場順序制液晶顯示器顯示系統的製作方法
2023-06-01 11:32:26 2
專利名稱：場順序制液晶顯示器顯示系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及校正顯示設備中的色場的多場方法和系統，和在一 個實施例 中，涉及基於場順序制液晶顯示器的顯示系統。
背景技術：
傳統上，用於彩色應用的液晶顯示器(LCD)利用獨立激發和小到足以 在觀眾的肉眼中混合在一起的三種子像素，即，紅色、綠色、和藍色(RGB)。 構成圖像的數據一般(尤其在電視的情況下)以60赫茲(Hz)的頻率傳輸。 因此，每16.67微秒(ms)出現一幀。每幀包括該幀中的全部像素。對於彩 色應用，每個像素存在三個子像素。每幀的像素數量由圖像的解析度決定。 解析度由像元矩陣中行和列的數量決定。應用於顯示器的典型解析度按如下 約定指定VGA = 640x480 = 307,200個像素=921,000個子像素； XGA = 1024x628 = 786,432個像素=2,359,296個子像素； WXGA = 1366x768 = 1,049，088個像素=3,147,264個子像素； SXGA = 1280x1024 = 1，310,720個像素=3,932,160個子像素。 在有源矩陣LCD (AMLCD)中，傳統上每個子像素都需要薄膜電晶體 (TFT)。 AMLCD利用背光照射顯示器和與各自彩色子像素精確對準的濾色 器。圖像是通過電壓控制與每個子像素相聯繫的LC (液晶)分子的取向形成 的。這種控制牽涉到以這樣的方式使用正交極化器(cross-polarizer)，那就是， 除了 LC分子的斷續閥效應之外，還通過LC分子的中間取向實現灰度色標。 圖1A例示了每個像素利用三個TFT的AMLCD的一部分。圖IB例示了一 幀中六個TFT被照射的圖1A的AMLCD的那一部分。在最近四十年中，CBS (哥倫比亞廣播系統)實驗室在黑白電視上使用 了在CRT (陰極射線管)前面和與彩色幀的序列同步旋轉的濾色輪。這種方 法的效果不如RCA (美國無線電公司)在電視屏幕的內表面上沉積彩色磷斑 實現的效果，以這種方式實現工作起來沒有CBS方法的旋轉噪聲。美國專利第5,337,068號(授予Stewart等人，特此引用以供參考)公開 了利用開關式彩色螢光隔行掃描背光。應該指出，其它背光，例如，陰極射 線發光源和場致發光源還要求與開關速度匹配。但是，該系統依賴於足夠快 響應時間LC材料的可用性，以避免視頻圖像中的運動假像(模糊)。這個時 間有時被指定成5.5 ms;但是，正如隨後所揭示的那樣，4.4ms是更精確的 要求。對於LCD的平板， 一個指定設計因數是4微米單元間隙。美國專利第6,567,063號(授予Okita,特此引用以供參考)將單元間隙 減小到2微米，這樣就將響應時間縮短到傳統4微米技術的四分之一。Okita 還加熱顯示器，以便通過降低LC材料的黏滯性縮短響應時間。為了取得5.5 ms的響應時間，還使用了開啟和關閉背光的第三種技術。在5.5ms間隔的一 部分內關閉背光，並且在關閉的同時，施加使LC分子取向成黑色狀態的電 壓。這樣，縮短了與灰色到灰色過渡相聯繫的較長響應時間。但是，這種結 構需要實現起來既困難又昂貴的單元間隙，尤其對於大型電視顯示器，並且 加熱顯示器存在潛在不利。人們已經提出了各種各樣其它技術來解決顯示器的驅動。例如，(l)K. Nakanishi, et al.,"Fast Response 15-In. XGA TFT-LCD with Feedforward Driving(FFD) Technology for Multimedia Applications", SID DIGEST 2001, pp.488-491; ( 2 ) Richard I. McCartney,"A Liquid Crystal Display Res- ponse Time Compensation Feature Integrated into an LCD Panel Timing Controller", SID DIGEST 2003， pp.1350-1353 ; ( 3 ) Kazuo Sel(iya and Hajime Nakaraura,"Overdrive Method for TN-mode LCDs-Recursive System with Capacitance Prediction", SID DIGEST 2001, pp.114-117; ( 4 ) K. Kawabe and T. Furuhashi,"New TFT-LCD Driving Method for Improved Moving Picture Quality", SID DIGEST 2001, pp.998-1001; ( 5 ) Baek-woon Lee, et aL,"Reducing Gray-level Response to one frame: Dynamic Capa- citance", SID DIGEST 2001， pp. ]260-1263 ; ( 6 ) Hamhiko Okumura， et al""Advanced. Level Adaptive Overdrive(ALAO) Method Applicable to Full HD-LCTVs", SID DIGEST 2002， pp.68-71; ( 7 ) Seimg-Woo Lee, et a./'Improved Technology for Motion Artifact Elimination in LCD Monitors: Advanced DCC", SID DIGEST 2005， pp. 1496-1499; 和(8 ) H. Nakam腦，et al""A Novel Wide-Viewing-Angle Motion-Picture LCD", SID DIGEST〗998, pp. 143-146。特此全文虧i用以供參考。發明內容本發明基於逐場地利用各場(即，紅場、藍場、和綠場)的預處理，以改善顯示器(例如，AMLCD)的外貌。
圖1A是每個像素利用三個TFT的AMLCD的一部分；圖1B例示了 一幀中六個TFT被照射的圖1A的AMLCD的那一部分；圖2A是在像素元的後面包括紅色背光的根據本發明的AMLCD的一部分；圖2B例示了只有兩個TFT允許紅光從紅色背光到達用戶的圖2A的 AMLCD的那一部分；圖3A是在像素元的後面還包括綠色背光的圖2A的AMLCD的那一部分；圖3B例示了只有兩個TFT允許綠光從綠色背光到達用戶的圖2A的 AMLCD的那一部分；圖4A是在像素元的後面還包括藍色背光的圖2A的AMLCD的那一部分；圖4B例示了只有兩個TFT允許藍光從藍色背光到達用戶的圖2A的 AMLCD的那一部分；圖5例示了對數據的多個幀的所有場進行視頻數據的逐個場補償的單個 電路；圖6例示了對數據的多個幀的它們各自場進行視頻數據的場特定補償的 並耳關電路；和圖7例示了對數據的多個幀的它們各自場和對各自級別進行視頻數據的 場特定補償的並聯電路。
具體實施方式
美國專利第5,986,647號(授予本發明人Feldman )描迷了在顯示相應像 素之前預處理像素信息。預處理可以是逐個像素、針對小於一幀、每次一個 像素、或針對多個像素處理。但是，第5,986,647號專利的技術可以與如下所述的結構組合在一起，以便得到更進一步改善。特此引用第5,986,647號專利 的內容，以供參考。根據本發明，如圖2A、 3A和4A所示，通過與紅色、藍色和綠色背光結 合在 一 起使用的單個薄膜電晶體代表每個像素，而不是每個像素利用分離的 紅色、藍色和綠色子像素元。如圖2B、 3B和4B所示，與每個幀的相應彩色 圖像數據同步地開關那些背光。與那種結構結合在一起，利用命名為"場順序 制尋址(FSA)"的專門尋址，以便取得一種或多種如下好處1. 將像素計數和TFT減少到原來的三分之一。2. 將驅動器的所需數量削減到原來的三分之一。3. 無需濾色器，因此使亮度增加和使功耗減少。4. 較高解析度的可能性增大。5. 提高了顯示器成品率。6. 降低了顯示器成本。根據本發明，將顯示幀的數據存儲在計算機存儲器中，然後基於每個像 素分析像素數據，並且足夠長地延遲向觀眾的展示，以便可以潛在地修改存 儲的幀數據或計算潛在地變更如何為未來幀驅動顯示器的調整值。由於牽涉 到時間元素，這個過程可實際應用於顯示器。延遲時間短到足以使觀眾覺察 不出來，和數字計算機快到足以完成所需分析和基於逐個像素地將校正動作 應用於延遲楨。根據本發明，對於LCD的視頻展示，這種技術可以應用於校 正運動假像的過程。從像素到像素的所有過渡都可以描迷成灰色到灰色過渡，黑色和白色僅 僅是灰色到灰色過渡的兩個子類別。適當的圖像再現需要灰色到灰色表示。 由於LCD分子的惰性和使它的取向發生變化所需的電壓，鄰近的灰色到灰色 過渡慢於遠離的那些灰色到灰色過渡(在極端情況下，黑色到白色和反之白 色到黑色)。因此，縮短運動畫面響應時間(MPRT)的常用技術稱為"黑光閃 爍"。在閃爍黑光配置中，在每一場之間，將LCD分子對齊重置成零傳輸(或 黑色)。這樣就暫時阻止了黑光的傳輸，但用戶意識不到閃爍。由於黑色到灰 色過渡快於白色到灰度過渡，所以選擇黑色作為基準。總之，利用這種技術 使MPRT更快。該技術可以用於FSA應用。但是，從如下的預測過程中可以 看出，由於 一種顏色中任何像素的灰度級與另 一種顏色中相同像素的灰度級 無關，可以不需要黑色閃爍。總之，不使用閃爍背光也可以使MPRT更快。j象4醜曲向列(Twisted Nematic , TN)、面內開關(In Plane Switching, IPS )、 多域垂直對齊(Multi-domain Vertical Alignment, MVA )、模式化垂直對齊 (Patterned Vertical Alignment, PVA)牙口光S卜4嘗彎曲(Optically compensated Bend, OCB)那樣，LCD對齊和組織的所有模式面臨類似的模糊問題。無論 將哪種方法用於縮短MPRT,都應該注意到，通過預測一個幀取得的響應時 間的縮短可以通過預測多個幀以便應用更精細和有效校正來進一 步縮短。這 種複合方法的目的是應用與取得小於4.4 ms的MPRT所需一樣多的預測循環 n,以便可以成功地應用場順序制尋址。當應用場順序制尋址時，需要不同預測過程。假設按如下指定每種顏色 的當前幀formula see original document page 9(r、 b和g代表第I,幀的紅色、藍色和綠色數據)。 然後，該過程預測要分析的數據的多個幀和應用於第I,幀的校正。按如 下為n個順序幀記錄數據formula see original document page 9r、 b、 g序列是任意的；任何其它顏色次序是等效的。通過分析來自幀的數據確定應用於％幀的校正。通過分析來自bl2.,.U貞的數據應用應用於、幀的校正。通過分析來自g[2…gln幀的數據應用應用於gIi幀的校正。應該注意到，對於將校正電壓並行地給予(presentation)紅色、藍色和綠色 子像素，完成相同程度的校正需要相同的存儲空間量。由於給予速度三次一 樣快，所以延遲時間也是相同的。還應該觀察到，順序記錄數據導致從一種 顏色到另 一種顏色的灰色到灰色過渡的事實。在本發明的一個實施例中，如圖5所示，單個電路基於逐個場地對視頻 數據的每個場進行補償。在如圖6所示的另一實施例中，多個電路並行對視 頻數據的各自場進行補償。本發明也不局限於進行每次只使用兩個幀的補償。在本發明的一個實施 例中，基於逐個場地比較數據的至少三個幀。在一個這樣的實施例中，如圖5所示，單個電路重複地進行Ii、 Iw和Ij+2幀的場的補償。在另外一個實施例中，多個電路的每一個進行它們相應級別的補償，例如， 一個電路在一個級別上對Ii和Iw幀的場進行補償，而另一個電路在另一個級別上對Iw和Ii+2幀的場進行補償。此外，如圖7所示，多並聯實施包括對每個場並行工作的多個電路和對每個級別並行工作的多個電路。補償電路可以利用若干不同技術實現。 一種這樣的技術是具有使用的幀 數的尺度的查用表。當使用兩個幀時，將第一幀的一個像素的顏色值和第二 幀的 一個像素的顏色值用作查用表的第 一和第二索引。如果每種顏色存在，例如，256個可能值，那麼，該表格將是256x256，和存儲在表格中的值將是 與那一對索引有關的校正值。在補償對稱(即，對於所有i和j，表格(i,j)= 表格(j,i),其中，i和j是表格的索引)的實施例中，可以縮小表格的尺寸。在補償不對稱的實施例中，如果它們存在，則系統可以具有沿著一個方 向比沿著另一個方向更容易過渡的優點。例如，如果從20到60比從60到 20需要較少校正，那麼，查用表中表格(20,60 )的校正值與查用表中表格 (60,20 )的校正值不同。各個場可以共享單個查用表或可以包括場特有查用表。在又一個實施例中，補償可以是在包括在補償中的幀數上對像素值求平 均的簡單求平均電路。雖然與AMLCD應用相聯繫地對本發明進行了描述，但本發明的精神可 應用於當前存在或可能在將來開發的其它非發射顯示器中。本發明可以利用硬體或硬體和軟體的組合實現。這樣，包括ASIC(專用 集成電路)、FPGA (現場可編程門陣列)、和嵌入式處理器和通用處理器的實 施例都包括在如本文使用的術語"電路"的範圍內。本申請要求2005年9月8日提出的美國專利申請第]1/220,674號的優先 權，特此全文引用以供參考。
權利要求
1.一種改進的顯示器驅動電路，包含存儲器，用於保存視頻數據的多個幀，每個幀包含視頻數據的n個場；補償器，用於利用視頻數據的多個幀的第二幀中的視頻數據的n個場的第一場中的(2)視頻數據，補償視頻數據的多個幀的第一幀中的視頻數據的n個場的第一場中的(1)視頻數據；和驅動器，用於在補償器補償之後，驅動視頻數據的多個幀的第一幀中的視頻數據的n個場的第一場中的補償視頻數據。
2. 根據權利要求1所述的顯示器驅動電路，其中，補償器進一步包含利 用視頻數據的多個幀的第二幀中的視頻數據的n個場的第二場中的(2 )視頻 數據，補償視頻數據的多個幀的第一幀中的視頻數據的n個場的第二場中的(1 )視頻數據的電路；和其中，驅動器被進一步配置成在補償器補償之後，驅動視頻數據的多個 幀的第 一幀中的視頻數據的n個場的第二場中的補償視頻數據。
3. 根據權利要求2所述的顯示器驅動電路，其中，補償器進一步包含利 用視頻數據的多個幀的第二幀中的視頻數據的n個場的第三場中的(2 )視頻 數據，補償視頻數據的多個幀的第一幀中的視頻數據的n個場的第三場中的(1 )視頻數據的電路；和其中，驅動器被進一步配置成在補償器補償之後，驅動視頻數據的多個 幀的第 一 幀中的視頻數據的n個場的第三場中的S卜償視頻數據。
4. 根據權利要求2所述的顯示器驅動電路，其中，補償器並行地補償視 頻數據的多個幀的第一幀中的視頻數據的n個場的第一場中的視頻數據與視 頻數據的多個幀的第一幀中的視頻數據的n個場的第二場中的視頻數據。
5. 根據權利要求3所述的顯示器驅動電路，其中，補償器並行地補償視 頻數據的多個幀的第一幀中的視頻數據的n個場的第一場中的視頻數據與視 頻數據的多個幀的第一幀中的視頻數據的n個場的第二場中的視頻數據、和 視頻數據的多個幀的第一幀中的視頻數據的n個場的該場中的視頻數據。
6. 根據權利要求1所述的顯示器驅動電路，其中，保存視頻數據的多個 幀、的存儲器保存視頻數據的至少三個幀，每個幀包含視頻數據的n個場。
7. 根據權利要求1所述的顯示器驅動電路，進一步包含在顯示每個場之後將驅動電路驅動的LCD重置成零傳輸的電路。
8. —種改進的顯示器驅動方法，包含將視頻數據的多個幀存儲在至少一個存儲器中，每個幀包含視頻數據的 n個場；利用視頻數據的多個幀的第二幀中的視頻數據的n個場的第一場中的 (2)視頻數據，補償視頻數據的多個幀的第一幀中的視頻數據的n個場的第 一場中的(1 )視頻數據；和在補償之後，驅動視頻數據的多個幀的第一幀中的視頻數據的n個場的 第一場中的補償視頻數據。
9. 根據權利要求8所述的顯示器驅動方法，進一步包含 利用視頻數據的多個幀的第二幀中的視頻數據的n個場的第二場中的(2 )視頻數據，補償視頻數據的多個幀的第 一幀中的視頻數據的n個場的第 二場中的(1 )視頻數據的電路；和在補償之後，驅動視頻數據的多個幀的第一幀中的視頻數據的n個場的 第二場中的補償視頻數據。
10. 根據權利要求9所述的顯示器驅動方法，進一步包含 利用視頻數據的多個幀的第二幀中的視頻數據的n個場的第三場中的(2)視頻數據，補償視頻數據的多個幀的第一幀中的視頻數據的n個場的第 三場中的(1 )視頻數據；和在補償之後，驅動視頻數據的多個幀的第一幀中的視頻數據的n個場的 第三場中的補償視頻數據。
11. 根據權利要求9所述的顯示器驅動方法，其中，與補償視頻數據的 多個幀的第一幀中的視頻數據的n個場的第二場中的視頻數據並行地補償視 頻數據的多個幀的第 一幀中的視頻數據的ii個場的第 一場中的視頻數據。
12. 根據權利要求11所述的顯示器驅動方法，其中，與補償視頻數據的 多個幀的第一幀中的視頻數據的n個場的第二場中的視頻數據、和補償視頻 數據的多個幀的第一幀中的視頻數據的n個場的該場中的視頻數據並行地補 償視頻數據的多個幀的第一幀中的視頻數據的n個場的第一場中的視頻數 據。
13.根據權利要求8所述的顯示器驅動方法，其中，所述存儲步驟包含 存儲視頻數據的至少三個幀，每個幀包含視頻數據的n個場。
14.根據權利要求8所述的顯示器驅動方法，進一步包含在顯示每個場 之後將通過驅動步驟驅動的LCD重置成零傳輸。
15. —種顯示器，包含屏冪；存儲器，用於保存視頻數據的多個幀，每個幀包含視頻數據的n個場； 補償器，用於利用視頻數據的多個幀的第二幀中的視頻數據的n個場的第一場中的(2)視頻數據，補償視頻數據的多個幀的第一幀中的視頻數據的n個場的第一場中的(1)視頻數據；和驅動器，用於在補償器補償之後，向屏幕發送視頻數據的多個幀的第一幀中的視頻數據的n個場的第 一場中的補償視頻數據。
16. 根據權利要求15所述的顯示器，其中屏幕包含電視屏幕。
17. 根據權利要求]6所述的顯示器，其中屏幕包含計算機監視器。
18. 根據權利要求]5所述的顯示器，其中屏幕包含有源矩陣LCD顯示
全文摘要
一種利用場順序制尋址和預處理補償顯示器的響應特性的方法和系統。利用帶有各種顏色的多個背光的顯示器，可以用單個LCD元件表示顯示器的每個像素。通過隨著幀變化，和在顯示像素以前，針對各自場逐個像素地檢查場(例如，紅色、綠色和藍色)的強度的變化，可以補償LCD元件，以便調整顯示特性(例如，否則可能引起假像的顯示器的遲緩性)。
文檔編號G09G3/36GK101258535SQ200680032926
公開日2008年9月3日 申請日期2006年8月28日 優先權日2005年9月8日
發明者伯納德·費爾德曼 申請人:三星電子株式會社