TWI657429B

TWI657429B - 顯示裝置與過驅動方法

Info

Publication number: TWI657429B
Application number: TW107102100A
Authority: TW
Inventors: 李政勳; 施政宇; 蔡政哲; 王清穩
Original assignee: 奇景光電股份有限公司
Priority date: 2018-01-19
Filing date: 2018-01-19
Publication date: 2019-04-21
Also published as: TW201933327A

Abstract

本發明提出一種顯示面板的過驅動方法，包括：接收第一灰階值，將第一灰階值從第一範圍映射至第二範圍以取得第二灰階值；執行過驅動計算程序以將第二灰階值從第二範圍映射至第三範圍以取得第三灰階值，其中第三範圍的最大值大於第二範圍的最大值；以及根據一伽瑪參考電壓將第三灰階值轉換為類比電壓，並將類比電壓施加於顯示面板的資料線上。其中第二範圍的最大值是對應至第一電壓，第三範圍的最大值是對應至第二電壓，第二電壓大於第一電壓，且第一電壓是對應至顯示面板的最大穿透率。

Description

顯示裝置與過驅動方法

本發明是有關於一種顯示裝置，且特別是有關於一種顯示裝置的過驅動方法。

在液晶顯示器中，液晶分子的旋轉角度是對應著顯示的亮度。在顯示接續的兩個畫面時，液晶分子需要一定的時間從一個旋轉角度(即某一個亮度)轉換至另一個旋轉角度(即另一個亮度)，這個時間便是響應時間(response time)。當液晶反應的時間太慢時(即響應時間太長)，容易在動態畫面的輪廓處產生陰影。一般的做法是藉由過驅動(over drive)來解決此問題，例如，如果某個像素在上個畫面的亮度為0，在目前畫面的亮度為120，則可以在目前畫面顯示大於120的亮度(例如140)，如此一來可以施加較大的電場至液晶分子，讓液晶分子提早旋轉至預定的角度，藉此可以縮短響應時間。然而，如果此像素在目前畫面的亮度是255(即最大的亮度)，則因為無法顯示大於255的亮度而無法執行過驅動。為此，如何在顯示最大亮度時也可以執行過驅動，為此領域技術人員所關心的議題。

本發明的實施例提出一種顯示面板的過驅動方法，包括：接收第一灰階值，將第一灰階值從第一範圍映射至第二範圍以取得第二灰階值；執行過驅動計算程序以將第二灰階值從第二範圍映射至第三範圍以取得第三灰階值，其中第三範圍的最大值大於第二範圍的最大值；以及根據一伽瑪參考電壓將第三灰階值轉換為類比電壓，並將類比電壓施加於顯示面板的資料線上。其中第二範圍的最大值是對應至第一電壓，第三範圍的最大值是對應至第二電壓，第二電壓大於第一電壓，且第一電壓是對應至顯示面板的最大穿透率。

在一些實施例中，執行過驅動計算程序以將第二灰階值從第二範圍映射至第三範圍的步驟包括：取得對應第二灰階值的前畫面灰階值，並將第二灰階值與前畫面灰階值輸入至查找表以取得第三灰階值。

在一些實施例中，第二範圍的最大值小於第一範圍的最大值。

在一些實施例中，第二灰階值是以n個位元來編碼，第二範圍的最大值小於n個位元所能編碼的最大值。

在一些實施例中，第一範圍與第二範圍之間的轉換關係是線性的。

以另一個角度來說，本發明的實施例提出一種顯示裝置，包括顯示面板、時序控制器、源極驅動器。顯示面板包括資料線。時序控制器用以接收第一灰階值，將第一灰階值從第一範圍映射至第二範圍以取得第二灰階值，並執行一過驅動計算程序以將第二灰階值從第二範圍映射至第三範圍以取得第三灰階值，其中第三範圍的最大值大於第二範圍的最大值。源極驅動器用以接收第三灰階值，根據一伽瑪參考電壓將第三灰階值轉換為類比電壓，並將類比電壓施加於資料線上。其中第二範圍的最大值是對應至第一電壓，第三範圍的最大值是對應至第二電壓，第二電壓大於第一電壓，且第一電壓是對應至顯示面板的最大穿透率。

在一些實施例中，時序控制器用以取得對應第二灰階值的前畫面灰階值，並將第二灰階值與前畫面灰階值輸入至查找表以取得第三灰階值。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

100‧‧‧顯示裝置

110‧‧‧顯示面板

120‧‧‧源極驅動器

130‧‧‧閘極驅動器

140‧‧‧時序控制器

210、220‧‧‧直線

301、302、303‧‧‧灰階值

310‧‧‧映射電路

320‧‧‧緩衝器

330‧‧‧查找表

500‧‧‧轉換電路

501‧‧‧電阻串列

502‧‧‧數位類比轉換器

503‧‧‧通道

503a‧‧‧運算放大器

V_REF‧‧‧伽瑪參考電壓

R₁~R_m‧‧‧電阻

V₁~V_m‧‧‧電壓

510、520、540‧‧‧曲線

701~703‧‧‧步驟

[圖1]是根據一實施例繪示顯示裝置的示意圖。

[圖2]是根據一實施例繪示第一範圍與第二範圍之間的關係示意圖。

[圖3]是根據一實施例繪示過驅動計算程序的示意圖。

[圖4]是根據一實施例繪示查找表的示意圖。

[圖5A]為根據本發明一實施例之轉換電路概略示意圖

[圖5B]是根據一實施例繪示第三範圍的灰階值與電壓之間的映射關係示意圖。

[圖6]是根據一實施例繪示灰階值與顯示面板穿透率的關係示意圖。

[圖7]是根據一實施例繪示過驅動方法的流程圖。

關於本文中所使用之『第一』、『第二』、...等，並非特別指次序或順位的意思，其僅為了區別以相同技術用語描述的元件或操作。

圖1是根據一實施例繪示顯示裝置的示意圖。請參照圖1，顯示裝置100包括顯示面板110、源極驅動器120、閘極驅動器130與時序控制器140。顯示面板110可為任意類型的液晶顯示面板，例如為扭曲向列型(Twisted Nematic，TN)顯示面板、垂直配向型(Vertical Alignment，VA)顯示面板、水平切換型(In-Plane Switching，IPS)顯示面板等等，本發明並不在此限。顯示面板110中包括多條掃描線與資料線，掃描線耦接至閘極驅動器130，資料線耦接至源極驅動器120。時序控制器(timing controller)140會接收一張將要顯示的畫面，此畫面包括多個像素，每個像素可包括一或多的灰階值，以下將以一個第一灰階值當作例子來說明如何執行過驅動方法。值得注意的是，以下例子中的灰階值可以是紅色、綠色、藍色、亮度值或是彩度值，本發明並不在此限。

首先，時序控制器140會將第一灰階值從第一範圍映射至第二範圍以取得第二灰階值。此映射的步驟可參照圖2，橫軸表示輸入的灰階值(例如第一灰階值)，而縱軸表示輸出的灰階值(例如第二灰階值)。直線210表示的是輸入等於輸出時的映射關係，做為參考之用；而直線220表示實際上輸出與輸入之間的映射關係，從圖2可以看出輸出的灰階值會比輸入的灰階值還要小。在一些實施例中，上述的第一範圍(即輸入的範圍)是從0至255，而直線220所代表的第二範圍(即輸出的範圍)是從0至240。也就是說，第二範圍的最大值(240)是小於第一範圍的最大值(255)。然而，此第二範圍的最大值也可以是230、220等其他小於255的適當數值，本發明並不在此限。在此實施例中第一範圍與第二範圍之間的映射關係是線性的，如同直線220所示，例如可將第一灰階值乘上240/255便可以得到第二灰階值。然而，在其他實施例中第一範圍與第二範圍之間的映射關係也可以是非線性的(例如可繪示為多項式或指數函數)。

在此實施例中第一灰階值與第二灰階值都是以8個位元來表示，但在其他實施例中也可以用10、12或其他任意數字的位元來表示，並且第一灰階值與第二灰階值可以用不同數目的位元來表示。舉例來說，第一灰階值可以用8個位元來表示，而第二灰階值可以用10個位元來表示，上述的第一範圍依然是0至255，但第二範圍可以為0至1000(或其他小於1023的數字)。值得注意的是，雖然第二灰階值是以10個位元來編碼，但第二範圍的最大值是小於 10個位元所能編碼的最大值(即1023)，這是為了產生如同直線220低於直線210的效果。換言之，當第二灰階值是以n個位元來編碼時，第二範圍的最大值是小於n個位元所能編碼的最大值，其中n為正整數。

以下會再說明設計直線220的用途，在此先說明過驅動的機制。在取得第二灰階值以後，時序控制器140會執行一過驅動計算程序以將第二灰階值從第二範圍映射至第三範圍以取得第三灰階值。特別的是，第三範圍的最大值(例如“255”)是大於第二範圍的最大值(例如“240”)。在一些實施例中是以查找表(lookup table)來實作過驅動計算程序，請參照圖3，圖3是根據一實施例繪示過驅動計算程序的示意圖。映射電路310是用以將第一灰階值301轉換為第二灰階值302，此映射電路310可實作為任意適當的電路，例如為數位產生控制(digital generator control，DGC)電路，此步驟已詳細說明如上。接下來，第二灰階值302會傳送至查找表330，並傳送至緩衝器320儲存起來。緩衝器320傳送給查找表330的灰階值321是前一個畫面的灰階值。具體來說，假設某一個像素的第一灰階值301在前畫面為“0”，在目前畫面是“255”。在經過映射電路310的運算以後，前畫面中的第二灰階值302便是為“0”，此灰階值會儲存在緩衝器320當中；在目前畫面中的第二灰階值302便是“240”，並且從緩衝器320中可以取得前畫面灰階值321(即數值“0”)。第二灰階值302與前畫面灰階值321都輸入至查找表330以後可取得第三灰階值303。

圖4是根據一實施例繪示查找表330的範例示意圖。請參照圖4，查找表的第一列(row)代表前畫面灰階值，即圖3的灰階值321；查找表的第一行(column)代表目前畫面的灰階值，即圖3的灰階值302。舉例來說，如果前畫面灰階值321為“0”，目前畫面的灰階值302是“240”，則可對應至查找表中的數值“255”(即圖3的第三灰階值303)。值得注意的是，請參照圖3與圖4，由於第二灰階值302是經過映射電路310的運算，因此查找表330的輸入都是在第二範圍(例如0~240)中。然而，查找表330中的最大值(數值“255”)是大於第二範圍的最大值(數值“240”)。換言之，上述第三範圍的最大值是大於第二範圍的最大值。

在此實施例中第二灰階值302與第三灰階值303都是用8個位元來表示，但在其他實施例中也可以用不同數目的位元來表示。例如，第二灰階值302可以用10個位元來表示，而第三灰階值303可以用8個位元來表示。特別的是，第三範圍的最大值會等於8個位元所能表示的最大值(即數值“255”)。換言之，若第三範圍是以m個位元來表示，則第三範圍的最大值會等於m個位元所能表示的最大值，其中m為正整數。

在圖3的實施例中第二灰階值302會輸入至查找表330，但在其他實施例中第二灰階值302也可能不會輸入至查找表330。舉例來說，時序控制器140可以判斷第二灰階值302與前畫面灰階值321之間的絕對差是否大於一個臨界值，若是則會將第二灰階值302與前畫面灰階值321輸入至查找表330，若不是則會直接將第二灰階值302輸出成為第三灰階值303。此外，圖4中查找表的數字僅為範例，本發明並不限制查找表中的具體數字。

請參照回圖1，時序控制器140在計算出第三灰階值303以後，會將此第三灰階值303傳送至源極驅動器120。源極驅動器120會根據一伽瑪參考電壓將第三灰階值303轉換為類比電壓，並將此類比電壓施加於顯示面板110中對應的資料線(未繪示)上。上述轉換亦稱為伽瑪轉換，具體來說，人眼對顏色的灰階變化並非以線性方式分佈，例如，人眼對於低灰階的變化比對於高灰階的變化更為敏銳。因此，一般來說可利用伽瑪曲線來校正，以使人眼對於顏色灰階變化為線性關係。以下將說明伽瑪參考電壓與伽瑪轉換。圖5A為根據本發明一實施例之轉換電路概略示意圖。轉換電路500可設置在源極驅動器120之內或之外，本發明並不在此限。轉換電路500具有複數個電阻所形成之一電阻串列501，電阻串列501包含電阻R₁至R_m，依R₁至R_m順序串接在一起，且電阻R₁至R_m的兩端分別連接至伽瑪參考電壓V_REF以及接地電壓。伽瑪參考電壓V_REF與接地電壓間的電壓會經由電阻R₁至R_m進行分壓，並輸出電壓V₁~V_m。數位類比轉換器502會根據上述的第三灰階值303選擇輸出電壓V₁~V_m的其中之一作為通道503驅動時所需之電壓。其中通道503含有多個運算放大器503a，這些運算放大器503a是耦接至資料線，用以根據所選擇的電壓V₁~V_m來輸出上述的類比電壓。電阻R₁至R_m之數目與數位類比轉換器502 之位元數呈現二的冪次方關係，當數位類比轉換器502為10位元，電阻R₁至R_m之數目則為2¹⁰=1024，電阻R₁至R_m的電阻值可以相同或有部分不同，透過分壓的選擇可以形成非線性關係的電壓V₁~V_m。轉換電路500還可包括其他電路以提供伽瑪參考電壓V_REF，但本發明並不限制提供伽瑪參考電壓V_REF的電路。

請參照圖5B，圖5B是根據一實施例繪示第三範圍的灰階值與電壓之間的映射關係示意圖。圖5B的左半部與圖2相同，所指的是第一範圍與第二範圍之間的映射關係。圖5B的右半部的橫軸是第三範圍，縱軸是上述電壓V₁~V_m與共通電壓(V_COM)之間的電壓差，曲線510、520即是伽瑪曲線，曲線510、520的最大電壓△VT _max與電壓△V _OD即是上述的伽瑪參考電壓V_REF，其中電壓△V ₀是對應至顯示面板的最低穿透率，用以顯示黑色，而電壓△VT _max(亦稱第一電壓)是對應至顯示面板的最大穿透率。值得注意的是，圖5中的電壓△V ₀、△VT _max、△V _OD等所指的是電壓V₁~V_m與共通電壓之間的電壓差，由於顯示面板通常會做極性反轉，因此電壓△VT _max、△V _OD可為正值或是負值，為了方便說明起見，以下將電壓△VT _max、△V _OD視為正值。曲線510是對應至直線210，曲線510與直線210都是做為參考之用，表示在沒有應用本發明的方法之前數值“255”是對應至電壓△VT _max。在習知技術中因為無法施加大於△VT _max的電壓給顯示面板，因此在顯示最大亮度時無法執行過驅動。在本實施例中，源極驅動器120中是透過可程式化的電路來實作伽瑪轉換，所採用的是曲線520，曲線520是對應至直線220。舉例來說，在圖5A是透過可程式化的電路來產生較高的伽瑪參考電壓△V _OD，再透過分壓的選擇來產生非線性的曲線520。

特別的是，第二範圍的最大值(例如數值“240”)是對應至電壓△VT _max，而第三範圍的最大值“255”是對應至電壓△V _OD(亦稱第二電壓)，此電壓△V _OD是大於電壓△VT _max，但本發明並不限制△V _OD的數值。當不需要過驅動時，便是將第二範圍(0~240)對應至電壓△V ₀~△VT _max，如此一來對於欲顯示的畫面來說，並不會影響顯示的亮度與色彩。當需要過驅動時，第二範圍會透過圖4的查找表被轉換至第三範圍，而第三範圍的最大值(數值“255”)是對應至電壓△V _OD，用以對最大亮度執行過驅動。舉例來說，如果某個像素的亮度在第一範圍中是從“0”切換至“255”，則表示在第二範圍中是從“0”切換至“240”，在經過過驅動的查找表以後，灰階值“240”會被替換為“255”，因此源極驅動器120所產生的是電壓△V _OD。如此一來，即使顯示的是最大亮度，在本發明的實施例中依然可以執行過驅動的機制。

以另一個角度來看，請參照圖6，圖6是根據一實施例繪示電壓與顯示面板穿透率的關係示意圖，其中橫軸是圖5A中選擇後的電壓V₁~V_m與共通電壓之間的電壓差，縱軸是穿透率。其中電壓△VT _max是對應至最大的穿透率，而電壓△V _OD也是對應至最大的穿透率，但電壓△V _OD是大於電壓△VT _max。換言之，電壓△VT _max與電壓△V _OD所對應到的穿透率相同，因此即使使用電壓△V _OD也不影響面板的顯示，但相較於習知技術來說，電壓△V _OD可用於過驅動的機制，可以縮短液晶的反應時間。

圖7是根據一實施例繪示過驅動方法的流程圖。請參照圖7，在步驟701中，接收第一灰階值，將第一灰階值從第一範圍映射至第二範圍以取得第二灰階值。在一些實施例中，第二範圍的最大值小於第一範圍的最大值。在一些實施例中，第二灰階值是以n個位元來編碼，第二範圍的最大值小於n個位元所能編碼的最大值。在一些實施例中，第一範圍與第二範圍之間的轉換關係是線性的。

在步驟702中，執行過驅動計算程序以將第二灰階值從第二範圍映射至第三範圍以取得第三灰階值，其中第三範圍的最大值大於第二範圍的最大值。

在步驟703中，根據一伽瑪參考電壓將第三灰階值轉換為類比電壓，並將類比電壓施加於顯示面板的資料線上。其中第二範圍的最大值是對應至第一電壓，第三範圍的最大值是對應至第二電壓，第二電壓大於第一電壓，且第一電壓是對應至顯示面板的最大穿透率。

然而，圖7中各步驟已詳細說明如上，在此便不再贅述。值得注意的是，圖7中各步驟可以實作為多個程式碼或是電路，本發明並不在此限。此外，圖7的方法可以搭配以上實施例使用，也可以單獨使用。換言之，圖7的各步驟之間也可以加入其他的步驟。

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，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

Claims

一種顯示面板的過驅動方法，包括：接收一第一灰階值，將該第一灰階值從一第一範圍映射至一第二範圍以取得一第二灰階值，其中該第二範圍的最大值小於該第一範圍的最大值；執行一過驅動計算程序以將該第二灰階值從該第二範圍映射至一第三範圍以取得一第三灰階值，其中該第三範圍的最大值大於該第二範圍的最大值；以及根據一伽瑪參考電壓將該第三灰階值轉換為一類比電壓，並將該類比電壓施加於該顯示面板的一資料線上，其中該第二範圍的該最大值是對應至第一電壓，該第三範圍的該最大值是對應至第二電壓，該第二電壓大於該第一電壓，且該第一電壓是對應至該顯示面板的一最大穿透率。
如申請專利範圍第1項所述之過驅動方法，其中執行該過驅動計算程序以將該第二灰階值從該第二範圍映射至該第三範圍的步驟包括：取得對應該第二灰階值的一前畫面灰階值，並將該第二灰階值與該前畫面灰階值輸入至一查找表以取得該第三灰階值。
如申請專利範圍第1項所述之過驅動方法，其中該第一範圍與該第二範圍之間的轉換關係是線性的。
如申請專利範圍第1項所述之過驅動方法，更包括：將該伽瑪參考電壓施加於一電阻串的一端以產生多個電壓，其中該電阻串包括多個電阻；以及根據該第三灰階值從該些電壓中選擇一個電壓，並根據所選擇該電壓來產生該類比電壓。
一種顯示裝置，包括：一顯示面板，包括一資料線；一時序控制器，用以接收一第一灰階值，將該第一灰階值從一第一範圍映射至一第二範圍以取得一第二灰階值，並執行一過驅動計算程序以將該第二灰階值從該第二範圍映射至一第三範圍以取得一第三灰階值，其中該第三範圍的最大值大於該第二範圍的最大值，該第一範圍的最大值小於該第二範圍的最大值；一源極驅動器，用以接收該第三灰階值，根據一伽瑪參考電壓將該第三灰階值轉換為一類比電壓，並將該類比電壓施加於該資料線上，其中該第二範圍的該最大值是對應至第一電壓，該第三範圍的該最大值是對應至第二電壓，該第二電壓大於該第一電壓，且該第一電壓是對應至該顯示面板的一最大穿透率。
如申請專利範圍第5項所述之顯示裝置，其中該時序控制器用以取得對應該第二灰階值的一前畫面灰階值，並將該第二灰階值與該前畫面灰階值輸入至一查找表以取得該第三灰階值。
如申請專利範圍第5項所述之顯示裝置，其中該第一範圍與該第二範圍之間的轉換關係是線性的。
如申請專利範圍第5項所述之顯示裝置，更包括：一電阻串，該電阻串包括多個電阻，其中該伽瑪參考電壓施加於該電阻串的一端以產生多個電壓；數位類比轉換器，用以根據該第三灰階值從該些電壓中選擇一個電壓；以及一運算放大器，用以根據所選擇該電壓來產生該類比電壓。