能够根据操作频率改变亮度的显示设备的制作方法

该专利申请要求于2017年12月11日提交的韩国专利申请第10-2017-0169658号的优先权，其内容通过引用整体合并于此。

本公开大体涉及一种显示设备，更具体地，涉及一种能够改变其操作频率的显示设备。

背景技术：

显示设备包括栅极线、数据线以及连接到栅极线和数据线的像素。显示设备包括用于将栅极信号施加到栅极线的栅极驱动器以及用于将数据信号同步地施加到数据线的数据驱动器。

显示设备可以被设计为在可变帧速率下进行操作以支持各种应用。例如，实时地渲染可变帧速率可以允许帧与帧之间的取决于图像复杂度及运动量的在渲染时间上的变化。在其他示例中，可以在显示相对慢的运动场景的视频时使帧速率相对于标准帧速率降低，以节省功率。在进行渲染的情况下，使用图形处理器来渲染高清晰度游戏图像或虚拟现实游戏图像可能是耗时的并且是处理器密集的。

在可变帧速率系统中，在较低帧速率下进行操作可能会由于显示像素内的电容放电而降低图像的亮度。当在高帧速率与低帧速率之间进行切换时，亮度上的变化对于用户而言可能会是显而易见的，由此降低了图像质量。在进行渲染的情况下，如果一帧的图像信号的渲染时间变得长于显示设备的帧频率，则被显示图像的图像质量可能会劣化。

技术实现要素：

本公开提供了一种能够改善显示图像的质量的显示设备。

在说明性实施例中，一种显示设备包括：显示面板，包括栅极线、数据线、分别连接到对应的栅极线和数据线的像素；栅极驱动器，对栅极线进行驱动；数据驱动器，对数据线进行驱动；以及驱动控制器。驱动控制器从外部源接收第一图像信号和可变频率信号，该可变频率信号用于指示将要在显示设备上显示的一个或多个帧的操作频率(1/帧长度)。驱动控制器通过将与操作频率相对应的补偿值添加到第一图像信号，来将第一图像信号转换为第二图像信号，并且将第二图像信号输出到数据驱动器。

在各种实施例中：

当由可变频率信号指示的操作频率低于参考频率时，补偿值可以具有第一值，并且当由可变频率信号指示的操作频率等于或大于参考频率时，补偿值可以具有与第一值不同的第二值。

驱动控制器可以包括被配置为将第一图像信号转换为第二图像信号的图像信号处理电路。

图像信号处理电路可以包括抖动电路，抖动电路被配置为响应于可变频率信号而基于补偿值来抖动第一图像信号，并且输出第二图像信号。

抖动电路包括多个抖动图，每个抖动图具有“a”乘以“b”的大小(“a”和“b”中的每一个为正整数)，抖动电路使用抖动图来抖动第一图像信号，并且输出第一图像信号。

图像信号处理电路包括用于存储彼此不同的补偿值的多个查询表以及伽马校正电路，伽马校正电路参考查询表中的与可变频率信号相对应的查询表，来将第一图像信号转换为第二图像信号。

图像信号处理电路包括用于存储彼此不同的抖动图的多个查询表以及抖动电路，抖动电路参考查询表中的与可变频率信号相对应的查找表来抖动第一图像信号，以输出第二图像信号。

图像信号处理电路包括：补偿值计算器，用于计算与可变频率信号相对应的第一补偿值；缓冲器，用于将第一补偿值延迟一帧以输出第二补偿值；以及加法器，用于将与先前帧相对应的第二补偿值添加到当前帧的第一图像信号以输出第二图像信号，并且补偿值是第二补偿值。

当与先前帧相对应的可变频率信号指示第一频率范围时，第二补偿值具有第一值，并且当与先前帧相对应的可变频率信号指示高于第一频率范围的第二频率范围时，第二补偿值具有与第一值不同的第二值。

第一值小于第二值，并且第一值是负数。

显示设备还包括：电压发生器，产生第一驱动电压和第二驱动电压，并且驱动控制器还响应于可变频率信号而输出电压控制信号，来改变第一驱动电压和第二驱动电压的电压电平。

驱动控制器包括：控制信号发生器，产生用于对数据驱动器进行控制的第一控制信号和用于对栅极驱动器进行控制的第二控制信号；以及电压控制器，响应于可变频率信号而产生电压控制信号。

当由可变频率信号指示的操作频率低于参考频率时，电压控制器产生电压控制信号，以将第一驱动电压的电压电平增加到预定电平。

当由可变频率信号指示的操作频率等于或大于参考频率时，电压控制器产生电压控制信号，以允许第一驱动电压具有第一电平，并且当由可变频率信号指示的操作频率低于参考频率时，电压控制器产生电压控制信号，以允许第一驱动电压具有高于第一电平的第二电平。

数据驱动器包括：电阻串，用于产生在第一驱动电压与第二驱动电压之间的多个伽马电压；查询表，响应于参考伽马选择信号而输出多个伽马选择信号中的一个伽马选择信号；第一解码器，响应于从查询表输出的伽马选择信号而选择伽马电压中的一些伽马电压，并且输出所选择的伽马电压作为多个伽马参考电压；以及第二解码器，用于参考伽马参考电压来将第二图像信号转换为灰度电压，并且该灰度电压被施加到数据线。

驱动控制器输出与可变频率信号相对应的参考伽马选择信号。

可变频率信号包括在第一图像信号的虚拟数据段中并且被施加到驱动控制器。

驱动控制器包括：存储器，用于存储第一图像信号并且输出先前帧的图像信号；频率传感器，基于包括在第一图像信号中的可变频率信号来输出频率感测信号；以及图像信号处理电路，输出通过将与频率感测信号相对应的补偿值添加到先前帧的图像信号而获得的第二图像信号。

本发明构思的另一实施例提供了一种显示设备，包括：显示面板，包括多条栅极线；多条数据线；以及多个像素，每个像素连接到栅极线中的对应栅极线和数据线中的对应数据线；栅极驱动器，对栅极线进行驱动；数据驱动器，对数据线进行驱动；背光单元，响应于背光控制信号而向显示面板提供光；以及驱动控制器，被配置为将根据由其接收的第一图像信号导出的第二图像信号输出到数据驱动器、对栅极驱动器进行控制并且输出背光控制信号，以根据由从外部源接收到的可变频率信号指示的操作频率控制由背光单元输出的光的亮度水平。

当由可变频率信号指示的操作频率等于或高于参考频率时，驱动控制器输出背光控制信号，以控制背光单元提供具有第一亮度的光，并且当由可变频率信号指示的操作频率低于参考频率时，驱动控制器输出背光控制信号，以控制背光单元提供具有高于第一亮度的第二亮度的光。

在又一实施例中，一种显示设备包括：显示面板，包括多条栅极线、多条数据线、以及分别连接到栅极线中的对应栅极线和数据线中的对应数据线的多个像素；栅极驱动器，被配置为对栅极线进行驱动；数据驱动器，被配置为对数据线进行驱动；电压发生器，被配置为至少产生第一驱动电压和第二驱动电压，并且将其输出到数据驱动器；以及驱动控制器。驱动控制器被配置为：从外部源接收第一图像信号、控制信号、以及反向指示将要显示的帧的帧长度的可变频率信号；基于控制信号来对栅极驱动器进行控制；将从第一图像信号导出的第二图像信号输出到数据驱动器；以及根据可变频率信号来将电压控制信号输出到电压发生器，以根据帧长度改变第一驱动电压和第二驱动电压的电压电平。

根据以上所述，当操作频率改变时，显示设备根据改变后的操作频率来改变通过显示面板显示的图像的亮度。特别地，在由于操作频率低于参考频率而使消隐时段变得更长的情况下，显示设备增加将要通过显示面板显示的图像的亮度，并且可以防止显示质量劣化。

附图说明

通过参考以下在结合附图被考虑时的详细描述，本公开的上述以及其他方面将变得显而易见，附图中，相同的附图标记表示相同的元件或特征，其中：

图1是示出根据本公开的示例性实施例的显示设备的配置的框图；

图2是示出根据操作频率的数据使能信号和可变频率信号的信号图；

图3是示出根据本公开的示例性实施例的驱动控制器的配置的框图；

图4是示出根据本公开的示例性实施例的图像信号处理电路的配置的框图；

图5、图6、图7和图8均是图示根据本公开的示例性实施例的抖动电路的相应抖动操作的图；

图9是示出根据本公开的另一示例性实施例的图像信号处理电路的框图；

图10是示出当图9所示的伽马校正电路的补偿值为零(0)时、根据操作频率在显示面板上显示的图像信号的亮度的曲线图；

图11是示出当伽马校正电路使用第一查询表、第二查询表和第三查询表执行伽马校正操作时、根据操作频率在显示面板上显示的图像信号的亮度的曲线图；

图12是示出根据本公开的另一示例性实施例的图像信号处理电路的框图；

图13是示出根据本公开的另一示例性实施例的图像信号处理电路的框图；

图14是示出被显示图像的亮度根据操作频率的示例性变化的曲线图；

图15是示出根据本公开的示例性实施例的控制信号生成电路的配置的框图；

图16是示出由图1所示的电压发生器产生的驱动电压的电压电平的信号图；

图17是示出根据本公开的示例性实施例的数据驱动器的配置的框图；

图18是示出根据本公开的示例性实施例的图17所示的数模转换器的配置的框图；

图19是示出根据本公开的另一示例性实施例的驱动控制器的配置的框图；

图20图示根据本公开的另一示例性实施例的被施加于显示设备的第一图像信号的示例性帧结构；

图21是示出根据本公开的另一示例性实施例的显示设备的配置的框图；

图22是示出根据操作频率的背光亮度变化的曲线图；以及

图23是示出根据本公开的另一示例性实施例的图像显示系统的框图。

具体实施方式

在下文中，将参考附图来详细解释本发明构思的实施例。

图1是示出根据本公开的示例性实施例的显示设备100的配置的框图。显示设备100包括显示面板110、驱动控制器120、电压发生器130、栅极驱动器140以及数据驱动器150。

显示面板110包括多条数据线dl1至dlm、被布置为与数据线dl1至dlm相交的多条栅极线gl1至gln、以及被布置在数据线dl1至dlm与栅极线gl1至gln相交的区域中的多个像素px。数据线dl1至dlm与栅极线gl1至gln绝缘。

显示设备100可以是液晶显示(lcd)设备。在这种情况下，虽然未在图中示出，但是每个像素px可以包括连接到数据线dl1至dlm中的对应数据线和栅极线gl1至gln中的对应栅极线的开关晶体管、连接到开关晶体管的液晶电容器、以及连接到开关晶体管的存储电容器。

可替代地，显示设备100可以为有机发光显示(oled)设备，并且在这种情况下，每个像素px可以包括有机发光二极管、以及用于对有机发光二极管进行驱动的开关晶体管。

显示设备100能够在可变帧速率(即，可变操作频率)下进行操作。本文中，术语“操作频率”在指代帧序列的各个帧时，并不意味着具有帧长度fl＝1/(操作频率)的特定帧将在恒定频率下被重复地供应。相反，该术语用于表示当帧具有帧长度fl时，如果具有相同长度fl的多个帧被连续地供应，则操作频率将为1/fl。

简而言之，驱动控制器120从诸如gpu的外部源接收用于对当前操作频率进行设定的可变频率信号free_sync。驱动控制器120还接收用于表示视频的(一个或多个)帧的第一图像信号rgb。当操作频率低时，帧的帧长度相对长，并且在传统的显示设备中，这导致图像的整体亮度由于像素中的电容放电而降低。例如，当视频序列包括散布有高操作频率帧的低操作频率帧时，亮度上的降低会由于产生了闪烁等而降低图像质量。

根据本发明构思的一个方面，驱动控制器120将第一图像信号rgb转换为第二图像信号rgb'，该第二图像信号rgb'被输出到数据驱动器150。该转换是通过基于由可变频率信号free_sync指示的当前操作频率来将第一图像信号rgb的灰度值增加补偿量来执行的。至少对于低操作频率，该转换导致第二图像信号rgb'具有比第一图像信号rgb高的灰度值，这增加了图像亮度并且补偿了由较长的帧长度所引起的亮度下降。对于较高的操作频率，补偿量较小(或者不进行补偿)，由此第二图像信号rgb'非常接近于第一图像信号rgb。因此，当帧速率从低速率变为高速率时(反之亦然)，减少或消除了亮度上的显著变化，否则观看者会将其视为闪烁等。

可以通过根据由可变频率信号free_sync指示的操作频率改变由电压发生器130输出的驱动电压，来进行亮度下降的附加或替代补偿。将参考图15至图18来详细地讨论该方法。

因此，驱动控制器120从外部源(未示出)接收第一图像信号rgb和控制信号ctrl(例如，垂直同步信号、水平同步信号、主时钟信号、数据使能信号等)，以对由第一图像信号rgb表示的视频的显示进行控制。驱动控制器120生成第二图像信号rgb'并将其施加到数据驱动器150，并且将第二控制信号cont2施加到栅极驱动器140，该第二图像信号rgb'是通过基于控制信号ctrl和第一控制信号cont1、考虑显示面板110的操作条件而对第一图像信号rgb进行处理来获得的。第一控制信号cont1包括时钟信号clk、极性反转信号pol以及行锁存信号load(参见图17)。第二控制信号cont2包括垂直同步起始信号、输出使能信号以及栅极脉冲信号。

为了基于渲染来生成视频，例如，用于提供第一图像信号rgb的图形处理器(未示出)可能会花费相对于通常的帧长度较长的时间，来渲染高清晰度游戏图像和虚拟现实图像。当根据一帧的第一图像信号rgb的渲染时间来改变显示设备100的操作频率时，图形处理器可以确保足够的渲染时间，并且显示设备100可以改善显示图像质量。显示设备100从外部图形处理器接收可变频率信号free_sync，该可变频率信号指示与操作频率有关的信息。另外，驱动控制器120输出第二图像信号rgb'，该第二图像信号rgb'是通过向第一图像信号rgb添加与由可变频率信号free_sync指示的操作频率相对应的补偿值来获得的。

电压发生器130产生用于显示面板110的操作的多个电压和时钟信号。在本示例性实施例中，电压发生器130将栅极时钟信号ckv和接地电压vss施加到栅极驱动器140。电压发生器130还产生用于数据驱动器150的操作的第一驱动电压vgma_uh、第二驱动电压vgma_ul、第三驱动电压vgma_lh和第四驱动电压vgma_ll。

电压发生器130响应于来自驱动控制器120的电压控制信号cont3，而对第一驱动电压vgma_uh、第二驱动电压vgma_ul、第三驱动电压vgma_lh和第四驱动电压vgma_ll的电压电平进行设定。

栅极驱动器140响应于来自驱动控制器120的第二控制信号cont2、来自电压发生器130的栅极时钟信号ckv以及来自电压发生器130的接地电压vss，而对栅极线gl1至gln进行驱动。栅极驱动器140可以被体现为栅极驱动集成电路。除了栅极驱动ic之外，栅极驱动器140还可以实现在具有使用非晶硅薄膜晶体管(a-sitft)的非晶硅栅极(asg)、氧化物半导体、晶体半导体、多晶半导体等的电路中。栅极驱动器140可以通过薄膜工艺而与像素px大致同时形成。在这种情况下，栅极驱动器140可以设置在显示面板110的一个侧部的预定区域(例如，非显示区域)中。

响应于来自驱动控制器120的第二图像信号rgb'和第一控制信号cont1，数据驱动器150使用第一驱动电压vgma_uh、第二驱动电压vgma_ul、第三驱动电压vgma_lh和第四驱动电压vgma_ll来输出灰度电压，以对数据线dl1至dlm进行驱动。

当一条栅极线在具有预定电平的栅极导通电压下被栅极驱动器140驱动时，被布置成一行并且被连接到该条栅极线的像素px的开关晶体管导通。同时，数据驱动器150将与第二图像信号rgb'相对应的灰度电压施加到数据线dl1至dlm。施加到数据线dl1至dlm的灰度电压通过导通的开关晶体管而被施加到对应的液晶电容器和对应的存储电容器。这里，数据驱动器150在每帧将与第二图像信号rgb'相对应的灰度电压中的每个灰度电压的极性反转为正极性(+)或负极性(-)，以防止液晶电容器发热并劣化。第一驱动电压vgma_uh和第二驱动电压vgma_ul用于在正极性下对像素px进行驱动，并且第三驱动电压vgma_lh和第四驱动电压vgma_ll用于在负极性下对像素px进行驱动。

驱动控制器120将参考伽马选择信号gcc(可互换地，“灰度补偿信号”)施加到数据驱动器150，以选择在第一驱动电压vgma_uh与第二驱动电压vgma_ul之间的多个参考电压以及在第三驱动电压vgma_lh与第四驱动电压vgma_ll之间的多个参考电压。

图2是示出根据操作频率的数据使能信号de和可变频率信号free_sync的信号图。数据使能信号de包括在从外部源(未示出)施加到驱动控制器120的控制信号ctrl中。驱动控制器120接收用于指示操作频率的可变频率信号free_sync。作为示例，在可变频率信号free_sync为二比特信号的情况下，约144hz、约120hz和约48hz的操作频率分别与可变频率信号free_sync的'00'、'01'和'10'相对应。在该示例中，这导致显示分别具有帧长度fl为(1/144hz)、(1/120hz)和(1/48hz)的“a”、“b”和“c”的连续帧。

根据另一实施例，可变频率信号free_sync可以指示操作频率的范围。例如，约144hz至约121hz、约120hz至约96hz、约95hz至约72hz和约71hz至约48hz的操作频率可以分别与可变频率信号free_sync的'00'、'01'、'10'和'11'相对应。同时，可以以各种方式来改变可变频率信号free_sync的比特数以及对应的操作频率范围。

数据使能信号de包括一帧中的显示时段和消隐时段(blankperiod)。作为示例，当操作频率分别为约144hz、约120hz和约48hz时，数据使能信号de的显示时段dpa、dpb和dpc各自具有相同的时间长度，但是消隐时段bpa、bpb和bpc具有彼此有不同的时间长度。

当数据使能信号de的消隐时段变得更长时，即，当操作频率变得更低时，在图1所示的像素px的液晶电容器和存储电容器中充入的电荷由于漏电流而减少。也就是说，随着消隐时段变得更长，通过像素px显示的图像的亮度降低。作为示例，在操作频率在每帧都改变的情况下，消隐时段的时间长度在每帧也都改变，并且亮度减小量在每帧都改变。每帧亮度上的这种变化表现为其中屏幕闪烁的闪烁现象，这在传统设备中作为显示缺陷对于用户来说是显而易见的。

图3是示出根据本公开的示例性实施例的驱动控制器120的配置的框图。在该示例中，驱动控制器120包括图像信号处理电路210以及控制信号生成电路220。

图像信号处理电路210输出第二图像信号rgb'，该第二图像信号rgb'是通过向第一图像信号rgb添加与由可变频率信号free_sync指示的操作频率相对应的补偿值来获得的。控制信号生成电路220基于从外部源(例如gpu)接收到的控制信号ctrl，来输出第一控制信号cont1、第二控制信号cont2和电压控制信号cont3。第一控制信号cont1包括水平同步起始信号、时钟信号以及行锁存信号，并且第二控制信号cont2包括垂直同步起始信号、输出使能信号以及栅极脉冲信号。

当由可变频率信号free_sync指示的操作频率低于参考频率时，图像信号处理电路210将具有第一值的补偿值添加到第一图像信号rgb，以将第一图像信号rgb转换为第二图像信号rgb'。当由可变频率信号free_sync指示的操作频率等于或高于参考频率时，图像信号处理电路210将具有与第一值不同的第二值的补偿值添加到第一图像信号rgb，以将第一图像信号rgb转换为第二图像信号rgb'。

在图2所示的示例性实施例中，当可变频率信号free_sync指示多个操作频率中的一个时，可以提供多个参考频率(例如，约144hz、约120hz和约48hz)。

图4是示出根据本公开的示例性实施例的图像信号处理电路210的配置的框图。在该实施例中，图像信号处理电路210包括抖动电路310。抖动电路310响应于由可变频率信号free_sync指示的操作频率而抖动第一图像信号rgb，并且输出第二图像信号rgb'。

图5至图8是示出根据本公开的示例性实施例的抖动电路310的抖动操作的图。

参考图4和图5，抖动电路310包括多个抖动图(ditheringmaps)，多个抖动图均具有“a”乘以“b”(“a”和“b”中的每一个为正整数)的大小。在本示例性实施例中，抖动电路310使用抖动图dm1至dm4来抖动第一图像信号rgb，抖动图dm1至dm4均具有四行乘以四列的大小。

抖动图dm1至dm4中的每个抖动图可以使用数字“1”的位置被分配的空间分配方式来补偿亮度。作为示例，在第一图像信号rgb表示256个灰度(从0到255)并且显示面板110(参考图1)显示灰度21.5的情况下，灰度21.5可以通过以两个彼此相邻的像素来显示灰度21和灰度22并且组合以这两个像素显示的灰度来显示。也就是说，通过对抖动图dm1至dm4中的“1”的位置和数量进行控制，一帧中具有四行乘以四列的大小的像素的灰度可以增加约0.25、约0.5、约0.75和约1。

抖动电路310使用第k帧fk中的抖动图dm1来抖动第一图像信号rgb，使用第(k+1)帧fk+1中的抖动图dm2来抖动第一图像信号rgb，使用第(k+2)帧fk+2中的抖动图dm3来抖动第一图像信号rgb，并且使用第(k+3)帧fk+3中的抖动图dm4来抖动第一图像信号rgb。在抖动图dm1至dm4中，“1”表示将第一图像信号rgb的灰度值增加“1”。

当在四个帧期间使用抖动图dm1至dm4来对第一图像信号rgb进行抖动时，与预定像素相对应的第二图像信号rgb'等于灰度值增加约0.25的第一图像信号rgb。也就是说，在四个帧期间，与每个像素相对应的平均补偿值为约0.25。

抖动电路310可以使用图5所示的抖动图dm1至dm4来在时间上和空间上对第一图像信号rgb进行抖动，以输出第二图像信号rgb'。

参考图4和图6，抖动电路310使用第k帧fk中的抖动图dm5来抖动第一图像信号rgb，使用第(k+1)帧fk+1中的抖动图dm6来抖动第一图像信号rgb，使用第(k+2)帧fk+2中的抖动图dm7来抖动第一图像信号rgb，并且使用第(k+3)帧fk+3中的抖动图dm8来抖动第一图像信号rgb。

当在四个帧期间使用抖动图dm5至dm8来对第一图像信号rgb进行抖动时，与预定像素相对应的第二图像信号rgb'比第一图像信号rgb的灰度增加约0.5。也就是说，在四个帧期间，与每个像素相对应的平均补偿值为约0.5。

抖动电路310可以使用图6所示的抖动图dm5至dm8来在时间上和空间上对第一图像信号rgb进行抖动，以输出第二图像信号rgb'。

参考图4和图7，抖动电路310使用第k帧fk中的抖动图dm9来抖动第一图像信号rgb，使用第(k+1)帧fk+1中的抖动图dm10来抖动第一图像信号rgb，使用第(k+2)帧fk+2中的抖动图dm11来抖动第一图像信号rgb，并且使用第(k+3)帧fk+3中的抖动图dm12来抖动第一图像信号rgb。

当在四个帧期间使用抖动图dm9至dm12来对第一图像信号rgb进行抖动时，与预定像素相对应的第二图像信号rgb'等于灰度值增加约0.25的第一图像信号rgb。也就是说，在四个帧期间，与每个像素相对应的平均补偿值为约0.25。

抖动电路310可以使用图7所示的抖动图dm9至dm12来在时间上和空间上对第一图像信号rgb进行抖动，以输出第二图像信号rgb'。

参考图4和图8，抖动电路310使用第k帧fk中的抖动图dm13来抖动第一图像信号rgb，使用第(k+1)帧fk+1中的抖动图dm14来抖动第一图像信号rgb，使用第(k+2)帧fk+2中的抖动图dm15来抖动第一图像信号rgb，并且使用第(k+3)帧fk+3中的抖动图dm16来抖动第一图像信号rgb。

当在四个帧期间使用抖动图dm13至dm16来对第一图像信号rgb进行抖动时，与预定像素相对应的第二图像信号rgb'比第一图像信号rgb的灰度增加约0.5。也就是说，在四个帧期间，与每个像素相对应的平均补偿值为约0.5。

抖动电路310可以使用图8所示的抖动图dm13至dm16来在时间上和空间上对第一图像信号rgb进行抖动，以输出第二图像信号rgb'。

图5至图8中的补偿值仅示出了补偿值分别为约0.25和约0.5的实施例，但是补偿值可以根据抖动图的大小及抖动帧的数量来以各种方式改变。

如图2所示，当可变频率信号free_sync表示分别与约144hz、约120hz和约48hz的操作频率相对应的'00'、'01'和'10'时，抖动电路310根据可变频率信号free_sync选择0、0.25和0.5中的一个作为补偿值。抖动电路310对与选择出的补偿值相对应的抖动图进行选择，并且对第一图像信号rgb执行抖动操作，因此抖动电路310输出被施加了补偿值的第二图像信号rgb'。

图9是示出根据本公开的另一示例性实施例的图像信号处理电路210的框图。图9的图像信号处理电路210包括伽马校正电路320、第一查询表321、第二查询表322以及第三查询表323。

第一查询表321、第二查询表322和第三查询表323分别与不同的操作频率相对应，并且各自存储一组不同的伽马补偿值。作为示例，第一查询表321对应于约144hz的操作频率，第二查询表322对应于约120hz的操作频率，并且第三查询表323对应于约48hz的操作频率。

伽马校正电路320选择第一查询表321、第二查询表322和第三查询表323中与可变频率信号free_sync相对应的一个查询表。伽马校正电路320参考选择出的查询表来校正第一图像信号rgb，并且输出第二图像信号rgb'。

可以以各种方式来改变包括在图像信号处理电路210中的查询表的数量以及每个查询表与对应的操作频率之间的关系。

图10是示出当图9所示的伽马校正电路320的补偿值为零(0)时、根据操作频率在显示面板上显示的图像信号的亮度(相对于用于图像信号的灰度值)的曲线图。图11是示出当伽马校正电路使用第一查询表、第二查询表和第三查询表来执行伽马校正操作时，根据操作频率在显示面板上显示的图像信号的亮度(相对于灰度值)的曲线图。

如图10所示，操作频率相对低(例如，约48hz)时的亮度曲线l12位于操作频率相对高(例如，约144hz)时的亮度曲线l11下方。也就是说，尽管施加到显示面板110(参考图1)的灰度信号是相同的电平，但是与操作频率相对高时相比，亮度下降在操作频率相对低时(即，当消隐时段的长度相对长时)更多。特别地，在没有亮度补偿的情况下，由于像素中的电容放电而导致的消隐时段结束时的亮度下降对于较长的消隐时段(与相对低的操作频率一致)更为显著。因此，在较低的操作频率下，像素在帧中的平均亮度也较低。

参考图9和图11，在伽马校正电路320执行伽马校正操作的情况下，用于表示操作频率相对低(例如，约48hz)时的亮度的亮度曲线l22上升到高于图10所示的亮度曲线l12，因此亮度曲线l22接近用于表示操作频率相对高(例如，约144hz)时的亮度的亮度曲线l21。

图12是示出根据本公开的另一示例性实施例的图像信号处理电路210的框图。图12的图像信号处理电路210包括伽马校正电路330，该伽马校正电路330又包括抖动电路331、第一查询表332、第二查询表333、以及第三查询表334。

类似于图9所示的伽马校正电路320，伽马校正电路330使用第一查询表332、第二查询表333和第三查询表334来校正第一图像信号rgb，以输出第二图像信号rgb'。在存储于第一查询表332、第二查询表333和第三查询表334中的补偿值小于1的情况下，伽马校正电路330可以使用抖动电路331来输出第二图像信号rgb'。抖动电路331的操作可以与参考图4至图8所描述的操作相同，因此将省略其细节。

图13是示出根据本公开的另一示例性实施例的图像信号处理电路210的框图。图13的图像信号处理电路210包括加法器340、缓冲器341以及补偿值计算器342。补偿值计算器342对与可变频率信号free_sync相对应的第一补偿值cv1进行计算。缓冲器341将第一补偿值cv1延迟，以输出第二补偿值cv2。在本示例性实施例中，缓冲器341将第一补偿值cv1延迟一帧以输出第二补偿值cv2。也就是说，第二补偿值cv2是与先前帧的可变频率信号free_sync相对应的补偿值。根据又一实施例，缓冲器341可以将第一补偿值cv1延迟若干帧，以输出第二补偿值cv2。

加法器340将当前帧的第一图像信号rgb添加到先前帧的第二补偿值cv2，并且输出第二图像信号rgb'。

图14是示出被显示图像的亮度根据操作频率的示例性变化的曲线图。如参考图2所述，随着操作频率降低，消隐时段变得更长，因此显示图像的亮度由于像素中的电容放电而降低。

当假设显示图像的亮度在图14中的显示时段中为约200nit时，操作频率为约144hz(与如图2所示的消隐时段bpa一致)时的显示图像的亮度比操作频率为约48hz(与较长的消隐时段bpc一致)时的亮度降低得更多。

图13所示的图像信号处理电路210基于先前帧的操作频率来对当前帧的亮度进行补偿，并且因此帧之间的亮度差减小。

下面的表1示出了取决于一系列帧中的操作频率变化的亮度变化。所呈现的示例是可能会在实时渲染中出现的示例，其中较低频率帧(48hz)以孤立的方式间歇性地插入到帧序列中，使得不作为帧序列的第一帧或最后帧的较低频率帧总是在较高频率帧(144hz)之前并且在其之后。另一方面，可作为较高频率帧的连续帧的数量可以是无限制的。下面讨论的用于该场景的补偿技术可以类似地应用于具有多于两个的可允许帧频率的其他情况和/或允许在序列中插入两个或更多个连续低频率帧的情况。

表1

在表1中，当假设与第二图像信号rgb'相对应的显示图像的亮度在显示时段中为约200nit时，在操作频率为约144hz的情况下，显示图像的亮度降低到约190nit，并且在操作频率为约48hz的情况下，显示图像的亮度降低到约160nit。

当第(f-1)帧的可变频率信号free_sync指示约144hz的操作频率时，补偿值计算器342输出第一补偿信号cv1以将亮度增加10nit。缓冲器341存储第一补偿信号cv1。

当在第f帧中输入第一图像信号rgb时，缓冲器341输出存储于其中的第一补偿信号cv1作为第二补偿信号cv2。加法器340将第一图像信号rgb添加到第二补偿信号cv2，得到第二图像信号rgb'。

因此，尽管操作频率在第f帧中为约48hz，但亮度降低到约170nit，并且因此与传统技术中的约160nit的亮度相比时，亮度的降低减小。

在该示例中，如上所述，低频率帧(48hz)以孤立的方式被间歇性地包括在帧序列中，同时允许具有许多连续的高频率(144hz)帧。如果当前帧为144hz帧，则通过提供正补偿值(例如，+10nit)，下一帧将始终具有200nit(对于144hz的下一帧)或170nit(对于48hz的下一帧)的亮度。另一方面，如果当前帧为48hz，则通过提供负补偿值(例如，-5nit)，下一帧的亮度将始终为185nit。因此，与传统技术相比，帧到帧的亮度变化减小，从而可以减少诸如闪烁之类的视觉伪影。

可以通过基于先前帧的可变频率信号free_sync(即，操作频率)确定第一补偿信号cv1并且将与先前帧的操作频率相对应的第二补偿信号cv2添加到当前帧的第一图像信号rgb以输出第二图像信号rgb'，来减小连续帧之间的亮度差。

如表1所表示的，在连续帧f-3、f-2、f-1、f、f+1、f+2、f+3和f+4中传统技术的亮度差分别为0、-30、+30、-30、+30、0、0和-30。通过输出通过将第二补偿信号cv2添加到第一图像信号rgb而获得的第二图像信号rgb'，连续帧f-3、f-2、f-1、f、f+1、f+2、f+3和f+4中本公开的亮度差分别变为+10、-30、+15、-15、+15、+15、0和30。也就是说，根据图13所示的图像信号处理电路210，彼此相邻的帧之间的亮度差可以减小。

图15是示出根据本公开的示例性实施例的控制信号生成电路220的配置的框图。图15的控制信号生成电路220包括控制信号发生器410以及电压控制器420。控制信号发生器410基于来自外部源的控制信号ctrl来输出第一控制信号cont1和第二控制信号cont2。电压控制器420响应于可变频率信号free_sync而输出电压控制信号cont3。在图16中示出了利用电压控制信号cont3对驱动电压进行的示例性控制。

图16是示出在包括图15的控制信号生成电路220的实施例中，由图1所示的电压发生器130产生的驱动电压的电压电平的信号图。电压发生器130响应于来自图15所示的电压控制器420的电压控制信号cont3，而对第一驱动电压vgma_uh、第二驱动电压vgma_ul、第三驱动电压vgma_lh和第四驱动电压vgma_ll的电压电平进行设定。

在操作频率固定的正常模式期间，第一驱动电压vgma_uh、第二驱动电压vgma_ul、第三驱动电压vgma_lh和第四驱动电压vgma_ll中的每一个被固定为预定电平。

在操作频率每帧都被选择性地改变或维持的可变频率模式期间，基于可变频率信号free_sync并根据电压控制信号cont3来可控制地改变或维持第一驱动电压vgma_uh、第二驱动电压vgma_ul、第三驱动电压vgma_lh和第四驱动电压vgma_ll中的每一个。在本示例性实施例中，在可变频率模式期间，仅第一驱动电压vgma_uh和第四驱动电压vgma_ll根据操作频率改变，而第二驱动电压vgma_ul和第三驱动电压vgma_lh维持在预定电平。

作为示例，当可变频率信号free_sync表示约144hz、约120hz和约48hz时，电压控制器420输出电压控制信号cont3，使得第一驱动电压vgma_uh根据可变频率信号free_sync而被设定为第一电平v1、第二电平v2和第三电平v3。

例如，当可变频率信号free_sync表示约144hz、约120hz和约48hz时，电压控制器420输出电压控制信号cont3，使得第四驱动电压vgma_ll根据可变频率信号free_sync而被设定为第四电平v4、第五电平v5和第六电平v6。

图17是示出根据本公开的示例性实施例的数据驱动器150的配置的框图。图17的数据驱动器150包括移位寄存器510、锁存单元520、数模转换器530以及输出缓冲器540。在图17中，时钟信号clk、行锁存信号load和极性反转信号pol是包括在从图1所示的驱动控制器120提供的第一控制信号cont1中的信号。

移位寄存器510与时钟信号clk同步地顺序激活锁存时钟信号ck1至ckm。锁存单元520与来自移位寄存器510的锁存时钟信号ck1至ckm同步地锁存第二图像信号rgb'，并且响应于行锁存信号load而将锁存数据信号da1至dam施加到数模转换器530。

数模转换器530接收来自图1所示的驱动控制器120的极性反转信号pol和灰度补偿信号gcc、以及来自图1所示的电压发生器130的第一驱动电压vgma_uh、第二驱动电压vgma_ul、第三驱动电压vgma_lh和第四驱动电压vgma_ll。数模转换器530将与来自锁存单元520的锁存数据信号da1至dam相对应的灰度电压y1至ym输出到输出缓冲器540。输出缓冲器540响应于行锁存信号load，而将来自数模转换器530的灰度电压y1至ym输出到数据线dl1至dlm。

图18是示出根据本公开的示例性实施例的图17所示的数模转换器530的配置的框图。图18的数模转换器530包括查询表610、正极性转换器620以及负极性转换器630。查询表610存储多个灰度选择信号，并且响应于来自图1所示的驱动控制器120的灰度补偿信号gcc而输出选择信号sel。

正极性转换器620包括电阻串622、第一解码器624以及第二解码器626。电阻串622从图1所示的电压发生器130接收第一驱动电压vgma_uh和第二驱动电压vgma_ul，并且产生多个伽马电压vgau1至vgauj。

第一解码器624响应于来自查询表610的选择信号sel，而输出伽马电压vgau1至vgauj中的一些伽马电压，作为多个伽马参考电压vgru1至vgruk。在本示例性实施例中，“j”和“k”中的每一个为正整数。第二解码器626参考伽马参考电压vgru1至vgruk，而将锁存数据信号da1至dam转换为灰度电压y1至ym，同时极性反转信号pol处于第一电平。

负极性转换器630包括电阻串632、第三解码器634、第四解码器636以及反相器iv1。电阻串632从图1所示的电压发生器130接收第三驱动电压vgma_lh和第四驱动电压vgma_ll，并且产生多个伽马电压vgal1至vgalj。

第三解码器634响应于来自查询表610的选择信号sel，而输出伽马电压vgal1至vgalj中的一些伽马电压，作为多个伽马参考电压vgrl1至vgrlk。在本示例性实施例中，“j”和“k”中的每一个为正整数。第四解码器636参考伽马参考电压vgrl1至vgrlk，而将锁存数据信号da1至dam转换为灰度电压y1至ym，同时极性反转信号pol处于第二电平。

参考图15至图18，当第一驱动电压vgma_uh、第二驱动电压vgma_ul、第三驱动电压vgma_lh和第四驱动电压vgma_ll的电压电平根据由可变频率信号free_sync指示的操作频率而改变时，从电阻串622和632输出的伽马电压vgau1至vgauj以及vgal1至vgalj的电压电平可以改变。

具体地，随着由可变频率信号free_sync指示的操作频率变得更低，第一驱动电压vgma_uh的电压电平变得更高(v1<v2<v3)，并且第四驱动电压vgma_ll的电压电平变得更低(v4＞v5＞v6)。随着第一驱动电压vgma_uh的电压电平变得更高并且第四驱动电压vgma_ll的电压电平变得更低，通过显示面板110(参考图1)显示的图像的亮度变得更高。

根据本示例性实施例，可以通过改变第一驱动电压vgma_uh、第二驱动电压vgma_ul、第三驱动电压vgma_lh和第四驱动电压vgma_ll的电压电平，来补偿由在低操作频率(例如，约48hz)下变得更长的消隐时段所引起的亮度降低。在一个实施例中，可以通过如上所述的这些驱动电压随操作频率的这种变化来补偿亮度的降低，而不用将第一图像信号rgb的灰度值改变为第二图像信号rgb'中的不同值。也就是说，在这种情况下，没有补偿值被添加到第一图像信号rgb，由此第二图像信号rgb'可以是与第一图像信号rgb大致相同的信号。在可替代实施例中，亮度可以通过以下组合来补偿：如针对图15-图18所描述的改变第一驱动电压vgma_uh、第二驱动电压vgma_ul、第三驱动电压vgma_lh和第四驱动电压vgma_ll，以及将根据操作频率的补偿值添加到第一图像信号rgb以产生具有不同灰度值的第二图像信号rgb'。

参考图1和图18，驱动控制器120响应于可变频率信号free_sync而输出灰度补偿信号gcc。如上所述，查询表610响应于灰度补偿信号gcc而输出选择信号sel。在可变频率模式期间，第一驱动电压vgma_uh、第二驱动电压vgma_ul、第三驱动电压vgma_lh和第四驱动电压vgma_ll的电压电平可以保持正常模式的电压电平并改变伽马参考电压vgru1至vgruk以及vgrl1至vgrlk，该伽马参考电压vgru1至vgruk以及vgrl1至vgrlk是通过改变灰度补偿信号gcc并且改变选择信号sel来选择的。

由于在高操作频率(例如，约144hz)下选择出的伽马参考电压vgru1至vgruk以及vgrl1至vgrlk的电压电平以及在低操作频率(例如，约48hz)下选择出的伽马参考电压vgru1至vgruk以及vgrl1至vgrlk的电压电平被设定为彼此不同，所以可以最小化由操作频率的改变所引起的亮度变化。

图19是示出根据本公开的另一示例性实施例的驱动控制器700的配置的框图。驱动控制器700包括存储器710、图像信号处理电路720、频率传感器730以及控制信号生成电路740。

存储器710存储第一图像信号rgb并且输出先前帧的先前图像信号p_rgb。频率传感器730基于包括在第一图像信号rgb中的频率信息来输出可变频率信号free_sync。

图20图示根据本公开的另一示例性实施例的被施加于显示设备的第一图像信号rgb的示例性帧结构。这里，第一图像信号rgb包括消隐结束显示段10、图像信号段11、消隐开始显示段12、时钟恢复数据段13以及虚拟数据段14。在该示例中，与第一图像信号rgb相对应的频率信息可以包括在虚拟数据段14中。

返回图19，频率传感器730基于包括在第一图像信号rgb的虚拟数据段14中的频率信息来输出可变频率信号free_sync。

由于当前帧的频率信息包括在当前帧的第一图像信号rgb的帧结构的字段中，所以可以在接收到一帧的所有第一图像信号rgb之后计算关于第一图像信号rgb的补偿值。因此，可能需要存储器710存储与至少一帧相对应的第一图像信号rgb。

图像信号处理电路720响应于可变频率信号free_sync，而将先前图像信号p_rgb转换为第二图像信号rgb'。图像信号处理电路720可以使用与图4至图13所示的图像信号处理电路的方法类似的方法，来输出通过将补偿值添加到先前图像信号p_rgb而获得的第二图像信号rgb'。

控制信号生成电路740基于控制信号ctrl来输出第一控制信号cont1和第二控制信号cont2。另外，控制信号生成电路740响应于可变频率信号free_sync而输出电压控制信号cont3，以对由图1所示的电压发生器130产生的第一驱动电压vgma_uh、第二驱动电压vgma_ul、第三驱动电压vgma_lh和第四驱动电压vgma_ll的电压电平进行设定。

图21是示出根据本公开的另一示例性实施例的显示设备800的配置的框图。显示设备800包括显示面板810、驱动控制器820、电压发生器830、栅极驱动器840、数据驱动器850以及背光单元860。

与图1所示的显示设备100相比，图21所示的显示设备800还包括背光单元860。虽然背光单元860被示意性地示出在显示面板810的下边缘的下方，但实际上，它可以以常规方式从下面支撑显示面板810，用于诸如lcd显示器的背光式显示器。背光单元860向显示面板810提供光，并且像素px单独地对光的透射进行调节，以在显示面板810中生成整体图像。

包括在显示设备800中的驱动控制器820、电压发生器830、栅极驱动器840和数据驱动器850的配置及操作大致分别类似于图1所示的显示设备100的驱动控制器120、电压发生器130、栅极驱动器140和数据驱动器150的配置及操作，并因此将省略其冗余描述。然而，驱动控制器820与驱动控制器120的不同之处在于，驱动控制器820被配置为响应于控制信号ctrl和可变频率信号free_sync而产生背光控制信号cont4并将其提供给背光单元860。背光单元860响应于背光控制信号cont4而对背光单元860提供给显示面板810的光的亮度水平进行控制，其中亮度水平可以随着由可变频率信号free_sync指示的操作频率而变化。通过以这种方式来改变亮度水平，可以补偿如上所述由消隐时段所引起的亮度降低。

图22是示出根据操作频率的背光亮度变化的曲线图。如图22所示，背光单元860的亮度在操作频率固定的正常模式下保持预定水平bl1。在每帧都改变操作频率的可变频率模式期间，基于可变频率信号free_sync并根据控制信号cont4来改变背光单元860的发光亮度。例如，在低操作频率(例如，约48hz)下背光单元860的发光亮度水平bl3高于在高操作频率(例如，约144hz)下背光单元860的发光亮度水平bl2。

根据本示例性实施例，可以通过改变背光单元860的发光亮度，来补偿由在低操作频率(例如，约48hz)下变得更长的消隐时段所引起的亮度降低。

在一个实施例中，可以通过如上所述的背光单元860的亮度随操作频率的这种变化，来补偿由消隐时段所引起的亮度降低，而无需驱动控制器820将第一图像信号rgb的灰度值改变为第二图像信号rgb'中的不同值。也就是说，在这种情况下，没有补偿值被添加到第一图像信号rgb，由此第二图像信号rgb'可以是与第一图像信号rgb大致相同的信号。在可替代实施例中，亮度可以通过以下组合来补偿：(i)如上所述随操作频率来改变背光单元860的亮度，以及(ii)根据操作频率将补偿值添加到第一图像信号rgb，以产生具有不同灰度值的第二图像信号rgb'。

图23是示出根据本公开的另一示例性实施例的图像显示系统的框图。图23的图像显示系统包括图形处理器1000以及显示设备1100。图形处理器1000将第一图像信号rgb、控制信号ctrl和可变频率信号free_sync提供给显示设备1100。

可变频率信号free_sync可以是用于指示显示设备1100的操作频率的信号，该信号从图形处理器1000被提供给显示设备1100。根据另一实施例，可变频率信号free_sync可以是用于指示第一图像信号rgb的操作频率每帧都改变的信号。

可以根据图形处理器1000的渲染速度来改变显示设备1100的操作频率。显示设备1100可以是图1所示的显示设备100或图21所示的显示设备800。

在上述实施例中，各种元件可以被体现为硬件电路，该硬件电路可以包括至少一个处理器和存储器。如果包括处理器，则该处理器可以从存储器读取指令，以执行用于执行上述操作中的一个或多个操作的例程。例如，驱动控制器120、数据驱动器150、栅极驱动器140、电压发生器130、加法器340、补偿值计算器342、第一至第四解码器624、626、634、636中的任何一个、控制信号发生器410、电压控制器420、锁存单元520和频率传感器730可以各自由硬件电路组成，并因此可以分别被可替代地称为驱动控制器电路、数据驱动器电路、栅极驱动器电路、电压发生器电路、加法器电路、补偿值计算器电路、解码器电路、控制信号发生器电路、电压控制器电路、锁存电路和频率传感器电路。

尽管已经描述了本发明构思的示例性实施例，但是应当理解，本发明构思不应限于这些示例性实施例，但是，本领域普通技术人员可以在所要求保护的本发明构思的精神和范围内进行各种改变和修改。因此，本发明构思的范围不应限于本文描述的实施例，而应根据所附权利要求及其等同物来确定。