TWI402797B - 顯示器的驅動方法和驅動裝置 - Google Patents

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Description

顯示器的驅動方法和驅動裝置
本發明係有關一種顯示器的驅動方法以及裝置，尤指一種可降低顯示器之反應時間的驅動方法與驅動裝置。
液晶顯示器(liquid crystal display，LCD)的顯示影像原理係藉由外加驅動電壓使每個畫素(pixel)的液晶分子改變排列方式，進而改變光的偏振狀態與光的透過率，因而呈現出不同的亮度。然而，液晶分子對於外加驅動電壓的反應很慢，因此相較於傳統的陰極射線管(cathode ray tube)顯示器，液晶顯示器在顯示動畫影像時會發生影像模糊(image blur)的狀況。
為解決此問題，一般都會使用過電壓驅動(overdrive)的方法。舉例來說，若希望得到一灰階G1的亮度，原本應施加一外加驅動電壓V1以使液晶分子旋轉至θ1的角度，但為了加快液晶分子的反應速度，通常一開始會給予一個比V1大的過驅動電壓V2當作暫態驅動電壓，然後再給予V1的穩態驅動電壓以顯示此灰階。此外，隨著液晶分子起始狀態的不同，所應給予的過驅動電壓也不同。例如，當某畫素要從灰階G2變成灰階G1時所應給予的過驅動電壓V3就不同於從灰階G3變成灰階G1時所應給予的過驅動電壓V4。因此，廠商可在顯示器內建一過電壓驅動訊號資料表來為不同的灰階變化建立適當的過驅動電壓。
請參照以下所示之表一，表一所示為一過電壓驅動訊號資料表。表一中“0”的部份代表廠商可以填入適當的過電壓驅動訊號來對不同的灰階變化進行過驅動，而表一中的其他數字則代表所應給的過電壓驅動訊號。然而，此表僅能針對中間灰階的變化進行過驅動，但由其他灰階轉變至最高灰階(在本表中為255灰階)的驅動電壓已是最大值，無法再給予更高的過驅動電壓，故不能藉由修改過電壓驅動訊號資料表來降低反應時間，因此，極需一種方法來使最高灰階亦具有過驅動的效果以改善畫素由前一畫面之灰階變化至目前畫面之最高灰階的反應時間。
因此本發明的目的之一在於提供一種驅動顯示器的方法與裝置，可降低顯示器的反應時間。
本發明之一實施例提供一種驅動顯示器的方法，該方法包含有：設定複數個驅動電壓值，其分別對應複數個灰階，其中該複數個灰階包含有一第一灰階與小於該第一灰階之一第二灰階，且該第一灰階所對應之一第一驅動電壓值係小於該第二灰階所對應之一第二驅動電壓值；以及控制該顯示器僅顯示至該第二灰階。
本發明於提供上述之驅動方法的同時，亦對應地提供一種驅動顯示器的驅動裝置。該驅動裝置包含有：一參考電壓產生模組與一控制模組。該參考電壓產生模組係設定複數個驅動電壓值，其分別對應複數個灰階，其中該複數個灰階包含有一第一灰階與小於該第一灰階之一第二灰階，且該第一灰階所對應之一第一驅動電壓值係小於該第二灰階所對應之一第二驅動電壓值。該控制模組係耦接於該參考電壓產生模組與該顯示器，用來產生一控制訊號至該顯示器以控制該顯示器僅顯示至該第二灰階。於一較佳實施例中，該參考電壓產生模組係為一伽瑪參考電壓產生模組，而該控制模組係為一色彩追蹤(color tracking)模組。
請參照第1圖，第1圖所示為本發明顯示器之驅動裝置的一實施例的示意圖。本實施例中，顯示器係包括顯示面板140(例如液晶顯示器)以及驅動裝置100，驅動裝置100係用來驅動顯示面板140顯示影像畫面。如圖所示，驅動裝置100包含有一過電壓驅動模組120、一參考電壓產生模組(例如伽瑪參考電壓產生模組130)以及一控制模組150(例如色彩追蹤模組)，請注意，僅有與本發明之技術內容相關之元件顯示於第1圖中，然而，本發明並未限定驅動裝置100僅包含有第1圖所示的元件。此外，於本實施例中，顯示面板140係為一液晶顯示器，然而，此僅為範例說明，並非本發明的限制條件，亦即，任何應用本發明驅動技術的顯示器均屬本發明之範疇。
輸入的灰階訊號VIN 係為一八位元的訊號，其灰階係為0~255的整數，可表示256個不同的灰階訊號。過電壓驅動模組120耦接至伽瑪參考電壓產生模組130，係用來產生一過電壓驅動訊號SOD 至伽瑪參考電壓產生模組130以便產生適當的過驅動電壓予顯示面板140來進行過驅動操作。過電壓驅動模組120內建一個如第1圖所示之過電壓驅動訊號資料表，因此，當輸入的灰階訊號VIN 所具有的灰階落於0~253之間時，便經由查表方式而依照過電壓驅動訊號資料表內所載的資料來輸出過電壓驅動訊號SOD 至伽瑪參考電壓產生模組130以產生所要的過驅動電壓。於本實施例中，當輸入的灰階訊號VIN 所具有的灰階為254或255時，則不經由過電壓驅動訊號資料表來產生過電壓驅動訊號SOD ，而是透 過改變伽瑪參考電壓設定的方式來達到過驅動的效果，其調整過程將詳述於後。伽瑪參考電壓產生模組130耦接至顯示面板140，係用來產生複數個伽瑪參考電壓，並將其輸出至顯示面板140以作為後續驅動液晶分子的參考電壓，而由於經由伽瑪參考電壓來產生液晶分子之驅動電壓的操作係為業界所習知，故相關細節便不於此詳加贅述。控制模組150耦接至顯示面板140，係用來控制顯示面板140可顯示的灰階範圍(在本實施例中，可顯示的灰階範圍為0~254)。最後，顯示面板140係根據來自伽瑪參考電壓產生模組130的伽瑪參考電壓與控制模組150的控制訊號SCT 來顯示對應的灰階訊號。
如上所述，由於過電壓驅動訊號資料表中最高灰階(在本實施例中為255)的部分係為固定無法修改的，因此本發明便透過伽瑪參考電壓的調整來達到施加過驅動以加快反應速度的目的。請參考第2圖，第2圖所示為本發明之一實施例所提供之驅動顯示器(例如液晶顯示器)的方法流程圖。請注意，假若可得到相同的結果，本發明驅動方法所執行的步驟並未限制一定要遵照第2圖所示之次序來依序執行，亦即，第2圖所示之流程順序僅作為範例說明之用，並非用來作為本發明的限制條件。此外，在不影響本發明技術揭露之下，第2圖所示之流程僅顯示出與本案相關的步驟。本發明驅動方法的運作可簡要歸納如下：步驟310：控制控制模組150使顯示面板140僅顯示至第二灰階； 步驟320：將第一灰階(在本實施例中，其為最高灰階，亦即255)的伽瑪參考電壓調降，第二灰階(在本實施例中，若控制模組150係控制顯示面板140僅顯示到次高灰階，則第二灰階即為254)的伽瑪參考電壓調升，使得第二灰階(較低的灰階)對應的伽瑪參考電壓大於第一灰階(較高的灰階)的伽瑪參考電壓，以此方式使第二灰階具有一個暫態的過驅動電壓；以及步驟330：於完成過驅動操作之後，再使第二灰階所對應的伽瑪參考電壓降回原先的值，以產生穩態的驅動電壓。
控制的技術原本係用來使顯示器的白點和色溫固定，亦可以透過輸入參數的改變來選擇控制的作用範圍，因此本發明即利用控制模組150來控制顯示面板140可顯示的灰階範圍(步驟310)。在本實施例中，經由控制模組150的控制，顯示面板140最高僅顯示到灰階254而非原先預設的最高灰階255，因此當輸入的灰階訊號為灰階255時，最後實際顯示為灰階254的亮度，換言之，在啟用控制之下，顯示面板140所可顯示的灰階範圍變成0~254，此時，若灰階訊號VIN 所具有之輸入灰階分別為254與255，則顯示面板140最後均依據同一灰階254所對應之穩態的驅動電壓來進行顯示。
此外，當灰階訊號VIN 所具有之輸入灰階為254或255時，步驟320會改變伽瑪參考電壓的設定，以使顯示面板140於顯示最 高灰階254時的過程中具有過驅動的效果。請參閱以下所示之表二，表二為第1圖所示之伽瑪參考電壓產生模組130變更伽瑪參考電壓設定的操作示意圖。伽瑪參考電壓產生模組130內部會產生複數個電壓準位來定義出複數個伽瑪參考電壓，舉例來說，伽瑪參考電壓產生模組130內部所產生的電壓準位V1、V2、V17、V18係用來定義灰階254與灰階255的伽瑪參考電壓VREF_254與VREF_255，其中電壓準位V1、V18係定義為灰階255的伽瑪參考電壓VREF_255，而電壓準位V2、V17則定義為灰階254的伽瑪參考電壓VREF_254。於調整前(亦即步驟320執行前)，伽瑪參考電壓產生模組130內部所產生之電壓準位V1、V2、V17、V18分別為14.613伏特、13.298伏特、1.842伏特、0.541伏特(請注意，這些電壓值僅作為範例說明之用)；而於調整後(亦即步驟320執行後)，伽瑪參考電壓產生模組130內部所產生之電壓準位V1、V2、V17、V18便成為13.298伏特、14.618伏特、0.541伏特、1.842伏特。因此，灰階254的伽瑪參考電壓VREF_254於調整之後便會等於灰階255於調整前所對應的伽瑪參考電壓VREF_255，因此，當顯示面板140於顯示最高灰階254時，由於會使用伽瑪參考電壓VREF_255(大於灰階254於調整前的所對應的伽瑪參考電壓VREF_254)來進行驅動，因而便可具有過驅動的效果。之後，當步驟330執行時，伽瑪參考電壓產生模組130會還原原本的伽瑪參考電壓設定，亦即，電壓準位V1、V2、V17、V18回復至表二所示之調整前的電壓值，因此，顯示面板140於顯示最高灰階254時，最後仍使用調整前的所對應的伽瑪參考電壓VREF_254 來作為穩態的驅動電壓。
如上所述，當控制模組150控制顯示面板140最高僅顯示到灰階254時，若灰階訊號VIN 所具有之輸入灰階為254時，步驟320會被執行以使顯示面板140於顯示最高灰階254時可具有過驅動的效果，然而，當輸入的灰階訊號VIN 所具有之灰階落於0~253的灰階範圍時，其暫態的過驅動電壓訊號仍係參考過電壓驅動訊號資料表(如表一所示)。
需注意的是，在以上實施例中，顯示面板140可顯示的灰階範圍為0~254，然而，在本發明之另一實施例中，可以將上述灰階訊號為255的操作方式應用於灰階訊號為0的時候，亦即當輸入的灰階訊號為0時，最後實際顯示為灰階1的亮度，換言之，顯示面板140可顯示的灰階範圍為1~254，此時，若灰階訊號VIN 所 具有之輸入灰階分別為0與1，則顯示面板140最後均依據同一灰階1所對應之穩態的驅動電壓來進行顯示。至於當灰階訊號具有之輸入灰階為0與1時，顯示面板140的操作係與當灰階訊號具有之輸入灰階為254與255時類似，因此不再贅述。
此外，在本發明之上述實施例中，不論顯示畫面為靜態或是動態，顯示面板140均會顯示256個灰階值(亦即輸入灰階訊號為一8位元訊號)，然而，在本發明之另一實施例中，可以在第2圖所示之驅動裝置100中加入耦接於過驅動電壓模組120以及灰階訊號VIN 之間之一全彩影像控制單元以控制用來驅動顯示面板140之灰階訊號的位元數。第3圖為全彩影像控制單元500的示意圖。如第3圖所示，全彩影像控制單元500包含有一虛擬位元轉換單元510以及一抖動/圖框速率轉換單元520，全彩影像控制單元500係用來使得當顯示畫面為動態顯示畫面時，虛擬位元轉換單元510將8位元之灰階訊號VIN 後兩個位元取出，並加上一虛擬位元以產生3位元之一灰階切割訊號VF ，並依據8位元之灰階訊號VIN 前6個位元以產生一6位元之灰階訊號VIN ’，並使用6位元之灰階訊號VIN ’以及過驅動電壓模組120來驅動顯示面板140；而當顯示畫面為靜態顯示畫面時，則抖動/圖框速率轉換單元520依據灰階切割訊號VF 以及6位元之灰階訊號VIN ’以輸出256種灰階變化來達到16.7百萬色的效果。本發明驅動方法的運作可簡要歸納如下。
首先，當顯示畫面為動態顯示畫面時，如上所述，虛擬位元轉換單元510產生3位元之灰階切割訊號VF 以及6位元之灰階訊號VIN ’，並使用6位元之灰階訊號VIN ’以及過驅動電壓模組120來驅動顯示面板140，之後，類似如第1圖以及第2圖所示之實施例，經由控制模組150的控制，顯示面板140所顯示的灰階範圍為1~62(原本可顯示的灰階範圍為0~63)，若6位元之灰階訊號VIN ’所具有之輸入灰階為1或62時，顯示面板140可依據上述有關第1圖以及第2圖的操作以使得顯示面板140具有過驅動的效果，然而，當6位元之灰階訊號VIN ’所具有之灰階落於1~62的灰階範圍時，其暫態的過驅動電壓訊號仍係參考類似第1圖所示之過電壓驅動訊號資料表。舉例而言，當VIN 為“00000000”時，VIN ’為“000001”。
當顯示畫面為靜態顯示畫面時，則抖動/圖框速率轉換單元520利用3位元之灰階切割訊號VF 以在6位元之灰階訊號VIN ’中每兩個相鄰的灰階之間插入7種灰階變化，以本發明之VIN ’所具有之灰階1~62而言，配合3位元之灰階切割訊號VF 作演算之後可以有489種灰階(62*8-8+1)，大於8位元之灰階訊號所具有的256種灰階，因此可以在489種灰階中選取256種灰階以產生一訊號VIN ”以驅動顯示面板140，進而達成16.7百萬色的效果。
本發明的好處在於，藉由調整第一灰階的伽瑪參考電壓與第二灰階的伽瑪參考電壓，使原本高灰階(第一灰階)的伽瑪參考 電壓反而小於低灰階(第二灰階)伽瑪參考電壓，再藉由色彩追蹤的方式使顯示器僅顯示至第二灰階，如此即可在不增加任何迴路成本的情況下，有一個多餘的灰階可做過驅動的操作，因而降低反應時間。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
120‧‧‧過電壓驅動模組
130‧‧‧伽瑪參考電壓產生模組
140‧‧‧顯示面板
150‧‧‧控制模組
100‧‧‧驅動裝置
500‧‧‧全彩影像控制單元
510‧‧‧虛擬位元轉換單元
520‧‧‧抖動/圖框速率轉換單元
VIN ‧‧‧灰階訊號
SOD ‧‧‧過電壓驅動訊號
SCT ‧‧‧控制訊號
VIN ’‧‧‧6位元之灰階訊號
VF ‧‧‧灰階切割訊號
VIN ”‧‧‧訊號
第1圖所示為本發明驅動顯示器之驅動裝置的一實施例的功能方塊示意圖。
第2圖所示為本發明之一實施例所提供之驅動顯示器的方法之流程圖。
第3圖為全彩影像控制單元的示意圖。
10~30‧‧‧步驟

Claims (14)

  1. 一種顯示器之驅動方法，其包含有：設定複數個驅動電壓值，其分別對應複數個灰階，其中該複數個灰階包含有一第一灰階與小於該第一灰階之一第二灰階，且該第一灰階對應至一第一驅動電壓值，該第二灰階對應至一第二驅動電壓值；接收一灰階訊號；以及控制該顯示器僅顯示至該第二灰階；其中該第一灰階與該第二灰階分別為該複數個灰階中一最高灰階與一次高灰階，且當所接收到之該灰階訊號所代表的灰階值為第一、第二灰階時，均輸出第二驅動電壓值來驅動顯示器；其中當該灰階訊號所對應之灰階等於該第一灰階或該第二灰階時，該驅動方法另包含有：依據該第二驅動電壓值來驅動該顯示器顯示該第二灰階；以及在一掃描線開啟時間內，將該第二灰階所對應之該第二驅動電壓值設定為該第一驅動電壓值，並依據該第一驅動電壓值來驅動該顯示器顯示該灰階訊號。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之驅動方法，其中控制該顯示器僅顯示至該第二灰階之步驟包含有：執行一色彩追蹤(color tracking)操作來控制該顯示器僅顯示 至該第二灰階。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之驅動方法，其中該複數個驅動電壓值係為伽瑪(gamma)參考電壓值。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之驅動方法，其中該顯示器係為一液晶顯示器。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之驅動方法，其中當一灰階訊號所對應之灰階等於該第一灰階或該第二灰階時，該第一灰階所對應之該第一驅動電壓值係小於該第二灰階所對應之該第二驅動電壓值，且該顯示器僅顯示至該第二灰階；以及當該灰階訊號所對應之灰階不等於該第一灰階與該第二灰階中任一者時，該第一灰階所對應之該第一驅動電壓值係大於該第二灰階所對應之該第二驅動電壓值，且該顯示器不僅顯示至該第二灰階，以及該驅動方法另包含有：依據該灰階訊號產生一過電壓驅動訊號，並依據該複數個驅動電壓值中對應該過電壓驅動訊號之灰階之一驅動電壓值來驅動該顯示器。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之驅動方法，其中該複數個灰階包含有一第三灰階與小於該第三灰階之一第四灰階，該第四灰階係為該複數個灰階中一最低灰階，該第三灰階係為該複數個灰階中一次低灰階，且該第三灰階對應至一第三驅動電壓值，該 第四灰階對應至一第四驅動電壓值；以及執行一色彩追蹤操作來控制該顯示器僅顯示至該第三灰階。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之驅動方法，其中當該灰階訊號所對應之灰階等於該第三灰階或該第四灰階時，該第四灰階所對應之該第四驅動電壓值係大於該第三灰階所對應之該第三驅動電壓值，且該顯示器僅顯示至該第三灰階；以及當該灰階訊號所對應之灰階不等於該第三灰階與該第四灰階中任一者時，該第三灰階所對應之該第三驅動電壓值係大於該第四灰階所對應之該第四驅動電壓值，且該顯示器不僅顯示至該第三灰階，以及該驅動方法另包含有：依據該灰階訊號產生一過電壓驅動訊號，並依據該複數個驅動電壓值中對應該過電壓驅動訊號之灰階之一驅動電壓值來驅動該顯示器。
  8. 一種顯示器之驅動裝置，包含有：一參考電壓產生模組，用來設定複數個驅動電壓值，其分別對應複數個灰階，其中該複數個灰階包含有一第一灰階與小於該第一灰階之一第二灰階，且該第一灰階對應至一第一驅動電壓值，該第二灰階對應至一第二驅動電壓值；以及一控制模組，耦接於該參考電壓產生模組與該顯示器，用來產生一控制訊號至該顯示器以控制該顯示器僅顯示至該第二灰階；其中該第一灰階與該第二灰階分別為該複數個灰階中一 最高灰階與一次高灰階，且當一灰階訊號所代表的灰階值為第一、第二灰階時，該控制模組均輸出第二驅動電壓值來驅動顯示器；其中當該灰階訊號所對應之灰階等於該第一灰階或該第二灰階時，該參考電壓產生模組先依據該第二驅動電壓值來驅動該顯示器顯示該第二灰階，接著，在一掃描線開啟時間內，將該第二灰階所對應之該第二驅動電壓值設定為該第一驅動電壓值，並依據該第一驅動電壓值來驅動該顯示器。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之驅動裝置，其中該控制模組係為一色彩追蹤(color tracking)模組，且該控制訊號係為一色彩追蹤控制訊號。
  10. 如申請專利範圍第8項所述之驅動裝置，其中該參考電壓產生模組係為一伽瑪參考電壓產生模組，且該複數個驅動電壓值係為伽瑪(gamma)參考電壓值。
  11. 如申請專利範圍第8項所述之驅動裝置，其中該顯示器係為一液晶顯示器。
  12. 如申請專利範圍第8項所述之驅動裝置，其另包含有：一過電壓驅動模組，耦接於該參考電壓產生模組； 其中當一灰階訊號所對應之灰階等於該第一灰階或該第二灰階時，該參考電壓產生模組係設定該第一灰階所對應之該第一驅動電壓值小於該第二灰階所對應之該第二驅動電壓值，且該控制模組控制該顯示器僅顯示至該第二灰階；以及當該灰階訊號所對應之灰階不等於該第一灰階與該第二灰階中任一者時，該參考電壓產生模組設定該第一灰階所對應之該第一驅動電壓值大於該第二灰階所對應之該第二驅動電壓值，該控制模組控制該顯示器不僅顯示至該第二灰階，該過電壓驅動模組係依據該灰階訊號產生一過電壓驅動訊號至該參考電壓產生模組，以及該該參考電壓產生模組係依據該複數個驅動電壓值中對應該過電壓驅動訊號之灰階之一驅動電壓值來驅動該顯示器。
  13. 如申請專利範圍第8項所述之驅動裝置，其中該複數個灰階包含有一第三灰階與小於該第三灰階之一第四灰階，該第四灰階係為該複數個灰階中一最低灰階，該第三灰階係為該複數個灰階中一次低灰階，且該第三灰階對應至一第三驅動電壓值，該第四灰階對應至一第四驅動電壓值；且該控制模組產生該控制訊號至該顯示器以控制該顯示器僅顯示至該第三灰階。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之驅動裝置，其另包含有：一過電壓驅動模組，耦接於該參考電壓產生模組；其中當一灰階訊號所對應之灰階等於該第三灰階或該第四灰階時，該參考電壓產生模組係設定該第四灰階所對應之該第四 驅動電壓值大於該第三灰階所對應之該第三驅動電壓值，且該控制模組控制該顯示器僅顯示至該第三灰階；以及當該灰階訊號所對應之灰階不等於該第三灰階與該第四灰階中任一者時，該參考電壓產生模組設定該第三灰階所對應之該第三驅動電壓值大於該第四灰階所對應之該第四驅動電壓值，該控制模組控制該顯示器不僅顯示至該第三灰階，該過電壓驅動模組係依據該灰階訊號產生一過電壓驅動訊號至該參考電壓產生模組，以及該該參考電壓產生模組係依據該複數個驅動電壓值中對應該過電壓驅動訊號之灰階之一驅動電壓值來驅動該顯示器。
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