专利名称：可增进颜色表现层次的显示器及其信号处理方法
技术领域：
本发明提供一种平面显示器与其形成方法，特别是指一种将逻辑运算单元集成于平面显示面板，且利用有限的位数来增进颜色表现层次的平面显示器与其形成方法。
背景技术：
平面显示器具有外型轻、薄、耗电量少，以及无辐射污染等特性，故已被广泛地应用于笔记型计算机(notebook)、个人数字助理(PDA)等携带式信息产品中，乃至于航天及医疗诊断仪器的领域内。
请参阅图1，图1是公知液晶显示(Liquid Crystal Display，LCD)面板10的功能方块示意图。如图所示，液晶显示面板10主要包含有一显示区域12，其中包含有多条扫描线(scan line)与多条数据线(data line)(皆未显示于图1中)，一栅极驱动电路(scan driver or gate driver)14与一数据驱动电路(data driver)16用来驱动显示区域12内的扫描线及数据线，以及一数据运算单元(data processing circuit)18用来接收自外部传送进来的输入图像数据(如图所示的图像信号R21、G22、B23)并产生对应的输出图像数据(如图所示的图像信号SDATA-R24、SDATA-G25、SDATA-B26)。如本领域所公知，栅极驱动电路14包含有多个栅极驱动集成电路芯片15A、15B、15C，分别用来提供一启动导通电压(turn-on voltage)至相对应的扫描线，数据驱动电路16则包含有多个源极驱动集成电路芯片17A、17B、17C，分别用来提供一相对应于一图像信号的灰度(gray scale)电压至各数据线，而逻辑运算单元18包含有一时序控制器(timing controller)20，用来依据一垂直同步信号VSYNC27，一水平同步信号HSYNC28，以及一驱动时钟CLOCK29来控制栅极驱动集成电路芯片15A、15B、15C与源极驱动集成电路芯片17A、17B、17C的操作时序。
仍请参考图1，源极驱动集成电路芯片17A内部的缓冲存储器(Buffer)依序填满图像数据后，则下一源极驱动集成电路芯片17B会开始运作提取图像数据，直至源极驱动集成电路芯片17B内部的缓冲存储器填满后，再继续重复上述步骤，直到所有的源极驱动集成电路芯片17A至17C内部的缓冲存储器都填满，亦即，上述操作将不断重复直到一条水平线的数据均写入相对应的源极驱动集成电路为止。之后，时序控制器20将控制所有的源极驱动集成电路17A、17B、17C，因此，各源极驱动集成电路芯片17A、17B、17C的缓冲存储器所记录的数据便输入至各源极驱动集成电路芯片17A、17B、17C内部一数字模拟转换器(digital/analog converter，D/A converter，未显示于图1中)中，最后，各数字模拟转换器便将数字图像数据转换为模拟电压信号，并输出至显示区域12以驱动相对应的数据线。
公知低温多晶硅液晶显示器(LTPS TFT-LCD)的数字模拟转换器因受限于电路布局空间，所以通常最多只能处理12位的灰度值(12bits color)或是16位的灰度值，若要做到能处理更高位的灰度值，则必须仰赖高品质的运算放大器(OP Amp)或是模拟信号缓冲器(analog buffer)以作为高速数字模拟转换器(high speed D/A converter)的基本构成电路，然而，以现今LTPS技术所开发的运算放大器或是模拟信号缓冲器，并无法满足产量稳定的要求。
发明内容
因此本发明的主要目的的一在于提供一种显示器，其集成逻辑运算单元于该显示装置上，以利用有限的位数来增进颜色表现层次，以解决公知液晶显示器受限于低位图像数据的问题。
根据本发明，其公开了一种显示器，包括一基板 多个像素；一逻辑运算单元，形成于该基板，用来转换一原始数据的灰度值以做为一显示数据的灰度值。
此外，本发明另公开一种显示器信号处理方法，包括下列步骤提供一原始信号，利用形成于该显示器的一逻辑运算单元转换该原始数据的灰度值，以做为一显示数据的灰度值。
本发明可利用原本处理12位灰度值的数字模拟转换器来显示更高位(如18位)的灰度值，并不需要增加太多额外的电路，不仅达到节省成本的要求，对于高解析度的图像需求也提出了新的解决方式。
此外，本发明的显示器及其相关方法将逻辑运算单元与显示装置集成在一起，因此大幅缩小原本IC所占用的面积，致使显示器内部可使用的面积增大。此外，因为省略了附加IC的制造工艺步骤，所以可以减少加工的制造工艺与降低生产成本。此外，本发明液晶显示器及其相关信号处理方法无须修改公知液晶屏幕规格，换句话说，原先连接至液晶屏幕的外部电路，于本发明中无须作任何变动，如此也达到节省成本的目的，并且由于硬件规格的一致性，使得外部电路的设计者在设计时没有多余的限制，也可以拥有较高的规划灵活性。
图1为公知液晶显示器的功能方块示意图。
图2为本发明液晶显示器的第一实施例的示意3为图2所示的液晶显示器处理图像的流程图。
图4为本发明液晶显示器的第二实施例的示意图。
主要元件符号说明10、30、50 液晶显示器12、32、52 液晶显示屏幕14、34、54 栅极驱动电路 15A、15B、15C 栅极驱动集成电路芯片16、36、56 数据驱动电路 17A、17B、17C 源极驱动集成电路芯片18、38、58 逻辑运算单元 20、44、64 时序控制器40、60 接口电路 42、62 加法器46、66 液晶显示面板 21、22、23、24、图像信号25、2627 垂直同步信号 28 水平同步信号29 驱动时钟具体实施方式
本发明的显示器大致运用视觉暂留的原理，举例来说，一个具有3位灰度值的图像数据，其每一像素可具有的灰度值为0、1、2、3、4、5、6、7中的任意灰度值，其中每一灰度值代表液晶屏幕中一像素(亦即一液晶单元)所具有的不同电压，但在4位灰度值的系统中，灰度值却可以有16种设定值，所以，本发明显示器便利用视觉暂留的原理，将3位的图像数据交互播放，譬如将一像素分别依据灰度值3与灰度值4来交互驱动，那么以视觉效果来说，人眼所感受到的信息为对应灰度值为3.5(亦即灰度值3与灰度值4的平均)的像素，如此便有虚拟扩大灰度值的位数的效果。
请参阅图2，图2为根据本发明的第一实施例的示意图。本实施例中，液晶显示器30包含有一显示区域32，一栅极驱动电路36与一数据驱动电路34用来驱动显示区域32中的扫描线(scan line)与数据线(data line)(皆未显示于图2中)，一逻辑运算单元38，一接口电路(I/F circuit)40。图2与图1中的同名元件具有相同的功能与运作，因此，在不影响本发明技术公开的情况下，在此不另赘述。接口电路40如本领域所公知而用以接收自外部传送进来的输入图像数据，并将该输入图像数据传送至逻辑运算单元38作进一步处理，最后，逻辑运算单元38便输出相对应的输出图像数据。请注意，本实施例中，逻辑运算单元38、显示区域32、栅极驱动电路36与数据驱动电路34可使用例如是低温多晶硅制造工艺(Low Temperature Poly-Silicon，LTPS)的制造工艺制成于同一基板46上，如前所述，这可使硬件规格具有一致性。此外，逻辑运算单元38包含有一加法器(adder)42以及一时序控制器44。加法器42以及时序控制器44的运作将于下详细说明。
请参阅图3，图3为图2所示的液晶显示器30处理图像的流程图。液晶显示器30处理图像的运作包含下列步骤步骤100接收一具有N位灰度值的图像数据；步骤102将N位的灰度图像数据划分为一M位的灰度图像数据以及一(N-M)位的指示数据(其中N＞M)；步骤106根据该(N-M)位数据，决定2N-M个图像数据中A个图像数据的灰度值为L，(2N-M-A)个图像数据的灰度值为L+1。(其中L值为(N-M)位所表示的数值)；以及步骤108显示该2N-M个图像数据。
举例来说，逻辑运算单元38从接口电路40接收到一具有4位灰度值的图像数据(N＝4)且其灰度值为13(步骤100)，如果数字模拟转换器仅可处理3位灰度值的图像数据(M＝3)，在本实施例中，灰度值13以二进位法可视作1101，因此时序控制器44便先将4位的灰度值图像数据划分成一3位灰度值数据110(以二进位表示)以及1位的指示数据1(以二进位表示)，接着便将3位的图像数据110送至数据驱动电路36以驱动液晶显示屏幕32，并根据指示数据1发出一控制信号至加法器42。在此，由于指示数据为1位且其数值为1，表示液晶显示器30需要对2(亦即2N-M＝21)个帧中1个帧进行处理，因此加法器42于接收到控制信号时即将3位的图像数据作一加法运算(110+1＝111)，之后再由时序控制器44将调整后的3位的图像数据111送至数据驱动电路36以驱动显示面板32，如此一来，在图像中相邻两帧(frame)中，一像素便会分别由对应灰度值110、111的驱动电压来交互驱动而显示相对应的图像于显示面板32上。如前所述，在视觉暂留的情况下，灰度值6(110)、7(111)交互播放的结果可视为灰度值为6.5的显示效果，因此使用者便会感觉到液晶显示器30的颜色层次提升了。
本发明液晶显示器30并不限定转换的位数，在此再以一5位灰度值换成3位灰度值加以说明，假使液晶显示器30需要显示一灰度值为27(11011)的图像数据若液晶显示器30仅仅具有能处理3位灰度值的数字模拟转换器，则时序控制器44先将4位灰度值图像数据分成3位灰度值数据110(以二进位表示)以及2位的指示数据11(以二进位表示)，接着便将3位图像数据110送至数据驱动电路36以驱动液晶显示屏幕32，并根据指示数据11发出一控制信号至加法器42。在此，由于指示数据为2位且其数值为3，表示液晶显示器30需要对4(亦即2N-M＝22)个帧中3个帧进行处理，因此加法器42于接收到控制信号时即将3位图像数据作一加法运算(110+1＝111)，之后再由时序控制器44将调整后的3位的图像数据111送至数据驱动电路36以驱动显示面板32，如此一来，相邻4个帧(frame)中，一像素于3个帧中对应灰度值111，而于1个帧中对应灰度值110，因此，如前所述，由于同一像素逐一以灰度值6(110)、7(111)、7(111)、7(111)播放，所以该像素于显示面板32上可视为显示一灰度值为6.75的图像。
请参阅图4，图4为根据本发明的第二实施例的示意图。液晶显示器50包含有一显示区域52，一栅极驱动电路54与一数据驱动电路56用来驱动显示区域32中的扫描线(scan line)与数据线(data line)(皆未显示于图4中)，一逻辑运算单元58，以及一接口电路(I/F circuit)60。图4与图2中的同名元件具有相同的功能与运作，因此，在不影响本发明技术公开的情况下，在此不另赘述。请注意，逻辑运算单元58、显示区域52、栅极驱动电路54与数据驱动电路56可以使用例如是低温多晶硅的制造工艺制成于同一基板66上，如前所述，这可使硬件规格具有一致性。此外，逻辑运算单元58与图2所示的逻辑运算单元38的不同之处在于，逻辑运算单元58仅仅包含有一加法器(adder)62，而一时序控制器64并未与加法器62同时制成于液晶显示面板66。
在此请注意，本发明的液晶显示面板为本发明的较佳实施例，并非为本发明的一限制，实际上亦可利用一电致发光显示面板来实施，例如是有机发光显示面板。此外，本发明加法器所采用的加法运算，采用一普通加法(换句话说，以+1或是0来加上原信号的灰度值)，然而也可采用一补数加法，亦即可采用一减法(即利用-1来加上原信号的灰度值)，如此亦不违背本发明的精神。
与公知技术相比较，本发明的液晶显示器及其形成方法将逻辑运算单元与液晶显示面板制成于同一基板上，因此原本要另外制作附属到液晶显示面板上的集成电路(integrated circuit，IC)便直接设置在液晶显示面板上，如此便可大幅缩小原本IC所占用的面积，致使液晶显示器内部可使用的面积增大。此外，因为省略了附加IC的制造工艺步骤，所以可以减少加工的制造工艺与降低生产成本。此外，由于本发明液晶显示器及其相关信号处理方法无须修改公知液晶显示器的规格，换句话说，原先连接至液晶显示器的外部电路于本发明中无须作任何变动，如此也达到节省成本的目的，并且由于硬件规格的一致性，使得外部电路的设计者在设计时没有多余的限制，也可以拥有较高的规划灵活性。
以上所述仅为本发明的优选实施例，凡依本发明权利要求所进行的等效变化与修改，皆应属本发明的涵盖范围。
权利要求
1.一种显示器，包括一基板；多个像素，形成于该基板上；以及一逻辑运算单元，形成于该基板上，用来对一输入数据的灰度值进行一运算后做为一显示数据的灰度值。
2.如权利要求1所述的显示器，其中该逻辑运算单元由低温多晶硅装置组成。
3.如权利要求1所述的显示器，其中该多个像素为电致发光像素结构。
4.如权利要求1所述的显示器，其中该多个像素为有机电致发光像素结构。
5.如权利要求1所述的显示器，其中该逻辑运算单元为一加法器，以及该逻辑运算为一加法运算。
6.如权利要求5所述的显示器，其中该加法器将原始数据的灰度值增加一预定数值。
7.如权利要求7所述的显示器，其中该预定数值为1、-1或0。
8.如权利要求1所述的显示器，还包括一时序控制器，耦接于该逻辑运算单元，用来控制该逻辑运算单元以执行该运算。
9.一种显示器的制造方法，包括下列步骤提供一基板，形成多个像素于该基板上，形成一逻辑运算单元于该基板上，用来对一输入数据的灰度值进行运算后做为一显示数据的灰度值，以及形成一时序控制器，用来控制该逻辑运算单元以执行该运算。
10.如权利要求9所述的方法，其中形成一逻辑运算单元于该基板上利用低温多晶硅制造工艺。
全文摘要
一种显示器，包含一显示装置以及一逻辑运算单元。其中该逻辑运算单元集成于该显示装置，用来转换一原始数据的灰度值以做为一显示数据的灰度值。
文档编号G02F1/133GK1632672SQ20041010004
公开日2005年6月29日 申请日期2004年12月7日 优先权日2004年12月7日
发明者杨健生 申请人:友达光电股份有限公司