f2。
在上述例子中，时序控制器1110输出比第一驱动频率f1高的第二驱动频率f2的图像信号(RGB)f2并通过数据驱动器1120驱动显示面板1140。因此，可减小由其中以第一驱动频率f1驱动显示面板1140的低速驱动导致的闪烁。
图13显示了当以第一驱动频率驱动显示面板时和当以第二驱动频率驱动显示面板时被充在显示面板的存储电容器中的电压的状态。
尽管其中以第一驱动频率f1驱动显示面板1140的低速驱动可降低显示面板1140消耗的功率量，但会导致诸如屏幕闪烁或残像这样的质量畸变的问题。因为低速驱动的驱动时间比正常驱动的驱动时间长，所以在低速驱动过程中产生屏幕闪烁。在低速驱动中，如图13中所示，充在存储电容器Cst中的电压下降，而没有将所需电平保持较长的驱动时间，由此导致不同的像素值。
然而，在上述例子中，当时序控制器1110输出为第一驱动频率f1两倍的第二驱动频率f2的图像信号(RGB)f2并通过数据驱动器1120驱动显示面板1140时，电压差ΔVf2，即充在存储电容器Cst中的电压随时间的降低，明显大于其中以第一驱动频率f1驱动显示面板1140的情形中的电压差ΔVf1。因为在存储电容器Cst中保持充电的电压，所以可减小由其中以第一驱动频率f1驱动显示面板1140的低速驱动导致的闪烁。
此外，对于所述电路，内部接口向液晶输出同一数据。然而，数据以低速被接收至系统接口，其中所述系统接口从主机系统1150接收所述数据作为输入。因此，在输入/输出逻辑电路中有望降低功耗。此外，有望在以低速驱动的主机系统1150中降低功耗。
在前述例子中，可给主机系统1150增加作为帧缓冲器的存储器1160，从而主机系统1150可执行数据复用。在该情形中，尽管仅希望在主机系统1150中降低功耗，但增加给时序控制器1110的存储器1160可与主机系统1150的存储器共享，由此降低成本。
当将产生的源图像分类时，主机系统1150更加有效。例如，当主机系统1150应用于静止图像或运动图像(运动的图像源一般为24fps)时，可去除在低速驱动中意外产生的转换过程中的暂停(break)和质量畸变。在需要快速屏幕转换的源图像，如游戏或运动图像的情形中，当应用数据复用时产生暂停。可给主机系统1150增加用于确定源图像的结构或逻辑电路，用于组合使用低速驱动和正常驱动，由此使主机系统1150更加有效。
根据上述第四个实施方式，可降低由包括时序控制器1110或主机系统1150的整个电路消耗的功率量。此外，根据上述第四个实施方式，可减小在进行低速驱动时产生的闪烁。
第四个实施方式中描述了当源图像的输入驱动频率f0大于第一驱动频率f1时，例如当输入驱动频率f0为2f1时，主机系统1150输出第一驱动频率f1的图像且时序控制器1110以大于第一驱动频率f1的第二驱动频率f2驱动显示面板1140。可选择地，如图14中所示，时序控制器1110可用第一驱动频率f1的图像信号(R’G’B’)f1驱动显示面板1140。
因为在低速驱动中闪烁的影响不明显，所以为了进一步降低功耗，不仅可有效降低主机系统1150的速度，而且还可降低显示面板1140的速度。例如，如图15中所示，考虑到其中源图像的频率为60Hz的情形，主机系统1150也可以30Hz驱动显示面板1140，由此进一步降低功耗。因而，能够比对于静止图像更大量地降低对于源图像消耗的功率量。
在其中图像信号的变化不明显的运动图像或静止图像的情形中，主机系统1150给时序控制器1110提供比输入驱动频率低的第一驱动频率f1的图像信号(RGB)f1。例如，当输入60Hz的静止图像时，主机系统1150仅锁存30Hz的图像信号并给时序控制器1110输出锁存的图像信号。
第四个实施方式中描述了当源图像的输入驱动频率f0大于第一驱动频率f1时，例如当输入驱动频率f0为2f1时，主机系统1150以第一驱动频率f1输出信号且时序控制器1110以第二驱动频率f2驱动显示面板1140。可选择地，如图16中所示，主机系统1150可以以与源图像的输入驱动频率f0相同的驱动频率输出信号，且时序控制器1110以与第四个实施方式中上述相同的方式通过数据复用，利用比输入驱动频率f0大的第三驱动频率f3的图像信号(R’G’B’)f3驱动显示面板1140。与上述实施方式相比，输入驱动频率f0对应于第四个实施方式中参照图11描述的第一驱动频率f1，第三驱动频率f3对应于第二驱动频率f2。
在此，时序控制器1110可利用第三驱动频率f3的图像信号(R’G’B’)f3驱动显示面板1140，从而图像在显示面板1140上显示一预定时间但其余时间不在显示面板1140上显示。具体地说，当时序控制器1110利用第三驱动频率f3的图像信号(R’G’B’)f3驱动显示面板1140时，时序控制器1110可将数据驱动器1120导通预定时间周期(第N，第N+1和第N+2帧中的第一时间周期)，从而在显示面板1140上显示图像，但时序控制器1110在其余时间周期(第N，第N+1和第N+2帧中的第二时间周期)关闭数据驱动器1120的输出，从而在显示面板1140上不显示图像。
时序控制器1110可通过数据复用重复输出存储器1160中存储的同一数据而从存储器1160中存储的输入驱动频率f0的图像信号(RGB)f0输出第三驱动频率f3的图像信号(R’G’B’)f3，其中第三驱动频率f3为输入驱动频率f0的多倍(例如两倍、三倍或四倍)。例如，因为通过数据加倍而将存储器1160中存储的同一数据输出两次，所以可从存储器1160中存储的第一驱动频率f1的图像信号(RGB)f1输出第三驱动频率f3的图像信号(RGB)f3，其中第三驱动频率f3为第一驱动频率f1的两倍。如图17中所示，当存储的第一驱动频率f1为60Hz时，第三驱动频率f3可以是120Hz。
可选择地，时序控制器可通过选择性地重复输出存储器1160中存储的同一数据而从存储器1160中存储的输入驱动频率f0的图像信号(RGB)f0输出第三驱动频率f3的图像信号(RGB)f3。例如，存储器1160中存储的同一数据的前一半被输出两次且该同一数据的后一半被输出一次，从而从存储器1160中存储的输入驱动频率f0的图像信号(RGB)f0输出第三驱动频率f3的图像信号(RGB)f3，其中第三驱动频率f3为输入驱动频率f0的一倍半。当存储的输入驱动频率f0为60Hz时，第三驱动频率f3为90Hz。
例如，如图17中所示，当输入驱动频率为60Hz时，可在以比60Hz的输入驱动频率大的120Hz驱动显示面板1140的同时在显示面板1140上显示图像。此外，数据驱动器1120在其余时间周期以待命状态停止，以消耗最小的功率量，由此降低功耗。
因此，在快速运动图像的情形中，在将数据驱动器1120停止预定时间周期的同时，由于屏幕中的暂停，可增加驱动频率而不是降低驱动频率，由此降低功耗。因而，根据上述实施方式，可以以比输入驱动频率大的驱动频率驱动显示面板1140而不会存在任何质量问题，如屏幕闪烁或暂停，同时通过将电路停止预定时间周期而降低功耗。
在上述实施方式中，主机系统150/1150或时序控制器110/1110通过划分源图像来改变驱动方法。因此，需要将源图像分类。例如，如图18中所示，可使用运动向量将源图像分类。图18左半部中的点1810表示采样的搜索点。图18右半部中的窗口1820和1830表示用于比较的参考区域，P(x1，y1)表示中心点。第一窗口1820是用于搜索的搜索区域，第二窗口1830是已经被搜索的检测区域，其中P(x2，y2)表示中心点。
可通过计算每个点1810的运动向量更精确地确定源图像的类型。在该情形中，因为如图18中所示通过参照采样点1810从周边搜索来减小计算量，所以可在驱动时间内确定源图像的类型。此外，将搜索的位置与原始位置相比较，由此获得公式4中的运动向量。通过对所有采样点1810进行所述计算获得这些值的总和。总值越大，运动图像越快。具有较小总值的图像被分类为慢运动图像或正常运动图像。当总值为0或小于一阈值时，相应图像被分类为静止图像。
运行向量＝|P(x1)-P(x2)+P(y1)-P(y2)| ---公式4
因此，根据预定阈值可将源图像分类为静止图像、慢运动图像和快速运动图像，并根据分类的源图像改变驱动模式，由此有效降低功耗。
根据前述实施方式的显示装置及其驱动方法可通过根据图像信号或图像适当调整反转驱动模式降低功耗。根据前述实施方式的显示装置及其驱动方法可通过根据图像适当改变驱动频率而降低功耗。就是说，根据前述实施方式的显示装置及其驱动方法可通过使显示面板以根据图像信号改变的驱动模式操作来使功耗最小化。
尽管参照附图描述了本发明的特定实施方式，但本发明并不限于此。
尽管在前述实施方式中为了说明的的目的描述了显示面板为LCD面板，但本发明并不限于此。显示面板可以是任何其他显示面板，如有机发光二极管显示器(OLED)。
尽管前述实施方式中描述了将驱动频率划分为用于正常驱动的频率和用于低速驱动的频率且将特定帧的驱动频率从用于正常驱动的频率变为用于低速驱动的频率，但相反地，可将用于正常驱动的频率与用于低速驱动的频率或用于高速驱动的频率对换。在此，用于高速驱动的频率高于用于正常驱动的频率。
应当理解在此使用的术语“包括”、“包含”和“具有”表明存在所述元件，但并不排除存在或增加其他任何元件，除非明确说明了。除非另有定义，否则包括在此使用的所有技术和科学术语在内的所有术语都具有与本发明所属领域的技术人员通常理解的含义的相同的含义。应当进一步理解，诸如在通常使用的字典中定义的那些术语应当解释为具有与在相关技术领域中的含义一致的含义，不应以理想化或过度表面形式的认识去理解，除非明确进行了定义。
为了解释本发明的特定原理提供了前述说明书和附图。在不脱离本发明原理的情况下，本发明所属领域技术人员可进行一些修改和变化。在此公开的前述实施方式不应解释为限制本发明的原理和范围。应当理解，本发明的范围应由所附权利要求进行限定，且权利要求的所有等同范围落入本发明的范围内。

Claims (7)

1.一种显示装置，包括：
显示面板，在所述显示面板上多条数据线和多条栅极线彼此交叉以形成矩阵，在所述多条数据线和所述多条栅极线的交叉部分处界定出多个像素；
与所述多条数据线连接的数据驱动器；
存储器，其存储从主机系统输入的第一驱动频率的图像信号；和
时序控制器，所述时序控制器将所述显示面板控制为利用通过数据复用而从所述存储器中存储的图像信号获得的第二驱动频率的图像信号进行驱动，其中所述第二驱动频率为所述第一驱动频率的两倍，
其中：
所述时序控制器在相同帧的连续的第一和第二时间周期期间以第二驱动频率将所述图像信号输出至所述数据驱动器，所述第一和第二时间周期分别对应于所述第二驱动频率的第一和第二周期，
在所述第一时间周期期间导通所述数据驱动器的输出并控制所述数据驱动器以所述第二驱动频率将所述图像信号输出至所述显示面板，以及
通过在所述相同帧的所述第二时间周期期间关闭所述数据驱动器的所述输出并停止所述数据驱动器以所述第二驱动频率将任何图像信号输出至所述显示面板，控制所述数据驱动器进入功耗降低的待命状态，从而防止所述像素在所述相同帧的所述第二时间周期期间接收数据电压。
2.根据权利要求1所述的显示装置，其中所述图像信号的第一驱动频率低于输入所述主机系统的源图像的输入驱动频率。
3.根据权利要求2所述的显示装置，其中所述源图像为静止图像，且
其中所述第一驱动频率为所述输入驱动频率的一半。
4.根据权利要求1所述的显示装置，其中所述图像信号的第一驱动频率等于输入所述主机系统的源图像的输入驱动频率。
5.根据权利要求4所述的显示装置，其中所述源图像是快速运动图像。
6.根据权利要求1所述的显示装置，其中从所述主机系统输入的所述图像信号的所述第一驱动频率根据使用输入所述主机系统的源图像的运动向量分类的所述源图像的类型而变化。
7.根据权利要求6所述的显示装置，其中所述源图像的类型是使用所述源图像的采样点的运动向量而分类的。
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