TWI412016B - 液晶顯示裝置及其驅動方法 - Google Patents

Description

液晶顯示裝置及其驅動方法

本發明係有關於一種液晶顯示裝置及其驅動方法，尤指一種具適應性驅動機制的液晶顯示裝置及其驅動方法。

液晶顯示裝置(Liquid Crystal Display；LCD)是目前廣泛使用的一種平面顯示器，其具有外型輕薄、省電以及低輻射等優點，故被廣泛地應用於電腦螢幕、行動電話、個人數位助理(PDA)、平面電視等電子產品上。液晶顯示裝置的工作原理係利用改變液晶層兩端的電壓差來改變液晶層內之液晶分子的排列狀態，用以改變液晶層的透光性，再配合背光模組所提供的光源以顯示影像。一般而言，施加在液晶層兩端的電壓極性必須每隔一段時間進行反轉，用以避免液晶材料產生極化而造成永久性的破壞，也用以避免影像殘存(Image Sticking)效應。所以，就發展出各種液晶顯示裝置的驅動方法，譬如圖框極性反轉(Frame Inversion)、行極性反轉(Column Inversion)、點極性反轉(Dot Inversion)、及複數點極性反轉(Plural-Dot Inversion)等驅動方法，其中複數點極性反轉驅動方法至少可再進一步細分為兩點極性反轉、四點極性反轉及八點極性反轉等驅動方法。

第1圖為液晶顯示裝置基於各種極性反轉驅動方法所顯示之圖框的畫素極性示意圖，其中“+”表示正極性，“-”表示負極性。當運用行極性反轉模式來驅動液晶顯示裝置時，如第1圖之第一圖框所示，每一行畫素之資料訊號和其相鄰行畫素之資料訊號為相反極性。當運用點極性反轉模式來驅動液晶顯示裝置時，如第1圖之第二圖框所示，每一畫素之資料訊號與其相鄰畫素之資料訊號為相反極性。當運用兩點極性反轉模式來驅動液晶顯示裝置時，如第1圖之第三圖框所示，具相同極性且同行的兩相鄰畫素之資料訊號與其相鄰畫素之資料訊號為相反極性。當運用四點極性反轉模式來驅動液晶顯示裝置時，如第1圖之第四圖框所示，具相同極性且同行的四相鄰畫素之資料訊號與其相鄰畫素之資料訊號為相反極性。當運用八點極性反轉模式來驅動液晶顯示裝置時，如第1圖之第五圖框所示，具相同極性且同行的八相鄰畫素之資料訊號與其相鄰畫素之資料訊號為相反極性。

在上述各種極性反轉驅動方法中，以點極性反轉模式所顯示之影像畫面最為穩定且不易閃爍，亦即可提供最佳顯示品質，二點、四點及八點極性反轉模式所提供的顯示品質則依序次之。行極性反轉模式所顯示之影像畫面較易有閃爍情況，且較易發生串音效應(Crosstalk effect)與垂直線狀之雲紋效應(Mura effect)，故其顯示品質係低於點極性或複數點極性反轉模式所顯示之畫面。然而，行極性反轉驅動運作之耗電量卻顯著低於點極性或複數點極性反轉驅動運作。所以，如何兼顧液晶顯示裝置之高影像品質及低耗電要求已成為重要課題。

依據本發明之實施例，揭露一種驅動方法以驅動具有複數畫素陣列區域之液晶顯示裝置。此種驅動方法包含：根據輸入影像資料產生對應於一畫素陣列區域的複數畫素之灰階值訊號；將對應於該些畫素的灰階值訊號轉換為複數加權值；將對應於該畫素陣列區域的該些加權值相加以產生一權值和；以及根據該權值和所落入之權值範圍，設定對應極性反轉模式以進行該畫素陣列區域的畫素資料寫入運作。

本發明另揭露一種具適應性驅動機制的液晶顯示裝置，其包含複數畫素陣列區域、訊號產生單元、權值轉換單元、權值處理單元、反轉模式設定單元、以及資料訊號輸出單元。每一畫素陣列區域具有複數畫素。訊號產生單元係用以根據一輸入影像資料產生對應於該些畫素的灰階值訊號。權值轉換單元係用來將對應於該些畫素的灰階值訊號轉換為複數加權值。權值處理單元係用來將對應於該畫素陣列區域的該些加權值相加以產生一權值和。反轉模式設定單元係用來根據該權值和以設定一極性反轉模式。資料訊號輸出單元係用來根據該極性反轉模式以提供該畫素陣列區域執行畫素資料寫入運作所需之複數資料訊號。

下文依本發明之液晶顯示裝置及其驅動方法，特舉實施例配合所附圖式作詳細說明，特舉實施例配合所附圖式作詳細說明，但所提供之實施例並非用以限制本發明所涵蓋的範圍，而方法流程步驟編號更非用以限制其執行先後次序，任何由方法步驟重新組合之執行流程，所產生具有均等功效的方法，皆為本發明所涵蓋的範圍。

第2圖為本發明較佳實施例之液晶顯示裝置的結構示意圖。如第2圖所示，液晶顯示裝置100包含驅動模組200以及顯示面板300。顯示面板300具有複數畫素陣列區域350，每一畫素陣列區域350包含複數成矩陣排列之畫素390，換句話說，顯示面板300之影像顯示區域310係被劃分為該些畫素陣列區域350。驅動模組200包含訊號產生單元210、權值轉換單元220、權值處理單元230、反轉模式設定單元240、資料訊號輸出單元250、極性控制單元260、及多工器270。在一實施例中，驅動模組200可基於半源極驅動器(Half Source Driver；HSD)架構以提供複數資料訊號饋入至顯示面板300。

訊號產生單元210係用以根據輸入影像資料Sdata產生對應於該些畫素390的灰階值訊號。電連接於訊號產生單元210的權值轉換單元220係用來將對應於該些畫素390的灰階值訊號轉換為複數加權值。在一實施例中，權值轉換單元220另用來將該些加權值正規化，譬如正規化至權值範圍0～10。電連接於權值轉換單元220的權值處理單元230係用來將對應於每一畫素陣列區域的複數加權值相加以產生權值和。電連接於權值處理單元230的反轉模式設定單元240係用來根據權值和以設定對應於每一畫素陣列區域的極性反轉模式，並據以輸出具至少一位元之選擇訊號Sx。極性控制單元260係用來提供複數極性控制訊號，每一極性控制訊號係用來控制相對應之極性反轉驅動運作。在第2圖所示的實施例中，極性控制單元260提供極性控制訊號POL1～POL5，其中極性控制訊號POL1係用來控制行極性反轉驅動運作，極性控制訊號POL2係用來控制八點極性反轉驅動運作，極性控制訊號POL3係用來控制四點極性反轉驅動運作，極性控制訊號POL4係用來控制二點極性反轉驅動運作，而極性控制訊號POL5係用來控制點極性反轉驅動運作。在另一實施例中，極性控制單元260可提供更多或更少極性控制訊號，且所進行之極性反轉驅動運作並不限於上述對應於極性控制訊號POL1～POL5的五種驅動運作。請注意，選擇訊號Sx之位元數目係根據極性控制訊號數目而設定。

電連接於反轉模式設定單元240與極性控制單元260的多工器270係用來根據選擇訊號Sx選取對應極性控制訊號饋入至資料訊號輸出單元250。電連接於訊號產生單元210與多工器270的資料訊號輸出單元250係用來根據所選取之極性控制訊號以進行基於對應極性反轉模式的資料訊號輸出運作，從而提供對應畫素陣列區域350執行畫素資料寫入運作所需之複數資料訊號。

基本上，權值轉換單元220係根據預設之灰階值/加權值對照關係將對應於該些畫素390的灰階值訊號轉換為該些加權值，其中灰階值/加權值對照關係可根據對應於每一灰階值的反轉閃爍程度而設定。由於對應於中間灰階值的反轉閃爍程度較高，而對應於高灰階值及低灰階值的反轉閃爍程度則較低，尤其對應於最高灰階值及最低灰階值的訊號極性反轉幾乎沒有閃爍現象，故在一實施例中，上述灰階值/加權值對照關係是將最低灰階值對照至第一低加權值，將最高灰階值對照至第二低加權值，並將第一中間灰階值對照至最高加權值，此外，介於最低灰階值與第一中間灰階值間的第二中間灰階值係對照至介於第一低加權值與最高加權值間的加權值，介於最高灰階值與第一中間灰階值間的第三中間灰階值係對照至介於第二低加權值與最高加權值間的加權值。第二低加權值可相同或相異於第一低加權值。

由上述可知，在液晶顯示裝置100的運作中，驅動模組200可適應性地根據每一畫素陣列區域350的區域灰階值統計特性(權值和)以決定較佳的區域資料訊號之極性反轉模式。舉例而言，驅動模組200可基於行極性反轉模式以提供資料訊號至對應於低權值和的畫素陣列區域350。或者，驅動模組200可基於點極性反轉模式/複數點極性反轉模式以提供資料訊號至對應於高權值和的畫素陣列區域350，如此就可兼顧高影像品質及低耗電之要求。

第3圖為灰階值/加權值對照關係的較佳實施例示意圖。如第3圖所示，最低灰階值GLmin與最高灰階值GLmax均對照至最低加權值Wmin，而第一中間灰階值GLmid1係對照至最高加權值Wmax，亦即對應於第一中間灰階值GLmid1的反轉閃爍程度最嚴重。此外，介於最低灰階值GLmin與第一中間灰階值GLmid1間的第二中間灰階值GLmid2係對照至介於最低加權值Wmin與最高加權值Wmax間的加權值Wa，介於最高灰階值GLmax與第一中間灰階值GLmid1間的第三中間灰階值GLmid3係對照至介於最低加權值Wmin與最高加權值Wmax間的加權值Wb 。請注意，從最低灰階值GLmin到第一中間灰階值GLmid1的範圍內，加權值係隨灰階值之增加而遞增，而從第一中間灰階值GLmid1到最高灰階值GLmax的範圍內，加權值係隨灰階值之增加而遞減。

第4圖為依本發明用於具複數畫素陣列區域的液晶顯示裝置之驅動方法流程圖。第4圖所示之流程900係為適用於上述本發明較佳實施例之液晶顯示裝置100的驅動方法。流程900所示之驅動方法包含下列步驟：步驟S905：根據輸入影像資料產生對應於一畫素陣列區域的複數畫素之灰階值訊號；步驟S910：預設灰階值/加權值對照關係；步驟S915：根據灰階值/加權值對照關係將對應於該些畫素的灰階值訊號轉換為複數加權值；步驟S920：將對應於該畫素陣列區域的該些加權值相加以產生權值和；以及步驟S925：根據權值和所落入之權值範圍，設定對應極性反轉模式以進行該畫素陣列區域之資料寫入運作。

在一實施例中，流程900所述之灰階值/加權值對照關係可根據對應於每一灰階值的反轉閃爍程度而設定。在另一實施例中，流程900所述之灰階值/加權值對照關係是將最低灰階值對照至第一低加權值，將最高灰階值對照至第二低加權值，並將第一中間灰階值對照至最高加權值，其中第二低加權值可相同或相異於第一低加權值。此外，介於最低灰階值與第一中間灰階值間的第二中間灰階值係對照至介於第一低加權值與最高加權值間的加權值，而介於最高灰階值與第一中間灰階值間的第三中間灰階值係對照至介於第二低加權值與最高加權值間的加權值。

另，步驟S925之處理程序可包含：若權值和落於第一權值範圍內，以行極性反轉模式進行該畫素陣列區域的畫素資料寫入運作；若權值和落於第二權值範圍內，以八點極性反轉模式進行該畫素陣列區域的畫素資料寫入運作；若權值和落於第三權值範圍內，以四點極性反轉模式進行該畫素陣列區域的畫素資料寫入運作；若權值和落於第四權值範圍內，以兩點極性反轉模式進行該畫素陣列區域的畫素資料寫入運作；以及若權值和落於第五權值範圍內，以點極性反轉模式進行該畫素陣列區域的畫素資料寫入運作。上述第一至第五權值範圍係不互相重疊且依序遞增。

綜上所述，本發明具適應性驅動機制的液晶顯示裝置及其驅動方法係根據每一畫素陣列區域的區域灰階值統計特性(權值和)以決定較佳的區域資料訊號之極性反轉模式，故可兼顧高影像品質及低耗電之要求。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何具有本發明所屬技術領域之通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種更動與潤飾，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。

100．．．液晶顯示裝置

200．．．驅動模組

210．．．訊號產生單元

220．．．權值轉換單元

230．．．權值處理單元

240．．．反轉模式設定單元

250．．．資料訊號輸出單元

260．．．極性控制單元

270．．．多工器

300．．．顯示面板

310．．．影像顯示區域

350．．．畫素陣列區域

390．．．畫素

900．．．流程

GLmax．．．最高灰階值

GLmid1．．．第一中間灰階值

GLmid2．．．第二中間灰階值

GLmid3．．．第三中間灰階值

GLmin．．．最低灰階值

POL1～POL5．．．極性控制訊號

S905～S925．．．步驟

Sdata．．．輸入影像資料

Sx．．．選擇訊號

Wa、Wb．．．加權值

Wmax．．．最高加權值

Wmin．．．最低加權值

第1圖為液晶顯示裝置基於各種極性反轉驅動方法所顯示之圖框的畫素極性示意圖。

第2圖為本發明較佳實施例之液晶顯示裝置的結構示意圖。

第3圖為灰階值/加權值對照關係的較佳實施例示意圖。

第4圖為依本發明用於具複數畫素陣列區域的液晶顯示裝置之驅動方法流程圖。

100．．．液晶顯示裝置

200．．．驅動模組

210．．．訊號產生單元

220．．．權值轉換單元

230．．．權值處理單元

240．．．反轉模式設定單元

250．．．資料訊號輸出單元

260．．．極性控制單元

270．．．多工器

300．．．顯示面板

310．．．影像顯示區域

350．．．畫素陣列區域

390．．．畫素

POL1～POL5．．．極性控制訊號

Sdata．．．輸入影像資料

Sx．．．選擇訊號

Claims (20)

1. 一種液晶顯示裝置之驅動方法，該液晶顯示裝置包含複數畫素陣列區域，每一畫素陣列區域具有複數畫素，該驅動方法包含：根據一輸入影像資料產生對應於該些畫素的灰階值訊號；將對應於該些畫素的灰階值訊號轉換為複數加權值；將對應於該畫素陣列區域的該些加權值相加以產生一權值和；以及根據該權值和所落入之權值範圍，設定一對應極性反轉模式以進行該畫素陣列區域的畫素資料寫入運作。
2. 如請求項1所述之驅動方法，其中根據該權值和所落入之權值範圍，設定該對應極性反轉模式以進行該畫素陣列區域的畫素資料寫入運作之步驟包含：若該權值和落於一第一權值範圍內，以一第一極性反轉模式進行該畫素陣列區域的畫素資料寫入運作，若該權值和落於一第二權值範圍內，以一異於該第一極性反轉模式的第二極性反轉模式進行該畫素陣列區域的畫素資料寫入運作，其中該第一權值範圍與該第二權值範圍係不互相重疊。
3. 如請求項2所述之驅動方法，其中該第一極性反轉模式係為行極性反轉(Column Inversion)模式。
4. 如請求項2所述之驅動方法，其中該第二極性反轉模式係為點極性反轉(Dot Inversion)模式或複數點極性反轉模式。
5. 如請求項4所述之驅動方法，其中該複數點極性反轉模式係為兩點極性反轉模式、四點極性反轉模式或八點極性反轉模式。
6. 如請求項1所述之驅動方法，其中將對應於該些畫素的灰階值訊號轉換為該些加權值之步驟包含：預設一灰階值/加權值對照關係；以及根據該灰階值/加權值對照關係將對應於該些畫素的灰階值訊號轉換為該些加權值。
7. 如請求項6所述之驅動方法，其中該灰階值/加權值對照關係包含：將一最低灰階值對照至一第一低加權值；將一最高灰階值對照至一第二低加權值；以及將一第一中間灰階值對照至一最高加權值。
8. 如請求項7所述之驅動方法，其中該第二低加權值係相同或相異於該第一低加權值。
9. 如請求項7所述之驅動方法，其中該灰階值/加權值對照關係還包含：將介於該最低灰階值與該第一中間灰階值間的一第二中間灰階值對照至介於該第一低加權值與該最高加權值間的一加權值；以及將介於該最高灰階值與該第一中間灰階值間的一第三中間灰階值對照至介於該第二低加權值與該最高加權值間的一加權值。
10. 如請求項1所述之驅動方法，其中將對應於該些畫素的灰階值訊號轉換為該些加權值之步驟包含：根據對應於每一灰階值的反轉閃爍程度以設定一灰階值/加權值對照關係；以及根據該灰階值/加權值對照關係將對應於該些畫素的灰階值訊號轉換為該些加權值。
11. 一種液晶顯示裝置，其包含：複數畫素陣列區域，每一畫素陣列區域具有複數畫素；一訊號產生單元，用以根據一輸入影像資料產生對應於該些畫素的灰階值訊號；一權值轉換單元，用來將對應於該些畫素的灰階值訊號轉換為複數加權值；一權值處理單元，用來將對應於該畫素陣列區域的該些加權值相加以產生一權值和；一反轉模式設定單元，用來根據該權值和以設定一極性反轉模式；以及一資料訊號輸出單元，用來根據該極性反轉模式以提供該畫素陣列區域執行畫素資料寫入運作所需之複數資料訊號。
12. 如請求項11所述之液晶顯示裝置，其中該極性反轉模式係為行極性反轉模式。
13. 如請求項11所述之液晶顯示裝置，其中該極性反轉模式係為點極性反轉模式或複數點極性反轉模式。
14. 如請求項13所述之液晶顯示裝置，其中該複數點極性反轉模式係為兩點極性反轉模式、四點極性反轉模式或八點極性反轉模式。
15. 如請求項11所述之液晶顯示裝置，其中該權值轉換單元係用來根據預設之一灰階值/加權值對照關係將對應於該些畫素的灰階值訊號轉換為該些加權值。
16. 如請求項15所述之液晶顯示裝置，其中該灰階值/加權值對照關係是根據對應於每一灰階值的反轉閃爍程度而設定。
17. 如請求項15所述之液晶顯示裝置，其中該權值轉換單元係用來根據該灰階值/加權值對照關係將一最低灰階值對照至一第一低加權值，將一最高灰階值對照至一第二低加權值，並將一第一中間灰階值對照至一最高加權值。
18. 如請求項17所述之液晶顯示裝置，其中該第二低加權值係相同或相異於該第一低加權值。
19. 如請求項17所述之液晶顯示裝置，其中該權值轉換單元進一步用來根據該灰階值/加權值對照關係將介於該最低灰階值與該第一中間灰階值間的一第二中間灰階值對照至介於該第一低加權值與該最高加權值間的一加權值，並將介於該最高灰階值與該第一中間灰階值間的一第三中間灰階值對照至介於該第二低加權值與該最高加權值間的一加權值。
20. 如請求項11所述之液晶顯示裝置，其中該反轉模式設定單元係用來根據該權值和以輸出一選擇訊號，該液晶顯示裝置還包含：一極性控制單元，用來提供複數極性控制訊號；以及一多工器，用來根據該選擇訊號選取一對應極性控制訊號饋入至該資料訊號輸出單元；其中，該資料訊號輸出單元係用來根據該對應極性控制訊號以進行基於該極性反轉模式的資料訊號輸出運作，從而提供該畫素陣列區域執行畫素資料寫入運作所需之該些資料訊號。