专利名称:液晶显示器过驱动方法
技术领域:
本发明涉及一种液晶显示器的驱动方法,特别涉及一种液晶显示器的过驱 动方法。
背景技术:
液晶显示器通常采用稳态显示方式(hold type),由于液晶分子响应速度 小于电场改变的速度,因此需要一段响应时间才能达到目标的亮度。
液晶的实际响应时间为Ton + Toff,即液晶完全打开和完全关断的时间之 和,通常定义Ton/Toff为亮度变化10%~90% (或者90%~10%)的时间,如图1 所示,因此液晶实际的响应时间要远大于定义的响应时间。此外,这种定义下 的Ton/Toff (全白到全黑,或者相反)的情况并不常用,通常用的较多的是灰 阶间的切换。传统响应时间定义下的液晶被施加了最大的驱动电压,因此具有 较快的响应时间;而灰阶之间切换时,所施加的电压往往比较小,因此具有较 慢的响应时间,灰阶间的响应时间要比Ton/Toff响应时间长的多, 一般可达数
帧之久。
响应时间是液晶显示器的重要性能参数,如果响应时间过长,会使得画面 转换时原先的图像不能马上消失而出现拖影现象,尤其是在观看赛车比赛、动 作电影或游戏时,会严重影响画面收看质量。因此,改善液晶的响应时间至关 重要。
要降低液晶像素响应时间主要有四个方法降低液晶材料的粘滞系数、提 高液晶材料的介电系数、减小液晶层间隙与提高液晶驱动电压。其中前二者与 改善液晶材料性质有关,后二者则与工艺,显示器驱动设计相关。
过驱动(overdriving)技术即为利用提高液晶驱动电压来降低响应时间的
技术手段,其原理如图2所示。过驱动模块置于视频控制器和LCD模块之间, 它比较当前帧的信号Gn和前一帧的信号G,卜,,然后输出一个修正后的数据G:用 于像素驱动,过驱动输出《由一个固化在ROM里的对照表通过一定的算法给出。
具体的比较和输出遵从以下规律
<formula>complex formula see original document page 4</formula>
在图3中,假设第n帧之前, 一个灰阶信号G"一已经施加了足够长的时间, 液晶分子已经达到稳定状态。第n帧到来时,灰阶信号变为G",并且将维持数 帧。没有采用过驱动技术的响应曲线如图3中实现a所示,需要3帧以上的时 间才能到达目标灰阶;图中虛线b是过驱动输出G:的响应曲线。过驱动输出《使 得液晶在第n帧结束时达到所需的灰阶G",在第n帧之后的连续几帧内驱动电 压由G:变回G,,,保持亮度的稳定。可见,过驱动技术使液晶显示器在一帧内的 时间到达目标灰阶,大大地缩短了响应时间。过驱动输出G:决定于起始目标灰 阶对(G,,, ,)以及图2中所示的对照表LUT(Look Up Table)。
为了节省只读存储器ROM的空间,对照表一般为nxn的二维稀疏矩阵,因 此,多数情况下过驱动输出并不能直接通过查表得到,而需要通过插值算法得 到。目前常用的插值算法有最近邻点插值、双线性插值、三角插值和双三次插 值等。
最近邻点插值又称零阶插值,它输出的像素值等于距离它映射到的位置最 近的输入像素值。对于二维图像,该法是"取待釆样点周围4个相邻像素点中距 离最近的l个邻点的灰度值作为该点的灰度值"。最近邻点插值的优点是算法简 单,运算速度快。但由于仅用对该采样点影响最大的(即最近的)像素的灰度值作 为该点的值,而没有考虑其他相邻像素的影响(相关性),其缺点是重新采样后的
图像灰度值有明显的不连续性,插值质量差,会在图像中产生人为加工的痕迹, 图像易产生马赛克和边缘锯齿等。
双线性插值又称一阶插值,它先对水平方向上进行一阶线性插值,然后再对 垂直方向上进行一阶线性插值,而不是同时在两个方向上呈线性,或者反过来,
最后将两者合并起来。这种方法是"利用周围4个邻点的灰度值在两个方向上 作线性内插以得到待采样点的灰度值",即根据待采样点与相邻点的距离确定 相应的权值计算出待采样点的灰度值。与最近邻点插值相比,双线性插值由于 考虑了待釆样点周围四个直接邻点对待采样点的影响,因此基本克服了前者灰 度不连续的缺点,但其代价是计算量有所增大。但进一步看,由于此方法仅考 虑四个直接邻点灰度值的影响,而未考虑到各邻点间灰度值变化率(斜率不连续) 的影响,因此具有低通滤波器的性质,使缩放后图像的高频分量受到损失,图 像的轮廓变得较模糊。用此方法缩放后的图像与原图像相比,仍然存在由于计 算模型考虑不周而产生的图像质量(细节)退化与精度降低的问题。
双三次插值又称立方卷积插值,是一种更加复杂的插值方式,即"不仅考虑 到四个直接邻点灰度值的影响,还考虑到各邻点间灰度值变化率的影响",利用 了待采样点周围更大邻域内像素的灰度值作三次插值。此法用了三次多项式。 双三次插值能创造出比双线性插值更平滑的图像边缘,但计算量最大。
三角插值也是在两个方向上进行线性插值,与双线性插值的区别在于它只 用到了其周围相邻的三个点。因为考虑了待采样点周围四个直接邻点对待釆样 点的影响,因此也基本克服了灰度不连续的缺陷,同时计算量也比双线性插值 算法有所减少。关于三角插值可以参考美国专利US 2005/0146495Al,里面对
其特点有详细介绍。
LCD过驱动对照表一般都是釆用nxn的稀疏矩阵,主对角线上表示目标灰
阶和起始灰阶相等,具有零时间响应,即静态图像。在主对角线上及其附近的 插值必须精确,因为人眼对静态图像的不精确非常敏感,超过对一个动态图像 的敏感度。但是,釆用双线性插值算法处理静态图像会在保持相对静态的输出 区域产生噪声。而且,当沿着主对角线进行插值时,许多插值技术导致稳定颜 色的图像区域出现"沸腾"现象,因为插值技术对象素值强加了一种无理由的
干扰。例如,双线性插值会产生一个光滑表面,因为插值结果是4个取样点的 权重总和,4个取样点对结果都有影响。所以双线性插值不是产生一个贯穿主对 角线的直线,而是产生一个曲线,如图4所示。这意味着即使象素的初始和目 标灰阶相等,也会产生过驱动效应。三角插值在对角线上的表现很好,如图5 所示。
综上所述,目前常用的插值算法各有优缺点,不同算法对图像的影响效果 不同,在现有过驱动方法中,通常都是只采用一种插值算法来获得过驱动值, 但是单一算法很难获得最佳图像质量。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种根据不同灰阶区域采用不同插值 算法以获得较佳图像质量的液晶显示器的过驱动方法。
为实现上述目的,本发明提供了一种液晶显示器过驱动方法,包括一对照 表和多种插值算法,该方法包括如下步骤
(a) 定义多个灰阶区间;
(b) 为每个灰阶区间指定不同的插值算法;
其中,所述的多个灰阶区间根据液晶对灰阶响应时间快慢的不同进行定义,
对于灰阶响应时间慢的区间,采用精确性高的插值算法;对于灰阶响应时间快
的区间,釆用静态图像稳定性高的插值算法。 所述灰阶区间内的液晶灰阶响应时间相近。
所述灰阶响应时间慢的区间,对应于液晶透光曲线的平缓部分。 所述灰阶响应时间快的区间,对应于液晶透光曲线的陡峭部分。 所述的精确性高的插值算法,可采用双线性插值算法或者双三次插值算法。 所述的静态图像稳定性高的插值算法,可采用三角算法。
本发明由于对不同的灰阶区间选用了不同的算法,综合了现有各种算法的 优点,获得了单一算法很难获得的最佳图像质量。尤其是对灰阶响应时间慢的 液晶透光曲线两端平缓部分,采用双线性插值算法或者双三次插值算法,保证
了结果的精确性,获得了精细图像;对灰阶响应时间快的液晶透光曲线陡峭部
分,采用三角算法或其它算法,保证了静态图像稳定。
图1为普通液晶显示器液晶的透光曲线; 图2为液晶显示器过驱动电路方框图; 图3为液晶显示器过驱动原理图4A为采用双线性插值算法得到的过驱动对照表对角线上的各灰阶值; 图4B为图4A中灰阶区间的放大图5A为采用三角插值算法得到的过驱动对照表对角线上的各灰阶值; 图5B为图5A中灰阶区间的放大图; 图6为本发明实施例的流程图。 图中
100:进入过驱动运算模块 101:定义多个灰阶区间
102:接受输入数据 103:确定目标灰阶所在区间
104、不同区间选用不同的过驱动插值算法
105、过驱动值输出
具体实施例方式
以下结合附图详细说明本发明的
具体实施方式
。 图1为普通液晶显示器液晶的透光曲线。
参照图1,首先定义多个灰阶区间从图1中可以看出液晶对灰阶响应时间 在10%和90%左右有明显不同,因此0~10%的部分定义为第一灰阶区间,10 % ~90%定义为第二灰阶区间,90% ~100%定义为第三灰阶区间。由于不同液 晶的透光曲线是不相同的,根据液晶的透光特性的不同完全可以划分出不同的 灰阶区间。灰阶区间不一定划分为3个,也可以是2个、4个不等,具体看灰阶 响应时间有无明显变化。
图4为采用双线性插值算法得到的过驱动对照表对角线上各灰阶值及其灰 阶区间放大图;图5为采用三角插值算法得到的过驱动对照表对角线上各灰阶
值及其灰阶区间放大图。
然后参照图4、图5,为每个灰阶区间指定过驱动插值算法从图4中可以
看出,双线性插值能够获得像素灰阶过渡的平滑曲线,因此为第一灰阶区间和 第三灰阶区间指定双线性插值算法;从图5中可以看出,三角插值在对角线上 的表现很好,当像素的初始和目标灰阶相等时,几乎不会产生过驱动效应,因 此为第二灰阶区间指定三角插值算法。当然本发明不仅仅限于这2种算法,也 可以是其它算法,只要适合液晶的不同灰阶区间特性即可。 最后参照图6,详细说明本发明的实施流程
100为进入过驱动运算模块,101为根据液晶的透光曲线定义多个灰阶区间, 102为接受输入的数据,输入的数据包括初始灰阶和目标灰阶,初始灰阶即为前 一帧灰阶信号,目标灰阶即为当前帧灰阶信号,103为根据输入的目标灰阶数据,判定目标灰阶所在的灰阶区间,然后进入步骤104,即不同的灰阶区间利用本区 间上指定的过驱动插值算法,根据初始灰阶,目标灰阶,和对照表计算出所需 要的过驱动灰阶,步骤105为计算后获得所想要的过驱动值,更新前一帧灰阶 信号,准备循序接受下一帧灰阶信号。
以上所述仅以较佳实施例详细说明本发明,熟悉本技术的人员可清楚了解, 在不脱离本发明的权利要求的范围与精神下进行的各种变化与改变,都不脱离 本发明的精神和范围。
权利要求
1.一种液晶显示器过驱动方法,包括一对照表和多种插值算法,其特征在于该方法包括如下步骤(a)定义多个灰阶区间;(b)为每个灰阶区间指定不同的插值算法;其中,所述的多个灰阶区间根据液晶对灰阶响应时间快慢的不同进行定义,对于灰阶响应时间慢的区间,采用精确性高的插值算法;对于灰阶响应时间快的区间,采用静态图像稳定性高的插值算法。
2. 根据权利要求1所述的液晶显示器过驱动方法,其特征在于所述灰阶 区间内的液晶灰阶响应时间相近。
3. 根据权利要求1所述的液晶显示器过驱动方法,其特征在于所述灰阶 响应时间慢的区间,对应于液晶透光曲线的平缓部分。
4. 根据权利要求l所述的液晶显示器过驱动方法,其特征在于所述灰阶 响应时间快的区间,对应于液晶透光曲线的陡峭部分。
5. 根据权利要求1所述的液晶显示器过驱动方法,其特征在于所述的精 确性高的插值算法为双线性插值算法或者双三次插值算法。
6. 根据权利要求l所述的液晶显示器过驱动方法,其特征在于所述的静 态图像稳定性高的插值算法为三角算法。
全文摘要
本发明公开了一种液晶显示器过驱动方法,该驱动方法首先根据液晶对灰阶响应时间快慢的不同定义多个灰阶区间,然后在不同灰阶区间采用不同的过驱动插值算法。对于灰阶响应时间慢的区间,采用精确性高的插值算法;对于灰阶响应时间快的区间,采用静态图像稳定性高的插值算法。本发明公开的液晶显示过驱动方法有效解决了单一过驱动插值算法很难获得最佳图像质量的问题。
文档编号G09G3/36GK101197119SQ200710172638
公开日2008年6月11日 申请日期2007年12月20日 优先权日2007年12月20日
发明者姚华文, 健 施 申请人:上海广电光电子有限公司