CN1232110C - 用于液晶显示器的显示画面处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种显示画面处理方法，包括下列步骤：首先，以一第一更新频率输入一输入显示画面。接着，依据输入显示画面及前一个输入之前显示画面决定相对应的数个输出显示画面。最后，将输出显示画面以大于第一更新频率的第二更新频率依序地输出。其中，当输入显示画面的电压值大于相对应之每前一输入显示画面的电压值时，输出显示画面的电压值大于输入显示画面的电压值，而当输入显示画面的电压值小于前输入显示画面的电压值时，输出显示画面的电压值小于输入显示画面的电压值。利用本发明，可加快像素的反应速度，使得像素的实际亮度与理想状况的差距得到更进一步地改善。

Description

用于液晶显示器的显示画面处理方法

技术领域

本发明涉及一种显示画面处理装置，且特别涉及一种用于液晶显示面板的显示画面处理装置。

背景技术

显像技术的发展日新月异。以显示器为例，传统的阴极射线管(CathodeRay Tube，CRT)显示器由于体积庞大且辐射严重，近年来已逐渐淡出高档显示器的市场，取而代之的是具有低辐射、低耗电且轻薄短小的优点的液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)。

显示器屏幕是由数个以矩阵形式排列的像素(pixel)所组成。当显示器显示画面(frame)时，驱动电路会依据像素数据依序地输入像素电压至相对应的像素中。并且，依据像素数据更新输入每一个像素的像素电压，使显示器显示不同的画面。在由于人的眼睛有视觉暂留的现象，所以如果显示器的显示画面更新速度(refresh rate)大到某个程度，则快速更新的画面在人眼所见的就不是一个个快速闪动的画面，而是连续的动态画面组合，也就是影片。屏幕播放影片时，显示画面的更新速度越大，动态画面的连续性就越好。如此，人眼在观看时，就不会感觉到屏幕有闪烁的情形，而造成眼睛的不适。一般是以频率作为更新速度的单位，目前一般显示器的画面更新速度是60Hz以上，即屏幕一秒至少可显示60个画面数据。

液晶显示器的像素是由上板、下板以及上板与下板之间的液晶层所组成。多个液晶分子充填在上板与下板之间的空腔中，形成液晶层。而上板与下板分别具有电极，当分别在上板与下板的电极施加电压，使上板与下板间具有跨电压时，液晶层中的液晶分子的排列方式会随着跨电压的大小而改变。而液晶分子的排列方式会影响光线穿透像素的比率，称光穿透率(light transmissivity)。光穿透率的大小决定了像素的亮度。光穿透率越大，像素的亮度就越大。所以，可利用控制上板与下板跨电压大小，使液晶屏幕上不同像素具有不同的亮度。

请参照图1A-1B，其绘示当像素电压改变时，像素亮度改变的示意图。对液晶面板的像素而言，当输入像素的像素电压改变时，由于像素液晶分子的物理特性，液晶分子需要一段反应时间(response time)，才能使像素的亮度作相对应的改变，例如：如图1A所示，在显示画面f2时，输入像素的像素电压大小由V1增加到V2。理论上，像素的实际亮度也要从显示画面口开始，由像素电压V1所对应的像素亮度B1，变成像素电压V2所对应的像素亮度B2，如图1B中的虚线所示。但实际上，由于液晶分子的物理特性，当输入的像素电压改变时，像素的液晶分子需要一段时间来改变它的状态。故需要一段反应时间，液晶分子改变其状态之后，像素才能显示适当的亮度。在图1B中，虽然在显示画面f2时，输入像素的像素电压已经改变，但是要一直到显示画面f5时，像素的亮度才会变成B2。当输入像素的像素电压由V1变为V2时，像素的亮度由原本的B1改变为B2所需要的时间称为该像素的反应速度(response velocity)。像素的液晶分子所需要的反应时间越长，则该像素的反应速度就越慢。在显示画面f2-f5的期间，像素的实际亮度会比理想状况的像素亮度要小，如图1B的斜线部分所示。如此，会影响到液晶面板的显像品质。因此，当输入像素的像素电压改变时，如何加快像素的反应速度，使得如图1B所示的斜线部分的面积能够越小越好，以提高液晶面板的显示品质，便是液晶显示器制造厂商一直努力想要改善的课题。

请参照图2A-2B，其为传统用于加快像素的反应速度的过驱动(overdrive)法的示意图。传统在显示画面更新时，用于加快像素的反应速度的方法为：当像素由低亮度改变至高亮度时，在下一个显示画面先输入电压值比原来应输入的像素电压还要高的像素电压。利用输入比原来要求要高的像素电压，来更快速地拉高上板与下板之间的跨电压值，以加快像素的反应速度。例如：在图2A中，在显示画面f2时，输入像素的像素电压需由V1升至V2，用于使该像素显示的亮度由B1升至B2。为了加快像素的反应速度，在显示画面f2时，先输入一个比像素电压V2还要大的像素电压V3。像素电压V3称为过驱动电压(overdrive voltage)。利用输入过驱动电压，可加快像素的反应速度。需注意的是，在图2B中，斜线部分的面积较图1B要小。换言之，使用过驱动法时，像素的实际亮度与理想状况的像素亮度的差距会变小。

同理，当像素由高亮度改变至低亮度时，在下一个显示画面先输入电压值比原来应输入的像素电压还要低的像素电压。利用输入比原来要求要低的像素电压，来更快速地拉低上板与下板之间的跨电压值，以加快像素的反应速度。

传统过驱动法虽然可以加快像素的反应速度，改进像素的实际亮度与理想状况的像素亮度的差距，但是改善的效果仍然有限。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于加快像素的反应速度，使得像素的实际亮度与理想状况的差距得到更进一步地改善的方法。

根据本发明的目的，提出一种显示画面处理方法。显示画面是以第一更新频率依序地输入显示画面处理装置。显示画面处理装置用于控制输入液晶面板的显示画面的更新频率。显示画面处理方法至少包括下列步骤：首先，将一输入显示画面输入至显示画面处理装置。接着，显示画面处理装置会依据输入显示画面以及前一个输入该显示画面处理装置的显示画面决定相对应的数个输出显示画面。最后，将该输出显示画面以大于第一更新频率的第二更新频率依序地自显示画面处理装置输出。

其中，输出显示画面与输入显示画面及前输入显示画面的对应关系是预先储存于显示画面处理装置中。此外，输出显示画面中至少有一过输出显示画面，当输入显示画面的像素数据大于前一个输入显示画面相对应之前像素数据时，过输出显示画面相对应的输出像素数据大于该像素数据，且当输入显示画面的像素数据小于前一个输入显示画面相对应之前像素数据时，则输出像素数据小于该像素数据。

本发明的显示画面处理方法的特征在于，数个显示画面是以一第一更新频率依序地输入一显示画面处理装置中，该显示画面处理装置用于控制这些显示画面显示于一显示器的更新频率，该显示画面处理方法包括下列步骤：输入一第一输入显示画面至该显示画面处理装置中；输入一第二输入显示画面至该显示画面处理装置中；该显示画面处理装置依据该第一输入显示画面以及该第二输入显示画面决定相对应的数个输出显示画面，这些输出显示画面中包含：一过输出显示画面，继该过输出显示画面之后输出的一补偿过输出显示画面；当该第二输入显示画面的第二像素电压大于该第一输入显示画面的第一像素电压时，该过输出显示画面具有大于该第二像素电压的一输出像素电压，且该补偿过输出显示画面具有小于该第二像素电压的一输出像素电压；当该第二输入显示画面的第二像素电压小于该第一输入显示画面的第一像素电压时，该过输出显示画面具有小于该第二像素电压的一输出像素电压，且该补偿过输出显示画面具有大于该第二像素电压的一输出像素电压；将这些输出显示画面以大于该第一更新频率的一第二更新频率依序地自该显示画面处理装置输出。

本发明还提供一种显示画面处理装置，用于控制输入一显示器的数个显示画面，其特征在于，该装置包括：一储存元件，用于接收一第一输入显示画面及一第二输入显示画面，其中，该第一输入显示画面及该第二输入显示画面是以一第一更新频率依序输入该储存元件；以及一输出元件，与该储存元件耦接，用于依据该第一输入显示画面与该第二输入显示画面，以大于该第一更新频率的一第二更新频率依序输出相对应的数个输出显示画面，其中，这些输出显示画面中包含：一过输出显示画面，继该过输出显示画面之后输出的补偿过输出显示画面；当该第二输入显示画面的第二像素电压大于该第一输入显示画面的第一像素电压时，该过输出显示画面具有大于该第二像素电压的一输出像素电压，且该补偿过输出显示画面具有小于该第二像素电压的一输出像素电压；当该第二输入显示画面的第二像素电压小于该第一输入显示画面的第一像素电压时，该过输出显示画面具有小于该第二像素电压的一输出像素电压，且该补偿过输出显示画面具有大于该第二像素电压的一输出像素电压。

为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并配合附图作详细说明如下。

附图说明

图1A-1B为当像素电压改变时，像素亮度的改变的示意图。

图2A-2B为传统用于加快像素的反应速度的过驱动法的示意图。

图3为本发明所提出的显示画面处理装置的电路方块图。

图4A-4B为本发明所提出的显示画面处理方法的示意图。

图5为像素显示的实际亮度与人眼感知的感受亮度的对应关系图。

具体实施方式

本发明的特点在于，依据前一个显示画面(frame)以及目前的输入显示画面来决定多个输出显示画面。并且使这些输出显示画面依序地以更快的更新频率显示在液晶面板上。并配合过驱动法，加快像素的反应速度，并通过使像素的显示亮度大于理论亮度，以补偿像素反应速度所造成实际亮度与理想状况的差距，更进一步地改善液晶面板的显像品质。

请参照图3，其绘示本发明所提出的显示画面处理装置300的电路方块图。显示画面处理装置300是由暂存器302、控制器304以及存储器306所组成，用于对输入液晶面板的显示画面作影像处理。其详细的工作原理将于下文中作详尽的描述。需注意的是，显示画面是以60Hz的更新频率依序地输入至显示画面处理装置300中。

当有一输入显示画面DI输入至显示画面处理装置300时，输入显示画面DI会被分别馈入至暂存器302以及控制器304中。暂存器302是用于接收并储存该输入显示画面DI以及前一个输入显示画面处理装置300之前输入显示画面DI’。存储器306可以是随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)，用于以对应表(look up table)的形式储存不同的输入显示画面DI及不同的前输入显示画面DI’及其所对应的数个输出显示画面DO。控制器304分别与暂存器302及存储器306耦接，用于依据暂存于暂存器302的输入显示画面DI1以及前输入显示画面DI’，自存储器306中提取这些相对应的输出显示画面DO，并将其以新的更新频率依序地输出至液晶面板中。其中，新的更新频率的值大于输入显示画面的更新频率。而且，新的更新频率的值为输入显示画面DI的更新频率的倍数。在本实施例中，输出显示画面DO是以输入显示画面DI的更新频率(60Hz)的两倍(120Hz)的速度，依序地输出并显示在液晶面板上。

请参照图4A-4B，其绘示本发明所提出的显示画面处理方法配合过驱动法的示意图。本发明是以更快的更新频率配合过驱动法，来更进一步地加快像素的反应速度，提高液晶面板的显像品质。以液晶面板上一像素为例，如果输入显示画面处理装置300的输入显示画面DI中，该像素的像素电压V2大于前一个输入该像素的像素电压V1，则显示画面处理装置300所输出的数个输出显示画面DO中，至少有一个输出显示画面DO，其像素电压会大于V2，在图4A中，在输入显示画面DI中，用于输入该像素的像素电压值是以虚线表示，而输出显示画面DO中，实际输入该像素的像素电压值则是以粗黑线表示。以图4A为例，在显示画面f4时，输入显示画面DI中，用于输入该像素的像素电压理论上要由V1升至V2。但是为了加快像素的反应速度，因此在实际输入该像素的输出显示画面N中，像素电压的电压值(V3)大于理论值(V2)。其原理与传统过驱动法相同，在此不再赘述。需注意的是，在本发明中，并不限定只有一个输出显示画面DO的像素电压值可大于输入显示画面DI的像素电压。

在图4A中，在输出显示画面f4、f5输入该像素的像素电压都比输入显示画面DI的像素电压要高。本文称显示画面f4及f5的像素电压为过驱动电压。之后，在显示画面f6及f7时，则输入过驱动补偿电压。过驱动补偿电压的电压值(V4)不仅要小于过驱动电压(V3)，而且甚至要比理论上用于驱动像素的输入电压(V2)要小。请参照图4B，像素理论上所应显示的亮度是以虚线表示，而像素实际上所显示的亮度则是以粗黑线表示。由于液晶分子的物理特性，当像素电压改变时，例如：如图4B所示，像素电压由V1改变至V2时，现有技术并无法做到让像素的显示亮度能够依据像素电压的改变而即时地改变。上述的动作通常需要一段反应时间。在这段反应时间里，像素的实际亮度会小于理论亮度。此段实际亮度与理论亮度的差异可以用图4B中斜线标示的负亮度差异区块402来表示。在本发明所公开的过驱动法与传统的驱动方法不同之处在于，本发明所提出的过驱动法不只是用于加快像素的反应速度，使得像素的显示亮度能够早一点达到理论亮度，更在于使得像素在某一段时间内的显示亮度甚至会大于理论亮度。如图4B所示，显示画面f4及f5时，输入像素的过驱动电压的数值大于传统执行驱动方法时的过驱动电压值。如此，则在显示画面f6时，像素的实际显示亮度(B3)会大于理论上所需显示的亮度(B2)。在此同时，像素的输入电压由过驱动电压(V3)改为过驱动补偿电压(V4)。由于过驱动补偿电压(V4)小于过驱动电压(V3)，故像素的实际显示亮度会随时间而变暗。而且，过驱动补偿电压(V4)不只小于过驱动电压(V3)，甚至比原来理论上用于驱动像素的输入电压(V2)还要小，所以与传统驱动方法相比，本发明所提出的过驱动法，像素的实际显示亮度随时间变暗的速度会比传统过驱动法要快。在显示画面f8时，像素的实际显示亮度便已回到显示亮度的理论值(B2)。

请再参照图4B，比较理想状况像素亮度的变化(以虚线表示)及实际上像素亮度的变化(以实线表示)可知，实际亮度与理论亮度的差异可分为负亮度差异区块402及正亮度差异区况404两部分，分别以斜线标示。其中，在负亮度区块是表示此时像素的实际显示亮度小于理论上像素的亮度，而正亮度区块404则表示此时像素的实际显示亮度大于像素亮度的理论值。由于人的视觉神经系统的生理特性，人眼所感受到的亮度为一段短暂的反应时间内视区(visual fleid)亮度变化的总和，也即视区内亮度对一短暂的反应时间的积分值。本发明通过加快显示画面的更新频率，使显示画面的更新的速度大于人眼的反应时间。并且配合本发明所提出的新的过驱动法，使得像素的实际亮度会大于理论亮度。通过像素实际亮度大于理论亮度的正亮度差异区块404来补偿像素实际亮度小于理论亮度的负亮度差异区块402。当正亮度差异区块404的面积与负亮度差异区块402的面积接近甚至相同时，则人眼并不会感受到像素电压改变时，像素的实际电压与理想电压的不同。故本发明所提出的过驱动法，其功效显然比公知的驱动方法优良。人眼不会感受到液晶分子改变状态的反应时间所造成的液晶面板的不理想的特性。与传统作法相比，本发明可更进一步地改善液晶面板的显像品质。

请参照图5，其为像素显示的物理亮度(luminance)与人眼感知的感受亮度(brightness)的对应关系图。由于人眼所感知的感受亮度跟像素显示的物理亮度两者并非为线性对应关系，故在以对应表决定输出显示画面DO中输入该像素的过驱动电压时，其原则上并不一定是使像素显示的物理亮度大于理论亮度的正亮度差异区块404与像素显示的物理亮度小于理论亮度的负亮度差异区块402的面积相同。而是必须考虑到像素显示的物理亮度与人眼感知的感受亮度的对应关系，来决定每个输出显示画面DO中过驱动电压的大小，使得人眼所感知到的像素亮度的变化情况与理想状况下像素亮度的变化情况相同。

需注意的是，本实施例是以像素电压由低亮度转变成高亮度时为例来说明本发明所提出的显示画面处理装置300的工作及其工作原理。当像素电压出高亮度转变为低亮度时，显示画面处理装置300的工作原理与上文所述相同，在此不再赘述。

本发明上述实施例所公开的显示画面处理方法，以提高显示画面显示于液晶面板上的更新频率并配合过驱动法，不只可以加快像素的反应速度，更通过使像素的显示亮度大于理论亮度以补偿像素反应速度所造成实际亮度与理想状况的差距，可更进一步地改善液晶面板的显像品质。

虽然本发明已以较佳实施例公开如上，然其并非用于限定本发明，任何本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，可作一些等效变化和变动，因此本发明的保护范围以权利要求为准。

Claims (13)

1.一种显示画面处理方法，其特征在于，数个显示画面是以一第一更新频率依序地输入一显示画面处理装置中，该显示画面处理装置用于控制这些显示画面显示于一显示器的更新频率，该显示画面处理方法包括下列步骤：

输入一第一输入显示画面至该显示画面处理装置中；

输入一第二输入显示画面至该显示画面处理装置中；

该显示画面处理装置依据该第一输入显示画面以及该第二输入显示画面决定相对应的数个输出显示画面，这些输出显示画面中包含：一过输出显示画面，继该过输出显示画面之后输出的一补偿过输出显示画面；

当该第二输入显示画面的第二像素电压大于该第一输入显示画面的第一像素电压时，该过输出显示画面具有大于该第二像素电压的一输出像素电压，且该补偿过输出显示画面具有小于该第二像素电压的一输出像素电压；

当该第二输入显示画面的第二像素电压小于该第一输入显示画面的第一像素电压时，该过输出显示画面具有小于该第二像素电压的一输出像素电压，且该补偿过输出显示画面具有大于该第二像素电压的一输出像素电压；

将这些输出显示画面以大于该第一更新频率的一第二更新频率依序地自该显示画面处理装置输出。

2.如权利要求1所述的显示画面处理方法，其特征在于所述的输出显示画面与该第一输入显示画面及该第二输入显示画面的对应关系预先储存于该显示画面处理装置中。

3.如权利要求1所述的显示画面处理方法，其特征在于所述的第二更新频率的大小为该第一更新频率的倍数。

4.如权利要求1所述的显示画面处理方法，其特征在于，当该第二输入显示画面的第二像素电压大于该第一输入显示画面的第一像素电压时，所述的显示器的一像素依据该过输出显示画面的输出像素电压所显示的亮度大于该像素依据该第二像素电压所显示的亮度。

5.如权利要求1所述的显示画面处理方法，其特征在于所述的显示器为一液晶面板。

6.如权利要求5所述的显示画面处理方法，其特征在于所述的输出显示画面与该第一输入显示画面及该第二输入显示画面的对应关系是由该液晶面板的物理特性、该液晶面板的物理亮度及人眼感知的感受亮度的对应关系所决定。

7.一种显示画面处理装置，用于控制输入一显示器的数个显示画面，其特征在于，该装置包括：

一储存元件，用于接收一第一输入显示画面及一第二输入显示画面，其中，该第一输入显示画面及该第二输入显示画面是以一第一更新频率依序输入该储存元件；以及

一输出元件，与该储存元件耦接，用于依据该第一输入显示画面与该第二输入显示画面，以大于该第一更新频率的一第二更新频率依序输出相对应的数个输出显示画面，其中，这些输出显示画面中包含：一过输出显示画面，继该过输出显示画面之后输出的补偿过输出显示画面；

当该第二输入显示画面的第二像素电压大于该第一输入显示画面的第一像素电压时，该过输出显示画面具有大于该第二像素电压的一输出像素电压，且该补偿过输出显示画面具有小于该第二像素电压的一输出像素电压；

当该第二输入显示画面的第二像素电压小于该第一输入显示画面的第一像素电压时，该过输出显示画面具有小于该第二像素电压的一输出像素电压，且该补偿过输出显示画面具有大于该第二像素电压的一输出像素电压。

8.如权利要求7所述的显示画面处理装置，其特征在于所述的输出元件还包括一存储器，用于储存这些输出显示画面与该第一输入显示画面及该第二输入显示画面的对应关系。

9.如权利要求8所述的显示画面处理装置，其特征在于所述的存储器为一随机存取存储器。

10.如权利要求7所述的显示画面处理装置，其特征在于所述的第二更新频率的大小为该第一更新频率的倍数。

11.如权利要求7所述的显示画面处理装置，其特征在于，当该第二输入显示画面的第二像素电压大于该第一输入显示画面的第一像素电压时，所述的显示器的一像素依据该过输出显示画面的输出像素电压所显示的亮度会大于该像素依据该第二像素电压所显示的亮度。

12.如权利要求7所述的显示画面处理装置，其特征在于所述的显示器为一液晶面板。

13.如权利要求12所述的显示画面处理装置，其特征在于所述的输出显示画面与该第一输入显示画面及该第二输入显示画面的对应关系是由该液晶面板的物理特性、该液晶面板的物理亮度及人眼感知的感受亮度的对应关系所决定。

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