CN111009225A - 一种显示屏过驱动装置、过驱动方法及显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种显示屏过驱动装置、过驱动方法及显示装置，主要解决现有过驱动技术仅仅参考前一帧的信息进行过电压调节，没有参考多帧信息，难以改善多种场景下的拖影问题。该过驱动装置包括FPGA芯片，与FPGA芯片相连分别用于接收显示装置发送的第N帧和第N‑1帧LVDS信号的第一LVDS接收芯片、第二LVDS接收芯片，与FPGA芯片相连用于存储第N‑2帧RGB数据的第一SDRAM存储器，与FPGA芯片相连用于存储查找表数据的存储器，以及与FPGA芯片相连用于发送LVDS信号的LVDS发送芯片。本发明针对多帧参考情况，与传统参考单帧情况一样，只对一帧数据进行SDRAM读写。双LVDS接收模式的使用，节省一个SDRAM存储器的使用，并节省数据的存储与读写处理。利用FPGA芯片进行过驱动处理，也提高数据处理效率。

Description

一种显示屏过驱动装置、过驱动方法及显示装置

技术领域

本发明涉及液晶显示器技术领域，具体地说，是涉及一种显示屏过驱动装 置、过驱动方法及显示装置。

背景技术

液晶显示器由于其具有高画质、低功耗、重量轻等优点，已经成为当前显 示器的主流类型。广泛应用于家庭电视机、车载电视、计算机屏幕、投影机等 大型显示设备以及智能手机、掌上游戏和数字相机等小型显示设备中。液晶面 板是液晶显示器的主要部件，在驱动液晶面板时，由于液晶分子在驱动电压下 发生偏转，使显示面板的透光率发生变化，从而实现画面的显示。但是由于液 晶分子响应电压驱动需要时间，如果响应时间较长就会在画面显示时出现拖影 问题。因此，过驱动技术被广泛用于液晶面板显示中。

过驱动技术所施加的电压高于目标状态的对应电压，使得液晶分子转动的 速度更快，在到达目标状态时，电压再回落至目标状态的对应电压，这样就有 效缩短了响应时间。但是目前过驱动技术仅仅参考前一帧的信息进行过电压调 节，没有参考多帧信息，难以改善多种场景下的拖影问题。

目前过驱动技术仅仅参考前一帧的信息进行过电压调节，根据当前N帧数据 和第N-1帧数据查找所在查找表区域，进行双线性插值计算，得到过驱动电压对 应的灰阶值。现有的过驱动技术只参考上一帧的信息，并没有没有参考多帧信 息，难以改善多种场景下的拖影问题。

现有的过驱动电路模块如图1所示。该模块包括LVDS接受芯片、计算单元、 SDRAM存储器、存储器、LVDS发送芯片。其中LVDS接收芯片、SDRAM存储 器、存储器、LVDS发送芯片均与计算单元相连接。LVDS接收芯片用于接收当 前N帧数据，并将LVDS信号转换为RGB信号；SDRAM存储器用于存储第N-1帧 数据；存储器用于存储查找表(LUT)信息；计算单元读取并根据LVDS接收芯 片发送的N帧数据和SDRAM存储器存储的第N-1帧数据，进行查找表查找并计算 得到过驱动电压，对当前帧图像的灰阶数据进行补偿，得到补偿后的RGB数据 发送给LVDS发送芯片，并更新SDRAM存储单元的存储数据，删除第N帧RGB 数据，将第N帧RGB数据写入SDRAM存储单元；LVDS发送芯片再将计算单元得 到的补偿后的RGB信号转换为LVDS信号。现有的过驱动模块无法满足多帧参考 的过电压调节的需求。需设计新的过驱动电路模块实现多帧参考过驱动液晶显 示。

发明内容

本发明的目的在于提供一种显示屏过驱动装置、过驱动方法及显示装置， 主要解决现有过驱动技术仅仅参考前一帧的信息进行过电压调节，没有参考多 帧信息，难以改善多种场景下的拖影问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种显示屏过驱动装置，包括FPGA芯片，与FPGA芯片相连分别用于接 收显示装置发送的第N帧和第N-1帧LVDS信号的第一LVDS接收芯片、第二 LVDS接收芯片，与FPGA芯片相连用于存储第N-2帧RGB数据的第一SDRAM 存储器，与FPGA芯片相连用于存储查找表数据的存储器，以及与FPGA芯片 相连用于发送LVDS信号的LVDS发送芯片。

一种显示装置，包括上述的过驱动装置，还包括与过驱动装置相连的驱动 装置和LCD显示模块。

所述驱动模块包括处理器，均与处理器相连的HDMI接口、DVI接口、ADC 模数转换器、视频解码器和图像缩放装置，以及与图像缩放装置相连的第二 SDRAM存储器，其中图像缩放装置与第一LVDS接收芯片、第二LVDS接收 芯片相连。

所述LCD显示模块包括与LVDS发送芯片相连的时序控制电路，与时序控 制电路相连的栅驱动器和源驱动器，以及与栅驱动器和源驱动器均相连的液晶 面板。

一种显示屏过驱动方法，采用了上述的显示屏过驱动装置，具体包括如下 步骤：

(S1)FPGA芯片读取第N、N-1、N-2帧图像数据，得到每帧图像数据任 意像素点对应R、G、B分量的任一分量中的灰阶值；

(S2)根据每一点像素对应的任一分量进行查表，获得查找表中的数据；

(S3)根据查表值对每帧图像数据的灰阶值进行两次线性插值得到每帧图 像数据的待补偿值；

(S4)根据得到的待补偿值对每帧图像数据的灰阶值进行加权运算得到每 帧图像数据的灰阶值的补偿值；

(S5)根据补偿值得到补偿后的每帧图像数据的灰阶值，并输出。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明通过参考前两帧的图像信息，通过对每帧的图像信息的R、G、 B分量的灰阶值进行补偿，并可通过调节加权参数，得到不同的过驱动效果，解 决多场景的液晶显示器运动画面拖影问题。

(2)本发明通过实验测量液晶的灰阶响应时间以及实验人员观察运动图像 的显示效果，表明多帧参考的过驱动方法能够在过场景下提高液晶响应时间， 很好地改善拖影问题，实现高质量画面显示。

(3)本发明针对多帧参考情况，与传统参考单帧情况一样，只对一帧数据 进行SDRAM读写。双LVDS接收模式的使用，节省一个SDRAM存储器的使 用，并节省数据的存储与读写处理。利用FPGA芯片进行过驱动处理，也提高 数据处理效率。

附图说明

图1为现有技术过驱动模块的结构示意图。

图2本发明的过驱动模块的结构示意图。

图3本发明的显示装置结构示意图。

图4本发明的驱动模块的结构示意图。

图5本发明的过驱动装置实现方法流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图说明和实施例对本发明作进一步说明，本发明的方式包括但 不仅限于以下实施例。

实施例

如图2～5所示，本发明公开的一种显示屏过驱动装置，包括FPGA芯片， 与FPGA芯片相连分别用于接收显示装置发送的第N帧和第N-1帧LVDS信号 的第一LVDS接收芯片、第二LVDS接收芯片，与FPGA芯片相连用于存储第 N-2帧RGB数据的第一SDRAM存储器，与FPGA芯片相连用于存储查找表数 据的存储器，以及与FPGA芯片相连用于发送LVDS信号的LVDS发送芯片。

两个LVDS接收芯片分别接收图像缩放装置发送的第N帧和第N-1帧LVDS 信号，并转换为24bit的RGB信号发送给FPGA芯片；第一SDRAM存储器第 N-2帧24bit的RGB数据；存储器为电可擦写可编程只读存储器，用于储存查找 表数据；FPGA芯片读取第N、N-1和N-2帧数据，完成查找表查找，并进行插 值计算得到过驱动补偿值，对当前帧图像的灰阶数据进行补偿，并更新第一 SDRAM存储器储存数据，删除第N-2帧RGB数据，将第N-1帧RGB数据写 入SDRAM存储单元。LVDS发送芯片将FPGA芯片得到的补偿后的24bit的 RGB信号转换为LVDS信号发送给LCD显示模块。

一种显示装置，包括如权利要求1所示的过驱动装置，还包括与过驱动装 置相连的驱动装置和LCD显示模块。

所述驱动模块包括处理器，均与处理器相连的HDMI接口、DVI接口、ADC 模数转换器、视频解码器和图像缩放装置，以及与图像缩放装置相连的第二 SDRAM存储器，其中图像缩放装置与第一LVDS接收芯片、第二LVDS接收 芯片相连。HDMI接口、DVI接口分别接受HDMI和DVI数值信号并送给处理 器；ADC模数转换器接收模拟信号并转换为数字信号发送给处理器、图像缩放 装置接收处理器发送的LVDS信号并将当前第N帧数据和前一帧第N-1帧数据 储存在第二SDRAM存储器中。

所述LCD显示模块包括与LVDS发送芯片相连的时序控制电路，与时序控 制电路相连的栅驱动器和源驱动器，以及与栅驱动器和源驱动器均相连的液晶 面板。时序控制电路接收过驱动模块发送的LVDS信号并通过控制源驱动器和 栅驱动器点亮液晶显示面板，实现画面显示。

所述显示屏过驱动装置的实现方法如下：

FPGA芯片读取第一LVDS接收芯片、第二LVDS接收芯片传入的第N、 N-1帧24bitRGB图像数据，并且读取第一SDRAM存储器中储存的第N-2帧 24bit RGB图像数据，得到该像素点在3帧中的R分量的灰阶值：gray_cur、 gray_old_1、gray_old_2。根据gray_cur、gray_old_1查表进行双线性插值计算得 到gray_1；根据gray_cur、gray_old_2查表进行双线性插值计算得到根gray_2； 根据gray_1和gray_2进行加权运算得到补偿值gray；最后将补偿值gray加到当 前像素值gray_cur上并输出。

具体地：

(1)选取液晶屏上任意一像素点，其对应的第N帧R分量为gray_cur，第 N-1帧R分量gray_old_1确定gray_cur、gray_old_1在查找表中的位置，如 i<gray_cur<j，m<gray_old_1<n，则根据查找表找到(i，m)、(j，m)、(i，n)、 (j，n)对应的数据a1、b1、c1、d1。然后进行双线性插值计算，即：

x1＝a1+(gray_old_1-m)(c1-a1)/(n-m)，

y1＝b1+(gray_old_1-m)(d1-b1)/(n-m)，

gray_1＝x1+(gray_cur-i)(y1-x1)/(j-i)

(2)该像素点第N-2帧R分量为gray_old_2，根据gray_cur和gray_old_2 在查找表中的位置如i<gray_cur<j，p<gray_old_2<q，则根据查找表找到(i，p)、 (j，p)、(i，q)、(j，q)对应的数据a2、b2、c2、d2。然后进行双线性插值 计算，即：

x2＝a2+(gray_old_2-p)(c2-a2)/(q-p)，

y2＝b2+(gray_old_2-p)(d2-b2)/(q-p)，

gray_2＝x2+(gray_cur-i)(y2-x2)/(j-i)，

(3)根据得到两个待补偿值gray_1和gray_2，对其进行加权运算，将得到 的补偿值△gray加到当前灰阶值gray_cur上，得到补偿后的灰阶值gray_new。

即

gray＝k*gray_1+(1-k)*gray_2，

gray_new＝gray_cur+gray.

通过调节加权参数k，可以得到不同的过驱动效果。K调节范围在0到1之 间，一般取1附近的值。

同时对该像素点G分量、B分量根据对应G分量查找表、B分量查找表进 行同样操作。并对所有像素点进行上述操作。

输出补偿后的24bit RGB数据经LVDS发送芯片将计算单元得到的补偿后 的24bit的RGB信号转换为LVDS信号发送给时序控制电路。

更新第一SDRAM存储器储存数据，删除第N-2帧RGB数据，将第N-1帧 RGB数据写入SDRAM存储单元。

具体地，R分量的17*17查找表如下表所示。

…

0

15

31

47

…

…

255

0

…

15

a1＝4

b1＝6

…

31

c1＝6

d1＝10

’

…

47

a2＝8

b2＝14

…

63

c2＝13

d2＝16

…

…

255

…

…

…

…

…

…

…

若gray_cur＝36、gray_old_1＝27以及gray_old_2＝54。

可根据查找表得知gray_cur∈(31,47)、gray_old_1∈(15,31)，即i＝31、j＝47、m＝15、n＝31。并且查表可知a1＝4、b1＝6、c1＝6、d1＝10。根据查找数据和上述 公式可以进行插值运算。

x1＝4+(27-15)(6-4)/(31-15)＝5.5,

y1＝6+(27-15)(10-6)/(31-15)＝9，

gray_1＝5.5+(36-11)(6-4)/(47-31)＝6.125.

可根据查找表得知gray_cur∈(31,47)、gray_old_2∈(47,63)，即i＝31、j＝47、p＝47、q＝63。并且查表可知a2＝8、b2＝14、c2＝13、d2＝16。根据查找数据和上 述公式可以进行插值运算。

x2＝8+(54-47)(13-8)/(63-47)＝10.1875，

y2＝14+(54-47)(16-14)/(63-47)＝14.875，

gray_2＝10.1875+(36-31)(14.875-10.1875)/(47-31)＝11.65，

根据得到两个待补偿值gray_1和gray_2，对其进行加权运算，权重k取0.8， 将得到的补偿值gray加到当前灰阶值gray_cur上，得到补偿后的灰阶值 gray_new。即

gray＝0.8*6.125+(1-0.8)*11.65＝7.23，

gray_new＝36+7.23＝43.23。

得到该像素点R分量补偿后的灰阶值值为43.23。

通过上述设计，本发明通过参考前两帧的图像信息，通过对每帧的图像信 息的R、G、B分量的灰阶值进行补偿，并可通过调节加权参数，得到不同的过 驱动效果，解决多场景的液晶显示器运动画面拖影问题。因此，具有很高的使 用价值和推广价值。

上述实施例仅为本发明的优选实施方式之一，不应当用于限制本发明的保 护范围，但凡在本发明的主体设计思想和精神上作出的毫无实质意义的改动或 润色，其所解决的技术问题仍然与本发明一致的，均应当包含在本发明的保护 范围之内。

Claims (5)

1.一种显示屏过驱动装置，其特征在于，包括FPGA芯片，与FPGA芯片相连分别用于接收显示装置发送的第N帧和第N-1帧LVDS信号的第一LVDS接收芯片、第二LVDS接收芯片，与FPGA芯片相连用于存储第N-2帧RGB数据的第一SDRAM存储器，与FPGA芯片相连用于存储查找表数据的存储器，以及与FPGA芯片相连用于发送LVDS信号的LVDS发送芯片。

2.一种显示装置，其特征在于，包括如权利要求1所述的过驱动装置，还包括与过驱动装置相连的驱动装置和LCD显示模块。

3.根据权利要求2所述的一种显示装置，其特征在于，所述驱动模块包括处理器，均与处理器相连的HDMI接口、DVI接口、ADC模数转换器、视频解码器和图像缩放装置，以及与图像缩放装置相连的第二SDRAM存储器，其中图像缩放装置与第一LVDS接收芯片、第二LVDS接收芯片相连。

4.根据权利要求3所述的一种显示装置，其特征在于，所述LCD显示模块包括与LVDS发送芯片相连的时序控制电路，与时序控制电路相连的栅驱动器和源驱动器，以及与栅驱动器和源驱动器均相连的液晶面板。

5.一种显示屏过驱动方法，其特征在于，采用了如权利要求1所述的显示屏过驱动装置，具体包括如下步骤：

(S1)FPGA芯片读取第N、N-1、N-2帧图像数据，得到每帧图像数据任意像素点对应R、G、B分量的任一分量中的灰阶值；

(S2)根据每一点像素对应的任一分量进行查表，获得查找表中的数据；

(S3)根据查表值对每帧图像数据的灰阶值进行两次线性插值得到每帧图像数据的待补偿值；

(S4)根据得到的待补偿值对每帧图像数据的灰阶值进行加权运算得到每帧图像数据的灰阶值的补偿值；

(S5)根据补偿值得到补偿后的每帧图像数据的灰阶值，并输出。

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