TWI442371B - 液晶顯示器及其圖像顯示方法 - Google Patents

Description

液晶顯示器及其圖像顯示方法

本發明涉及一種液晶顯示器(Liquid Crystal display,LCD)及其圖像顯示方法，尤其涉及一種可防止撕裂效應(Tearing Effect)的LCD及其圖像顯示方法。

液晶顯示器(Liquid Crystal display,LCD)廣泛應用在多種電子產品上用以顯示圖像。一般來說，LCD在使用時需要與電子產品的中央處理器(Central Processing Unit,CPU)連接，由CPU將需要顯示的圖像資料傳輸至LCD自身的隨機記憶體(Random Access Memory,RAM)，LCD再將圖像顯示出來。在使用電子產品播放視頻檔時，其LCD需要連續地顯示多幀圖像。此時電子產品的CPU需要以一定頻率不斷向LCD的RAM傳輸資料以逐幀地更新RAM中存儲的圖像資料，其中每一幀圖像資料均在存入RAM中即由LCD提取並顯示，然後被下一幀圖像資料取代而更新RAM的存儲內容。這樣，LCD即可連續地顯示每一幀暫存在RAM中的圖像資料，即可不斷更新其顯示的圖像，從而顯示出連續的視頻畫面。

然而，由於製造技術的差異，電子產品的CPU更新RAM存儲內容的速度和LCD提取及顯示圖像的速度往往並不相同。如圖1及圖2所示，當CPU的工作訊號為高電平時表示其正在對LCD的RAM中暫存 的圖像資料進行更新；當LCD的工作訊號為高電平時表示其正在顯示RAM中暫存的圖像資料。可以看出，當CPU對RAM的存儲內容進行更新的速度快于或慢於LCD對RAM中存儲的資料的顯示速度時，都有可能導致CPU更新RAM存儲內容的動作和LCD更新顯示圖像的動作之間的不同步。例如，在圖1中的A、B時刻和圖2中的C、D時刻，CPU已經開始但尚未完成RAM中的資料更新，而LCD已經開始顯示RAM中暫存的資料。此時LCD可能會將RAM中尚未更新的部分舊資料和已經更新的部分新資料一同進行處理，造成同時顯示新舊兩部分圖像的錯誤，在技術上稱為撕裂效應(Tearing Effect)。

有鑒於此，有必要提供一種可以防止撕裂效應的液晶顯示器及其圖像顯示方法。

一種液晶顯示器，包括一顯示單元、一與該顯示單元連接並存儲圖像資料的存儲單元及一與該顯示單元連接的定時單元，該顯示單元以一定工作頻率提取及顯示該存儲單元存儲的圖像資料，該定時單元根據該顯示單元的工作頻率產生一同步訊號。

一種圖像顯示方法，其包括以下步驟：提供一液晶顯示器與一CPU；通過該液晶顯示器提取及顯示其中存儲的圖像資料，同時根據該提取及顯示圖像的動作產生一同步訊號；將該同步訊號傳輸至該CPU，通過該同步訊號控制該CPU更新該液晶顯示器存儲的圖像資料，供該液晶顯示器連續地提取及顯示。。

與習知技術相比，本發明提供的液晶顯示器設置了定時單元，根據顯示單元提取及顯示圖像的動作而產生同步訊號。該同步訊號 傳輸至與液晶顯示器相連接的CPU，CPU即可根據顯示單元的動作調整自身進行資料更新操作的時間段，防止顯示單元提取到已經開始但尚未完成更新操作的圖像資料而造成撕裂效應。本發明提供的圖像顯示方法通過定時單元產生的同步訊號協調CPU與顯示單元的動作時間，即使CPU與顯示單元的工作頻率不同，也能夠有效地避免撕裂效應的產生。

100‧‧‧液晶顯示器

10‧‧‧顯示單元

20‧‧‧存儲單元

30‧‧‧定時單元

200‧‧‧電子裝置

80‧‧‧CPU

圖1為習知技術中LCD和與其連接的CPU的工作訊號時序圖，其中CPU的工作頻率高於LCD的工作頻率。

圖2為為習知技術中LCD和與其連接的CPU的工作訊號時序圖，其中CPU的工作頻率低於LCD的工作頻率。

圖3為本發明較佳實施例的LCD的功能模組圖。

圖4為本發明較佳實施例的圖像顯示方法的流程圖。

圖5為本發明較佳實施例的LCD和與其連接的CPU的工作訊號時序圖。

請參閱圖3，本發明液晶顯示器(Liquid Crystal display,LCD)的較佳實施例提供一種LCD100，其包括一顯示單元10、一存儲單元20及一定時單元30。在實際應用中，該LCD100可裝設在一電子裝置200如家用電腦、手機或DV播放器上，與該電子裝置200的中央處理器(Central Processing Unit,CPU)80連接，用於顯示該CPU80傳來的圖像資料。

該顯示單元10可以是習知的液晶顯示幕等，用於顯示所接收到的 圖像資料。該存儲單元20可為習知的隨機記憶體(Random Access Memory,RAM)，其與該顯示單元10及該CPU80連接，用於暫時存儲由CPU80傳來並準備由該顯示單元20顯示的圖像資料，且其中暫存的圖像資料可以隨時被CPU80更新。該定時單元30可為習知的計時器晶片，其與該顯示單元10及該CPU80連接，用於產生同步訊號傳輸至CPU80，調整CPU80與顯示單元10的工作時間以防止出現圖像顯示上的撕裂效應(Tearing Effect)。

請參閱圖4及圖5，本發明圖像顯示方法的較佳實施例即使用上述LCD100對CPU80傳來的圖像資料進行顯示的方法。該方法包括以下的具體步驟：提供上述的一LCD100與一電子裝置200，並將該LCD100與該電子裝置200的CPU80依照上述方式連接。

通過上述CPU80獲得需要由該LCD100顯示的全部圖像資料，例如視頻檔。該圖像資料可以預先存儲在上述電子裝置200的其他靜態記憶體如硬碟、存儲卡中，其包括若干幀需要由LCD100的顯示單元10逐幀顯示的圖像。

啟動該LCD100，如圖5所示，該顯示單元10以一預定的工作頻率進入工作狀態。每隔一預定時間T1，該顯示單元10即向該存儲單元20內提取一次現存的圖像資料並進行顯示，該提取資料及顯示的動作所用時間為T2，而在下一個間隔時間T1內則持顯示上一次提取到的圖像。同時，該定時單元30產生一與該顯示單元10的工作頻率對應的同步訊號。當該顯示單元10處於動作時間T2內進行提取資料及顯示的動作時，該同步訊號設置為高電平；當該顯示單元10處於間隔時間T1內而保持顯示上一次提取到的圖像時，該 同步訊號設置為低電平。

當CPU80接收到該同步訊號時，該CPU80即可開始向該存儲單元20內傳輸圖像資料以更新暫存的資料，每次更新動作所需時間為一定值T3/T4。顯然，只要確保CPU80每次更新存儲單元20中暫存的圖像資料的動作總能夠在顯示單元10提取及顯示暫存資料之前完成，即確保每個T3/T4時間段都在其最接近的後續T2時間段開始之前結束，就可以防止顯示單元10提取及顯示出已經開始而尚未完成更新的暫存資料，從而防止出現撕裂效應。因此，根據CPU80對存儲單元20暫存的圖像資料進行一次更新所需的時間T3/T4的長短，可以分別選擇以下的兩種工作模式。

第一種情況下，CPU80更新一次存儲單元20暫存的圖像資料所需的時間T3小於或等於顯示單元10兩次提取及顯示暫存圖像資料的動作之間的間隔時間T1，則使用一第一工作模式，將上述同步訊號中每次由高電平向低電平的變化(即上述每個T2時間段的結尾)作為啟動CPU80對存儲單元20暫存的資料進行更新的訊號。具體地，當顯示單元10首次進行提取及顯示圖像的動作時，CPU80第一次感測到同步訊號由低電平變為高電平(即第一個T2時間段的開始)，此時CPU並不對存儲單元20的內容進行更新，而是首先進行等待。實驗證明，絕大多數情況下將等待時間設置為以毫秒(ms)為計數單位即可保證在LCD100在圖像更新過程中顯示圖像的品質。

到該次提取及顯示圖像的動作結束時(即等待了長度為T2的時間)，同步訊號由高電平變為低電平，此時顯示單元10進入第一個保持顯示上一次提取到的圖像資料的間隔時間T1，CPU80感測到同 步訊號由高電平變為低電平時，才開始在該間隔時間T1內進行更新暫存資料的動作。由於該動作所需時間T3≦T1，所以在顯示單元10下一次提取及顯示暫存資料的動作(即下一個T2時間段)到來之前，CPU80已經完成更新暫存資料的工作，顯示單元10下一次提取及顯示的即是完成更新的下一幀圖像。待顯示單元10提取及顯示圖像的動作完成，進入下一個間隔時間T1後，CPU80再進行下一次更新暫存資料的動作，如此繼續直到所有資料顯示完畢。

在該第一工作模式中，CPU80受到定時單元30發出的同步訊號的控制，當且僅當在顯示單元10保持顯示上一次提取到的圖像資料的間隔時間T1時段內對存儲單元20暫存的資料進行更新，且每次更新所需時間T3≦T1。這樣，即使CPU80原有的工作頻率與顯示單元10的工作頻率不一致，也會因同步訊號的控制顯示單元10也不會在CPU80的任何一個T3時間段尚未結束時就進入下一個T2時間段，從而避免了提取到CPU80已經開始而尚未完成更新的圖像資料而發生撕裂效應。

另一種情況下，CPU80更新一次存儲單元20暫存的圖像資料所需的時間T4大於顯示單元10兩次提取及顯示暫存圖像資料的動作之間的間隔時間T1，則上述第一工作模式將無法避免顯示單元10的一些T2時間段在CPU80的T4時間段結束之前開始，必然會發生撕裂效應。因此，此時需要採用第二工作模式，將上述同步訊號中每次由低電平向高電平的變化(即上述每個T2時間段的開頭)作為啟動CPU80對存儲單元20暫存的資料進行更新的訊號。具體地，當顯示單元10首次開始進行提取及顯示圖像的動作時，CPU80第一次感測到同步訊號由低電平變為高電平(即第一個T2時間段的 開始)，即開始對存儲單元20暫存的圖像資料進行更新，顯示單元10的間隔時間T1及動作時間T2則與上述第一工作模式均相同。如此，在顯示單元10每次提取及顯示圖像的動作開始(即每個T2時間段開始)時，CPU80即開始更新存儲單元20中暫存的資料。只要更新時間T4≦T1+T2，即可保證每個T4時間段均在其最接近的後續T2時間段開始之前結束而避免撕裂效應。

另外，在上述第一及第二工作模式中，若CPU80的工作頻率較慢，則都可能出現當顯示單元10完成多次提取及顯示圖像的動作之後CPU才更新一次暫存圖像資料的情況，即在每2個或更多個T2時間段後才出現一個T3/T4時間段。但依照上述方法，仍然可以保證每個T3/T4時間段均在其最接近的後續T2時間段開始之前結束而避免撕裂效應。

可以理解，上述CPU80也可以是在製造LCD100時直接整合在LCD100中，隨LCD100一同安裝在電子裝置200上。

本發明提供的LCD100設置了定時單元30，可以根據顯示單元10提取及顯示圖像的動作而產生同步訊號傳輸至CPU80，使CPU80能夠根據顯示單元10的動作調整自身進行資料更新操作的時間段，防止顯示單元10提取到已經開始但尚未完成更新操作的圖像資料而造成撕裂效應。本發明提供的圖像顯示方法通過定時單元30產生的同步訊號協調CPU80與顯示單元10的動作時間，即使CPU80與顯示單元10的工作頻率不同，也能夠有效地避免撕裂效應的產生。

綜上所述，本發明符合發明專利要件，爰依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施例，本發明之範圍並不以上述實施例為限，舉凡熟悉本案技藝之人士援依本發明之精神所作 之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。

100‧‧‧液晶顯示器

10‧‧‧顯示單元

20‧‧‧存儲單元

30‧‧‧定時單元

200‧‧‧電子裝置

80‧‧‧CPU

Claims (8)

1. 一種液晶顯示器，包括一顯示單元及一與該顯示單元連接並存儲圖像資料的存儲單元，其改良在於：該液晶顯示器還包括一與該顯示單元連接的定時單元，該顯示單元以一定工作頻率提取及顯示該存儲單元存儲的圖像資料，該定時單元根據該顯示單元的工作頻率產生一同步訊號，該顯示單元提取及顯示該存儲單元存儲的資料時，該同步訊號為高電平；當該顯示單元處於兩次提取及顯示資料操作中的一間隔時間而保持顯示上一次提取到的圖像時，該同步訊號設置為低電平。
2. 如申請專利範圍第1項所述的液晶顯示器，其中該液晶顯示器還包括一與該存儲單元及該定時單元連接的CPU，該CPU更新該存儲單元中存儲的圖像資料。
3. 如申請專利範圍第2項所述的液晶顯示器，其中該CPU接收該同步訊號，根據該同步訊號調整其更新存儲單元中存儲的圖像資料的時間。
4. 如申請專利範圍第2項所述的液晶顯示器，其中該CPU更新一次存儲單元中存儲的圖像資料所需的時間少於或等於該顯示單元存儲及顯示一次存儲單元中存儲的圖像資料所需的時間，且該CPU在該顯示單元完成每次存儲及顯示圖像資料的動作時開始更新圖像資料。
5. 如申請專利範圍第2項所述的液晶顯示器，其中該CPU更新一次存儲單元中存儲的圖像資料所需的時間多於該顯示單元存儲及顯示一次存儲單元中存儲的圖像資料所需的時間，且該CPU在該顯示單元開始每次存儲及顯示圖像資料的動作時開始更新圖像資料。
6. 一種圖像顯示方法，其包括以下步驟：提供一液晶顯示器與一CPU；通過該液晶顯示器提取及顯示其中存儲的圖像資料，同時根據該提取及顯示 圖像的動作產生一同步訊號；將該同步信號傳輸至該CPU，通過該同步訊號控制該CPU更新該液晶顯示器存儲的圖像資料，供該液晶顯示器連續地提取及顯示。
7. 如申請專利範圍第6項所述的圖像顯示方法，其中該方法還包括在該同步訊號由高電平變為低電平時通過該CPU開始更新該液晶顯示器存儲的圖像資料的步驟。
8. 如申請專利範圍第6項所述的圖像顯示方法，其中該方法還包括在該同步訊號由低電平變為高電平時通過該CPU開始更新該液晶顯示器存儲的圖像資料的步驟。