TWI413976B - 過驅動系統、顯示系統及其過驅動方法 - Google Patents

Description

過驅動系統、顯示系統及其過驅動方法

本發明係關於過驅動(overdrive，或稱過驅動)及伽瑪(gamma)控制技術，特別是有關適用於動態伽瑪產生器之過驅動補償/更新技術。

由於液晶顯示器之液晶分子具有等效液晶電容，使得液晶分子需要一段時間才能轉到目標方位，因此，像素亮度的改變通常會落後於施加在像素電極和共電極之電壓差的改變。為了增快液晶分子的反應時間，通常係使用過驅動(overdrive,OD)技術。傳統過驅動系統通常使用一過驅動查詢表(lookup table,LUT)，如下表一所例示。

過驅動查詢表根據先前訊框(frame)之灰階碼以及目前訊框灰階碼而輸出一過驅動灰階碼至源極驅動器(source driver)。在上述表一中，橫軸代表先前訊框的灰階值，而縱軸則代表目前訊框的灰階值。根據查詢表中的先前訊框灰階碼及目前訊框灰階碼可以查詢得到輸出灰階值，用以提供給源極驅動器。例如，如果先前訊框灰階 值為”0”而目前訊框灰階值為”8”，則從查詢表中可查詢得到輸出灰階值為”13”，用以提供給源極驅動器。

液晶顯示器通常還會包含一伽瑪(gamma)參考電壓產生器，用以校正人類視覺之非線性特性。第一A圖顯示傳統伽瑪參考電壓產生器(簡稱伽瑪產生器)，其使用串聯電阻器10所組成的電壓分壓器。對於現今的影像處理應用(例如對比調整)，伽瑪產生器所產生的參考電壓係可動態(dynamically)調整的，如第一B圖所顯示之適應性(adaptive)類比伽瑪參考電壓產生器(簡稱適應性伽瑪產生器)12，其揭露於Seung-Woo Lee的“Contrast Enhancement in Liquid Crystal Displays by Adaptive Modification of Analog Gamma Reference Voltages”,IEICE Trans.Electron.,Vol.E90-C,No.11,pp.2083-2087,November 2007。

每當適應性伽瑪產生器12所產生的參考電壓從第一C圖所示之曲線A改變為曲線B時，其輸出電壓和(資料)灰階碼的關係也會作改變。然而，從另一方面來看，表一所示之過驅動查詢表的輸出與輸入灰階碼之間卻沒有跟著 作改變。也就是說，過驅動查詢表中的灰階值並沒有隨著伽瑪產生器12而作適應性的調整。

鑑於上述傳統過驅動查詢表無法跟著伽瑪產生器作適應性調整，因此，亟需提出一種新穎的過驅動補償或更新機制，用以配合動態或適應性之類比伽瑪產生器。

根據上述，本發明的目的之一在於提供一種過驅動(overdrive)系統、顯示系統及其過驅動方法，其中利用了過驅動之補償或更新機制，用以配合動態伽瑪產生器，使得過驅動系統可適應性地跟著伽瑪產生器而作動態調整。

根據本發明實施例之一，目前灰階至電壓轉換器(G/V)將目前訊框之影像資料自灰階碼轉換為電壓位準，且先前灰階至電壓轉換器(G/V)將先前訊框之影像資料自灰階碼轉換為電壓位準。目前訊框之電壓位準及先前訊框之電壓位準輸入至過驅動之電壓查詢表，用以查詢得到一過驅動電壓位準。接下來，電壓至灰階轉換器(V/G)將過驅動電壓位準自電壓位準轉換為灰階碼，因而形成過 驅動灰階碼。藉此，過驅動灰階碼因而得到補償；因此，無論伽瑪產生器如何變動，都可以提供適當的過驅動灰階碼給源極驅動器。在另一實施例中，每當伽瑪產生器作了更動，則使用過驅動灰階碼以更新一過驅動灰階碼查詢表，其輸出則用以驅動源極驅動器。

第二A圖顯示本發明實施例之一的過驅動(overdrive(OD)，或稱驅動加速)補償系統200，其可適用於動態(或適應性)類比伽瑪(gamma)產生器(簡稱伽瑪產生器)20。第二B圖顯示第二A圖之相關資料/訊號流程。在本實施例中，伽瑪產生器20可根據影像資料分佈而適應性地改變伽瑪參考電壓。伽瑪產生器20因此可產生伽瑪電壓以提供給源極驅動器(source driver)21。

目前訊框(frame)之影像資料經由灰階至電壓轉換器(G/V)22而將灰階碼F1轉換為電壓位準F1_vol。電壓位準F1_vol相對於灰階碼F1的關係例示於第二B圖之轉換曲線220。灰階至電壓轉換器(G/V)22可以藉由一查詢表(lookup table)來實施。另外，先前訊框之影像資料則由訊框緩衝器23來提供，並經由另一灰階至電壓 轉換器(G/V)24而將灰階碼F0轉換為電壓位準F0_vol。電壓位準F0_vol相對於灰階碼F0的關係也可由第二B圖之轉換曲線220來表示。灰階至電壓轉換器(G/V)24也可以藉由一查詢表來實施。

目前訊框之電壓位準F1_vol與先前訊框之電壓位準F0_vol輸入至過驅動查詢表(OD LUT)25，其根據目前訊框電壓位準F1_vol與先前訊框電壓位準F0_vol而查詢得到過驅動電壓位準(F1_vol)’。在本實施例中，過驅動查詢表25係包含二維陣列250(第二B圖)，其橫軸代表先前訊框的電壓位準，而縱軸則代表目前訊框的電壓位準。根據電壓位準F1_vol及F0_vol，可以從過驅動查詢表25查詢得到輸出電壓位準(F1_vol)’。換句話說，假如先前訊框的電壓位準為F0_vol而目前訊框的電壓位準為F1_vol，則使用電壓位準(F1_vol)’來過驅動液晶顯示面板，以增快液晶分子的反應速度。通常，對於同一類液晶顯示面板，會有相同的過驅動查詢表25；而對於不同類液晶顯示面板，會有不同的過驅動查詢表25。換句話說，對於同一類液晶顯示面板，過驅動查詢表25所表示的關係並不會因為伽瑪產生器20之調整而改變。

接下來，輸出電壓位準(F1_vol)’經由電壓至灰階轉換器(V-G)26而將電壓位準(F1_vol)’轉換回灰階碼F1’。灰階碼F1’相對於電壓位準(F1_vol)’的關係例示於第二B圖之轉換曲線260，其為轉換曲線220之反逆(inverse)曲線。電壓至灰階轉換器(V-G)26可以藉由一查詢表來實施。上述的灰階至電壓轉換器(G/V)22、灰階至電壓轉換器(G/V)24、過驅動查詢表25和電壓至灰階轉換器(V-G)26可以使用一視訊處理器(video processor)來實施。接下來，經轉換之灰階碼F1’則饋至源極驅動器21。

根據上述之實施例，過驅動灰階碼F1’藉由系統200而得到補償，因此，無論伽瑪產生器20如何變動，系統200都可以提供適當的過驅動灰階碼F1’給源極驅動器21。

第三A圖顯示本發明另一實施例之過驅動更新系統300，其可適用於動態(或適應性)類比伽瑪(gamma)產生器(簡稱伽瑪產生器)20。第三B圖顯示第三A圖之相關資料/訊號流程。本實施例使用前一實施例相同的部分元件：灰階至電壓轉換器(G/V)22、訊框緩衝器23、 灰階至電壓轉換器(G/V)24、過驅動查詢表25和電壓至灰階轉換器(V-G)26。

於操作時，目前訊框之影像資料經由灰階至電壓轉換器(G/V)22及轉換曲線220(第三B圖)而將灰階碼g_N+1轉換為電壓位準g_N+1_vol。另外，先前訊框之影像資料則由訊框緩衝器23來提供，並經由另一灰階至電壓轉換器(G/V)24及相同的轉換曲線220而將灰階碼g_N轉換為電壓位準g_N_vol。目前訊框之電壓位準g_N+1_vol與先前訊框之電壓位準g_N_vol輸入至過驅動查詢表(OD LUT)25，其根據目前訊框電壓位準g_N+1_vol與先前訊框電壓位準g_N_vol而查詢得到過驅動電壓位準(g_N+1_vol)’。在本實施例中，過驅動查詢表25係包含二維陣列250(第三B圖)，其橫軸代表先前訊框的電壓位準，而縱軸則代表目前訊框的電壓位準。根據電壓位準g_N+1_vol及g_N_vol，可以從過驅動查詢表25查詢得到輸出電壓位準(g_N+1_vol)’。接下來，輸出電壓位準(g_N+1_vol)’經由電壓至灰階轉換器(V-G)26而將電壓位準(g_N+1_vol)’轉換回灰階碼(g_N+1)’。灰階碼(g_N+1)’相對於電壓位準(g_N+1_vol)’具有轉換曲線260之關係，其為轉換曲線220之反逆(inverse)曲線。

在本實施例中，每一過驅動狀態所得到之灰階碼(g_N+1)’係用以更新另一(傳統)過驅動查詢表30，其通常係製作於液晶顯示面板的時序控制器(Tcon)中。過驅動查詢表30可包含二維陣列，其橫軸代表先前訊框的灰階碼，而縱軸則代表目前訊框的灰階碼。自過驅動查詢表30所得到的過驅動灰階碼則饋至源極驅動器21。每當伽瑪產生器20進行調整後，則可以對過驅動查詢表30內的所有或部分過驅動狀態進行更新。

根據上述之實施例，過驅動查詢表30之過驅動灰階碼藉由系統300而得到更新，因此，每當伽瑪產生器20作了更動，系統300都可以提供適當的過驅動灰階碼給源極驅動器21。

以上所述僅為本發明之較佳實施例而已，並非用以限定本發明之申請專利範圍；凡其它未脫離發明所揭示之精神下所完成之等效改變或修飾，均應包含在下述之申請專利範圍內。

10‧‧‧電阻器

12‧‧‧類比伽瑪參考電壓產生器

20‧‧‧動態類比伽瑪產生器

21‧‧‧源極驅動器

22‧‧‧灰階至電壓轉換器

23‧‧‧訊框緩衝器

24‧‧‧灰階至電壓轉換器

25‧‧‧過驅動查詢表

26‧‧‧電壓至灰階轉換器

30‧‧‧過驅動查詢表

200‧‧‧過驅動補償系統

220‧‧‧灰階至電壓轉換曲線

250‧‧‧過驅動查詢表之二維陣列

260‧‧‧電壓至灰階轉換曲線

300‧‧‧過驅動更新系統

第一A圖顯示傳統伽瑪參考電壓產生器。

第一B圖顯示一適應性類比伽瑪參考電壓產生器。

第一C圖顯示適應性伽瑪產生器進行調整時之輸出電壓與灰階碼的關係曲線。

第二A圖顯示本發明實施例之一的過驅動補償系統，其適用於動態伽瑪產生器。

第二B圖顯示第二A圖之相關資料/訊號流程。

第三A圖顯示本發明另一實施例之過驅動更新系統，其適用於動態伽瑪產生器。

第三B圖顯示第三A圖之相關資料/訊號流程。

20‧‧‧動態類比伽瑪產生器

21‧‧‧源極驅動器

22‧‧‧灰階至電壓轉換器

23‧‧‧訊框緩衝器

24‧‧‧灰階至電壓轉換器

25‧‧‧過驅動查詢表

26‧‧‧電壓至灰階轉換器

200‧‧‧過驅動補償系統

Claims (24)

1. 一種過驅動(overdrive)系統，適用於動態伽瑪(gamma)產生器，包含：一目前灰階至電壓轉換器，其將目前訊框之影像資料自灰階碼轉換為電壓位準；一先前灰階至電壓轉換器，其將先前訊框之影像資料自灰階碼轉換為電壓位準；一過驅動之電壓查詢表，根據該目前灰階至電壓轉換器之電壓位準及該先前灰階至電壓轉換器之電壓位準查詢得到一過驅動電壓位準；及一電壓至灰階轉換器，其將該過驅動電壓位準自電壓位準轉換為灰階碼，因而形成過驅動速灰階碼；及一過驅動灰階碼查詢表，係接收該過驅動灰階碼，並根據該過驅動灰階碼進行更新。
2. 如申請專利範圍第1項所述之過驅動系統，其中上述之目前灰階至電壓轉換器及先前灰階至電壓轉換器具有相同的轉換函數。
3. 如申請專利範圍第1項所述之過驅動系統，更包含一訊框緩衝器，用以提供該先前訊框之影像資料。
4. 如申請專利範圍第1項所述之過驅動系統，其中上述之過驅動之電壓查詢表包含二維陣列，其中一軸代表該先前訊框的電壓位準，而另一軸則代表該目前訊框的電壓位準，其中自該過驅動之電壓查詢表所得到者為該過驅動電壓位準。
5. 如申請專利範圍第4項所述之過驅動系統，對於某一型態之液晶顯示面板，上述之過驅動之電壓查詢表不受該動態伽瑪產生器之調整所影響。
6. 如申請專利範圍第1項所述之過驅動系統，其中上述電壓至灰階轉換器之轉換函數係反逆(inverse)於該目前灰階至電壓轉換器、該先前灰階至電壓轉換器之轉換函數。
7. 如申請專利範圍第1項所述之過驅動系統，其中上述轉換後之過驅動灰階碼饋至一源極驅動器。
8. 如申請專利範圍第1項所述之過驅動系統，其中該過驅動灰階碼查詢表之一軸代表該先前訊框的灰階碼，而另一軸則代表該目前訊框的灰階碼。
9. 如申請專利範圍第8項所述之過驅動系統，每當該動態伽瑪產生器作了調整後，即進行上述之更新。
10. 一種過驅動(overdrive)方法，適用於動態伽瑪(gamma)產生器，包含：將目前訊框之影像資料自灰階碼轉換為電壓位準，因而形成目前訊框之電壓位準；將先前訊框之影像資料自灰階碼轉換為電壓位準，因而形成先前訊框之電壓位準；根據該目前訊框之電壓位準及該先前訊框之電壓位準，至一過驅動之電壓查詢表進行查詢以得到一過驅動電壓位準；及將該過驅動電壓位準自電壓位準轉回為灰階碼，因而形成一過驅動灰階碼；及使用上述該過驅動灰階碼以更新一過驅動灰階碼查詢表。
11. 如申請專利範圍第10項所述之過驅動方法，其中上述目前訊框及先前訊框之影像資料轉換具有相同的轉換函數。
12. 如申請專利範圍第10項所述之過驅動方法，更包含一步驟以緩衝影像資料，用以提供該先前訊框之影像資料。
13. 如申請專利範圍第10項所述之過驅動方法，其中上述之過驅動之電壓查詢表包含二維陣列，其中一軸代表該先前訊框的電壓位準，而另一軸則代表該目前訊框的電壓位準，其中自該過驅動之電壓查詢表所得到者為該過驅動電壓位準。
14. 如申請專利範圍第13項所述之過驅動方法，對於某一型態之液晶顯示面板，上述之過驅動之電壓查詢表不受該動態伽瑪產生器之調整所影響。
15. 如申請專利範圍第10項所述之過驅動方法，其中上述過驅動電壓位準之轉回步驟中，其轉換函數係反逆(inverse)於該目前訊框、先前訊框之影像資料的轉換函數。
16. 如申請專利範圍第10項所述之過驅動方法，其中上述轉換後之過驅動灰階碼饋至一源極驅動器。
17. 如申請專利範圍第10項所述之過驅動方法，其中該過驅動加速灰階碼查詢表之一軸代表該先前訊框的灰階碼，而另一軸則代表該目前訊框的灰階碼。
18. 如申請專利範圍第17項所述之過驅動方法，每當該動態伽瑪產生器作了調整後，即進行上述之更新。
19. 一種顯示系統，包含：一影像處理器，其接收影像資料並將其原始灰階碼轉換為過驅動(overdrive)灰階碼；一驅動電路，其根據一動態伽瑪(gamma)曲線，產生相對於該過驅動灰階碼之電壓位準；及一面板，受控於該驅動電路之電壓位準；其中，該影像處理器更包含一過驅動灰階碼查詢表，該過驅動灰階碼查詢表之內容受到上述轉換後過驅動灰階碼的更新。
20. 如申請專利範圍第19項所述之顯示系統，其中上述之影像處理器更包含：一目前灰階至電壓轉換器，其將目前訊框之影像資料自灰階碼轉換為電壓位準； 一先前灰階至電壓轉換器，其將先前訊框之影像資料自灰階碼轉換為電壓位準；一過驅動之電壓查詢表，根據該目前灰階至電壓轉換器之電壓位準及該先前灰階至電壓轉換器之電壓位準查詢得到一過驅動電壓位準；及一電壓至灰階轉換器，其將該過驅動電壓位準自電壓位準轉換為灰階碼，因而形成該過驅動灰階碼。
21. 如申請專利範圍第20項所述之顯示系統，其中上述之目前灰階至電壓轉換器及先前灰階至電壓轉換器具有相同的轉換函數。
22. 如申請專利範圍第20項所述之顯示系統，更包含一訊框緩衝器，用以提供該先前訊框之影像資料。
23. 如申請專利範圍第20項所述之顯示系統，其中上述電壓至灰階轉換器之轉換函數係反逆(inverse)於該目前灰階至電壓轉換器、該先前灰階至電壓轉換器之轉換函數。
24. 如申請專利範圍第20項所述之顯示系統，其中該過驅動灰階碼查詢表之一軸代表該先前訊框的灰階碼，而另一軸則代表該目前訊框的灰階碼。