TWI395192B - 像素資料前處理電路及方法 - Google Patents

Description

像素資料前處理電路及方法

本發明係關於一種液晶顯示器之資料處理電路及方法，特別係關於一種像素資料之前處理電路及方法。

液晶顯示器之工作原理係透過調整兩透明基板間之偏壓大小以控制夾設於兩透明基板間之液晶分子的排列方式，藉以相對控制每一像素之透光強度以顯示影像。近年來，隨著液晶面板之解析度的提高，像素資料(pixel data)的傳輸頻率相對地被提升，因而提高了圖框記憶體(frame memory)的存取速度，產生了較嚴重的電磁干擾(EMI)問題。

此外，由於液晶分子隨著電場之變化速度無法跟上電場本身之變化，導致液晶顯示器於顯示動態畫面時產生殘影(image sticking)而影響影像品質。為解決此一問題，業界已提出一種過驅動(overdrive)之方法，亦即於轉換灰階值時輸出一大於所欲轉換灰階值的電壓變化至液晶分子以縮短液晶分子排列變換所需要的時間。同時，將前一圖框之灰階值與目前圖框之灰階值製作成一過驅動查找表(overdrive look up table)，以決定轉換灰階值時所應輸出至源極驅動器之過電壓值。例如，中華民國專利第I282544號即揭示一種過驅動器及其過驅動運算法，其利用一過驅動查找表以決定應輸出之過驅動灰階值。

請參照第1圖所示，其顯示一種習知過電壓驅動方法，包含下列步驟：時序控制器910輸入一目前像素資料F(N+1,M)至一比較器911及一圖框記憶體920；該時序控制器910自該圖框記憶體920讀取一前一像素資料F(N,M)；該比較器911根據該目前像素資料F(N+1,M)以及該前一像素資料F(N,M)自該查找表930求得一過驅動像素資料F'(N+1,M)；以及將該過驅動像素資料F'(N+1,M)輸入至一液晶顯示器2之一源極驅動器21及一閘極驅動器22以於一液晶面板23顯示影像；其中該目前像素資料F(N+1,M)表示第N+1圖框之第M列像素資料，該前一像素資料F(N,M)表示第N圖框之第M列像素資料，該過驅動像素資料F'(N+1,M)表示第N+1圖框之第M列之過驅動像素資料，用以透過該源極驅動器21驅動該液晶面板23之一列像素。

請參照第2圖所示，其顯示一7×8圖框F之像素資料之分佈情形，其中當該圖框F之第一列被儲存至該圖框記憶體920或從該圖框記憶體920讀取出來時，可由該圖框F最左端之像素開始，向右逐一將第一列之每一個像素資料儲存至該圖框記憶體920或從該圖框記憶體920讀取出來，亦即以01010…的順序存入該圖框記憶體920或從該圖框記憶體920讀取出來，相鄰像素間之資料變化將導致存取該圖框記憶體920時產生電磁干擾。如前所述，隨著圖框記憶體存取速度的提高，此種於存取該圖框記憶體時產生之電磁干擾問題將愈趨嚴重。

本發明提出一種像素資料之前處理電路及方法，透過於存取圖框記憶體前先將一圖框中之相鄰兩列像素資料進行差分運算以降低存取圖框記憶體時之資料變化頻率，藉以減少存取圖框記憶體時所產生之電磁干擾。

本發明提出一種像素資料之前處理方法，包含下列步驟：輸入一第一圖框資料至一時序控制器；對該第一圖框資料進行一差分運算以形成一第一圖框差分資料；該時序控制器將該第一圖框差分資料寫入至一圖框記憶體；該時序控制器自該圖框記憶體讀取一第二圖框差分資料；對該第二圖框差分資料進行一反差分運算以形成一第二圖框資料；比較該第一圖框資料及該第二圖框資料；以及該時序控制器根據比較結果輸出一驅動資料。

本發明另提出一種像素資料之前處理電路，包含一差分單元、一圖框記憶體、一反差分單元及一比較器。該差分單元用以對一第一圖框之第一圖框資料進行差分運算以形成一第一圖框差分資料。該圖框記憶體接收該第一圖框差分資料並輸出一第二圖框差分資料。該反差分單元用以對該第二圖框差分資料進行反差分運算以形成一第二圖框之第二圖框資料。該比較器用以比較該第一圖框資料及該第二圖框資料並輸出一驅動資料。

本發明另提出一種像素資料之前處理電路，包含一圖框記憶體、一查找表及一時序控制器。該圖框記憶體用以儲存圖框資料。該查找表儲存有複數過驅動資料。該時序控制器接收一第一圖框資料，將該第一圖框資料之相鄰兩列像素資料進行差分運算以形成一第一圖框差分資料並寫入該圖框記憶體，自該圖框記憶體讀取一第二圖框差分資料，將該第二圖框差分資料之相鄰兩列像素資料進行反差分運算以形成一第二圖框資料，以及將該第一及第二圖框資料與該查找表進行比對以輸出一相對應過驅動資料。

本發明之像素資料前處理電路及方法中，由於一圖框資料通常具有平滑之資料分佈特性，已經過差分運算後之像素資料中大部分高階位元均形成零電位(low)，只有少部分的低階位元仍為高電位(high)，因此可使得相鄰像素間具有較低之資料變化頻率，於進行圖框記憶體之像素資料存取時可降低電磁干擾之問題。

為了讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明顯，下文將配合所附圖示，作詳細說明如下。

於本發明之說明中，相同之構件係以相同之符號表示，於此合先述明。

請參照第3圖所示，其顯示本發明一實施例之像素資料之前處理電路1，包括一時序控制器110、一圖框記憶體120及一查找表130。該前處理電路1耦接於一液晶顯示器2，其包含一源極驅動器21、一閘極驅動器22及一液晶面板23。可以了解的是，第3圖之中僅繪示用以說明本發明之構件，並省略了部分構件。

該前處理電路1用以處理圖框資料以產生過驅動像素資料，例如該前處理電路1可依序處理一個圖框之一列像素資料並產生一列像素之過驅動灰階電壓。該圖框記憶體120用以儲存至少一圖框資料。該查找表130儲存有複數過驅動資料，該過驅動資料係根據兩連續圖框之畫素資料的相對關係而預先設定。

該液晶顯示器2中，該閘極驅動器22用以產生一掃描信號以依序開啟該液晶面板23之各列像素(未繪示)，該源極驅動器21接收來自該前處理電路1之過驅動像素資料，並根據該過驅動像素資料驅動該掃描信號所開啟列之所有像素。

請參照第3及4圖所示，第4圖顯示本發明實施例之差分運算及反差分運算之示意圖。於此實施例中，假設該前處理電路1一次處理一列像素資料。一第一圖框F(N+1)之第一圖框資料F(N+1,M)被輸入至該前處理電路1進行前處理，其中F(N+1,M)表示第N+1個圖框之第M列資料，並假設此時該圖框記憶體120中已儲存該第一圖框F(N+1)之第1列至第M-1列資料F(N+1,1)至F(N+1,M-1)以及一第二圖框F(N)之第M列至第7列之資料F(N,M)至F(N,7)，其中該第二圖框F(N)為該第一圖框F(N+1)之前一個圖框。應該了解的是，第3圖中雖以一7×8圖框說明，但並非用以限定本發明，該圖框F、F'可根據不同之實施例而具有不同尺寸。

該時序控制器110包含一比較器111、一差分單元112及一反差分單元113。該差分單元112包含一延遲單元及一減法器，用以對該第一圖框資料F(N+1,M)進行差分運算以形成一第一圖框差分資料F'(N+1,M)。請參照第4圖所示，當第一圖框資料F(N+1,1)輸入該時序控制器110，該差分單元112之延遲單元將該第一圖框資料F(N+1,1)延遲一段時間，且延遲之時間根據資料之傳輸速率決定。由於該第一圖框資料F(N+1,1)為該第一圖框F(N+1)之第1列像素資料，減法器將該第一圖框資料F(N+1,1)扣除0後形成該第一圖框差分資料F'(N+1,1)，由圖中可知此時該第一圖框資料F(N+1,1)等於該第一圖框差分資料F'(N+1,1)；此外，該差分單元112並於每一像素加入一符號位元SB(sign bit)，其中，當該符號位元SB為正值時表示該第一圖框資料F(N+1,1)為正；當該符號位元SB為負值時表示該第一圖框資料F(N+1,1)為負，然而該符號位元SB之設定所代表之意義亦可相反。例如於一256灰階之像素資料中，該第一圖框資料F(N+1,M)具有8位元，該第一圖框差分資料F'(N+1,M)則具有9位元(包含一符號位元SB)。接著，當第一圖框資料F(N+1,2)輸入該時序控制器110，該差分單元112之延遲單元將該第一圖框資料F(N+1,2)延遲一段時間，且該減法器對該第一圖框資料F(N+1,2)及F(N+1,1)進行減法運算並產生第一圖框差分資料F'(N+1,2)，並加入一符號位元SB。接著，第一圖框資料F(N+1,M)將依序被輸入該時序控制器110，該差分單元112則相對產生第一圖框差分資料F'(N+1,M)。該時序控制器110則將該第一圖框差分資料F'(N+1,M)依序寫入該圖框記憶體120。由於一圖框資料通常具有平滑之資料分佈特性，因此該第一圖框差分資料F'(N+1,M)之每一像素之高階位元幾乎形成零電位，僅少部分低階位元仍為高電位。藉此，相鄰像素間可具有較低之資料變化頻率(如第4圖之F'所示)，可降低存取該圖框記憶體120時所產生之電磁干擾問題。

該時序控制器110自該圖框記憶體120讀取一第二圖框差分資料F'(N,M)，該反差分單元113接收該第二圖框差分資料F'(N,M)並將其反差分為一第二圖框資料F(N,M)，其表示第N圖框之第M列像素資料。該反差分單元113包含一延遲單元及一加法器，該延遲單元將該第二圖框差分資料F'(N,M)延遲一段時間，該加法器針對該第二圖框差分資料F'(N,M)及該第二圖框差分資料F'(N,M)之前一列像素資料F'(N,M-1)進行加法運算以產生該第二圖框資料F(N,M)。此外，該反差分單元113於反差分該第二圖框差分資料F'(N,M)時須同時根據該符號位元SB進行運算以正確產生該第二圖框資料F(N,M)。

該比較器11比較該第一圖框資料F(N+1,M)及該第二圖框資料F(N,M)以輸出一過驅動資料F"(N+1,M)至該液晶顯示器2，其根據該過驅動資料F"(N+1,M)驅動液晶分子之排列。該查找表130中預先儲存有連續兩圖框之像素灰階關係所相對應之過驅動資料，該比較器111則根據該第一圖框資料F(N+1,M)及該第二圖框資料F(N,M)於該查找表130中找出適當的過驅動資料。

請參照第5圖所示，其顯示本發明實施例之液晶顯示器之前處理方法，包含下列步驟：輸入一第一圖框之第一圖框資料至一時序控制器(步驟S1)；對該第一圖框資料進行一差分運算以形成一第一圖框差分資料(步驟S2)；該時序控制器將該第一圖框差分資料寫入至一圖框記憶體(步驟S3)；該時序控制器自該圖框記憶體讀取一第二圖框差分資料(步驟S4)；對該第二圖框差分資料進行一反差分運算以形成一第二圖框之第二圖框資料(步驟S5)；比較該第一圖框資料及該第二圖框資料(步驟S6)；該時序控制器根據比較結果輸出一驅動資料(步驟S7)；以及將該驅動資料輸入至一液晶顯示器(步驟S8)。本發明實施例之液晶顯示器之前處理方法之詳細實施方式已說明於第3圖及相對應之說明中，於此不再贅述。

如前所述，由於像素資料的傳輸頻率隨著液晶面板之解析度快速地被提升，圖框記憶體之高存取速度造成了嚴重的電磁干擾問題。利用本發明之像素資料之前處理電路及方法(如第3至5圖所示)，可有效降低存取圖框記憶體時之資料變化頻率，藉以減少存取圖框記憶體時所產生之電磁干擾。

雖然本發明已以前述實施例揭示，然其並非用以限定本發明，任何本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與修改。因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

1．．．前處理電路

110．．．時序控制器

111．．．比較器

112．．．差分單元

113．．．反差分單元

120．．．圖框記憶體

130．．．查找表

2．．．液晶顯示器

21．．．源極驅動器

22．．．閘極驅動器

23．．．液晶面板

9．．．前處理電路

910．．．時序控制器

911．．．比較器

920．．．圖框記憶體

930．．．查找表

F、F'、F"．．．圖框

SB．．．符號位元

S1~S8．．．步驟

第1圖顯示一種習知像素資料前處理電路之方塊圖。

第2圖顯示一圖框之像素資料分佈情形。

第3圖顯示本發明一實施例之像素資料前處理電路之方塊圖。

第4圖顯示本發明實施例之差分運算及反差分運算之示意圖。

第5圖顯示本發明一實施例之像素資料前處理方法之流程圖。

1．．．前處理電路

110．．．時序控制器

111．．．比較器

112．．．差分單元

113．．．反差分單元

120．．．圖框記憶體

130．．．查找表

2．．．液晶顯示器

21．．．源極驅動器

22．．．閘極驅動器

23．．．液晶面板

Claims (20)

1. 一種液晶顯示器之資料前處理方法，包含下列步驟：輸入一第一圖框之第一圖框資料至一時序控制器；對該第一圖框資料進行一差分運算以形成一第一圖框差分資料；該時序控制器將該第一圖框差分資料寫入至一圖框記憶體；該時序控制器自該圖框記憶體讀取一第二圖框差分資料；對該第二圖框差分資料進行一反差分運算以形成一第二圖框之第二圖框資料；比較該第一圖框資料及該第二圖框資料；以及該時序控制器根據比較結果輸出一驅動資料。
2. 根據申請專利範圍第1項之資料前處理方法，其中該第二圖框為該第一圖框之前一個圖框。
3. 根據申請專利範圍第1項之資料前處理方法，其中該第一圖框資料為該第一圖框之一列像素資料；該第二圖框資料為該第二圖框之一列像素資料。
4. 根據申請專利範圍第3項之資料前處理方法，其中該差分運算為該第一圖框之相鄰兩列像素資料之差。
5. 根據申請專利範圍第4項之資料前處理方法，其中該差分運算之步驟另包含下列步驟：於每一像素資料增加一符號位元。
6. 根據申請專利範圍第5項之資料前處理方法，其中該反差分運算係根據該第二圖框差分資料及該符號位元進行。
7. 根據申請專利範圍第1項之資料前處理方法，其中該驅動資料為一過驅動灰階電壓。
8. 根據申請專利範圍第1項之資料前處理方法，其中比較該第一圖框資料及第二圖框資料之步驟係將該第一圖框資料及第二圖框資料與一查找表進行比對。
9. 一種液晶顯示器之資料前處理電路，包含：一差分單元，用以對一第一圖框之第一圖框資料進行差分運算以形成一第一圖框差分資料；一圖框記憶體，接收該第一圖框差分資料並輸出一第二圖框差分資料；一反差分單元，用以對該第二圖框差分資料進行反差分運算以形成一第二圖框之第二圖框資料；以及一比較器，用以比較該第一圖框資料及該第二圖框資料並輸出一驅動資料。
10. 根據申請專利範圍第9項之資料前處理電路，其中該第二圖框為該第一圖框之前一個圖框。
11. 根據申請專利範圍第9項之資料前處理電路，其中該驅動資料為一過驅動灰階電壓。
12. 根據申請專利範圍第9項之資料前處理電路，另包含一查找表儲存該過驅動資料。
13. 根據申請專利範圍第9項之資料前處理電路，其中該第一圖框資料為該第一圖框之一列像素資料；該第二圖框資料為該第二圖框之一列像素資料。
14. 根據申請專利範圍第13項之資料前處理電路，其中該差分單元包含一延遲單元及一減法器。
15. 根據申請專利範圍第14項之資料前處理電路，其中該延遲單元用以延遲該第一圖框之一列像素資料；該減法器進行該第一圖框之相鄰兩列像素資料之減法運算。
16. 根據申請專利範圍第15項之資料前處理電路，其中該差分單元針對每一像素資料另加入一符號位元。
17. 根據申請專利範圍第13項之資料前處理電路，其中該反差分單元包含一延遲單元及一加法器。
18. 根據申請專利範圍第17項之資料前處理電路，該延遲單元用以延遲該第二圖框差分資料之一列像素資料；該加法器進行該第二圖框差分資料之相鄰兩列像素資料之加法運算。
19. 一種液晶顯示器之資料前處理電路，包含：一圖框記憶體，用以儲存圖框資料；一查找表，儲存有複數過驅動資料；一時序控制器，接收一第一圖框資料，將該第一圖框資料之相鄰兩列像素資料進行差分運算以形成一第一圖框差分資料並寫入該圖框記憶體，自該圖框記憶體讀取一第二圖框差分資料，將該第二圖框差分資料之相鄰兩列像素資料進行反差分運算以形成一第二圖框資料，以及將該第一圖框資料及第二圖框資料與該查找表進行比對以輸出一相對應過驅動資料。
20. 根據申請專利範圍第19項之資料前處理電路，其中該第二圖框為該第一圖框之前一個圖框。