CN1652198A - 显示器及其驱动方法 - Google Patents

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Abstract

提供一种显示器，其包括：信号控制器，用于根据输入图像信号的特征来有选择地渲染来自外部设备的输入图像信号；数据驱动器，用于产生与渲染后的图像信号相对应的数据信号；以及显示板，用于基于该数据信号来显示图像，并且包括排列成矩阵的多个像素。

Description

显示器及其驱动方法
技术领域
本发明涉及显示器及其驱动方法。
背景技术
液晶显示器(LCD)包括提供有场传送电极的一对面板和设置在两面板之间的具有介电各向异性的液晶(LC)层。给液晶层提供电场，并且通过控制该电场来调整穿过液晶层的透光率，从而得到期望的图像。
LCD用于计算机的监视器或者具有电视(TV)调谐器的电视以显示与广播信号相对应的图像。
用于电视的显示器，例如LCD、有机发光显示器(OLED)、和等离子体显示板(PDP)具有固定数量的像素，而分辨率为640×480(VGA)、1024×768(XGA)、1028×1024(SXGA)、1920×1080等。用于电视的显示器的分辨率根据广播信号的规格来选择。例如，VGA显示器适用于模拟NTSC广播信号，而XGA或SXGA显示器适用于HDTV广播信号。
通常，数字电视包括安装在系统板上用于缩放(scale)输入视频信号的缩放芯片。这种缩放是根据由输入图像信号表示的垂直频率(verticalfrequency)、分辨率或者高宽比的信息，将输入视频信号转换为满足显示器输出格式的输出视频信号。例如，当模拟广播信号、SD(标准清晰度)广播信号和HD(高清晰度)广播信号共存时，需要这种缩放来显示具有不同分辨率的图像。换句话说，需要这种缩放芯片进行的缩放来显示具有与固定分辨率显示器不同的分辨率的图像信号，或者根据广播信号的类型而显示具有不同分辨率的图像信号。这时，由显示器显示的图像可能很大程度上取决于缩放芯片的性能。
可是，由缩放芯片进行的缩放可能使图像信号失真而使显示板上的图像恶化。例如，分辨率为720的HDTV可能使分辨率为480的NTSC广播信号失真。另一方面，分辨率为1080的HD广播信号在HDTV中的失真可能会相对较小。然而，向下缩放可能牺牲图像质量的优势。
此外，缩放芯片提高了制造成本。
发明内容
提供了一种显示器，其包括：信号控制器，用于根据输入图像信号的特征有选择地渲染(render)来自外部设备的输入图像信号；数据驱动器，用于产生与经渲染的图像信号相对应的数据信号；以及显示板，用于基于该数据信号显示图像，并且具有排列成矩阵的多个像素。
输入图像信号的特征可以包括分辨率，特别是垂直分辨率。
信号控制器可以在输入图像信号的垂直分辨率等于或大于预定值时渲染输入图像信号，并且它可以在图像信号的垂直分辨率小于预定值时不渲染输入图像信号。
显示板可以在两行像素上显示对应于一行的输入图像信号组的像素的图像。
垂直分辨率可以通过对在一帧期间输入到信号控制器的数据使能信号(DE)或水平同步信号(Hsync)中脉冲计数来确定。
像素的行数可以约等于900-1300。
每个像素表示包括红、绿、蓝的三原色中的一种或包括红、绿、蓝和白的四种颜色中的一种。
像素形成多个点，并且每个点可以包括排于一列中的一对蓝色像素或者蓝色和白色像素对、一对彼此倾斜面对的红色像素、和一对彼此倾斜面对的绿色像素。
每个像素可以包括开关元件。
显示器可以包括液晶显示器、等离子体显示板、和有机发光显示器中的一种。
显示器的分辨率可以是固定的。
提供了一种驱动包括排列成矩阵的多个像素的显示器的方法，其包括：接收图像信号；根据图像信号的特征有选择地渲染图像信号；将经有选择地渲染的图像信号转换为数字信号；并且将数字信号施加给像素。
输入图像信号的特征可以包括垂直分辨率。
有选择地渲染的步骤可以在图像信号的垂直分辨率等于或大于预定值时渲染图像信号，并且其可以在图像信号的垂直分辨率小于预定值时不渲染图像信号。
有选择地渲染的步骤可以包括：对在一帧期间的输入数据使能信号(DE)或输入水平同步信号(Hsync)中包含的脉冲计数。
施加数据信号的步骤可以将对应于未渲染的图像信号的数据信号施加两次。
附图说明
通过参考附图详细描述实施例，本发明将会变得更加清楚，其中：
图1是根据本发明的实施例的LCD的方框图；
图2是根据本发明实施例的LCD的像素的等效电路图；
图3是传统电视的方框图；
图4A示出了根据本发明实施例的三色像素排列；
图4B示出了根据本发明实施例的四色像素排列；
图5示出了根据本发明实施例的液晶显示板；以及
图6是示出了视野(range of vision)和有效的PPI之间的关系的曲线图。
具体实施方式
下面，将参考示出了本发明优选实施例的附图，更详细地描述本发明。然而，本发明可以以多种不同的形式实施，并且不应被认为限制于这里提出的实施例范围内。
在附图中，为了清楚，片层和区域的厚度都经过放大。相同的附图标记始终表示相同的元件。应当理解，当提到一个元件如片层、区域或者基底在另一个元件“之上”时，它可以直接在该另一元件上面，或者也可以存在中间元件。相反，当提到一个元件“直接”在另一元件“上”时，则不存在中间元件。
现在，将参考附图详细描述根据本发明的实施例的显示器，其中包括液晶显示器及其驱动方法。
将参考图1和2对其做详细描述LCD，作为根据本发明实施例的显示器的例子。
图1是根据本发明实施例的LCD的方框图，而图2是根据本发明实施例的LCD的像素的等效电路图。
参考图1，根据实施例的LCD包括LC面板组件300、与面板组件300相连接的选通驱动器400和数据驱动器500、与数据驱动器500相连接的灰度电压发生器800、和控制上述元件的信号控制器600。
在图1中所示的电路图中，面板组件300包括多个显示信号线G1-Gn和D1-Dm以及与其相连并且基本上排列成矩阵的多个像素。在图2中所示的结构图中，面板组件300包括彼此面对的下层和上层面板100和200以及介于下层面板200和上层面板200之间的液晶(LC)层3。
显示信号线G1-Gn与D1-Dm包括：多个选通线G1-Gn，用于传送选通信号(也称作“扫描信号”)；以及多个数据线D1-Dm，用于传送数据信号。选通线G1-Gn基本上沿行方向延伸，并且彼此基本上平行；而数据线D1-Dm基本上沿列方向延伸，并且彼此基本上平行。
每个像素包括与信号线G1-Gn和D1-Dm相连接的开关元件Q、和与开关元件Q相连接的LC电容器CLC与存储电容器CST。如果不需要，存储电容器CST可以省略。
包括薄膜晶体管(TFT)的开关元件Q提供于下层面板100上，并且其具有三个端子：连接到选通线G1-Gn中的一个上的控制端；连接到数据线D1-Dm中的一个上的输入端；以及连接到LC电容器CLC和存储电容器CST两者上的输出端。
LC电容器CLC包括下层面板100上提供的像素电极190和上层面板200上提供的公共电极270，作为两个端子。LC层3介于两电极190和270之间，起LC电容器CLC的电介质的作用。像素电极190连接到开关元件Q，而公共电极270连接到公共电压Vcom，并且覆盖上层面板200的整个表面。不象图2那样，公共电极270可以提供于下层面板100上，并且至少电极190和270中的一个可以为栅(bar)形或条(stripe)形。
作为LC电容器的辅助电容器的存储电容器CST通过像素电极190和独立电线(未示出)重叠并在其间插入绝缘体而形成。独立电线提供于下层面板100上，并且被施加有预定电压，例如公共电压Vcom。要不然，存储电容器通过像素电极190及其前一选通线Gi-1经由绝缘体的重叠而形成。
对于彩色显示，每个像素唯一地表示三原色中的一种(例如空间划分)或者每个像素轮流表示三原色(例如时间划分)，使得三原色的空间或时间总和被识别为期望的颜色。图2示出了空间划分的例子，其中为每个像素在面对像素电极190的上层面板200上的一区域内提供多个红、绿和蓝的滤色镜230中的一个。或者，滤色镜230提供于下层面板100上的像素电极190的上方或下方。
一个或多个偏光镜(未示出)附于在面板100和200中的至少一个上，以使光线偏振。
再次参考图1，灰度电压发生器800产生两组与像素的透射率有关的多个灰度电压。一组灰度电压相对于公共电压Vcom为正极性，而另一组相对于公共电压Vcom为负极性。
选通驱动器400与面板组件300的选通线G1-Gn相连接，并且将来自外部设备的选通信号施加给选通线G1-Gn。选通信号是选通开(gate-on)电压Von与选通关(gate-off)电压Voff的组合。
数据驱动器500与面板组件300的数据线D1-Dm相连接，并且选择来自灰度电压发生器800的灰度电压，以作为数据信号施加给数据线D1-Dm。
选通驱动器400或数据驱动器400可以包括直接安装在面板组件300上或者安装在柔性印刷电路膜上以形成附在面板组件300上的带式载体封装(tape carrier package)的多个驱动器集成电路(IC)芯片。或者，选通驱动器400或数据驱动器500可以集成到面板组件300中。
信号控制器600控制选通驱动器400、数据驱动器500等。
接下来，将详细描述LCD的操作。
从外部图形控制器(未示出)向信号控制器600提供输入图像信号R、G和B以及用于控制其显示的输入控制信号，如垂直同步信号Vsync、水平同步信号Hsync、主时钟信号MCLK、数据使能信号DE等。信号控制器600基于面板组件300的运行条件处理输入图像信号R、G和B，并且为数据驱动器500提供处理过的图像信号DAT。此外，信号控制器600基于输入图像信号和输入控制信号而产生多个选通控制信号CONT1和数据控制信号CONT2，并且其为选通驱动器400提供选通控制信号CONT1，为数据驱动器500提供数据控制信号CONT2。
选通控制信号CONT1包括指示开始对选通开电压Von进行扫描的扫描起始信号STV和至少一个用于控制选通开电压Von的输出定时的时钟信号。选通控制信号CONT1还可以包括用于确定选通开电压Von的持续时间的输出使能信号OE。
数据控制信号CONT2包括用于向像素行通知数据传送的水平同步起始信号STH、用于指示将数据电压施加到数据线D1-Dm上的载入信号LOAD或者TP、用于反转数据电压(相对于公共电压Vcom)的极性的反转控制信号RVS、以及数据时钟信号HCLK。
数据驱动器500从信号控制器600为像素行接收图像数据分组(packet)DAT。数据驱动器500将图像数据DAT转换为从来自灰度电压发生器800的灰度电压中选出的模拟数据电压，并且响应于来自信号控制器600的数据控制信号CONT2而将数据电压施加到数据线D1-Dm。
响应于来自信号控制器600的选通控制信号CONT1，选通驱动器400将选通开电压Von施加到选通线G1-Gn，从而接通与其相连接的开关元件Q。施加到数据线D1-Dm的数据电压通过接通的开关元件Q而提供给对应的像素。
通过以水平周期(也用“1H”表示，并且等于水平同步信号Hsync和数据使能信号DE的一个周期)为单位重复这一步骤，在一帧期间，所有的选通线G1-Gn被依次提供选通开电压Von，从而将数据电压施加到所有像素。在一帧结束后下一帧开始时，控制施加到数据驱动器500的反转控制信号RVS，以便将数据电压的极性反转(称作帧反转)。也可以控制反转控制信号RVS，以便将在一帧中流过数据线的多个数据电压的极性反转(例如，行反转和点反转)，或者一个分组中数据电压的极性反转(例如，列反转和点反转)。
当前，用于电视的广播信号被分为几类。
广播信号根据调制方式而分为模拟型和数字型，并且根据传输类型，模拟型广播信号分为NTSC(国家电视制式委员会)、PAL(逐行倒相)、以及SECAM(顺序彩色与存储器)，而数字广播信号分为SD(标准清晰度)和HD(高清晰度)。
或者，广播信号根据扫描模式分为隔行型和逐行型。在这种情况下，根据分辨率，广播信号进一步被分为480i、480p、720p、1080i等，其中数字表示垂直分辨率，而字母表示隔行型或逐行型。例如，NTSC广播信号被表示为480i，意思是垂直分辨率等于480的隔行扫描广播信号；SD广播信号被表示为480p，意思是垂直分辨率等于480的逐行扫描广播信号；而HD广播信号被表示为1080i，意思是垂直分辨率等于1080的隔行扫描广播信号。
参考图3描述包括用于将广播信号转换为图像的显示器的传统电视。
图3是传统电视的方框图。
参考图3，传统的LCD电视包括电视调谐器40、视频解码器41、数字调谐器42、信号处理器43、缩放器44以及显示器45，其中显示器45包括LCD、等离子体显示板(PDP)和有机发光显示器(OLED)等。
当通过电视天线(未示出)等接收到模拟广播信号时，电视调谐器40将广播信号传送到视频解码器41，其将模拟广播信号转换为数字广播信号。或者，当通过电视天线接收到数字广播信号时，数字调谐器42将该数字广播信号解码。视频解码器41或数字调谐器42将广播信号传送到信号处理器43。
信号处理器43将输入信号中的控制信号输出给缩放器44和显示器45，并且将隔行型图像信号转换为逐行型图像信号。由缩放器44根据从信号处理器43提供的控制信号而对输入缩放器44中的逐行型图像信号进行调整，以使其适于显示器45的尺寸，并且输出到显示器45。显示器45基于从信号处理器43提供的控制信号和来自缩放器44的图像信号在显示板上显示图像。
电视使用缩放器44来调整输入图像信号，以使其适于显示板。然而，缩放器44的缩放可能使图像信号失真而使图像质量恶化。
现在，将详细描述图1所示不使用缩放器的LCD的操作。
再次参考图1，信号控制器600从外部设备接收未缩放的图像信号R、G和B，并且基于图像信号的特征渲染(render)未缩放的图像信号R、G和B。
图像信号的特征包括分辨率、垂直频率、水平频率、高宽比(例如16∶9或4∶3)等等。优选基于分辨率，特别是垂直分辨率，而进行信号控制器600的渲染。信号控制器600通过对在一帧期间数据使能信号DE或水平同步信号Hsync的脉冲计数来确定垂直分辨率。或者，信号控制器600可以从外部设备接收分辨率信息。
在信号控制器600比较输入图像信号的垂直分辨率和预定值之后，其在垂直分辨率等于或大于该预定值时渲染图像信号R、G和B，否则，其可以不执行渲染。
渲染包括对图像信号R、G和B分辨率的调整，使其适于显示板的分辨率，这可对应于缩放。像素行的数目可以约等于900-1300。
在不渲染的情况下，信号控制器600两次输出图像信号分组DAT，使得面板组件300在两行上显示由图像信号分组DAT表示的图像。
例如，假定输入图像信号R、G和B为模拟NTSC 480i广播信号和HD1080i广播信号中的一种，并且面板组件300中的行数是960。预定值可以为从480和1080之间选定的一个，如650。
当输入图像信号R、G和B的垂直分辨率等于480时，信号控制器600不渲染输入图像信号R、G和B。然后，面板组件300通过在显示板上两行中显示一个像素行的图像，将480-分辨率的图像显示到960-分辨率的显示板上。
当输入图像信号R、G和B的垂直分辨率等于1080时，信号控制器600以1080的垂直分辨率渲染输入图像信号R、G和B，以使其具有960的分辨率。这对应于9∶8缩放。
下面参考图4A和4B来描述根据本发明实施例的像素排列。
图4A示出了根据本发明实施例的三色像素排列，图4B示出了根据本发明实施例的四色像素排列。
参考图4A，一个点包括形成2×3矩阵并且表示三原色如红(R)、绿(G)、和蓝(B)的六个像素。然而，三原色可以包括青(C)、品红(M)、和黄(Y)，或者其他组合。具体地说，这六个像素包括一对排于一列中的蓝色像素、一对彼此斜对的红色像素、和一对彼此斜对的绿色像素。
参考图4B，一个点包括形成2×3矩阵并且表示包括三原色的四种颜色如红(R)、绿(G)、蓝(B)和白色的六个像素。三原色可以也包括青(C)、品红(M)、和黄(Y)，或者其他组合。具体地说，这六个像素包括排于一列中的蓝色和白色像素对、一对彼此斜对的红色像素、和一对彼此斜对的绿色像素。
图4A和4B中示出的像素排列称为PenTile排列。然而，像素的排列可以是条式排列、嵌合式排列、或者三角形(三元组)排列中的一种。
现在参考图5和6描述视野和有效PPI(每英寸像素数)之间的关系。
图5示出了根据本发明实施例的液晶显示板，而图6是示出视野和有效PPI之间的关系的曲线图。
图5中示出的显示板是PenTile排列四色显示板，并且显示板的分辨率等于854×480平方点或2562×960平方像素，当显示板的对角线等于32英寸时，显示板的PPI等于30.6，而最佳观看距离是显示器高度的大约三倍，也就是约等于1.19m。
参考图6和如下所示的表1，当视野等于1.19m时，最小、适当、理想、和经济最大的有效PPI分别等于16.3、22.6、27.6、和33.9。另外，当视野等于1.19m时，在进行渲染的情况下，子像素渲染最大PPI约等于49。上述等于30.6的有效PPI设置在理想PPI和经济最大PPI值之间，因此，根据该实施例在LCD上的渲染被认为有效。
表1
 32″电视   最小   好   理想   经济最大   子像素渲染最大
PPI极限   16.3   22.6   27.6     33.9     49
因此，根据本发明的显示器不用缩放器，而通过根据垂直分辨率渲染图像信号而消除了图像信号的失真。缩放器的省去降低了制造成本。
上述LCD可以由其他显示器如PDP或OLED代替。
尽管这里详细描述了本发明的优选实施例，但是应当清楚地明白，对本领域普通技术人员来说，对这里讲述的基本发明构思的很多变化和/或修改将仍然落入如所附权利要求限定的本发明的精神和范围之内。

Claims (21)

1、一种显示器，包括：
信号控制器，用于根据输入图像信号的特征来有选择地渲染来自外部设备的输入图像信号；
数据驱动器，用于产生与经渲染的图像信号相对应的数据信号；以及
显示板，用于基于该数据信号来显示图像，并且包括排列成矩阵的多个像素。
2、根据权利要求1的显示器，其中输入图像信号的特征包括分辨率。
3、根据权利要求1的显示器，其中输入图像信号的特征包括垂直分辨率。
4、根据权利要求3的显示器，其中信号控制器在输入图像信号的垂直分辨率等于或大于预定值时渲染输入图像信号，而在输入图像信号的垂直分辨率小于预定值时不渲染输入图像信号。
5、根据权利要求4的显示器，其中显示板在两行上显示对应于一行的输入图像信号组的像素的图像。
6、根据权利要求5的显示器，其中垂直分辨率是通过对在一帧期间输入给信号控制器的数据使能信号(DE)或水平同步信号(Hsync)中包含的脉冲计数来确定的。
7、根据权利要求5的显示器，其中像素的行数约等于900-1300。
8、根据权利要求5的显示器，其中每个像素表示三原色中的一种。
9、根据权利要求8的显示器，其中三原色包括红、绿和蓝。
10、根据权利要求9的显示器，其中像素形成多个点，并且每个点包括排于一列中的一对蓝色像素、彼此倾斜面对的一对红色像素、和彼此倾斜面对的一对绿色像素。
11、根据权利要求5的显示器，其中每个像素表示四种颜色中的一种。
12、根据权利要求11的显示器，其中四种颜色包括红、绿、蓝和白。
13、根据权利要求12的显示器，其中像素形成多个点，并且每个点包括排于一列中的蓝色和白色像素对、彼此倾斜面对的一对红色像素、和彼此倾斜面对的一对绿色像素。
14、根据权利要求1的显示器，其中每个像素包括开关元件。
15、根据权利要求1的显示器，其中显示器包括液晶显示器、等离子体显示板、和有机发光显示器中的一种。
16、根据权利要求1的显示器，其中显示器的分辨率是固定的。
17、一种驱动包括排列成矩阵的多个像素的显示器的方法，该方法包括：
接收图像信号；
根据图像信号的特征有选择地渲染图像信号；
将经有选择地渲染的图像信号转换为数据信号；以及
将数据信号施加给像素。
18、根据权利要求17的方法，其中输入图像信号的特征包括垂直分辨率。
19、根据权利要求18的方法，其中有选择地渲染的步骤在图像信号的垂直分辨率等于或大于预定值时渲染图像信号，而在图像信号的垂直分辨率小于预定值时不渲染图像信号。
20、根据权利要求19的方法，其中有选择地渲染的步骤包括：
对一帧期间的输入数据使能信号(DE)或输入水平同步信号(Hsync)中包含的脉冲计数。
21、根据权利要求20的方法，其中施加数据信号的步骤将对应于未渲染的图像信号的数据信号施加两次。
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