TW538397B - Image quality improvement for liquid crystal displays - Google Patents

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Matthias T P Pfeiffer
Terrance R Klein
John Karl Waterman
Russell J Flack
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538397 五 、發明説明( 發明領域 =明_般係關於液晶顯示器(lcd)裝置,更特別有關用 、籍由限制鄰近像素之灰階值之間的差異 的系統、裝置與方法。 “息質 先前技藝描述 液晶顯示器(LCD)-般使用於譬如手提式電視、手提•俨 、控制顯示器以及蜂巢式電話的裝置裡,以顯示資訊啥使 實際上,LCD充當光閥’亦即是,它們在一狀態允 許先之傳达’在第二狀態阻播光之傳送,而部份則包括用 =份傳送的許多中間階段。當使用為高解析度資訊顯示 益時’如在本發明的-種應用[LCD典型地以具有獨立 控,顯示區域的矩陣結構來排列,該區域稱為、、像素,,(顯 U最小片段)。每一個各別的像素適於選擇性地傳送或 阻擔來自背光(傳送模式)、來自反射器(反射模式)、或來自 兩者之結合(傳送反射模式)。 LCD像素可控制不同波長光的轉換。例如,可具有獨 立控制紅、綠與藍光之傳送數量的像素。在部份LCd中, 將,壓施加到像素的不同部份,以控制光通過染色玻璃的 午夕丨伤。在其匕的LCD中,不同的光係及時循序地投射 到像素的區域。假如同樣及時循序地改變電壓時,就會產 生不同顏色光的不同強度。藉由快速地改變像素所暴露到 的光之波長,1¾察者將看到顏色的結合,而非連續分離的 顏色,汴夕單色LCD可導致彩色的顯示器。例如單紅色的 LCD可才又射其影像到银幕。假如單綠色與單藍色對準 X 297公釐) 本紙張尺度適用中國國家標準 -4 ⑽397 五、發明説明(2 L色C::,時’其結合將是全部範圍的顏色。 定義,而1.2:度:由多數不同位準的光傳送與反射而 冬使用者可γ、進仃该傳迗或反射,以回應控制信號。 I位準係2辨出第一位準與第二位準之間的差異時,第 使用者而、〜5於第一位準。具有較大單色解析度的1^CD對 使用者而言則更為清楚。 電=2次—個或㈣複數個、像素接著像素地啟動。 禮鲁「形成於像素區域中的電容器充電而施加到各 象=。液晶藉扭轉而對像素電容的充電電壓起反應, 並錯此傳达相當數量的光。在一些LCD中,驅動電壓的增 加減少傳达’但在其他方面,它卻增加傳送。當多重的顏 色用於各像素時’複合的電壓則根據LCD照明方法而施加 到在不同位置(被像素充電的不同電容區域)或時間的像素。 各電壓控制特別顏色的傳送。例如,一像素可僅僅啟動用 於予以傳送的-藍光,而另一個用於綠光,第三個則用於 紅光。各顏色可用之多數的不同光位準,其造成更多數可 能的光結合。顏色可從紅像素、綠像素與藍像素結合,而 各像素係存在於不同的LCD上,以產生任何希望的結合像 素顏色。將三LCD(紅-綠-藍或rGB)光學對準,以致使來自 各相對應RGB像素的合成光產生一鮮明的顏色像素,以用 於LCD像素矩陣裡的各像素。LCD像素矩陣適合每一光、、則 頻器則顯示一視訊訊框。各光測頻器(RGb)產生一視訊訊忙 。一連,串的視訊訊框產生視訊影像,該視訊影像可超過時 間而改變(例如電影視訊)。 ^ 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 538397
將代表影像或視訊之複數位信號轉換成施加以將LCD之 各像素的電容充電的電壓,其係包含可限制單色解析度的 電路。驅動LCD之單一顏色所必需的信號係是數位與類比 的。各像素需要分開的選擇信號係為數位的,但施加驅動 電壓以將像素之電容充電以決定其光傳送則為類比的。
在LCD之陣列中的各像素係由行(垂直)驅動器與列(水平) 驅動為所定址。行驅動器開啟行開關,該行開關將代表視 成輸入的類比電壓(希望的液晶扭轉所必需的控制電壓)連接 到該行,而列驅動器則開啟第二類比開關,該第二類比開 關則將該行連接到希望的像素。 裝 至LCD的視訊輸入係為類比信號,其係以典型從大約6 5 至8_0伏特的中心參考電壓為中心。相等或接近這中心參考 包壓的電壓稱為VCOM〃,且其係施加到LCD玻璃蓋電極 ’該電極係為在玻璃蓋之内面上的透明導電塗層。此透明 的導電塗層典型地係為氧化錫銦(IT〇)。
視Λ像素的一訊框係在超過中心參考電壓的電壓上運行( 正倒轉)’而視訊像素的下一個訊框則在中心參考電壓以下 的電壓運行(負倒轉)。正與負倒轉之間的交流導致在各像素 的實質零淨DC(直流)偏壓。這實質地減少、、影像黏附"的 現像。, LCD技術已經將顯示器的尺寸從全銀幕尺寸減少到對角 線測起來小於1.3英吋的微型顯示器,減少到需要放大系 統的微,型顯示器。微型顯示器可使用半導體積體電路(IC)動 悲隨機存取記憶體(DRAM)之製程技術而製造。微型顯示器 -6 - 本紙張尺度適财國國家鮮(CNS) M規格(21GX 297公着) 538397 A7 B7 五、發明説明(4 ) ' -- 由矽基底板、玻璃蓋與插入液晶層所組成。微型顯示器係 排列成以複數列與行所排列的像素矩陣,其中列盘行的交 點定義出在矩陣中像素的位置。為了入射光,各像素係為 在反射鏡上的液晶單元。藉由改變液晶狀態,而可使入射 光改變其偏振。石夕基底板係為像素的陣列,其間距基本地 為10至20微米。各像素具有佔據該像素區域之大部分的反 射表面。反射表面同樣地為電導體,該導體形成具有如同 像素電容器之其他薄板之IT〇層的像素電容器(為像素矩陣 中所有像素電容器所共有)。由於各像素電容器係充電至某 一像素值,所以像素電容器之薄板間的液晶則會、、扭轉" 或、、朝反方向扭開",這影響入射到像素的光的偏振(由像 素鏡反射)。 微型顯示器可具有類比視訊信號輸入(、、類比顯示或數 位視訊信號輸人(、、數位顯示")。類比顯示器_般係以光栅 模式來定址,而在數位顯示器中的像素則可如同dram般 地,以隨機的次序來定址。隨機存取僅允許需要更新的像 素更新,因而節省製程的時間以及相關的能源浪費。 在小型LCD中,特別是在相較於像素單元之間的間隙的 區域,具有小像素單元區域的微型顯示器中,有一問題存 在。在量值上,像素之間的邊緣場因而顯著,而且邊緣場 所影響之區域相關於所有的像素區域而言則為顯著。這導 致小LCDs與高驅動電壓之嚴重性大增的影像退化。限制該 驅動電,壓是有幫助的,但其卻降低LCD的有效對比。 發明概要 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(21〇χ297公釐) 538397 A7 B7
五、發明説明(5 ) 藉由提供藉由修改寫到像素之視5民來源值,以平穩由一 鄰近像素轉換到另一像素之電壓大小,而改善液晶顯示器 (LCD)之影像品質的系統、方法與裝置,本發明克服了以上 所標出的問題以及現有技術的其他缺點與不足。假如鄰近 像素間之電壓轉換的量值太大的話,大的電壓轉換則可產 生鄰近像素間之強烈的邊緣場效應。 石夕的液晶(LCoS)微型顯示器,其適於接收來自數位視訊 資料來源的視訊資訊。LCoS微型顯示器可在例如為正常白 色扭轉向列的LC模式中運行。可選擇摩擦方向,以致於旋 錯(disCllnation)較佳地出現在垂直的像素邊緣(列之間),例 如60度扭轉自我-補償反射扭轉向列模式。假如顯示出具有 由光亮的灰區域所包圍之黑色區域的來源影像的話,那在 灰區域的範圍内可觀察出白線,而該灰區域則在其一邊與 黑色區域毗連。然而在黑色區域的另一邊,可觀察出白點 。假如將在灰/黑色區域邊緣之像素所用的來源視訊影像修 改的話,例如更朝向灰而寫入的正常黑色像素(比黑色光亮 ,但比正常灰還暗),或更朝向黑色而寫入的灰像素(更暗) ,那麼合成的LCD視訊影像則隨後具有明顯較少之起因於 邊緣效應場的影像失真。因為液晶的光電反應具有接近黑 色像素所用之飽和電壓的微小梯度,所以如此之像素之= 色的些微減少’或鄰近黑色像素之像素光亮度的減少則: 施加電壓裡具有強烈的效應。 示範目的而言,代表 的電壓值)可稱為黑色 就說明在此所揭露之具體實施例的 黑色的像素電壓值(充電在像素電容器 -8 - 538397 五、發明説明(6 :位準A (輸入至8位元DAC的〇〇h),而代表白色的像素電壓 。可稱為白色或位準D (輸入至8位元的。灰位準 可稱為灰色或位準C (較大於至8位元DAC的黑色_〇〇h且較小 於至8位元DAC的白色-FFh)。 在該發明之示範具體實施例中,視訊來源資料係饋給入 _位暫存器。比較器分析在移位暫存器裡的像素值,並限 制所有小於B、鄰近具有至少灰位準c之像素值的像素值於 位準B的實質黑色視訊值(00h<B<c)。或者,小於位準_ 影像值可藉由因素K而減少(增加灰位準),假如寫人邊緣灰 位準像素的位準具有(:與0之間的灰位準,在此k、β虚c係 是為了最喜愛影像而選擇的參數。就連續的顏色lcd系統 裝 而言’只-移位暫存器需要使用。就三色(红'綠 統而言’有三個移位暫存号可使用,而—义
。』便用 而母一個均用於RGB LCD的各種顏色部份。 線 在該發明之另-示範具體實施例中’寫到前列的視訊來 源像素資料,其係儲存在影像記憶體裡,所以,如在此所 說明的’可比較前列的像素值資料,並修改本列的視訊來 源像素貧料。因此可比較兩鄰近的行與列像素,以致使任 何鄰近像素將不予以寫到產生大至足夠弓!起影像退化 (disclination)之邊緣場的電壓位準。 在該發明之另一示範具體實施例中,在鄰近像素雷壓值 裡的量值改變將藉由平均—足夠數目像素-之所需的量值變 化而減,少,以致於無鄰近的像素具有較大於希望量值之電 壓值改變。這彳由將鄰近像素之間的輸入視訊資料電壓值 -9- 538397
量值改·菱除以希望的電壓值量值改變而得到,以決定、、 像素的數目,於此,可獲得全部的視訊資料電壓值量值 改=,而無·需超過任何兩鄰近像素之間的希望電壓值量值 改變。這導致電壓值裡更逐次的改變,例如多數鄰近像素 之步進#近像素電壓值改變,直到達到全部的視訊資 料電壓值量值改變。 在相同行上鄰近像素’其係在此可連同鄰近行上的鄰近 像素而况明。可利用視訊記憶體來儲存寫到前列與/或行上 ,像素的電壓值’以致於無鄰近的像素具有大到足夠造成 昜邊緣效應的電壓值差異,則是本發明所考慮且於本發明 之範圍内。 本發明乃針對一種用於改善液晶顯示器(LCD)之影像品質 的糸統,豸系統包含:一像素矩陣,其係以複數行與複數 列來排列,其巾,-列與—行的—交點定義出在該矩陣中 一像素的一位置;至少一數位類比轉換器(DAC),其具有一 數位輸入與-類比輸出;複數個行開目,其適於將該至少 DAC的類比輸出耦合到該複數行的各行;複數個列開關 ,其適於將該複數列的各列選擇性地耦合到該複數列;行 控制邏輯,其用於控制該複數個行開關;列控制邏輯,其 用於^制該複數個列開關;一視訊訊框至灰階轉換與像素 位址邂輯,其用於將視訊資訊轉成LCD灰階值與其相對應 的像素位址位置;以及視訊資料比較器/修改器邏輯,該視 訊資料,比較器/修改器邏輯適於接收該像素矩陣之各像素所 用的該LCD灰階值,其中將鄰近像素的灰階值予以比較, 裝 訂
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而假如在鄰近像素的該灰階值間之量值裡的差異較大於希 望值的活,那該灰階值的至少其中之一則予以修改,以致 於其間量值裡的差異不比該希望值大;該視訊資料比較器/ L改器避輯,其適於將所有未修改的灰階值與任何修改的 灰階值發达到至少一 DAC ;該視訊訊框至灰階轉換以及像 素位止c輯其適於將該像素位址位置發送到該行控制邏 輯與該列控制邏輯。 本發明同樣針對一種改善包含以複數列與行來排列之像 素矩陣之液晶顯示器(LCD)之影像品f的方法,其_列與行 的交點定義出該矩陣中像素的位置,該方法包含以下步驟 ••決定是否像素的灰階值較大於第一參考值,並且將該灰 階值寫到該像素位置,纟巾假如該像素之該灰階值小於或 等於第一參考值的話,那隨後則將鄰近像素的灰階值寫到 該鄰近像素,以及假如該像素之該灰階值大於第一參考值 的活那1^後則決定是否該鄰近像素的該灰階值小於第二 參考值,假如是的言$,則隨後將第二參考值寫到該鄰近像 素,而假如否的話,則隨後將該鄰近像素的該灰階值寫到 該鄰近像素。 本發明同樣針對一種改善包含以複數列與行來排列之像 素矩陣之液晶顯示器(LCD)之影像品質的操作方法,其中列 與行的交點定義出該矩陣中像素的位置,該方法包含以下 步驟:決定是否像素的灰階值較大於第一參考值,並且將 該灰階隹寫到該像素位置,其中假如該像素之該灰階值小 於或等於第一參考值的話,那隨後則將鄰近像素的灰階值 -11- 本紙張尺度適Μ中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公董) 538397 A7 _— _____ B7 五、發明説明(9 ) 寫到該鄰近像素,而假如該像素之該灰階值大於第一參考 值的話’那隨後則決定是否該鄰近像素的該灰階值小於一 第二參考值,假如是的話,則隨後將該鄰近像素的該灰階 值乘以k ,並將該乘積寫到該鄰近像素,以及假如否的話, 則隨後將該鄰近像素的該灰階值寫到該鄰近像素。 本發明同樣針對一種改善包含以複數列與行來排列之像 素矩陣之液晶顯示器(LCD)之影像品質的操作方法,其中列 與行的交點定義出該矩陣中像素的位置,該方法包含以下 步驟·決疋疋否像素的灰階值較大於第一參考值,並且將 該灰階值寫到該像素位置,其中假如該像素之該灰階值小 於或等於第一參考值的話,那隨後則將鄰近像素的灰階值 寫到該鄰近像素,以及假如該像素之該灰階值大於第一參 考值的活,那隨後則決定是否該鄰近像素的該灰階值小於 一第二參考值,假如是的話,則隨後將該像素與該鄰近像 素之該灰階值之間的差異除以I,並將該結果儲存為N,而 且改變該下個N鄰近像素之灰階值小於〗,以及將改變的下 個N灰階值寫到該下個n鄰近像素,而假如否的話,則隨後 將該鄰近像素的該灰階值寫到該鄰近像素。 本發明之技術性優點係為在微型顯示器中之改善的影像 品質。另一個技術性優點則為在產生強烈邊緣場效應之像 素電壓之間的平穩變遷。對從以下圖式、說明與申請專利 範圍而熟習本技藝者而言,本發明之其他技術性優點將可 輕易地,明白。該發明之種種具體實施例僅獲得上述優點的 一部份。而對該發明而言,沒有一個優點是絕對的。 -12- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 538397 A7 B7 五、發明説明( M·式簡單說明 本發明及其優點之更完整的理解可參考結合附圖之以下 說明而獲得.,其中: 第1圖係為一部份液晶顯示器的示意平面圖; 第2圖係為第!圖之一部分液晶顯示器的示意前視圖; 第3圖係為液晶顯示系統的示意方塊圖; 第4圖係為第3圖之一部分液晶顯示器的示意圖; 第5圖係為該發明之示範具體實施例的示意方塊圖; 第6圖係為像素電壓位準對像素位置的圖,其說明先前技 藝液晶顯示系統的操作; 第7圖係為像素電壓位準對像素位置的圖,其說明根據該 發明示範具體實施例之液晶顯示系統的操作; 第8圖係為像素電壓位準對像素位置的圖,其說明根據該 發明另一示範具體實施例之液晶顯示系統; 第9圖係為該發明之示範具體實施例的示意流程圖; 第10圖係為該發明之另一示範具體實施例的示意流程圖; 第11圖係為該發明之另一示範具體實施例的示意流程圖; 第12圖係為該發明之另一示範具體實施例的示意流程圖; 第13圖係為該發明之另一示範具體實施例的示意流程圖 ;以及’ 第14圖係為該發明之仍另一示範具體實施例的示意方塊 圖。 雖然本發明容許種種的修改與替代型式,然而其特定的 示範具體實施例卻已經藉由圖式中的例子顯示,並在此詳 -13- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS). A4規格(210 x 297公董) 538397 A7 -------------- —__B7 五、發明説明(11 ) *---*~- 細地說明、。無論如何,應該瞭解的是,在此特定具體實施 例的說明並非意圖限制該發明於所揭露的特別型式,相反 地β發明部覆蓋如申請專利範圍所定義、在該發明之精 神與範圍内的種種修正、意義相等與變更。 楚皇县體實施例之詳細說明 本^月乃針對液晶顯示器(LCD),其包含具有光調節特性 的液甜像素矩陣,而該特性由儲存於電容器裡的電壓值所 控制’該電容器則包含代表LCD之像素矩陣中之像素的區 域複數個數位類比轉換器(DAC),其經過類比開關而耦合 到像素矩行,以用於該行之電壓充電。列類比開關將各列 連接到選擇列上所希望的各別像素電容器薄板,藉此轉換 2上的電壓值到各別的像素電容器。本發明之具體實施例 藉由修正寫到像素電容器的視訊電壓值❿改善液晶顯示器 (LCD)的影像品質,以致於減少從一鄰近像素區域到另一像 素區域之電壓變遷的量值變化。假如鄰近像素區域間之電 壓變遷的量值太大的話,電壓變遷則可在鄰近像素區域間 產生強烈的邊緣場效應,其稱為、、旋錯。 現將參考圖式來概述說明本發明較佳具體實施例的細節 。圖式中相同的元件將由相同的號碼表示,而相似的元件 則將由具有不同小寫字母字尾的相同號碼表示。 參考第1圖,其描述一部份液晶顯示器(LCD)的概略示意 平面圖。LCD—般由號碼102代表,且包含複數個像素1〇8 (第3圖)。·各像素具有各別的像素1〇8電容器薄板或、、鏡"84 像素10 8排列在矩陣陣列中。在該發明之示範具體實施例 __ - 14- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4规格(210 X 297公釐) 538397 A7 B7 五、發明説明(12 ) 中’像素鏡84係配置在石夕基板82上。像素鏡84形成像素電 容器的一片薄板,其它的像素電容器薄板則由透明ιτ〇 (Induim Tm. Oxide ;氧化錫銦)層所形成。基板”可以是半 導體積體電路小晶片,其具有電晶體組裝於其中,而且部 份的XI些電晶體可連接到像素鏡84。像素鏡84之間的空間 86非常小,且鄰近像素鏡84之間之夠大量值的電位差可導 致液晶材料裡的產生旋錯。 現在參考第2圖,其描述第丨圖之一部分液晶顯示器的示 意前視圖。LCD 102包含基板82 ,而像素鏡84則移位在該基 板的表面上。液晶材料88圍繞像素鏡84。例如破璃或塑膠 的透明蓋子92,在其一邊具有透明導電塗層9〇,例如氧化 錫銦(ITO),該層形成用於像素鏡84的其他電容器薄板。蓋 子92的外表面94是LCD 102可見的部份。典型地,光%快閃 到LCD 102的外表面94,而液晶材料88則修改從像素鏡料反 射的光98。各像素鏡84結合1丁〇層9〇,其間具有獨特的電壓 充電,該獨特的電壓充電修改於電壓充電期間内液晶材料 Μ的扭轉。液晶材料88扭轉的數量決定有多少光%如反射 光98—般地返回(光偏振濾波器,未說明,其係同樣地結合 液晶修改光偏振而應用)。鮮明且清晰的視訊訊框將具有二 像素鏡84之間光滑且清楚的光偏振躍遷,然而,當鄰近像 素鏡84之間的電壓差太大時,旋錯則可能發生。本發明藉 由限制鄰近像素鏡84之間電壓差的量值而克服這些旋錯。 參考第3圖,其說明液晶顯示系統的示意方塊圖。用於將 電壓值寫到液晶顯示系統(LCD)之像素之系統的高位準方塊 A4^(210X297^) -15 五、發明説明(13 圖,其係一般由號碼100所代表。寫到像素的電壓值代表影 像視訊的訊框。電壓值控制在各像素區域之液晶材料的 、'扭轉〃,以致於當光快閃在或經過:lcd時,光偏振與最 終通過偏振濾波器的光強度則由在LCD之各像素區域上液 晶材料的、、扭轉〃所控制。 為了祝明與示範目的,在第3圖裡所描述的lcd 1⑻包含 Μ列106、N行104、全部為M x N個各別可定址像素1〇8的 像素矩陣102。使用列控制邏輯11〇與行控制邏輯112的結合 以選擇用於LCD 100裡之寫入的各像素1〇8,其係在此有更 το整的說明。視訊至像素轉換邏輯與查表(LUT)(於下文為 轉換遨輯)114進行必要的計算與步驟,以將視訊訊框影像 116轉換成離散的數位值,各數位值則代表像素視訊電壓值 。數位值發送到數位類比轉換器(DAC)12〇、121、122以及 123 ,且其像素位置位址則發送到列與行控制邏輯丨ι〇與丨12。 DAC的任何號碼可根據本發明之示範具體實施例而使用 貝J所考慮且位於本發明的範圍内。DAC 120、121、122以 及123具有包含類比值的輸出,例如電壓或電流,其係相當 於來自轉換邏輯114的數位輸入字元。 現參考第4圖,其描述第3圖之一部分液晶顯示系統1〇〇的 不思方塊圖。為了說明與示範目的,一部份的像素矩陣丨〇2 表現成像素108aa-108dd(4 X 4矩陣)、像素列開關3〇〇至333 以及像素行開關290至293。LCD藉由放置希望的電壓充電 在1^〇,1〇〇的各像素108“_108(1(1而來運行。在像素1〇8的電 壓充電造成在像素區域的液晶以改變其、、扭轉"定向,以 -16- 本紙張尺度itiU t s S家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 538397 A7 ______B7 五、發明説明(14 ) 致於通過LCD 100或反射的光因此受到影響。轉換邏輯114 使用接收到的視訊訊框資訊丨16,以創造發送到DAC 12〇_ 123之適當的數位值,而DAC 12〇-123則代表在各像素位置 之視訊訊框部份。除此之外,轉換邏輯114結合這些像素電 壓值之每一個x-y座標(列-行)位置,並且將其發送到列控制 避輯110以及行控制邏輯112。 DAC 120-123從轉換邏輯114接收數位表示的視訊像素值 ,並將這些數位表示轉換成類比值,例如電壓或電流,而 該類比值然後則施加到各相對應行1〇4。像素1〇8心_1〇8(^的 每個皆具有與之結合的電容178,且行〇、丨、2(未顯示)與 3的每一行則各自具有與之結合的電容18〇、i8i、182(未顯 示)與183。各像素的電容178可不盡相同,而各行的電容 180 18 1、18 2與18 3亦不盡相同。無論如何,行電容,例 如180,其係較大於像素電容,例如178。行電容係充電到 希望的電壓值。DAC的輸出係連接到行,並藉此而充電行 電容到希望的類比電壓,而在選擇列的各像素則連接到相 對應的行。因此,在像素上的電壓將實質地與在相對應行 上的電壓相同。 例如’當選擇出像素列時,行則充電到某電壓,故其交 姑則為予以充電的希望像素。例如,當行開關關閉 時,行〇-3則各自從〇八(:120-123充電。當列開關3〇〇-3〇3關 閉時,像素108aa-108dd每一個的電容178則各自從行〇-3充 電可使用複數個DAC以同時地將行之相同數目的電容充 電,然後使用一列中相同數目的開關,以從各別的充電行 -17- 538397 五、發明説明(15 :相同數目之像素的電容充電。行控制邏輯⑴與列控制邏 輯110各別地控制用於像素⑽aa_ 1G8dd群組之行開關29〇_ 293以及列開關3QQ·333的操作。其它的像素群組⑽則以相 同的方式來控制。 裝 現參考第5圖,其描述該發明之示範具體實施例的概略方 塊圖。DAC 12(M23適於接收來自灰階檢查表3〇4的數位振 幅資訊。灰階檢查表3〇4接收來自視訊資料比較器/修改器 邏輯川的像素灰階資訊,該視訊資料比較器/修改器邏輯 比較鄰近像素的灰階值且修改一或二值,以維持像素電壓 值之間的電壓量值改變於所希望的界限之内。視訊資料比 較器/修改器邏輯31G接收來自視訊訊框至咖像素灰階轉換 與像素位址邏輯302的像素灰階值312。視訊訊框至LCD像 素灰階轉換與像素位址邏輯3〇2適於將視訊資訊ιΐ6轉成相 對應的像素資訊(灰階與像素位址資訊)。像素位址資訊係發 送到適於控制列控制邏輯i 10與行控制邏輯丨12的像素 位址控制器306(第3圖)。視訊記憶體3〇8可使用來儲存修改 過的影像資料。除此之外,視訊記憶體3〇8亦可使用來儲存 前列的影像資料,以用來與本列的影像資料比較。在修= 之前與/或者之後等等,視訊記憶體亦可使用來儲存一或更 多的鄰近像素影像資料值。 < 在描述於此所揭露之示範具體實施例時, 双#,、、邑的像 素電壓值(充電在像素電容器上的電壓值)可稱為黑色或位準 A (輸入至8位元DAC的00h),而代表白色的像素電壓值則可 稱為白色或位準D (輸入至8位元DAC的FFh)。灰位準 :、 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公發) -18- 538397 五、發明説明(16 ) 灰或位準c (較大於至8位元DAC的黑色_〇〇h且較小於至8位 元DAC的白色.FFh)。具有更多或更小輸入位元的DAC在此 則予以考慮,且其係位於本發明之範圍内。 參考第6圖,其描述像素電壓位準對像素位置的圖,其說 明先:技藝液晶顯示系統的操作。在位置61〇的像素具有白 色電^位準FFh (位準d),而在位置618的鄰近像素則具有黑 ^電壓位準00h (位準A)。在位置61〇與618之像素間的電壓 量值差,其係可足夠大到導致藉由這兩像素間之邊緣場效 應所引起的影像退化。 參考第7圖,其描述像素電壓位準對像素位置的圖,其說 月根據本發明之不範具體實施例之液晶顯示系統的操作。 在位置610的像素具有白色電壓位準呢(位準⑺,而在位置 716的鄰近像素具有小於黑色⑻電壓位準(位準b)。極立靠 近的像素位置718具有黑色電壓位準〇〇h (位準a)。在:置 訂 610與716,以及716與718之鄰近像素間的電壓量值差,其 係沒有足夠大到導致藉由邊緣場效應所引起的影像退化。’、 返回蒼考第5圖,視訊資料比較器/修改器31〇可包含移位 暫存裔與比較器。視訊來源資料工16係從視訊訊框至[CD像 素灰階轉換邏輯302饋送到視訊資料比較器/修改器31〇裡的 移位暫存态。在視訊資料比較器/修改器⑽的比較器,其 析在移位暫存器裡的像素值,並限制所有小於B、鄰近具 有至少灰位準C之像素值的像素值於位準㈣實質黑色視訊 t(HC)。或者,小(更暗)於位準b的像素值可藉由因 '、k而減少(增加灰位準),假如寫人邊緣灰位準像素的像素 -19 297公釐) A7
之間的灰位準,在此k、B與c係是為了最喜愛影 擇的參數。就連續的顏色LCD系統而言,只一移位 子為需要使用。就二色(紅'綠·藍)lcd系統而言,有三個 位暫存器可使用’每_個均用於刪[cm的各種顏色部 TO 。 在該發明之另外的示範具體實施例巾,寫到前列的視訊 :源像素貝料,其係儲存在視訊資料比較器/修改器3 1〇的 視Λ σ己隱體裡’所以’如在此所說明的,彳比較前列的像 素值資料,並修改本列的視訊來源像素資料。因此可比較 兩鄰近的行與列像素,以致使任何鄰近像素將不寫到產生 大至足夠引起影像退化之邊緣場的電壓位準。 參考第8圖,其描述像素電壓位準對像素位置的圖,其說 明根據該發明之另一示範具體實施例之液晶顯示系統。在 鄰近像素電壓值裡的量值改變將藉由平均一足夠數目像素 之所需的量值變化而減少,以致於無鄰近的像素具有電壓 值改變’而該電壓值改變導致較大於希望量值之鄰近像素 間的電壓改變。這可由將鄰近像素之間的輸入視訊資料電 壓值置值改’憂’除以希望的電壓值量值改變而得到。這決 定、、像素的數目〃,於此,可獲得全部的視訊資料電壓值 量值改變,而無需超過任何兩鄰近像素之間的希望電壓值 量值改變。這導致電壓值裡更逐次的改變,例如多數鄰近 像素之、、步進〃鄰近像素電壓值改變,直到達到全部的視 訊資料.電壓值量值改變。步進的電壓改變係說明在像素位 置812 、 814與818 。 -20- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210 X 297公釐) 538397 A7
值的修改,其係在此可連同 可利用視訊記憶體來儲存寫 值,以致於無鄰近的像素具 電壓值差異,則是令人所^ 在相同列上鄰近像素之電壓 鄰近列上的鄰近像素而說明。 到前列與/或行上之像素的電壓 有大到足夠造成場邊緣效應的 慮且位於本發明之範圍内。 參考第9圖,其描述該發明之示範具體實施例的示音流程 圖。第7圖之圖式說明此示範具體實施例的操作。::驟 9〇2中,接收視訊資料值。在步㈣时,將接收到的視 資料值予以檢測,以決定其是否較大於灰位準c。假如否的 話,在步驟9G4中,將接收到的視訊資料值寫到其各自的像 素。假如較大於灰位準c的話,則在步驟9〇6中,檢測下個 接收到的視訊資料值,以決定其是否小於灰位準B。假如下 個接收到的視訊資料值較大於或等於灰位準B的話,那隨後 於步驟912中,下個接收到的視訊資料值則寫到下個各別的 像素。假如小於灰位準B的話,那下個接收到的視訊資料值 則隨後設定到灰位準B,並於步驟912中寫到下個各別的像 素。上述步驟之進行乃用於在寫到各別像素之前的各視訊 資料值。 參考第10圖,其係描述該發明另一示範具體實施例的示 意流程圖。在步驟1002中,接收視訊資料值。在步驟1〇〇4 中,檢測接收到的視訊資料值,以決定是否它大於灰位準c 。假如否的話,則隨後在步驟i 〇丨〇中,將接收到的視訊資 料值寫到其备別的像素。假如大於灰位準C,則隨後在步驟 1006中’檢測下個接收到的視訊資料值,以決定是否它小 •21 - 本紙張尺度適财® S家鮮(CNS) A4規格(21GX 297公釐)' 538397 A7
於灰位準B。假如下個接收到的視訊資料值較大於或等於灰 位準B的活,那隨後在步驟10 12中將下個接收到的視訊資料 值寫到下個各別的像素。假如小於灰位準B的話,那下個接 收到的視訊資料值則隨後乘以常數k ,並於步驟1012中,寫 到下個各別的像素。上述步驟之進行乃用於寫到各別像素 之前的各視訊資料值。 、 參考第11圖,其描述該發明另—示範具體實施例的示意 流程圖。第8圖之圖式說明此示範具體實施例的操作。於步 驟1102中,接收視訊資料值。於步驟11〇4中,檢測接收到 的視訊資料值,以決定它是否較大於灰位準c。假如否的話 ,於步驟1110中,接收到的視訊資料值則寫到其各別的像 素。假如大於灰位準c的話,那隨後於步驟11〇6中,檢測下 個接收到的視訊資料值,以決定是否它小於灰位準b。假如 下個接收到的視訊資料值大於或等於灰位準B的話,那隨後 於步驟1112中,下個接收到的視訊資料值則寫到下個各別 的像素。假如小於灰位準B的話,那隨後於步驟11〇8中,視 訊資料值與下個視訊資料值之間的差異乃除以j,且該結杲 則儲存為N。在步驟1114中,下個N視訊資料值則改變成小 於I。於步驟1112中,下個N視訊資料值則寫到下個1^各別像 素。上述步驟之進行乃為了寫到各別像素之前的各視訊次 料值。 、 參考第12圖,其描述該發明另一示範具體實施例的示意 流程圖,。於步驟1202中,接收視訊資料值。於步驟^⑽; ,檢測接收到的視訊資料值,以決定它是否較大於灰位準c
裝 訂
-22- 、發明説明(20 ) 。假如否的話,則隨後於步驟1216中檢測前列的下個視訊 資料值’以決定它是否大於灰位準C。假如否的話,那隨後 於步驟12 10中,接收到的視訊資料值則寫到其各別的像素 。假如視訊資料值大於灰位準c的話,那隨後於步驟12〇6中 ’檢測下個接收到的視訊資料值,以決定它是否小於灰位 準B假如下個接收到的視訊資料值大於或等於灰階b的話 ,那隨後於步驟1212中,將下個接收到的視訊資料值寫到 下個各別的像素。假如小於灰位準B的話,那則將下個接收 到的視訊資料值隨後設定在灰位準B ,並於步驟1212中將其 寫到下個各別的像素。假如前列的下個視訊資料值大於灰 位準c的話,那隨後於步驟1206中檢測下個接收到的視訊資 料值,以決定它是否小於灰位準B。假如下個接收到的視訊 資料值大於或等於灰位準B的話,那隨後於步驟1212中,將 下個接收到的視訊資料值寫到下個各別的像素。假如小於 灰位準B的話,那隨後則將下個接收到的視訊資料值設定到 灰位準B,並於步驟1212中,將其寫到下個各別的像素。上 述步驟之進行乃為了寫到各別像素之前的各視訊資料值。 立參考第13圖’其描述該發明之示範具體實施例的概略示 了方塊圖。說明於第13圖中的示意方塊圖具體實施例,其 係為第9圖之流程圖的不範實施過程。其它的實施過程則同 樣有效,且發生於熟習一般相關技藝、並從此揭露中得到 利孤者。像素灰階值312可在移位暫存器13〇〇中接收到。視 訊資料,值可儲存於移位暫存器健存元件nG2,而下個視訊 資料值可儲存於移位暫存器,儲存元件蘭。多王器测適 538397 A7 - -——— —_B7 五、發明説明(21 ) ~一 ---一一 於選擇視訊資料值、下個視訊資料值或者在位準㈣資料值 。-旦多工器1306之輸入組成一選擇的話,那多工器 的輸出則驅動數位類比轉換器(DAC) 13〇8,該轉換器將適 當仃充電,而該適當行則連接到予以充電之希望的像素。 多工器1320選擇儲存於儲存元件13〇2的視訊資料值,或 儲存於儲存元件1304的下個視訊資料值。多工器制的輸 出耦合到比較器Π12的第一輸入。多工器1318選擇參考位 準C 13 16,或參考位準B 1314,而它的輸出則搞合到比較 器1312的第二輸入。比較器1312將到參考位準c的視訊資料 值與到參考位準B的下個視訊資料值相比較。根據這些比較 ,位準寫入決定邏輯131〇選擇出適當的視訊像素資料值, 以用於驅動DAC 1308。來自決定邏輯131〇的選擇乃根據第 9圖中所示的流程圖。 參考第14圖,其#述該發明更另夕卜之示範具體實施例的 不思方塊圖。第14圖中所說明的示意方塊圖具體實施例係 為第10圖概权圖的不範實施過程。其它的實施過程則同樣 地有效,並發生於在熟習一般相關技藝、並從此揭露中得 到利ϋ者。像素灰階值3 12可於移位暫存器丨3〇〇中接收。視 Λ資料值可儲存於移位暫存器儲存元件丨3 〇2,而下個視訊 資料值可儲存於移位暫存器儲存元件13〇4。多工器13〇6適 於選擇視訊資料值、下個視訊資料值或者乘以k的下個視訊 二貝料值。一旦多工器1306之輸入組成一選擇的話,那多工 器1306.的輸出則驅動數位類比轉換器(DAC) 13〇8,該轉換 器將適s行充電,而該適當行則連接到予以充電之希望的 -24-
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像素。 多工器1320選擇儲存於儲存元件1302的視訊資料值,或 儲存於儲存元件1304的下個視訊資料值。多工器132〇的輸 出耦合到比較器1312的第一輸入。多工器1318選擇參考位 準C 13 16,或參考位準B 1314,而它的輸出則耦合到比較 器13 12的第二輸入。比較器1312將到參考位準c的影像資= 值與到參考位準B的下個視訊資料值相比較。根據這些比較 位準寫入決疋邏輯1310選擇出適當的視訊像素資料值, 以用於驅動DAC 1308。來自決定邏輯131〇的選擇乃根據第 10圖中所示的流程圖。 可部份或全部地將該LCD與/或LCD系統組裝在半導體積 體電路或積體電路上,其係為本發明所考慮並於本發明之 具體實施例的範圍内。 本發明因而充分地適於實行該目的,並獲得上述之目的 與優點,以及其他在此所固有的。雖然本發明已經予以描 述、5兒明’且本發明參考示範具體實施例而來定義,但是 如此的參考並未暗示著本發明的限制,而且並無如此的限 制被推論出。誠如熟習一般相關技藝、並從此揭露中得到 利益者所發生的,本發明可以修正、變更與具有相當的形 成及功能。本發明所描述並說明的具體實施例僅用於解釋 ,而非本發明範圍所應有盡有的。因此,本發明意圖僅藉 由附加之申凊專利範圍的精神與範圍而予以限制,並在各 方面給予相當的替代完全的認可。 -25- 本紙張尺度適财國®家*^(CNS) Α4規格(21GX 297公Θ 雇~ -----^

Claims (1)

  1. 538397 申請專利範圍 一種用於改善 έ玄系統包含: 液晶顯 示器(LCD)之影像品質的系統, 一像素矩陣’其係以複數行與複數列來排列,其中,列與一仃的一父點定義該矩陣中一像素的一位置; 至少一數位類比轉拖@ i 得換為(DAC) ’其具有一數位輸入盥 一類比輸出; ” 複數個行開關,其_协& β 3丨、^ 、k於將該至少一 D AC的類比輸出耦 合到该複數行的各行; 復數個列開關,其適於將該複數行的各列選擇性地耦 合到該複數行; 行控制邏輯,其用於控制該複數個行開關; 列控制邂輯’其用於控制該複數個列開關; 一視訊訊框至灰階轉換與像素位址邏輯,其用於將視 訊資訊轉成LCD灰階值與其相對應的像素位址位置;以及 視訊資料比較器/修改器邏輯,該視訊資料比較器/修 改器邏輯適於接收該像素矩陣之各像素所用的該LCD灰 階值’其中將鄰近像素的灰階值予以比較,而且假如在 鄰近像素的該灰階值間之量值裡的一差異較大於一希望 值的話,那該灰階值的至少其中之一則予以修改,以致 於其間量值裡的差異不比該希望值大; 該視訊資料比較器/修改器邏輯,其適於將所有未修 改的灰階值與任何修改的灰階值發送到至少一 DAC ; 裝 訂 26- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 538397 A8 B8 C8
    2. 3. 4. 5. 广見訊訊框至灰階轉換…m立址邏輯,其適於將 該像素位址位置發送到該行控制邏輯與該列控制邏輯、 如申請專利範圍第W之系統,進一步包含用於儲存該 LCD灰階值的一視訊記憶體。 如申請專利範圍第i項之系統’進一步包含用於儲存該 未修改與該修改2LCD灰階值的一視訊記憶體。 人 如申請專利範圍第i項之系統’進一步包含耦合到該視 訊資料比較器/修改器邏輯的一視訊記憶體。 如申請專利範圍第丨項之系統,其中該視訊資料比較器/ 修改器邏輯包含至少一比較器與至少一移位暫存器,^ 至少一移位暫存葬適合用來儲存至少一像素與至少一鄰 近像素所用的灰階值。 6·如申請專利範圍第5項之系統,其中該視訊資料比較器/ 修改器邏輯包含一位準寫入決定邏輯,用於決定鄰近像 素LCD灰階值之間的量值差異。 7.如申請專利範圍第6項之系統,其中該位準寫入決定邏 輯決定何種該LCD灰階值予以修改。 8 ·如申响專利範圍第1項之系統,進一步包含於該視訊資 料比較器/修改器邏輯與該至少一 DAC之間耦合的一灰階 檢查表。 9. 如申請專利範圍第1項之系統,其中該LCD、該複數個行 開關以及該複數個列開關係組裝在一半導體積體電路上。 10. 如申請專利範圍第1項之系統,其中該LCD、該複數個行 開關、該複數個列開關、該行控制邏輯以及該列控制邏 -27- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(21〇 X 297公釐) 538397 A8 B8 C8 _ D8 六、申請專利範圍 輯係組裝在一半導體積體電路上。 Π.如申請專利範圍第1項之系統,其中該視訊訊框至灰階 轉換與像素位址邏輯、該視机資料比較器/修改器邏輯以 及該至少一DAC係組裝在至少一半導體積體電路上。 12· —種改善包含以複數列與行來排列之一像素矩陣之一液 晶顯示器(LCD)之影像品質的方法,其中一列與一行的 一交點定義該矩陣中一像素的一位置,該方法包含以下 步驟: 決定是否一像素的一灰階值較大於一第一參考值,並 且將該灰階值寫到該像素位置,其中; 假如該像素之該灰階值小於或等於第一參考值的話, 那隨後則將一鄰近像素的一灰階值寫到該鄰近像素,以及 假如該像素之該灰階值大於第一參考值的話,那隨後 則決定是否該鄰近像素的該灰階值小於一第二參考值, 假如是的話,則隨後將第二參考值寫到該鄰近像素, 以及 假如否的話,則隨後將該鄰近像素的該灰階值寫到該 鄰近像素。 13. 如申請專利範圍第12項之方法,進一步包含以下步驟: 接收視訊資訊;以及 將4視訊資訊轉換成該LCD灰階值以及其該相對應的 像素位址位置。 14. 士 U利範圍第12項之方法,進—步包含儲存該 I_______ -28- 本紙張尺度適财目料料(CNS) A4規格
    灰階值於一記憶體中的該步驟。 ".一種改善包含以複數列與行來排列之一像素矩陣之一液 ^顯示^LCD)之影像品質的方法,其中-列與-行的 父點疋義該矩陣中一像素的一位置,該方法包含以下 步驟: 决定疋否一像素的一灰階值較大於一第一參考值,並 且將該灰階值寫到該像素位置,其中: 假如該像素之該灰階值小於或等於第一參考值的話, 那Ik後則將一鄰近像素的一灰階值寫到該鄰近像素,以及 假如該像素之該灰階值大於第一參考值的話,那隨後 則決定是否該鄰近像素的該灰階值小於一第二參考值, 假如是的話,則隨後將該鄰近像素的該灰階值乘以k ’並將5亥乘積寫到該鄰近像素,以及 假如否的話,則隨後將該鄰近像素的該灰階值寫到該 鄰近像素。 16. —種改善包含以複數列與行來排列之一像素矩陣之一液 晶顯不?§ (LCD)之影像品質的方法,其中一列與一行的 一交點定義該矩陣中一像素的一位置,該方法包含以下 步驟: 決定是否一像素的一灰階值較大於一第一參考值,並 且將該灰階值寫到該像素位置,其中; 假如該像素之該灰階值小於或等於第一參考值的話, 那隨後則將一鄰近像素的一灰階值寫到該鄰近像素,以及 -29- 本紙張尺度適用中國國豕標準(CNS) A4規格(210 X 297公董)
    假如該像素之該灰階值大於第一參考值的話,那隨後 .則決定是否該鄰近像素的該灰階值小於一第二參考值, 假如是的話,則隨後將該像素與該鄰近像素之該灰階 值之間的差異除以I,並將該結果儲存為N,而且將該下 個N鄰近像素之灰階值改變成小於I,以及將改變的下個 N灰階值寫到該下個N鄰近像素,以及 假如否的話,則隨後將該鄰近像素的該灰階值寫到該 鄰近像素。 17.如申請專利範圍第12項之方法,其中該像素與該鄰近像 素在相同列上。 18·如申請專利範圍第12項之方法,其中該像素與該鄰近像 素在不同列上。 19·如申請專利範圍第15項之方法,其中該像素與該鄰近像 素在相同列上。 20.如申請專利範圍第丨5項之方法,其中該像素與該鄰近像 素在不同列上。 -30 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公^7
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