帧数据缓冲装置以及其相关帧数据取得方法

专利名称：帧数据缓冲装置以及其相关帧数据取得方法
技术领域：
本发明涉及一种帧数据緩冲装置以及其相关帧数据取得方法，特别涉及 一种藉由回读保持式显示器的显示面板的像素电压，以将保持式显示器的显 示面板直接作为 一 帧缓沖器的装置及方法。
现有技术
相较于传统映像管显示器脉冲式〈Impulse Type〉的驱动方式，保持式 〈HoldType〉显示器，例如液晶显示器〈Liquid Crystal Display, LCD〉, 一般来说都会有反应速度太慢的问题，使得所显示的动态图像会产生运动模 糊(Motion Blur)的现象。为了加快液晶速度并使显示的图像具有更好的画 面品质， 一些图像处理技术，例如过驱动〈Over-Driving 〉、去交错 〈De-interlacing 〉、 运动补偿〈Motion Compensation)及帧传输率转换 〈Frame Rate Conversion)等，已被广泛地运用在现今的产品上。然而，前 述的图像处理方法往往需要存储至少一个画面的数据，以进行运算并产生下 一个显示画面的视频数据。因此，在现有技术中，保持式显示器通常都必须 要使用存储器，如动态随机存取存储器〈Dynamic Random Access Memory, DRAM〉或静态随机存取存储器〈Static Random Access Memory, SRAM〉等， 作为一帧緩冲器〈Frame Buffer 〉，以进行存储帧数据的工作。
请参考图1,图1为现有保持式显示器中的一视频数据处理器10的示意 图。视频数据处理器10耦接于一视频来源〈未示于图中〉及一显示器系统 130之间，其包含有一存储器IOO、 一存储器控制单元110以及一数据处理单 元120。存储器100用来作为一帧緩沖器，以存储之前的画面数据，存储器 控制单元110用来控制存储器100的存取，而数据处理单元U0则可用来根 据存储器100所存储的画面数据及目前所接收的视频数据，进行过驱动、去 交错、运动补偿或帧传输率转换等运算，以输出下一个画面的视频数据至显 示器系统130。因此，显示器系统130可根据视频数据处理器10所输出的视 频数据，输出驱动电压以显示相对应的图像。
请继续参考图2,图2为现有保持式显示器中的显示器系统130的示意 图。显示器系统130包含有一显示面板〈Display Panel 〉 131、 一控制电路 132、 一数据驱动电路133以及一扫描驱动电路134。控制电路132用来根据 一水平同步信号〈Horizontal Synchronization) 135及一垂直同步信号 (Vertical Synchronization) 136，产生相对应的控制信号，分别输入至数 据驱动电路133及扫描驱动电路134。根据控制电路132所产生的控制信号， 扫描驱动电路134可依序启动显示面板131上的各条扫描线，而数据驱动电 路133则另根据上述的视频数据处理器10所产生的视频数据137,输出对应 的驱动电压至显示面板131，以控制相对应像素的亮度〈Brightness〉状态， 进而显示相对应的图像。
因此，在现有技术中，由于保持式显示器必须使用额外的存储器作为帧 緩冲器以存储相关视频数据，因而造成生产成本无法有效降低。

发明内容
因此，本发明的主要目的即在于提供一种用于保持式显示器的数据驱动 电^各及方法。
本发明揭露一种用于一保持式显示器的数据驱动电路，包含有一视频数 据输入端用来接收一视频数据； 一驱动电压输出端用来输出 一驱动电压至该 保持式显示器； 一取样与保持单元耦接于该驱动电压输出端，用来根据一取 样信号，取样与保持该驱动电压输出端的电压，以产生一取样电压；以及一 驱动电压产生单元耦接于该-魄频数据输入端、该驱动电压输出端及该取样保 持电路单元，用来根据多个参考电压、 一极性选择信号及该取样电压，对该 视频数据进行信号处理，以输出该驱动电压。
本发明另揭露一种用于一保持式显示器的驱动方法，包含有接收一视频 数据；根据一取样信号，取样与保持一驱动电压输出端的电压，以产生一取 样电压；根据多个参考电压、 一极性选择信号及该取样电压，对该视频数据 进行信号处理，以输出一驱动电压；以及输出该驱动电压至该保持式显示器。
本发明另揭露一种帧数据的取得方法，包含有利用 一保持式显示器来显 示一先前帧的帧数据；以及自该保持式显示器之中，读取保持在该保持式显 示器的该先前帧的帧数据。
本发明另揭露一种帧数据緩冲装置，其包含有一保持式显示器，用来显示与保持一先前帧的帧数据；以及一数据读取模块耦接至该保持式显示器， 用来读取保持在该保持式显示器的该先前帧的帧数据。


图1为现有保持式显示器中的一视频数据处理器的示意图。
图2为现有保持式显示器中的一显示器系统的示意图。
图3为本发明用于保持式显示器的一数据驱动电路的功能方块图。
图4为用于本发明数据驱动电路的一流程的示意图。
图5为本发明数据驱动电路的一实施例示意图。
图6为本发明数据驱动电路的另一实施例示意图。
图7为应用本发明的一实施例示意图。
图8为一伽马曲线的的示意图。
附图符号说明
10视频数据处理器
130显示器系统
100存储器
110存储器控制单元
120数据处理单元
131显示面板
132控制电路
133、30数据驱动电路
134扫描驱动电3各
135水平同步信号
136垂直同步信号
137、Dl视频数据
310浮见频数据输入端
320驱动电压输出端
330取样与保持单元
340驱动电压产生单元
341、343信号处理模块
342、344计算单元■T驱动电压
SMP取样信号
VI取样电压
V2第二电压
V3第三电压
VI，电压
D3数字数据
D4信号处理结果
REF1 '-REFn参考电压
P0L极性选择信号
40流禾呈
權、410、420、 430、 440、 4
DAC1、DAC2数/模转换器AMP1、AMP2电压运算放大器
ADC2模/数转换器。
步骤
具体实施例方式
请参考图3,图3为本发明用于保持式〈Hold Type〉显示器的一数据驱 动电路30的功能方块图。数据驱动电路30包含有一视频数据输入端310、 一驱动电压输出端320、一取样与保持单元330以及一驱动电压产生单元340。 视频数据输入端310用来接收一视频数据Dl 。驱动电压输出端320用来输出 一驱动电压VOUT至保持式显示器的显示面板〈Display Panel 〉。取样与保持 单元330耦接于驱动电压输出端320，用来根据一取样信号SMP，取样与保持 〈Sample and Hold〉驱动电压输出端320的电压，以产生一取样电压V1。 驱动电压产生单元340耦接于视频数据输入端310、驱动电压输出端320及 取样保持电路单元330，用来根据参考电压REF1 REFn、 一极性选择信号POL 及取样电压V1，对视频数据D1进行信号处理，以输出相对应的驱动电压VOUT。
在此请注意，由于前一帧的帧数据在下一个帧〈即目前帧〉显示之前， 仍会被存储在保持式显示器中〈例如以液晶显示器来说，前一帧的数据会 以电压的方式存储在液晶显示器的显示面板的内部电容中〉，因此本发明是利 用取样与保持单元330在目前帧显示之前先将存储在保持式显示器的帧数据
读取出来。因此，本发明利用保持式显示器会保持前一画面数据的特性，藉
由取样与保持驱动电压输出端320的电压，便可得知前一帧的数据，这样的 机制可等效于将保持式显示器的显示面板直接用来作为一帧緩沖器〈Frame Buffer 〉，以改善现有技术需额外使用存储器来存储前一个画面数据的问题。 如此一来，存储器的需求可大幅地减少，进而有效地节省成本。
关于数据驱动电路30的操作方式，请继续参考图4，图4为用于本发明 数据驱动电路30的一流程40的示意图。流程40包含有下列步骤
步骤400:开始。
步骤410:通过视频数据输入端310,接收视频数据D1。
步骤420:根据取样信号SMP，由取样与保持单元330取样与保持驱动电
压输出端320的电压，以产生取样电压V1。
步骤430:根据参考电压REF1 ~ REFn、极性选择信号POL及取样电压VI,
由驱动电压产生单元340对视频数据Dl进行信号处理，以输出对应的驱动电
压V0UT。
步骤440:通过驱动电压输出端320，输出驱动电压VOUT至保持式显示 器的显示面板。
步骤45Q:结束。
因此，根据流程40,本发明首先通过视频数据输入端310，接收视频数 据D1。接着，取样与保持单元330可根据取样信号SMP，取样与保持驱动电 压输出端320的电压，以产生取样电压V1，使得驱动电压产生单元340可根 据取样电压VI、参考电压REF1 ~ REFn及极性选择信号POL,对视频数据Dl 进行过驱动、去交错、运动补偿或帧传输率转换等信号处理，以输出相对应 的驱动电压VOUT至显示面板。
值得注意的是，为了将显示面板直接作为帧緩沖器，数据驱动电路30必 须在输出新的驱动电压VOUT之前，读取目前显示面板的像素电压〈即驱动电 压输出端320的电压〉。举例来说，本发明可在取样信号SMP处于一高逻辑位 准时，取样〈Sample 〉显示面板的像素电压，此时驱动电压产生单元340停 止输出驱动电压VOUT，而取样与保持单元330所输出的取样电压VI则随着 显示面板的像素电压而变化。相反地，当取样信号SMP切换至一低逻辑位准 时，取样与保持单元330则保持〈Hold〉目前取样到的电压，并输出成为取 样电压V1。因此，驱动电压产生单元340即可4艮据取样电压VI、参考电压
REF1 ~ REFn及极性选择信号P0L，对目前的纟见频lt据Dl进行相关的信号处理， 以输出对应的驱动电压V0UT。而这样的^L制对于此领域具通常知识者应不为 难，举例来说，电路设计者可以将栅极驱动信号的每一个驱动时间订为两个 阶段〈Phase〉，第一个阶段用来使取样保持单元330从显示面板中取样前一 帧的信息，而第二个阶段则是用来允许驱动电压产生单元340根据前一帧与 目前帧的信息进行信号处理，以输出对应的驱动电压VOUT来驱动屏幕。而在 实际系统中，取样信号SMP及极性选择信号POL可由保持式显示器的一控制 电路〈图未示〉，如时序控制器〈Timing Controller)所产生，而参考电压 REF1 REFn则可才艮据如图8所示的一伽马曲线〈Gamma Curve〉所产生。
此外，利用驱动电压产生单元340进行信号处理的操作，对于此领域具 有通常知识者亦不为难。举例来说，本发明可对前一帧的视频数据的取样电 压VI及目前的视频数据Dl进行比较，并利用驱动电压产生单元34G的一计 算单元〈未示于图3〉计算出目前帧所需的过驱动电压信息，以输出对应的 驱动电压VOUT。
请参考图5，图5为本发明数据驱动电路30的一实施例示意图。如图5 所示，驱动电压产生单元340包含有一数/模转换器DAC1及一信号处理模块 341。数/模转换器DACl耦接于视频数据输入端310,可用来根据参考电压 REF1 ~ REFn，将视频数据Dl转换为一^^拟形式的第二电压V2。信号处理才莫 块341耦接于数/模转换单元DAC1、取样与保持单元330及驱动电压输出端 320,其可包含有一计算单元342及一电压运算放大器AMP1。计算单元342 可用来根据极性选择信号POL及取样与保持单元330所产生的取样电压VI， 对第二电压V2进行信号处理；而电压运算放大器雄P1则用来緩冲放大计算 单元342所输出的计算结果，以产生对应的驱动电压V0UT。如本领域具通常 知识者所知，本发明实施例驱动电压产生单元340的结构类似于现有技术的 结构，不同的地方在于信号处理模块341除了可根据极性选择信号POL改变 所输出驱动电压VOUT的极性外，另可根据取样与保持单元330所输出的取样 电压Vl,对第二电压V2进行过驱动、去交错、运动补偿或帧传输率转换等 信号处理。较佳地，计算单元342另可用来根据极性选择信号POL,将取样 电压VI的极性转换至与第二电压V2相对应的极性。
举例来说，计算单元342可先根据极性选择信号P0L,将取样电压V1转 换至与第二电压V2具相同极性的一电压VI，。如此一来，电压方文大器AMP1即可根据电压Vl，，对第二电压V2进行相关信号处理，以通过电压运算放大 器AMP1输出相对应的驱动电压V0UT。例如在过驱动时，计算单元342可 根据下式V0UT=V2+K(V2-V1，)，通过电压运算放大器AMP1输出对应的驱动 电压V0UT。其中，K可以是一默认值或一可随电压VI，及第二电压V2变化 的变动值。
另一方面，对于去交错操作而言，由于计算单元342可以接收到前一帧 的信息〈即电压V1或是前述的电压V1，〉以及目前帧的信息〈即电压V2〉， 因此，在解交错过程中，计算单元342亦可设计用来进行内插操作 〈Interpolation)等等，如此的相对应变化，亦属本发明的范畴。
此外，请参考图6，图6为本发明数据驱动电路30的另一实施例示意图。 数据驱动电路30可另包含一模/数转换器ADC2，耦接于取样与保持单元330 与驱动电压产生单元340之间，用来根据参考电压REFl REFn,将取样与保 持单元330所输出的取样电压VI转换至一数字形式的数字数据D3。较佳地， 模/数转换器ADC1另可根据极性选择信号P0L,将数字数据D3的极性转换至 与视频数据D1相对应的极性。因此，驱动电压产生单元340的一信号处理模 块343即可根据数字数据D3，对视频数据Dl进行过驱动、去交错、运动补 偿或帧传输率转换等信号处理，并根据参考电压REFl-REFn，转换一信号处 理结果D4至一模拟形式的第三电压V3。较佳地，信号处理模块343可由一 计算单元344及一数/模转换器DAC2所组成，如图6所示。最后，驱动电压 产生单元340的一电压放大器AMP2可根据极性选择信号P0L，緩冲放大第三 电压V3，以输出对应的驱动电压V0UT。
举例来说，在过驱动时，计算单元344可根据下式D4=D1+K(D1-D3), 来产生对应的信号处理结果D4。其中，K可以是一默认值或一可随视频数据 Dl及数字数据D3变化的变动值。相较于图5实施例以模拟方式进行信号处 理，本实施例是以数字方式对视频数据D1进行信号处理，由于数字信号更加 容易用来进行信号处理，因此除了可具有较具弹性的实现方式与各式的算法 外，还可获得较精确的信号处理结果。
在此请注意，虽然在前述的实施例中，前一帧的帧数据〈即取样保持电 路所输出的数据〉提供给数据驱动电路30做为驱动信号的补偿之用，然而， 这样的作法仅为本发明的实施例，而非本发明的限制。在实际应用中，取样 保持电路所输出的先前帧的帧数据实可应用于各式各样的数据处理电路中，
以进行图像处理，其实施方式可如图7所示，而不以前述的数据驱动电路30为限。
在图7中，取样与保持单元330所输出的取样电压VI代表前一帧的帧数 据，因此，由取样电压VI经过数字化而产生的数字信号D3亦代表前一帧的 信息。在本实施例中，数字信号D3输入至一外部的图像处理单元350,如此 一来，图像处理单元350便可依据前一帧的信息〈即数字信号D3〉以及所接 收的目前帧信息〈即数字信号D1〉，来进行相对应的图像处理。因此， 一现 有结构的数据驱动电路便可直接根据图像处理单元350所输出的数字信号 D4，产生对应的驱动电压VOUT,以进行显示面板的驱动，进而显示相对应的 图像。
综上所述，本发明藉由回读保持式显示器的显示面板的像素电压，可将 保持式显示器的显示面板直接作为一帧緩冲器，以改善现有技术需额外使用 存储器来存储之前画面数据的问题。如此一来，系统所需存储器的使用可大 幅地减少，进而有效地节省成本。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均 等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
权利要求
1.一种用于一保持式显示器的数据驱动电路，包含有一视频数据输入端，用来接收一视频数据；一驱动电压输出端，用来输出一驱动电压至该保持式显示器；一取样与保持单元，耦接于该驱动电压输出端，用来根据一取样信号，取样与保持该驱动电压输出端的电压，以产生一取样电压；以及一驱动电压产生单元，耦接于该视频数据输入端、该驱动电压输出端及该取样保持电路单元，用来根据多个参考电压、一极性选择信号及该取样电压，对该视频数据进行信号处理，以输出该驱动电压。
2. 如权利要求1所述的数据驱动电路，其中，该驱动电压产生单元包含有一数/模转换单元，耦接于该视频数据输入端，用来根据该多个参考电压， 将该视频数据转换为一模拟形式的第二电压；以及一信号处理单元，耦接于该数/模转换单元、该取样与保持单元及该驱动 电压输出端，用来根据该极性选择信号及该取样电压，对该第二电压进行信 号处理，以产生该驱动电压。
3. 如权利要求2所述的数据驱动电路，其中，该信号处理单元另用来根 据该极性选择信号，将该取样电压的极性转换至与该第二电压相对应的极性。
4. 如权利要求2所述的数据驱动电路，其中，该信号处理单元是一电压 运算放大器。
5. 如权利要求1所述的数据驱动电路，其中，该取样与保持单元另包含 有一模/数转换单元，耦接于该取样与保持单元与该驱动电压产生单元之间， 用来将该取样电压转换至一数字形式的第一数字数据。
6. 如权利要求1所述的数据驱动电路，其中，该驱动电压产生单元所输 出的该驱动电压，用以驱动该保持式显示器，是以回读该保持式显示器像素 电压来实现过驱动。
7. 如权利要求1所述的数据驱动电路，其中，该驱动电压产生单元所输 出的该驱动电压，用以驱动该保持式显示器，是以回读该保持式显示器像素 电压来实现去交错。
8. 如权利要求1所述的数据驱动电路，其中，该驱动电压产生单元所输出的该驱动电压，用以驱动该保持式显示器，是以回读该保持式显示器像素 电压来实现运动补偿。
9. 如权利要求l所述的数据驱动电路，其中，该驱动电压产生单元所输 出的该驱动电压，用以驱动该保持式显示器，是以回读该保持式显示器像素 电压来实现帧传输率转换。
10. 如权利要求l所述的数据驱动电路，其中，该多个参考电压根据一伽 马曲线所产生。
11. 一种用于一保持式显示器的驱动方法，包含有 接收一视频数据；根据一取样信号，取样与保持一驱动电压输出端的电压，以产生一取样 电压；根据多个参考电压、 一极性选择信号及该取样电压，对该视频数据进行 信号处理，以输出一驱动电压；以及 输出该驱动电压至该保持式显示器。
12. 如权利要求11所述的驱动方法，其中，根据该多个参考电压、该极 性选冲奪信号及该取样电压，对该视频数据进行信号处理，以输出该驱动电压 包含根据该多个参考电压，将该视频数据转换为一模拟形式的第二电压；以及根据该极性选择信号及该取样电压，对该第二电压进行信号处理，以产 生该马区动电压。
13. 如权利要求12所述的驱动方法，其中，根据该极性选择信号及该取 样电压，对该第二电压进行信号处理，以产生该驱动电压另包含根据该极性 选择信号，将该取样电压的极性转换至与该第二电压相对应的极性。
14. 如权利要求11所述的驱动方法，其中，根据该取样信号，取样与保 持该驱动电压输出端的电压，以产生该取样电压另包含根据该多个参考电压， 将该取样电压转换至 一数字形式的第 一数字数据。
15. 如权利要求11所述的驱动方法，其中，输出该驱动电压至该保持式 显示器，用以驱动该保持式显示器，是以回读该保持式显示器像素电压来实 现过驱动。
16. 如权利要求11所述的驱动方法，其中，输出该驱动电压至该保持式显示器，是以回读该保持式显示器像素电压来实现去交错。
17. 如权利要求11所述的驱动方法，其中，输出该驱动电压至该保持式 显示器，是以回读该保持式显示器像素电压来实现运动补偿。
18. 如权利要求11所述的驱动方法，其中，输出该驱动电压至该保持式 显示器，是以回读该保持式显示器像素电压来实现帧传输率转换。
19. 如权利要求11所述的驱动方法，其中，该多个参考电压是根据一伽 马曲线所产生。
20. —种帧数据取得方法，该取得方法包含有 利用一保持式显示器来显示一先前帧的帧数据；以及自该保持式显示器的中，读取保持在该保持式显示器的该先前帧的帧 数据。
21. 如权利要求20所述的取得方法，其中，读取保持在该保持式显示器 的该先前帧的帧数据包含利用 一取样保持电路，来读取保持在该保持式显示器的该先前帧的帧数据。
22. 如权利要求20所述的取得方法，其中，读取保持在该保持式显示器 的该先前帧的帧数据包含在利用该保持式显示器来显示一目前帧之前，读取保持在该保持式显示 器的该先前帧的帧数据。
23. —种帧数据緩沖装置，其包含有一保持式显示器，用来显示与保持一先前帧的帧数据；以及 一数据读取模块，耦接至该保持式显示器，用来读取保持在该保持式显示器的该先前帧的帧数据。
24. 如权利要求23所述的帧数据緩沖装置，其中，该数据读取模块包含有--一取样保持电路，耦接至该保持式显示器，用来取样保持在该保持式显 示器的该先前帧的帧数据。
25. 如权利要求24所述的帧数据緩沖装置，其中，该取样保持电路是在 该保持式显示器显示一目前帧之前，取样保持在该保持式显示器的该先前帧 的帧数据。
全文摘要
本发明揭露一帧数据缓冲装置，包含一保持式显示器，用来显示与保持一先前帧的帧数据；和一数据读取模块，用来读取保持在该保持式显示器的该先前帧的帧数据。本发明亦揭露一数据驱动电路，包含一视频数据输入端，用来接收一视频数据；一驱动电压输出端，用来输出一驱动电压至该保持式显示器的显示面板；一取样与保持单元，用来根据一取样信号取样与保持该驱动电压输出端的电压，以产生一取样电压；以及一驱动电压产生单元用来根据多个参考电压、一极性选择信号及该取样电压，对该视频数据进行信号处理，以输出该驱动电压。
文档编号G09G3/36GK101345026SQ20071012837
公开日2009年1月14日 申请日期2007年7月10日 优先权日2007年7月10日
发明者罗瑞琳 申请人:联詠科技股份有限公司