TWI404034B

TWI404034B - 過驅動值產生裝置及過驅動值產生方法

Info

Publication number: TWI404034B
Application number: TW098111276A
Authority: TW
Inventors: Jiunn Kuang Chen; Chieh Huang Tu; Yen Ting Chen; yi chun Weng
Original assignee: Mstar Semiconductor Inc
Priority date: 2009-01-23
Filing date: 2009-04-03
Publication date: 2013-08-01
Also published as: CN101789217B; TW201028990A; US8605071B2; CN101789217A; TW201028993A; TWI428895B; CN101789223A; US20100188382A1; CN101789223B

Description

過驅動值產生裝置及過驅動值產生方法

本發明係有關於一種應用於液晶顯示器上之過驅動值產生裝置及其方法，特別是一種應用於顯示3D立體影像之液晶顯示器之過驅動值產生裝置及其方法。

為提供給觀眾更好的視覺感受，近年來，3D立體顯示器已成為各界努力發展的方向。與平面顯示不同的是，立體顯示必須分別針對人的左眼及右眼提供適當的影像，才會在人腦中呈現出立體影像。

3D立體顯示的技術中，目前較成熟的為時間序列的立體顯示，意即在時間序列上交替地顯示左眼與右眼的影像，並使觀眾的眼睛交替地看到左眼影像與右眼影像，具體而言，就是讓觀眾的左眼僅看到左眼影像，而讓觀眾的右眼僅看到右眼影像，例如，利用具有左眼及右眼快門的立體眼鏡，搭配一交替顯示左眼與右眼的影像的顯示器，即可讓觀眾觀賞到3D立體影像。

第1圖為利用一液晶顯示器及一立體眼鏡呈現一立體影像的時序控制示意圖。如第1圖所示，液晶顯示器係交替地顯示左眼與右眼影像，由於液晶顯示器是一種維持型(hold type)顯示器，液晶顯示器上每一像素係持續地顯示目前的像素資料，因此，在液晶顯示器更新顯示畫面為左眼影像的期間，其所顯示的畫面實際上包含右眼影像(尚未更新的部分)，同理，在液晶顯示器更新顯示畫面為右眼影像的期間，其所顯示的畫面實際上包含左眼影像，為避免產生干擾(crosstalk)，立體眼鏡僅能對應地開啟於垂直遮沒期間(vertical blanking interval，VBI)，意即，在更新完左眼影像的垂直遮沒期間開啟立體眼鏡的左眼快門，而在開始更新為右眼影像時，即關閉立體眼鏡的快門(兩眼皆關閉)。

過驅動(over drive)技術是一種廣泛用來提升液晶顯示器反應時間的技術，其係根據每一像素目前畫面的像素值及前一畫面的像素值產生一過驅動像素值，再利用此過驅動像素值驅動對應的液晶分子，藉此加快液晶分子的轉動速度，以提升液晶顯示器的反應時間。

在一般顯示情況下，無論畫面是否有在更新，觀眾係持續地觀看顯示畫面，因此，液晶顯示器上的每個像素係具有相同的更新時間。第2圖係顯示液晶顯示器在一般顯示情況下所具有的像素更新時間之示意圖。如第2圖所示，資料致能訊號DE的a點係代表液晶顯示器的像素A目前畫面的資料更新時間點，而a’點則代表像素A下個畫面的資料更新時間點，同理，資料致能訊號DE的b點及b’點係分別代表像素B目前畫面的資料更新時間點及下個畫面的資料更新時間點，像素A從目前畫面的更新時間點a到下個畫面的更新時間點a’之間，係具有時間長度T1，而像素B從目前畫面的更新時間點b到下個畫面的更新時間點b’之間，同樣具有時間長度T1，由此可知，在一般顯示情況下，液晶顯示器上各個像素係具有相同的更新時間。然而，在上述的3D立體顯示的應用中，立體眼鏡僅在垂直遮沒期間(VBI)開啟快門，如第3圖所示，像素A從目前畫面的更新時間點a到立體眼鏡開啟的時間點c(位於垂直遮沒期間內)之間，係具有時間長度T2，而像素B從目前畫面的更新時間點b到立體眼鏡開啟的時間點c之間，僅具有時間長度T3，為得到較佳的顯示效果，像素A及像素B的液晶分子皆應該在立體眼鏡開啟前轉到期望的角度，意即像素A具有時間長度T2的更新時間，而像素B僅具有時間長度T3的更新時間，由此可知，在3D立體顯示的應用中，越靠近液晶顯示器下方的像素，其更新時間越短。然而，在習知的過驅動技術中，係假設每個像素都具有相同的更新時間，故應用在3D立體顯示時，無法得到良好的顯示效果。

本發明之一目的係提供一種過驅動值產生裝置及過驅動值產生方法，使其適用於3D立體顯示的應用中，進行提升液晶顯示器顯示3D立體影像的顯示品質。

為達到上述目的，本發明提出一種應用於顯示裝置中之過驅動值產生裝置，其包括：一像素值轉換單元，用以根據一目前影像之一像素之一第一像素值及一先前影像之一對應像素之一第二像素值，產生一轉換後像素值；一增益產生單元，用以根據該像素之位置產生一增益值；以及一運算單元，用以根據該第一像素值、該轉換後像素值及該增益值，產生一輸出像素值。

為達到上述目的，本發明另提出一種應用於顯示裝置中之過驅動值產生方法，其包括步驟：根據一目前影像之一像素之一第一像素值及一先前影像之一對應像素之一第二像素值，產生一轉換後像素值；根據該像素之位置產生一增益值；以及，根據該第一像素值、該轉換後像素值及該增益值，產生一輸出像素值。

本發明所提出之過驅動值產生裝置及過驅動值產生方法可有效解決習知之過驅動技術無法適用於3D立體顯示的問題。

本發明提供一種應用於顯示器上的過驅動值產生裝置及過驅動值產生方法，其係依據每個像素在顯示器上的位置，產生適當過驅動像素值，使其在3D立體顯示的應用上，可獲得良好的顯示效果。

第4圖係本發明過驅動值產生裝置之一實施例之示意圖。如第4圖所示，過驅動值產生裝置400包括一像素值轉換單元410、一增益產生單元420、以及一運算單元430。像素值轉換單元410係用以根據一目前影像之一像素之一目前像素值P_current及一先前影像之一對應像素之一先前像素值P_pre，產生一轉換後像素值P’，一般而言，先前影像之對應像素係指與目前影像之該像素具有相同顯示位置的像素，而先前影像可為目前影像的前一畫面。增益產生單元420係用以根據該像素之位置L產生一增益值G。在一實施例中，增益產生單元420係根據該像素垂直方向的位置，產生增益值G，當該像素之位置L越接近顯示器的下方時，增益產生單元420則產生較大的增益值G。而運算單元430則用以根據目前像素值P_current、轉換後像素值P’及增益值G，產生一輸出像素值Pout。

在一實施例中，像素值轉換單元410係包括一過驅動值查對表(將於第5圖詳述)，像素值轉換單元410依據目前像素值P_current及先前像素值P_pre查詢該過驅動值查對表，以獲得該轉換後像素值P’。然而，該過驅動值查對表若要完整對應到所有的像素值，則需要相當大的記憶空間，意即，需使用大容量的記憶體，為節省記憶體，在一較佳實施例中，像素值轉換單元410係使用一較小的過驅動值查對表，搭配一內插單元來產生轉換後像素值P’。第5圖係本發明過驅動值產生裝置之像素值轉換單元之一較佳實施例之示意圖。如第5圖所示，像素值轉換單元410包括一查表單元512、及一內插單元514，在此實施例中，目前像素值P_current及先前像素值P_pre係為8位元資料，查表單元512根據目前像素值P_current的4個最高有效位元(most significant bit，MSB)的位元值及先前像素值P_pre的4個MSB位元值查詢過驅動值查對表516，然後，內插單元514再將所查得的數值利用目前像素值P_current的4個最低有效位元(least significant bit，LSB)的位元值及先前像素值P_pre的4個LSB位元值，執行內插運算，進而產生最後的轉換後像素值P’。第5圖所示僅為像素值轉換單元之一實施例，並非用來限制本發明，在其它實施例中，目前像素值P_currdnt及先前像素值P_Pre可為N位元資料，而查表單元512利用目前像素值P_current的M個MSB的位元值及先前像素值P_Pre的M個MSB位元值來查詢過驅動值查對表，然後，內插單元再將所查得的數值利用目前像素值P_current的N_M個LSB的位元值及先前像素值P_pre的N-M個LSB位元值，執行內插運算，進而產生最後的轉換後像素值P’，其中，N及M皆為正整數。

在一實施例中，增益產生單元420係包括一增益值查對表，其係針對各個像素位置預先儲存對應的增益值，藉此，增益產生單元420可根據像素之位置L查詢該增益值查對表，以獲得增益值G。在3D立體顯示的應用中，增益值查對表中係預先儲存著垂直方向上各個像素位置所對應的增益值，由於靠近顯示器下方的像素具有較短的更新時間，因此，增益值查對表則提供相對較大的增益值給靠近顯示器下方的像素，以縮短其所需要的反應時間。此外，增益產生單元420更可針對顯示器的不均勻現象進行補償，其係預先量測顯示器在水平方向及垂直方向的各個像素位置的顯示特性，例如預先量測各個像素位置的亮度特性，以產生對應的補償增益值，再將該等補償增益值進一步結合3D立體顯示應用中垂直方向像素位置所需要的增益值，以產生該增益值查對表最後所儲存的增益值，因此，增益產生單元420係可針對像素之位置L(包括水平方向位置及垂直方向位置)，得到一較佳的增益值G。

第6圖係本發明過驅動值產生裝置之增益產生單元之一實施例示意圖。如第6圖所示，增益產生單元420包括一查表單元622及一內插單元624。查表單元622內具有一增益值查對表626，其係針對像素位置預先儲存對應的增益值，查表單元622再依據待處理像素的像素位置L查詢增益值查對表626，以產生輸出值。舉例來說，顯示器的顯示畫面係被分成16個區域，其中，係可將顯示畫面的水平方向分成4個區域，而將垂直方向分成4個區域，進而形成16區域；然，亦可僅將顯示畫面垂直方向分成16個區域。而增益值查對表626係儲存著該16個區域所對應的增益值，查表單元622再依據待處理像素的像素位置L判斷其所在的區域，然後自增益值查對表626中查出對應的增益值，其中，每個區域可對應至少一個或更多的增益值，在一較佳實施例中，增益值查對表626中係針對每個區域儲存著兩個對應的增益值，因此，查表單元622依據待處理像素的像素位置L查表可得兩個增益值。內插單元624進一步依據待處理像素的像素位置L及查表單元622所查出的數值，執行一內插運算，以產生增益值G。內插單元624的功用除了可以減少增益值查對表626所需要的記憶體容量，更可平滑化(smooth)不同像素位置所對應的增益值，以避免相鄰像素位置的增益值出現過大的落差，進而影響顯示品質。

雖然在上述實施例中，增益產生單元420係利用查詢一增益值查對表得到增益值G，但增益產生單元420產生增益值G的方式並不局限於使用查表的方法，舉例來說，增益產生單元420亦可利用一以像素位置為變數的函數來代表增益值，增益產生單元420再依據待處理像素的像素位置L及該函數進行計算，進而產生增益值G，在3D立體顯示的應用中，該函數的值(即增益值)係與垂直方向的像素位置有關，更具體地說明，當待處理像素的像素位置越靠近顯示器的下方時，該函數的值越大。

在像素值轉換單元410產生轉換後像素值P’及增益產生單元420產生增益值G後，運算單元430係依據目前像素值P_current及增益值G來調整轉換後像素值P’，以產生輸出像素值Pout。在一實施例中，輸出像素值Pout可由下式表示：

Pout=(1-G)*(P_current)+G*P’....(1)

如此，所得到的輸出像素值Pout係可達到過驅動液晶分子的目的，亦可適用於3D立體顯示的應用中。

請參考第7圖，第7圖係本發明過驅動值產生裝置之另一實施例之示意圖，在此實施例中，過驅動值產生裝置700更包括一邊界控制單元740，邊界控制單元740係用以控制輸出像素值Pout，使其位於一預設區間內，以確保最後的輸出像素值Pout’為一合理的值，舉例來說，在一8位元的系統中，合理的像素值為0～255，邊界控制單元740係判斷輸出像素值Pout是否超過255或低於0，當輸出像素值Pout超過255時，邊界控制單元740可使最後輸出的輸出像素值Pout’為255，同理，當輸出像素值Pout低於0時，邊界控制單元740可使最後輸出的輸出像素值Pout’為0。

請參考第8圖，第8圖係本發明過驅動值產生裝置之又一實施例之示意圖，在此實施例中，過驅動值產生裝置800更包括一模式控制單元850，用以控制過驅動值產生裝置800的操作模式，以產生適當的輸出像素值Pout，其可選擇的模式例如包括一3D立體顯示模式及一2D顯示模式(或稱為一般顯示模式)，在一實施例中，係由使用者進行設定模式控制單元850，以選擇過驅動值產生裝置800的操作模式。當選擇3D立體顯示模式時，模式控制單元850係藉由一模式控制訊號C致能(enable)增益產生單元420及運算單元430，進而使增益產生單元420根據待處理像素的位置產生增益值G，並使運算單元430根據目前像素值P_current、轉換後像素值P’及增益值G，產生輸出像素值Pout，因此，最後過驅動值產生裝置800所輸出的輸出像素值Pout實質上應不等於轉換後像素值P’。而當選擇2D顯示模式時，模式控制單元850係藉由模式控制訊號C禁能(disable)增益產生單元420及運算單元430，進而以像素值轉換單元410所產生的轉換後像素值P’做為過驅動值產生裝置800的輸出值。在另一實施例中，當選擇2D顯示模式時，模式控制單元850係藉由模式控制訊號C使增益產生單元420所輸出的增益值等於1，進而使輸出像素值Pout實質上等於轉換後像素值P’。

在第8圖之實施例中，模式控制單元850係包含於過驅動值產生裝置800中，然而，在另一實施例中，過驅動值產生裝置亦可不具有模式控制單元850，而一樣可達到切換於不同操作模式，例如，過驅動值產生裝置係依據接收自外部的模式控制訊號來選擇操作模式，其操作模式例如包括一3D立體顯示模式及一2D顯示模式，在3D立體顯示模式下，增益產生單元根據待處理像素的位置產生增益值G，而運算單元根據目前像素值P_current、轉換後像素值P’及增益值G，產生輸出像素值Pout；在2D顯示模式下，過驅動值產生裝置所輸出的輸出像素值Pout實質上等於轉換後像素值P’。

本發明亦提出一種應用於3D立體顯示的過驅動值產生方法，請參考第9圖，第9圖係本發明過驅動值產生方法之一實施例之流程圖。若可以得到實質上相同的結果，則流程中的步驟不一定需要照第9圖所示的順序來執行，也不一定需要是連續的，也就是說，這些步驟之間係可以插入其他的步驟。

於步驟910中，根據一目前影像之一像素之一目前像素值P_current及一先前影像之一對應像素之一先前像素值P_pre，產生一轉換後像素值P’。在一實施例中，轉換後像素值P’係依據目前像素值P_current及先前像素值P_pre查詢一該過驅動值查對表所獲得。而在另一實施例中，轉換後像素值P’係藉由查詢一過驅動值查對表得到一輸出值之後，再利用一內插計算所產生的。

於步驟920中，根據該像素之位置L產生一增益值G。在一實施例中，增益值G係根據該像素垂直方向的位置所產生的；較佳而言，當該像素之位置L越接近顯示器的下方時，所產生的增益值G越大。

於步驟930中，根據目前像素值P_current、轉換後像素值P’及增益值G，產生一輸出像素值Pout。在一實施例中，輸出像素值Pout可由下式表示：

Pout=(1-G)*(P_current)＋G*P’....(1)

於步驟940中，控制輸出像素值Pout，使其位於一預設區間內。此步驟係用以確保最後的輸出像素值Pout為一合理的值。

綜上所述，本發明所提出的過驅動值產生裝置及過驅動值產生方式係根據待處理像素的位置產生適當的增益值，再利用所得到的增益值調整過驅動的像素值，使得最後所輸出的過驅動像素值可適用於3D立體顯示的應用上，進而有效提升液晶顯示器在3D立體顯示上的顯示品質。

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。

本案圖式中所包含之各元件列示如下：

400、700、800‧‧‧過驅動值產生裝置

410、710‧‧‧像素值轉換單元

420、720‧‧‧增益產生單元

430、730‧‧‧運算單元

512、622‧‧‧查表單元

514、624‧‧‧內插單元

516‧‧‧過驅動值查對表

626‧‧‧增益值查對表

740‧‧‧邊界控制單元

850‧‧‧模式控制單元

本案得藉由下列圖式及說明，俾得更深入之了解：

第1圖為利用一液晶顯示器及一立體眼鏡呈現一立體影像的時序控制示意圖。

第2圖係顯示液晶顯示器在一般顯示情況下所具有的像素更新時間之示意圖。

第3圖係顯示液晶顯示器在3D立體顯示情況下所具有的像素更新時間之示意圖。

第4圖係本發明過驅動值產生裝置之一實施例之示意圖。

第5圖係本發明過驅動值產生裝置之像素值轉換單元之一較佳實施例之示意圖。

第6圖係本發明過驅動值產生裝置之增益產生單元之一實施例示意圖。

第7圖係本發明過驅動值產生裝置之另一實施例之示意圖。

第8圖係本發明過驅動值產生裝置之另一實施例之示意圖。

第9圖係本發明過驅動值產生方法之一實施例之流程圖。

400．．．過驅動值產生裝置

410．．．像素值轉換單元

420．．．增益產生單元

430．．．運算單元

Claims

一種過驅動值產生裝置，應用於一顯示裝置，其包括：一像素值轉換單元，用以根據一目前影像之一像素之一第一像素值及一先前影像之一對應像素之一第二像素值，產生一轉換後像素值；一增益產生單元，用以根據該像素垂直方向之位置產生一增益值；以及一運算單元，用以根據該第一像素值、該轉換後像素值及該增益值，產生一輸出像素值。
如申請專利範圍第1項所述之過驅動值產生裝置，其中當該像素之位置越接近該顯示裝置之顯示畫面之下方時，該增益值越大。
如申請專利範圍第1項所述之過驅動值產生裝置，其中該像素值轉換單元包括一第一查表單元，用以根據該第一像素值及該第二像素值，查詢一過驅動值查對表。
如申請專利範圍第1項所述之過驅動值產生裝置，其中該增益產生單元包括一第二查表單元，用以根據該像素之位置查詢一增益值查對表。
如申請專利範圍第4項所述之過驅動值產生裝置，其中該增益產生單元更包括一內插單元，用以根據查詢該增益值查對表所得到之一查詢值，進行一內插運算。
如申請專利範圍第4項所述之過驅動值產生裝置，其中該增益值查對表之內容係相關於該顯示裝置之一顯示特性。
如申請專利範圍第1項所述之過驅動值產生裝置，更包括：一邊界控制單元，用以控制該輸出像素值，以使該輸出像素值位於一預設區間內。
如申請專利範圍第1項所述之過驅動值產生裝置，其中該運算單元藉由一關係式計算產生該輸出像素值，該關係式為：P_out=(1-G)^＊ (P_current)+G^＊ P_t其中，該P_out代表該輸出像素值，該G代表該增益值，該P_current代表該第一像素值，該P_t代表該轉換後像素值。
如申請專利範圍第1項所述之過驅動值產生裝置，其中該過驅動值產生裝置係根據一模式控制訊號而自一第一操作模式及一第二操作模式中選擇其一。
如申請專利範圍第9項所述之過驅動值產生裝置，其中，當該過驅動值產生裝置操作於該第一操作模式時，該輸出像素值實質上不等於該轉換後像素值；當該過驅動值產生裝置操作於該第二操作模式時，該輸出像素值實質上等於該轉換後像素值。
一種過驅動值產生方法，應用於一顯示裝置，其包括步驟：根據一目前影像之一像素之一第一像素值及一先前影像之一對應像素之一第二像素值，產生一轉換後像素值；根據該像素垂直方向之位置產生一增益值；以及根據該第一像素值、該轉換後像素值及該增益值，產生一輸出像素值。
如申請專利範圍第11項所述之過驅動值產生方法，其中當該像素之位置越接近該顯示裝置之顯示畫面之下方時，該增益值越大。
如申請專利範圍第11項所述之過驅動值產生方法，其中，在根據該目前影像之該像素之該第一像素值及該先前影像之該對應像素之該第二像素值，產生該轉換後像素值之步驟中，包括步驟：根據該第一像素值及該第二像素值，查詢一過驅動值查對表。
如申請專利範圍第11項所述之過驅動值產生方法，其中，在根據該像素之位置產生該增益值之步驟中，包括步驟：根據該像素之位置查詢一增益值查對表。
如申請專利範圍第14項所述之過驅動值產生方法，其中，在根據該像素之位置產生該增益值之步驟中，更包括步驟：根據查詢該增益值查對表所得到之一查詢值以進行一內插運算。
如申請專利範圍第14項所述之過驅動值產生方法，其中該增益值查對表之內容係相關於該顯示裝置之一顯示特性。
如申請專利範圍第11項所述之過驅動值產生方法，更包括步驟：控制該輸出像素值，以使該輸出像素值位於一預設區間內。
如申請專利範圍第11項所述之過驅動值產生方法，其中在根據該第一像素值、該轉換後像素值及該增益值，計算產生該輸出像素值之步驟中，係藉由一關係式計算產生該輸出像素值，該關係式為：P_out=(1-G)^＊ (P_current)+G^＊ P_t其中，該P_out代表該輸出像素值，該G代表該增益值，該P_current代表該第一像素值，該P_t代表該轉換後像素值。