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CN102103841A - 液晶显示设备及其视频处理方法 - Google Patents

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CN102103841A CN2010105073087A CN201010507308A CN102103841A CN 102103841 A CN102103841 A CN 102103841A CN 2010105073087 A CN2010105073087 A CN 2010105073087A CN 201010507308 A CN201010507308 A CN 201010507308A CN 102103841 A CN102103841 A CN 102103841A
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Abstract

本发明公开了液晶显示设备及其视频处理方法。一种液晶显示设备的视频处理方法包括以下步骤：第一步骤，通过比较当前帧的数据与前一帧的数据来确定当前帧是否为动画；第二步骤，如果在第一步骤中确定所述当前帧是动画，则转换并输出所述当前帧的白灰度级数据的多个位，并且输出没有进行位转换的其它灰度级数据；第三步骤，如果在第一步骤中确定所述当前帧是静止图像，则输出所述当前帧的数据而不进行位转换；以及第四步骤，比较在第二步骤或第三步骤输出的所述当前帧的数据与前一帧的数据，并且输出基于比较结果而转换的过驱动控制(ODC)数据。

Description

液晶显示设备及其视频处理方法
技术领域
本公开涉及液晶显示设备，更具体地说，涉及能够特别针对高灰度级区通过应用过驱动来改进液晶响应时间的液晶设备和该液晶设备的视频处理方法。
背景技术
本申请要求2009年12月21日提交的韩国专利申请No.10-2009-0128537的权益，此处以引证的方式并入其内容，就像在此进行了完整阐述一样。
液晶显示设备利用液晶的电学或光学特性来显示图像。具体来说，这种液晶显示(LCD)设备包括用于经由像素矩阵来显示图像的液晶板和用于驱动液晶板的驱动电路。因为LCD设备的液晶板是非发光设备，所以该LCD设备包括背光单元。设置在液晶板中的各个子像素的液晶排列可根据视频信号改变，以调节从背光单元发出的光的透射率，使得可以显示图像。这种LCD设备已经被越来越广泛地用于诸如移动通信终端、便携式计算机和液晶电视机的紧凑型显示设备以及大尺寸显示设备中。
LCD设备因其是具有作为用于各个子像素的开关设备的薄膜晶体管的有源矩阵类型而可以被用于显示动画。然而，LCD设备具有因诸如粘性和弹性的独特特性和保持型驱动所造成的慢响应时间。因此，LCD设备具有因前一帧的余像而生成的运动模糊的问题。为了解决这个问题，使用了过驱动控制(下面，称为ODC)，其中，在相互比较相邻帧的数据之后，在存在数据变化时施加超过目标值的过冲电压(overshoot voltage)，以与所施加电压成比例地改进液晶响应时间。
然而，根据相关技术的ODC方法，针对输入数据的伽玛电压的范围与针对ODC数据的伽玛电压的范围相同。结果，不能将ODC应用至高和低灰度级区。例如，不能增加输入数据以外的白灰度级数据(255)的电压，并且不能向该白灰度级数据应用ODC。因此，液晶响应时间在动画的亮图像中增加，并且限制了改进运动模糊。
发明内容
一种液晶显示设备的视频处理方法包括以下步骤：a)通过比较当前帧的数据与前一帧的数据来确定当前帧是否为动画；b)如果在步骤a)中确定所述当前帧是动画，则转换并输出所述当前帧的白灰度级数据的多个位，并且输出没有进行位转换的其它灰度级数据；c)如果在步骤a)中确定所述当前帧是静止图像，则不进行位转换就输出所述当前帧的数据；以及d)比较在步骤b)或步骤c)输出的所述当前帧的数据与前一帧的数据，并且输出基于比较结果而转换的过驱动控制(ODC)数据。
在另一方面，一种液晶显示设备包括：液晶板；视频处理器，其通过比较当前帧的数据和前一帧的数据，基于当前帧的数据是动画还是静止图像的确定来转换并输出被确定为动画的当前帧的白灰度级数据的多个位，并且不进行位转换就输出其它灰度级的数据和静止图像的数据，并且所述视频处理器基于所述当前帧的具有经转换的位的数据或没有进行位转换的数据与所述前一帧的数据之间的比较的结果，来将所述当前帧的输入数据转换成ODC数据并进行输出；基准伽玛电压生成器，其通过对输入电压进行分压而生成多个基准伽玛电压；以及数据驱动器，其通过指定所述多个基准伽玛电压来生成多个伽玛电压，所述数据驱动器提供模拟信号，该模拟信号是利用所述多个伽玛电压根据从所述视频处理器输出的数据转换而成的。
应当理解，本发明的上述一般描述和下述详细描述是示例性和说明性的，且旨在提供所要求保护的本发明的进一步解释。
附图说明
附图被包括在本申请中以提供对本公开的进一步理解，并结合到本申请中且构成本申请的一部分，附图示出了本公开的实施方式，且与说明书一起用于解释本公开的原理。
附图中：
图1是示意性地例示根据本发明示例性实施方式的液晶显示设备的框图；
图2是例示施加至图1所示的数据驱动器的灰度级用伽玛电压的变化的图形；
图3是例示图1所示的视频处理器的内部构造的框图；以及
图4A和4B是例示根据本发明的、当将预定灰度级改变成白灰度级时根据过冲比的动画响应时间的图形。
具体实施方式
下面将详细描述本发明的具体示例性实施方式，在附图中例示出了其示例。在可能的情况下，相同的标号在整个附图中代表相同或类似部件。
图1是示意性地例示根据本发明示例性实施方式的液晶显示设备的框图。
图1所示的液晶显示(LCD)设备包括：用于显示图像的液晶板12、用于驱动液晶板12的数据线(DL)的数据驱动器8、用于驱动液晶板12的选通线(GL)的选通驱动器10、用于向数据驱动器8提供基准伽玛电压的基准伽玛生成器14、用于将输入数据转换成ODC数据以将其输出的视频处理器4、以及用于排列来自视频处理器4的输出数据以将其提供给数据驱动器并且用于控制数据驱动器8和选通驱动器10的定时控制器6。这里，视频处理器4可以嵌入在定时控制器6中。
视频处理器4比较前一帧的数据与当前帧的数据，并且其基于比较结果将当前帧的数据调制成ODC数据，以输出该被调制数据。具体来说，视频处理器4将当前帧的数据调制成这样的ODC数据，即，如果当前帧的数据大于前一帧的数据，则该ODC数据能够增加当前帧的数据，而如果当前帧的数据小于前一帧的数据，则该ODC数据能够减少当前帧的数据。另外，如果前一帧的数据与当前帧的数据相同，则视频处理器4输出与当前帧的数据相同的数据。在将输入数据调制成ODC数据之前，换句话说，在执行ODC之前，视频处理器4确定当前输入数据是静止图像还是动画。如果确定当前输入图像是动画，则视频处理器4将该动画的仅白数据(即，255灰度级)的位的数量减少1位，并且其将减少了1位的白数据调制成ODC数据以进行输出。结果，甚至可以在动画中将白数据转换成ODC数据，并且可以改进液晶响应时间。如果确定当前输入数据是动画，则视频处理器4将除了白数据以外的其它灰度级的输入数据调制成ODC数据，而不需要进行位转换，并且其输出被调制的ODC数据。如果确定当前输入数据是静止图像，则视频处理器4输出输入数据，而不进行位转换并且不将其转换成ODC数据。结果，在正常图像中可以不减少白数据的位，并且可以防止减少静止图像的白亮度。这种视频处理器4可以嵌入在定时控制器中，并且稍后对视频处理器4进行详细描述。
定时控制器6排列视频处理器4的输出数据并且其将排列后的数据输出至数据驱动器8。另外，定时控制器6利用同步信号(例如，点时钟、数据使能信号、水平同步信号以及垂直同步信号)，生成并输出用于控制数据驱动器8的驱动定时的数据控制信号和用于控制选通驱动器10的驱动定时的选通控制信号。多个数据控制信号包括：用于控制数据驱动器8的数据输出时段的源输出使能信号、用于指示数据采样的开始的源起始脉冲、用于控制数据的采样定时的源移位时钟以及用于控制数据的电压极性的极性控制信号。多个选通控制信号包括：用于指示选通驱动器10的开始的选通起始脉冲、用于控制选通驱动器10的扫描脉冲输出定时的选通移位时钟以及用于控制扫描脉冲的输出时段的选通输出使能信号。
基准伽玛电压生成器14生成正极性的基准伽玛电压和负极性的基准伽玛电压，并将生成的电压输出至数据驱动器8。基于共同提供给液晶板12的各个子像素的公共电压(Vcom)来划分正极性和负极性。特别的是，基准伽玛电压生成器10根据针对次高级灰度级(即，254)的基准伽玛电压(G254)分离地提供针对白灰度级(即，诸如图2所示的伽玛电压曲线的最高级灰度级255)的基准伽玛电压(G255)，并且其设置与相关技术相比要增加的、最高级基准伽玛电压G255与次高级基准伽玛电压G254之间的电压差。例如，当根据相关技术的最高级与次高级基准伽玛电压之差(ΔV)为0.1V时，根据本发明的所述差(ΔV)被增加成处于0.2V～1V的范围内。为了增加电压差(ΔV)，最高级的正基准伽玛电压G255可以随着减少负基准伽玛电压G255而增加，或者次高级的正基准伽玛电压G254可以随着增加负基准伽玛电压G254而减少。这里，最高级的伽玛电压G255是针对动画的白数据(其被视频处理器4调制成ODC数据)的伽玛电压，和针对静止图像的白数据的伽玛电压。
数据驱动器8利用由基准伽玛电压生成器14所生成的基准伽玛电压，响应于定时控制器6的数据控制信号将来自定时控制器的数字输出数据转换成模拟数据信号，即，像素电压信号。数据驱动器8将经转换的模拟数据信号输出至液晶板12的数据线(DL)。具体来说，数据驱动器8生成顺序采样信号，在水平周期(1H)中根据源起始时钟移位来自定时控制器6的源起始脉冲，并且其响应于生成的采样信号，顺序地锁存来自定时控制器6的输出数据。数据驱动器8并行锁存一条水平线的数据，并接着将锁存数据转换成模拟数据信号，并且其将该模拟数据信号输出至液晶板的数据线(DL)。这时，数据驱动器8利用串联连接的电阻串结构，针对各个灰度级指定从基准伽玛电压生成器14输出的正和负基准伽玛电压，并且其利用针对各个灰度级指定的正和负伽玛电压将数字数据转换成正或负模拟数据信号。
选通驱动器10响应于定时控制器6的选通控制信号顺序地驱动液晶板12的选通线(GL)。
液晶板12经由具有排列的像素的像素矩阵来显示图像。各个像素利用基于根据数据信号改变的液晶排列调节透光率的红色、绿色以及蓝色子像素的组合来呈现期望颜色。各个子像素都包括与选通线(GL)和数据线(DL)连接的薄膜晶体管(TFT)、液晶电容器(CLc)和与薄膜晶体管(TFT)并联连接的存储电容器(Cst)。液晶电容器(Clc)被充入经由薄膜晶体管(TFT)提供给像素电极的数据信号与提供给公共电极的公共电压(Vcom)之间的电压差，并且其通过基于充入的电压驱动液晶来调节透光率。存储电容器(Cst)保持向液晶电容器(Clc)充入的电压。液晶板12在显示相邻帧之间的具有大数据差的图像时充入与通过视频处理器4调制的ODC数据相对应的电压，以改进液晶的响应速度。当显示相邻帧之间的具有小数据差的静止图像时，液晶板12充入与未通过视频处理器4调制成ODC数据的数据相对应的电压，以防止由ODC生成的噪声。
图3是例示图1所示的视频处理器4的内部构造的框图。
图3所示的视频处理器4包括：帧存储器102、动画确定器106、白转换器108以及ODC电路110。
帧存储器102将当前帧的输入数据(FDn)延迟一个帧，以输出前一帧数据(FDn-1)。
动画确定器106比较从帧存储器输出的前一帧数据(FDn-1)与当前帧的输入数据(FDn)，并且其基于比较结果确定是静止图像还是动画。如果当前帧的输入数据(FDn)与前一帧数据(FDn-1)相同，则动画确定器106生成静止图像信号，并且其向白转换器108输出静止图像控制信号。如果当前帧的输入数据(FDn)与前一帧数据(FDn-1)不相同，则动画确定器106生成动画信号并且其向白转换器108输出动画控制信号。另外，动画确定器106向白转换器108输出当前帧的数据(FDn)。
白转换器108根据从动画确定器106输出的当前帧数据(FDn)来检测白数据信号。如果从动画确定器106输入动画控制信号，则白转换器108减少1位的被检测白数据(即，255)，并将减少了1位的白数据(即，254)输出至ODC电路110。白转换器108根据从动画确定器106输出的当前帧数据(FDn)来检测白数据信号。如果从动画确定器106输入静止图像控制信号，则白转换器108将检测到的白数据(即，255)输出至ODC电路110，而没有进行位转换。如果没有从当前帧数据(FDn)检测到白数据，则白转换器108输出没有进行位转换的当前帧数据(FDn)，而不管从动画确定器106输出的图像控制信号。换句话说，白转换器108仅从根据动画检测到的白数据减少1位，并且其输出减少了1位的白数据。白转换器108照原样将静止图像的白数据和除了白数据以外的其它灰度级的数据输出到ODC电路110，而不需要进行位转换。
ODC电路110比较从帧存储器102输出的前一帧数据(FDn-1)与从白转换器108输出的当前帧数据(FDn)。ODC电路110基于比较结果将当前帧数据(FDn)调制成ODC数据，并且其输出被调制的ODC数据。如果当前帧数据(FDn)大于前一帧数据(FDn-1)，则ODC电路110将当前帧数据(FDn)调制成增加当前帧数据(FDn)的ODC数据。如果当前帧数据(FDn)小于前一帧数据(FDn-1)，则ODC电路110将当前帧数据(FDn)调制成减少当前帧数据(FDn)的ODC数据。另外，如果前一帧数据(FDn-1)与当前帧数据(FDn)相同，则ODC电路110输出与当前帧数据(FDn)相同的数据。特别的是，针对动画的情况，通过白转换器108将当前帧的白数据减少1位，并且ODC电路110将减少了1位的白数据调制成增加了1位的ODC数据，并且其输出被调制的ODC数据。针对静止图像的情况，ODC电路110照原样输出当前帧的白数据，而没有将其调制成ODC数据。即，如果输入通过动画确定器6确定的静止图像的静止图像控制信号，则ODC电路110可以输出当前帧数据(FDn)，不将其调制成ODC数据。
具体来说，图3所示的ODC电路110仅将与前一帧和当前帧的高位相对应的ODC数据存储在查找表114中。ODC电路110基于当前帧和前一帧的低级位，沿水平和垂直方向，通过对基于当前帧和前一帧的高位从查找表114选定的四个ODC数据进行插值，来得出未存储在查找表114中的其它数据的ODC数据。对此，ODC电路110包括：选择器112、查找表(LUT，114)以及插值器116。
查找表114中存储有预设的ODC数据，该ODC数据响应于当前帧数据(FDn)的高级位和前一帧数据(FDn-1)的高级位(例如，在输入数据是8位的情况下的高级4位)而被映射。将比当前帧数据(FDn)的高级位大的ODC数据存储在查找表114的预定区域中，在该预定区域中当前帧数据(FDn)的高级位大于前一帧数据(FDn-1)的高级位。将减少得小于当前帧数据(FDn)的高级位的ODC数据存储在其中当前帧数据(FDn)的高级位小于前一帧数据(FDn-1)的高级位的预定区域中。不存储辅助ODC数据，或者将与当前帧数据(FDn)和前一帧数据(FDn-1)的高级位相同的数据存储在其中当前帧数据(FDn)的高级位和前一帧数据(FDn-1)的高级位相同的预定区域中。
选择器112从查找表114选择并输出与前一帧数据(FDn-1)和当前帧数据(FDn)相对应的ODC数据。当前一帧和当前帧的数据未被存储在查找表114中时，选择器112从查找表114选择与当前帧数据(FDn)的高级位水平相邻的两个ODC数据，并且其从查找表114选择与前一帧数据(FDn-1)的高级位垂直相邻的两个ODC数据，以向插值器116输出选定的四个ODC数据。
当从选择器112输入与前一帧数据(FDn-1)和当前帧数据(FDn)两者相对应的单一ODC数据时，插值器116照原样输出对应的ODC数据。当从选择器112输入与前一帧数据(FDn-1)和当前帧数据(FDn)两者相邻的四个ODC数据时，插值器116利用这四个ODC数据和当前帧数据(FDn)的低级位执行水平插值，并且利用这四个ODC数据和前一帧数据(FDn-1)的低级位执行垂直插值，使得可以生成位于这四个ODC数据范围内的ODC数据。换句话说，未存储在查找表114中的灰度级范围中的数据通过插值器116调制成ODC数据。
图4A例示了将仅5％的过冲电压施加至具有调制成白灰度级的随机灰度级的动画的白数据的情况的动画响应曲线(MPRC)，而图4B例示了将10％的过冲电压施加至具有调制成白灰度级的随机数据的动画的白数据的情况的动画响应曲线(MPRC)。参照图4A和4B，将相对于白数据的过冲电压施加在具有改变成白灰度级的随机灰度级的动画中，并且示出了液晶的动画响应时间减少。
因此，根据本发明的液晶显示设备确定动画或静止图像并且其减少了动画的1位白数据，以将被减少数据调制成ODC数据。结果，针对随机数据被改变成如图4所示的白数据的情况，仅施加针对白数据的过冲电压，以改进液晶的响应速度。而且，根据本发明的液晶显示设备可以在不需要调制任何位的情况下照原样输出静止图像的白数据，并且该静止图像的白数据可以使用与通过调制成ODC的动画的白数据所使用的电压相同的最高级伽玛电压。结果，可以防止静止图像的白灰度级中的亮度降低。
对于本领域技术人员而言很明显，在不偏离本发明的精神或范围的条件下，可以在本发明中做出各种修改和变型。因而，本发明旨在涵盖落入所附权利要求及其等同物的范围内的本发明的修改和变型。

Claims (15)

1.一种液晶显示设备的视频处理方法，该视频处理方法包括以下步骤：
a)通过比较当前帧的数据与前一帧的数据来确定当前帧是否为动画；
b)如果在步骤a)中确定所述当前帧是动画，则转换并输出所述当前帧的白灰度级数据的多个位，并且输出没有进行位转换的其它灰度级数据；
c)如果在步骤a)中确定所述当前帧是静止图像，则不进行位转换就输出所述当前帧的数据；以及
d)比较在步骤b)或步骤c)输出的所述当前帧的数据与前一帧的数据，并且输出基于比较结果而转换的过驱动控制ODC数据。
2.根据权利要求1所述的视频处理方法，其中，如果所述当前帧的数据与所述前一帧的数据相同，则步骤a)确定所述当前帧为静止图像，而如果所述当前帧的数据与所述前一帧的数据不相同，则所述步骤a)确定所述当前帧为动画。
3.根据权利要求1所述的视频处理方法，其中，如果在步骤a)中确定所述当前帧是静止图像，则步骤d)输出所述当前帧的未转换成所述ODC数据的输入数据。
4.根据权利要求1所述的视频处理方法，该视频处理方法还包括以下步骤：
e)通过对输入电压进行分压而生成多个基准伽玛电压；
f)通过指定所述多个基准伽玛电压来生成多个伽玛电压；以及
i)向液晶板的数据线提供模拟信号，该模拟信号是利用所述多个伽玛电压根据在步骤d)中输出的数据转换而成的。
5.根据权利要求4所述的视频处理方法，其中，步骤e)独立地生成并输出最高级灰度级的基准伽玛电压和次高级灰度级的基准伽玛电压，并且最高级基准伽玛电压和次高级基准伽玛电压分别具有至少0.2V～1V范围内的电压差。
6.根据权利要求5所述的视频处理方法，其中，步骤b)将根据所述动画检测到的白数据减少1位，并且所述步骤b)输出减少了1位的所述白数据；并且
如果将所述前一帧的随机灰度级数据转换成减少了1位的所述白数据，则将减少了1位的所述白数据转换成ODC白数据。
7.根据权利要求6所述的视频处理方法，其中，步骤i)进行以下操作：
选择并输出用于所述动画的所述ODC白数据的最高级伽玛电压；和
选择并输出用于所述静止图像的白数据的最高级伽玛电压。
8.根据权利要求1所述的视频处理方法，其中，步骤d)进行以下操作：
如果所述当前帧的数据小于所述前一帧的数据，则将所述当前帧的输入数据转换成被减小为比所述当前帧的数据更小的ODC数据；
如果所述当前帧的数据大于所述前一帧的数据，则将所述当前帧的输入数据转换成被增大为比所述当前帧的数据更大的ODC数据；以及
如果所述当前帧的数据与所述前一帧的数据相同，则输出所述当前帧的数据。
9.一种液晶显示设备，该液晶显示设备包括：
液晶板；
视频处理器，其通过比较当前帧的数据和前一帧的数据，基于当前帧的数据是动画还是静止图像的确定，来转换并输出被确定为动画的当前帧的白灰度级数据的多个位，并且不进行位转换就输出其它灰度级的数据和静止图像的数据，并且所述视频处理器基于所述当前帧的具有经转换的位的数据或没有进行位转换的数据与所述前一帧的数据之间的比较的结果，来将所述当前帧的输入数据转换成ODC数据并进行输出；
基准伽玛电压生成器，其通过对输入电压进行分压而生成多个基准伽玛电压；以及
数据驱动器，其通过指定所述多个基准伽玛电压来生成多个伽玛电压，所述数据驱动器提供模拟信号，该模拟信号是利用所述多个伽玛电压根据从所述视频处理器输出的数据转换而成的。
10.根据权利要求9所述的液晶显示设备，其中，所述视频处理器包括：
帧存储器，其延迟所述当前帧的数据，并且将延迟后的数据提供至所述前一帧的数据；
动画确定器，在比较所述前一帧的数据与所述当前帧的数据之后，基于比较结果，如果所述前一帧的数据与所述当前帧的数据相同，则该动画确定器确定所述当前帧为静止图像，而如果所述前一帧的数据与所述当前帧的数据不相同，则该动画确定器确定所述当前帧为动画；
白转换器，如果通过所述动画确定器确定所述当前帧为动画，则该白转换器转换并输出所述当前帧的白数据的多个位，并且不进行位转换就输出其它灰度级的数据，而如果通过所述动画确定器确定所述当前帧为静止图像，则该白转换器不进行位转换就输出所述当前帧的数据；以及
ODC电路，其比较来自所述白转换器的所述当前帧的数据与来自所述帧存储器的所述前一帧的数据，并且输出基于比较结果而转换的所述ODC数据。
11.根据权利要求10所述的液晶显示设备，其中，如果通过所述动画确定器确定所述当前帧的所述输入数据是静止图像，则所述ODC电路输出所述当前帧的输入数据，而不需要将所述输入数据转换成所述ODC数据。
12.根据权利要求9所述的液晶显示设备，其中，所述基准伽玛电压生成器独立地生成并输出最高级灰度级的基准电压和次高级灰度级的基准伽玛电压；并且
最高级基准伽玛电压和次高级基准伽玛电压分别具有至少0.2V～1V范围内的电压差。
13.根据权利要求10所述的液晶显示设备，其中，所述白转换器将根据所述动画检测到的所述白数据减少1位，并且所述白转换器输出减少了1位的白数据；并且
如果将构成所述前一帧的随机灰度级的数据转换成所述当前帧的减少了1位的白数据，则所述ODC电路将减少了1位的白数据转换成ODC白数据。
14.根据权利要求13所述的液晶显示设备，其中，如果从所述视频处理器提供所述ODC白数据，则所述数据驱动器选择并输出最高级伽玛电压；并且
如果从视频处理器提供所述静止图像的所述白数据，则所述数据驱动器选择并输出最高级伽玛电压。
15.根据权利要求13所述的液晶显示设备，其中，如果所述当前帧的数据小于所述前一帧的数据，则所述ODC电路将所述当前帧的数据转换成被减小为比所述当前帧的数据更小的ODC数据；
如果所述当前帧的数据大于所述前一帧的数据，则所述ODC电路将所述当前帧的数据转换成被增大为比所述当前帧的数据更大的ODC数据；并且
如果所述当前帧的数据与所述前一帧的数据相同，则所述ODC电路输出所述当前帧的数据。
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