CN104882089A - 图像显示装置及其驱动方法 - Google Patents

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Abstract

图像显示装置及其驱动方法。一种图像显示装置的驱动方法包括：检测输入图像的数据变化量并且计算所述输入图像的移动速度；确定图像移动速度是否在预设的参考范围内；当所述图像移动速度在所述参考范围内时，根据与所述输入图像同步的输入帧频驱动显示屏；当所述图像移动速度在所述参考范围外时，将用于显示所述输入图像的帧频向下调节至低于所述输入帧频的频率并且根据调节后的帧频驱动所述显示屏。

Description

图像显示装置及其驱动方法
本申请要求2014年2月27日提交的韩国专利申请No.10-2014-0023479的权益，该专利申请出于所有目的以引用方式并入本文，如同在本文中完全阐明。
技术领域
本文献涉及图像显示装置及其驱动方法。
背景技术
随着对信息显示器的关注度攀升和对使用便携式信息介质的需求增加，已经积极对重量轻且外形薄的图像显示器进行了研究和商业化。图像显示器的示例包括液晶显示器(LCD)、有机发光二极管(OLED)、场发射显示器(FED)等。
在这些图像显示器之中，液晶显示器使用薄膜晶体管作为开关元件来显示移动画面。液晶显示器可被制成其大小比阴极射线管小并且广泛用于个人计算机、膝上型计算机和诸如办公自动化设备或移动电话的便携式装置。这种液晶显示器由于液晶的保持特性而具有运动模糊，这使得移动画面看起来不清晰而是模糊的。
运动模糊是当人眼跟随移动物体时暂时持续的图像整合效应造成的。为了减少运动模糊，需要缩短移动画面响应时间(MPRT)。作为缩短MPRT的方法之一，已知的是驱动频率变化技术。驱动频率变化技术根据图像的变化来变化帧频，即，每秒的帧数。在驱动频率变化技术中，如图1中所示地检测图像IMG1至IMG4上的运动变化，当图像上的运动变化小于预设值时，以第一帧频显示图像，当图像上的运动变化等于或大于预设值时，以比第一帧频高的第二帧频显示图像。
针对具有显著运动变化的图像增大帧频能够更好地减少运动模糊。然而，即使针对具有十分大的运动变化的图像增大帧频，观众察觉到的运动模糊程度也有很小的差异。增大帧频还增加了功耗。在传统的驱动频率变化技术中，甚至对于观众在上面没有看到运动模糊差异的高速移动图像也无条件地增大帧频。因此，传统的驱动频率变化技术在功耗方面是不利的。
发明内容
本文献的方面是提供改善了运动模糊察觉程度并且降低了功耗的图像显示装置及其驱动方法。
在第一方面，提供了一种图像显示装置的驱动方法，该驱动方法包括：检测输入图像的数据变化量并且计算所述输入图像的移动速度；确定图像移动速度是否在预设的参考范围内；当所述图像移动速度在所述参考范围内时，根据与所述输入图像同步的输入帧频驱动显示屏；当所述图像移动速度在所述参考范围外时，将用于显示所述输入图像的帧频向下调节至低于所述输入帧频的频率并且根据调节后的帧频驱动所述显示屏。
当所述图像移动速度在所述参考范围外时，这意味着，所述图像移动速度不及或超过所述参考范围。
在检测所述输入图像的数据变化量的过程中，检测与所述输入图像的相邻帧对应的数据的至少部分的数据变化量。
在将所述帧频向下调节至低于所述输入帧频的频率并且根据调节后的帧频驱动所述显示屏的过程中，根据调节后的帧频删除所述输入图像的一些帧。
在将所述帧频向下调节至低于所述输入帧频的频率并且根据调节后的帧频驱动所述显示屏的过程中，根据调节后的帧频渲染所述输入图像的帧。
在另一方面，存在一种图像显示装置，该图像显示装置包括：显示屏，其用于显示输入图像；移动速度计算器，其检测输入图像的数据变化量并且计算所述输入图像的移动速度；移动速度确定器，其确定所述图像移动速度是否在预设的参考范围内；帧频调节器，其在所述图像移动速度在所述参考范围内时，根据与所述输入图像同步的输入帧频驱动显示屏，在所述图像移动速度在所述参考范围外时，将帧频向下调节至低于所述输入帧频的频率并且根据调节后的帧频驱动所述显示屏。
附图说明
附图被包括以提供对本发明的进一步理解，并入且构成本说明书的一部分，附图示出本发明的实施方式并且与描述一起用于说明本发明的原理。
在附图中：
图1是示出现有技术中具有不同移动速度的多个测试图像的视图；
图2A是示出现有技术中物理施加的亮度刺激信号的波形的视图；
图2B是示出现有技术中人眼察觉的亮度信号的波形的视图；
图3是示出现有技术中凯利(Kelly’s)临界调节深度曲线的视图；
图4是示出现有技术中根据帧频变化的运动模糊察觉差异的视图；
图5是顺序示出根据本发明的示例性实施方式的减少图像显示装置上的运动模糊的方法的视图；
图6示出对具有不同移动速度的多个测试图像执行的运动模糊察觉测试的结果；
图7示出当以120Hz帧频驱动特定测试图像时和当以240Hz帧频驱动特定测试图像时之间的功耗比较；
图8示出能够改善运动模糊察觉程度并且降低功耗的根据本发明的图像显示装置；
图9详细示出图8的运动模糊控制器。
具体实施方式
下文中，将参照图2A至图9描述本发明的示例性实施方式。
图2A至图3是用于说明运动模糊察觉程度差异的成因的视图。图2A和图2B是闪烁和临界融合频率(CFF)的图示。图3是示出凯利临界调节深度曲线的视图。图4是示出根据帧频变化的运动模糊察觉差异的视图。
运动模糊是当人眼跟随移动物体时暂时持续的图像整合效应造成的。需要一定的时间长度来形成可视图像。然而，一旦形成了可视图像，这种效应就会持续一会，即使在图像消失之后。感测光的能力在一定范围内作用，该能力的下限被称为光阈值。光强度和持续时间是用于确定光阈值的两个因素，彼此互补。这被称为Block定律。这条定律在光的持续时间范围在10ms至100ms内的状况下是有效的。当光持续时间超出该范围时，它们彼此不互补；尤其是，当光持续时间的范围是250ms至1000ms时，感测光的能力仅仅由光强度确定，而与光持续时间无关。
通常，用等式1表达用于测量时间频率特性的对比模式：
[等式1]
A(t)＝A0(1+mcos2πft)
其中，A0是平均亮度，m是调节深度，f是频率。测试方法包括：第一种方法，其通过在保持时间频率f恒定的同时改变调节深度m来得到临界判别值；第二种方法，其在固定调节深度m的同时通过改变时间频率f来得到临界值。前一种方法涉及得到可视系统的传递函数，即，时间-频率特性，后一种方法涉及得到临界融合频率特性。
闪烁是指人随时间推移察觉到测试画面的亮度变化的现象。这种现象取决于亮度变化频率和平均亮度。随着亮度变化频率增大，不再看到闪烁并且亮度水平变得恒定。出现此现象的频率被称为临界融合频率或临界闪烁频率(CFF)。在图2A和图2B中示出闪烁和CFF。图2A和等式2表示物理施加的亮度刺激信号的波形。图2B和图3表示人眼察觉的亮度信号的波形。
[等式2]
A(t)＝T0(1+mcos2πft)
m = &Delta; T 0 T 0 , ( 0 < m < 1 )
[等式3]
B(t)＝B0(1+m′cos2πft)
人眼在等于或高于临界融合频率下察觉到的亮度对应于一个时段内的交流变化辐射信号的平均值。也就是说，在等于或高于临界融合频率的频率下，人眼察觉到刺激是相同的。
关于这点，凯利进行了测试，在65度的视角下使用整个白屏得到相对于眼睛适应亮度的CFF。在图3中示出测试结果。各曲线代表830cd/m2、30cd/m2、1.4cd/m2、0.083cd/m2和0.0006cd/m2的不同适应亮度水平下执行的测试的结果。在图3中示出的调节深度与适应亮度的关系的曲线下方的区域中，察觉到闪烁。
基于这个事实，可发现，当如图4中所示在图像上出现十分大的运动变化时，尽管帧频变化，人眼也不会察觉到运动模糊的任何差异。换句话讲，参照图4，当图像移动速度在参考范围Tr内时，运动模糊察觉程度与帧频成比例地增加，而当图像移动速度在参考范围Tr外(即，Ta和Tb)时，运动模糊察觉程度基本上相同，而与帧频的变化无关。例如，在Tb(图像移动速度高)中将帧频从120Hz调节成240Hz使得频率调节前后的运动模糊察觉程度之间没有明显的差异。
图5顺序示出根据本发明的示例性实施方式的减少图像显示装置上的运动模糊的方法。
在根据本发明的示例性实施方式的减少图像显示装置上的运动模糊的方法中，基于当图像移动速度太高时在帧频变化前后运动模糊察觉没有差异的事实，当图像移动速度太高时，帧频被向下调节，以低速驱动显示屏，因此降低了功耗。
参照图5，以下将描述根据本发明的减少图像显示装置上的运动模糊的方法。
在根据本发明的示例性实施方式的减少图像显示装置上的运动模糊的方法中，当从系统输入图像数据时，检测输入图像的数据变化量，并且计算输入图像的移动速度(S10和S20)。在本发明中，可检测与输入图像的相邻帧对应的数据的至少部分中的数据变化量。例如，可比较当前输入帧(第n帧)的数据和存储在存储器中的前一帧(第n-1帧)的数据。也就是说，可比较与相邻帧对应的数据的特定范围，或者可比较与相邻帧对应的数据的所有范围。存储器可以是行存储器或帧存储器。
在本发明中，根据检测到的输入图像的数据变化量，计算输入图像的移动速度。本发明可使用(但不限于)熟知的运动检测器来计算图像移动速度。可使用各种熟知的技术来计算图像移动速度。
在减少图像显示装置上的运动模糊的方法中，确定图像移动速度是否在预设的参考范围内(S30)。
在减少图像显示装置上的运动模糊的方法中，当图像移动速度在参考范围(图4的Tr)内时，显示屏根据输入帧频以高速驱动，从而改善运动模糊察觉程度(S40)。输入帧频可以是(但不限于)120Hz或240Hz。
在减少图像显示装置上的运动模糊的方法中，当图像移动速度在参考范围(图4的Tr)外时，帧频被向下调节至低于输入帧频的频率，以根据调节后的帧频以低速驱动显示屏，从而降低功耗(S50和S60)。调节后的帧频可以是(但不限于)60Hz。
通过相比于图4中的Tr在Tb中减小帧频，本发明可在保持运动模糊察觉程度像传统技术一样的同时，大大降低功耗(不同于传统技术)。
图6示出对具有不同运动速度的多个测试图像执行的运动模糊察觉测试的结果。图7示出当以120Hz帧频驱动特定测试图像时和当以240Hz帧频驱动特定测试图像时之间的功耗比较。
本发明的发明人观察了在120Hz(TM120)和240Hz(TM240)的帧频下六位男性和六位女性察觉到的各图像上的运动模糊的变化。如以上提到的，其移动速度在参考范围(图4的Tr)内的测试图像IMG2和IMG3在240Hz下表现出比120Hz下更好的运动模糊察觉程度。另一方面，其移动速度在图4的Ta内的测试图像IMG1和其移动速度在图4的Tb内的测试图像IMG4在120Hz和240Hz下表现出的运动模糊察觉程度的差异很小。从图5的测试结果，可看到，当图像移动速度在合适范围外并且变得更快时，即使随着频率增大，运动模糊察觉程度也没有改善。这表明，运动模糊察觉程度保持基本上相同，而与帧频的变化无关。
因此，可得出结论，当图像移动速度在合适范围外并且变得更快时，运动模糊察觉程度没有差异并且在功耗方面是更有利的，如图7中所示。图7示出在120Hz下的功耗比240Hz下的功耗低大约32％的示例。
图8示出能够改善运动模糊察觉程度并且降低功耗的根据本发明的图像显示装置。图9详细示出图8的运动模糊控制器20。
参照图8，本发明的图像显示装置可被实现为固定型显示装置，例如，液晶显示器(LCD)、有机发光二极管(OLED)等。在下面的描述中，描述图像显示装置的重点将放在液晶显示器上，但应该注意，图像显示装置不限于液晶显示器。
液晶显示面板10具有形成在两个玻璃基板之间的液晶层。液晶显示面板10包括根据数据线15和选通线16的交叉结构布置成矩阵格式的液晶单元Clc。
像素阵列形成在液晶显示面板10的下玻璃基板上。像素阵列包括：液晶单元Clc，其形成在数据线15和选通线16的交叉处；TFT(薄膜晶体管)，其连接到像素电极1；公共电极，其面对像素电极1；存储电容器Cst。液晶单元Clc连接到TFT并且由像素电极1和公共电极2之间的电场驱动。黑底、红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)滤色器等形成在液晶显示面板10的上玻璃基板上。偏振器分别附接到液晶显示面板10的上玻璃基板和下玻璃基板。用于设置液晶的预倾斜角的取向层形成在液晶显示面板10的上玻璃基板和下玻璃基板上。
公共电极2以诸如扭曲向列(TN)模式和垂直取向(VA)模式的垂直电场驱动方式形成在上玻璃基板上。另一方面，公共电极2以诸如面内切换(IPS)模式和边缘场开关(FFS)模式的水平电场驱动方式与像素电极1一起形成在下玻璃基板上。
可应用于本发明的液晶显示面板10可实现为任何液晶模式以及TN、VA、IPS和FFS模式。此外，根据本发明的液晶显示器可被实现为任何类型的液晶显示器，包括透射型液晶显示器、半透射型液晶显示器和反射型液晶显示器。在透射型液晶显示器和半透射型液晶显示器中，背光单元17是必要的。背光单元17可以是直下型背光单元或边光型背光单元。
时序控制器11以低电压差分信号(LVDS)接口方式(或微型LVDS接口方式)从主机系统14接收输入图像的数字视频数据RGB并且以微型LVDS接口方式将输入图像的数字视频数据RGB供应到源驱动器12。时序控制器11根据像素阵列的布置排列从主机系统14输入的数字视频数据RGB并且将它供应到源驱动器12。
时序控制器11从主机系统14接收诸如垂直同步信号Vsync、水平同步信号Hsync、数据使能信号DE、点时钟信号CLK等时序信号并且产生用于控制源驱动器12和选通驱动器13的操作时序的控制信号。这些控制信号包括用于控制选通驱动器13的操作时序的选通时序控制信号GDC和用于控制源驱动器12的操作时序的源时序控制信号SDC。
选通时序控制信号GDC包括选通起始脉冲GSP、选通移位时钟GSC、选通输出使能信号GOE等。选通起始脉冲GSP被施加到选通驱动集成电路(IC)以控制选通驱动IC产生第一选通脉冲。选通移位时钟GSC是公共输入到选通驱动IC以将选通起始脉冲GSP移位的时钟信号。选通输出使能信号GOE控制选通驱动IC的输出。
源时序控制信号SDC包括源起始脉冲SSP、源取样时钟SSC、垂直极性控制信号POL、水平极性控制信号HINV、源输出使能信号SOE等。源起始脉冲SSP控制源驱动器12的数据取样起始时间。源取样时钟SSC是基于上升沿或下降沿控制源驱动器12中数据的取样时序的时钟信号。垂直极性控制信号POL控制从源驱动IC中的每个顺序输出的数据电压的垂直极性。源输出使能信号SOE控制源驱动器12的输出时序。
时序控制器11包括运动模糊控制器20，计算图像移动速度，并且当图像移动速度在参考范围内时，根据输入帧频输出数字视频数据RGB、选通时序控制器信号GDC和源时序控制信号SDC并且以高速驱动显示面板10，从而改善运动模糊察觉程度。另一方面，当图像移动速度在参考范围外时(特别是，当图像移动速度超过参考范围时)，时序控制器将帧频向下调节至低于输入帧频的频率并且根据调节后的帧频输出数字视频数据RGB、选通时序控制器信号GDC和源时序控制信号SDC并且以低速驱动显示面板10，从而降低功耗。
为此目的，如图9中所示，运动模糊控制器20可包括数据接收器21、移动速度计算器22和移动速度确定器24。
数据接收器21从系统14接收输入图像的数字视频数据RGB。
移动速度计算器22检测输入图像的数据变化量，计算输入图像的移动速度。移动速度计算器22检测与输入图像的相邻帧对应的数据的至少部分的数据变化量，然后通过各种熟知的方法计算输入图像的移动速度。
移动速度确定器23确定移动图像速度是否在预设参考范围内。
帧频调节器24在图像移动速度在参考范围内时根据输入帧频以高速驱动显示面板10，在图像移动速度在参考范围外时将帧频向下调节至低于输入帧频的频率并且根据调节后的帧频以低速驱动显示面板10。为了将帧频向下调节至低于输入帧频的频率，帧频调节器24可根据调节后的帧频删除输入图像的一些帧，或者可根据调节后的帧频渲染输入图像的帧。
如上所述，在本发明中，当图像移动速度在参考范围内时，显示屏根据输入帧频以高速驱动，从而改善运动模糊察觉水平，当图像移动速度超过参考范围时，帧频被向下调节至低于输入帧频的频率以根据调节后的帧频以低速驱动显示屏，从而降低功耗。因此，本发明可改善运动模糊察觉程度并且有效地降低功耗。
在以上的描述中，本领域的技术人员应该容易理解，可在不脱离本发明的技术构思的情况下进行各种变化和修改。因此，本发明的技术范围不限于说明书的具体实施方式中描述的内容，而是由随附的权利要求书限定。

Claims (10)

1.一种图像显示装置的驱动方法，该驱动方法包括：
检测输入图像的数据变化量并且计算所述输入图像的移动速度；
确定图像移动速度是否在预设的参考范围内；
当所述图像移动速度在所述参考范围内时，根据与所述输入图像同步的输入帧频驱动显示屏；
当所述图像移动速度在所述参考范围外时，将用于显示所述输入图像的帧频向下调节至低于所述输入帧频的频率并且根据调节后的帧频驱动所述显示屏。
2.根据权利要求1所述的驱动方法，其中，当所述图像移动速度在所述参考范围外时，这意味着所述图像移动速度小于或超过所述参考范围。
3.根据权利要求1所述的驱动方法，其中，在检测所述输入图像的数据变化量的过程中，检测与所述输入图像的相邻帧对应的数据的至少部分中的数据变化量。
4.根据权利要求1所述的驱动方法，其中，在将所述帧频向下调节至低于所述输入帧频的频率并且根据调节后的帧频驱动所述显示屏的过程中，根据调节后的帧频删除所述输入图像的一些帧。
5.根据权利要求1所述的驱动方法，其中，在将所述帧频向下调节至低于所述输入帧频的频率并且根据调节后的帧频驱动所述显示屏的过程中，根据调节后的帧频渲染所述输入图像的帧。
6.一种图像显示装置，该图像显示装置包括：
显示屏，其用于显示输入图像；
移动速度计算器，其检测输入图像的数据变化量并且计算所述输入图像的移动速度；
移动速度确定器，其确定所述图像移动速度是否在预设的参考范围内；
帧频调节器，其在所述图像移动速度在所述参考范围内时，根据与所述输入图像同步的输入帧频驱动显示屏，在所述图像移动速度在所述参考范围外时，将帧频向下调节至低于所述输入帧频的频率并且根据调节后的帧频驱动所述显示屏。
7.根据权利要求6所述的图像显示装置，其中，当所述图像移动速度在所述参考范围外时，这意味着所述图像移动速度小于或超过所述参考范围。
8.根据权利要求6所述的图像显示装置，其中，所述移动速度计算器检测与所述输入图像的相邻帧对应的数据的至少部分中的数据变化量。
9.根据权利要求6所述的图像显示装置，其中，所述帧频调节器为了将所述帧频向下调节至低于所述输入帧频的频率，根据调节后的帧频删除所述输入图像的一些帧。
10.根据权利要求6所述的图像显示装置，其中，所述帧频调节器为了将所述帧频向下调节至低于所述输入帧频的频率，根据调节后的帧频渲染所述输入图像的帧。
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