CN101789227A - 一种近晶态液晶显示屏灰阶识别扫描方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种近晶态液晶显示屏灰阶识别扫描方法，其包括一种图像灰阶识别算法模块以及一种带灰阶识别的驱动波形，所述图像灰阶识别算法模块的主体是一个数据比较器，所述带灰阶识别的驱动波形中一行扫描波形输出之前，首先读取该行数据的最低灰阶信息，并根据该灰阶信息查找灰阶识别子场排列表得到该行不需显示灰阶的无效子场信息，在驱动波形输出的过程中将这些无效子场包含的脉冲对跳过不予输出。该方法根据输入图像的最低灰阶调节驱动波形包含的驱动脉冲对个数，从而有效缩减了扫描时间，提高了图像刷新速度。

Description

一种近晶态液晶显示屏灰阶识别扫描方法

技术领域

本发明涉及一种近晶态液晶显示屏显示技术，具体的说是一种近晶态液晶显示屏灰阶识别扫描方法。

背景技术

液晶显示器是目前最有发展前景的平板显示器件之一，传统的液晶显示器都是被动显示，即透射型显示，只有在外加背光源的条件下才能进行显示，但是背光源的功耗是液晶本身功耗的几百倍以上，十分耗能。随着液晶技术的发展，各种液晶材料层出不穷，其中不需要背光源的反射型液晶凭借其低功耗特性具有绝对优势。中国实用新型专利“一种显示控制电路”(专利号为ZL200720190955.3)中的近晶态液晶显示屏正是一种采用了反射型液晶——近晶态液晶制成的无需背光源的反射型显示装置。近晶态液晶显示屏以其特有的薄膜表面特性和反射型显示原理，实现了一种无需背光、结构简单、视角广泛、画面平稳、真正安全环保、省电的显示装置，并且其具有长期记忆功能和使用者不易疲劳等优点，在显示器的行列中处于领先地位。

传统的近晶态液晶显示屏图像刷新大都分为两个阶段，初始化阶段与图像扫描阶段。

初始化阶段是图像刷新的必经阶段，初始化的目的是清除显示屏上原有图像并整屏磨砂，在全屏所有行电极与列电极上施加图1(A)和图1(B)所示低、高频驱动波形，波形施加顺序为低频、高频交替出现，交替次数在1-50之间，最终以低频结束，低频频率为Fl，高频频率为Fh，电压幅值Um，低频高频驱动波形的行列脉冲对幅值相同，频率相同，个数相同，相位相反，初始化后全屏为一致的白色。初始化操作为全屏操作，耗时较短。

所述低频高压正负脉冲对的频率Fl为大于等于1Hz且小于等于100Hz，其电压幅值Um为大于等于±10v且小于等于±250v，其脉冲对个数为大于等于1个且小于等于2000个；

所述高频高压正负脉冲对的频率Fh为大于等于1kHz且小于等于50kHz，其电压幅值Um为大于等于±10v且小于等于±250v，其脉冲对个数K为大于等于1个且小于等于2000个。

图像扫描阶段是在全屏初始化完毕后开始的图像显示阶段，图像扫描采用逐行扫描方式，在全屏所有行电极与列电极上分别施加图2所示高频驱动波形，高频频率为Fh，电压幅值Um，行列脉冲对幅值相同，频率相同，个数相同，行列脉冲对的相位不同，其包含的反相脉冲对个数与同相脉冲对个数的比例不同，而不同的反相脉冲对个数对应着图像的不同灰阶。设一幅图像包含m个灰阶，使用m-1个子场实现。扫描某一行时，在该行对应的行列电极上施加m-1个子场的脉冲对组，各灰阶子场排列顺序为反相子场在前，同相子场在后，各子场在不同灰阶时脉冲对的相位根据子场排列表查询得出，每个子场分别由n1，n2，n3…n(m-1)对高频高压脉冲对组成，因此扫描一行的脉冲对个数为

而全屏刷新时间Tscan为：

其中Line为扫描行数；N为扫描一行需要的脉冲对个数；Fh为扫描波形频率。随着分辨率的提高，扫描行数Line随之增加，扫描一幅图像的时间也随之增加，对于一个固定的分辨率及使用相同液晶材料的显示屏，其扫描频率一定，行数一定，因此在刷新一幅带灰阶的图像时，想提升刷新时间Tscan，只能依赖于减小一行需要的脉冲对个数N。但是，在显示带灰阶图像时，减少N势必带来各个子场包含的脉冲对个数ni(i为1到m-1)的变化，从而导致图像灰阶的损失。因此，能否寻找一种既提高刷新速度而又不损失图像灰阶的扫描方法，成为急需解决的问题。

发明内容

为了克服现有技术中近晶态液晶显示屏刷新图像速度慢的不足，本发明的目的在于提供一种近晶态液晶显示屏灰阶识别扫描方法，它能在不损失图像灰阶的前提下提高近晶态液晶屏图像刷新速度。

为了解决上述技术问题，到达上述技术效果，本发明采用了如下技术方案：

一种近晶态液晶显示屏灰阶识别扫描方法，根据输入图像的最低灰阶减少驱动波形包含的脉冲对个数，从而有效缩减了扫描时间，其包括一种图像灰阶识别算法模块以及一种带灰阶识别的驱动波形。

所述图像灰阶识别算法模块的主体是一个数据比较器，所述数据比较器的输入为一行对应的所有列的列数据，所述数据比较器比较的内容为一行所有列数据的灰阶信息，所述数据比较器的输出为一行所有列数据中的最低灰阶值。

进一步的，所述图像灰阶识别算法模块以行为单位对输入的全屏数据进行计算，计算结果以行为单位存储在一个大小等于扫描行行数的存储内容为各行最低灰阶信息的最低灰阶存储数列中。

所述带灰阶识别的驱动波形中行扫描波形输出之前，首先读取所述最低灰阶存储数列中存储的该行数据最低灰阶信息，并根据该信息查找灰阶识别子场排列表得到该行不需显示灰阶的无效子场信息，在扫描过程中将这些无效子场跳过不予考虑。

进一步的，所述带灰阶识别的驱动波形中对像素灰阶有贡献的高频反相脉冲对个数不发生任何变化，而对像素灰阶无影响的高频同相脉冲对个数随着跳过的无效灰阶数而减少，由此保证驱动图像的灰阶不发生任何变化。

使用本发明提供的方法进行图像显示主要包含以下步骤：

步骤A：以行为单位，从图像存储器中依次读出每一行的数据，将读出的数据作为图像灰阶识别算法模块的输入，所述图像灰阶识别算法模块计算该行数据中的最低灰阶g并将该最低灰阶存储在所述最低灰阶存储数列中；

步骤B：显示图像时，首先进行全屏初始化操作，完成对原有图像的清除并整屏磨砂；

步骤C：用带灰阶识别的驱动波形扫描一行图像时，先读取该行对应的最低灰阶存储数列中的最低灰阶信息g，然后查灰阶识别子场排列表得出该行的有效灰阶对应的有效子场编号，通过公式：

计算该行需要的总驱动脉冲对个数；

步骤D：在行电极上根据步骤C得到的结果依次施加有效子场的行驱动脉冲对，同时在对应的列电极上根据图像数据选择施加与行驱动脉冲对反相或同相的列驱动脉冲对。

由于同相的脉冲对个数并不影响像素的灰阶的显示效果，在灰阶识别子场排列表中低于最低灰阶的最后一个反相子场之后的所有子场中存储的状态全部是同相状态，这部分同相的子场的去除并不影响图像的灰阶。由此根据不同的图像，各行的最低灰阶不同，每一行的子场数量不同，各行需要的总脉冲对个数也不同，最低灰阶越大，则需要的子场数越少，对应若一行数据全为白色，则不需要脉冲对，由此，以行为单位对带显示图像进行灰阶识别的方法可以消除现有扫描方法中对无效灰阶扫描造成的冗余时间，提高了扫描效率。

本发明的有益效果：

本发明实现了一种新型的灰阶识别扫描方法，解决了传统的扫描方法中扫描无效灰阶的耗时浪费和扫描速度的限制。本发明提供的一种新型的灰阶识别扫描方法，可以根据待显示图像的内容实时调节图像的刷新速度。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。

附图说明

图1中(A)是低频高压正负脉冲对的示例图；(B)是高频高压正负脉冲对的示例图。

图2为传统的近晶态液晶显示屏带灰阶驱动波形示意图。

图3为本发明的近晶态液晶显示屏灰阶识别子场排列表示意图。

图4为本发明一实施列的近晶态液晶显示屏的灰阶识别行列电极驱动波形示意图。

具体实施方法

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明。

参见图2至图4所示，一种近晶态液晶显示屏灰阶识别扫描方法，其包括一种图像灰阶识别算法模块以及一种带灰阶识别的驱动波形。

显示屏上待显示图像的数据以行为单位顺序存储在一图像存储器中，每个数据配有一个地址。以800行×600列制式的近晶态液晶显示屏为例。待显示图像的数据，共800×600个，以行为单位顺序存储在至少包含800×600＝480000个存储单元的图像存储器中，每一个存储单元存储一个像素点的数据对应一个地址。存储单元中存储的数据位宽代表对应像素点数据的灰阶信息，位宽为1时，数据只有1和0两种状态，0代表像素需要显示，被驱动为全透明的状态表现为黑色，1代表像素点不需要显示，保持初始化后的磨砂状态表现为白色；而当数据位宽大于1位时，数据为二进制代码，其数值的大小代表对应像素点的灰阶信息，如：位宽为5位。则00000代表0灰阶，表示全黑状态，11111代表31灰阶，表示全白状态，中间值10001代表处于全黑与全白之间的一个灰阶状态。

由已有的图像灰阶扫描方法得出，通过改变列上施加反相脉冲对个数即可以实现不同的清屏状态以显示不同的像素灰阶。所以对于像素灰阶产生有贡献的只是与行脉冲对反相的列脉冲对，而同相的列脉冲对不起任何作用，因此，如果一行数据对应的某些子场列脉冲对与行脉冲对只有同相，那么这些子场对像素灰阶没有任何影响，这些子场可以被删除。

以图像分辨率为800行*600列带32灰阶的图像显示为例。观察子场灰阶排列(如图3所示)发现，如果待显示图像灰阶并不完整，设一幅图像中的某一行数据中不存在低于11的灰阶，那么10灰阶到0灰阶将不必显示，去掉10灰阶到0灰阶的部分后观察该子场排列图，发现31个子场中从21子场到31子场的n21到n31个脉冲对全部表现为同相，而同相脉冲对对图像灰阶的表现不存在任何贡献，不但不起到任何作用反而占用了有效扫描的时间，实际上属于冗余脉冲对，完全可以消除。由此得出，对于最高灰阶为31的图像，如果一行数据中最低灰阶为g，则从31-1-g开始到31的子场将全部显示为同相脉冲对状态，这部分子场所占用的时间对于灰阶显示没有贡献，可以去除以提高有效脉冲对的利用率，以此提高扫描速度。从而得出，对于m灰阶图像扫描方式，m大于等于2小于等于512，其最高灰阶为m-1最低灰阶为0，m个灰阶采用m-1个子场实现，如果一行数据中最低灰阶为g，则从m-2-g开始到m-1的子场将全部为同相脉冲对状态，这部分同相脉冲对可以去除以提高扫描速度。

采用传统的灰阶实现方法，刷新一整屏图像需要的总时间Tall＝Tini+Tscan。其中初始化时间Tini为固定值且初始化时间很短，不影响静态图像显示。而图像扫描时间

Line为扫描行数800，设当前使用的高频脉冲对频率Fh等于10KHZ，计算扫描一屏数据需要的时间为

设扫描一行用的高频脉冲对个数N等于100对，则使用传统发发扫描一屏数据的时间Tscan为8s。

同样分辨率的图像，采用灰阶识别扫描方法，将800行扫描对应的数据分别经过一个灰阶识别算法，该算法以一行数据为单位，通过一个比较器比较一行所有列数据的灰阶信息值并记录该行最低灰阶值，将比较结果的灰阶值存入一个灰阶数列中。以图4为例，假设一图像经灰阶识别算法计算过以后得到的每一行最低灰阶存储在如图4左侧的最低灰阶数列中，扫描每一行时，首先读取该数列中存储的该行最低灰阶值，然后用该灰阶值去查图2的灰阶识别子场排列表，得到该行对应的扫描脉冲对的个数N(h)。H代表该行行号，如第一行的最低灰阶为0，则表示第一行所有的灰阶全部存在，由此查表后计算得知而第2行最低灰阶为2，表示低于2的灰阶不存在，由此查表后计算得知

由此类推，第X行的最低灰阶为g，查表后计算得知

由此得出N(h)的与N的关系为N(h)＜＝N。对全屏所有行的最低灰阶进行识别后，必然得出800*N(h)＜800*N。

经过大量图像数据分析结果表明，一幅m灰阶图像中每行数据最低灰阶累计后可以丢掉将近一半的低灰阶，因此这些灰阶将不必占用驱动脉冲对个数，全屏统计结果显示，N平均可以减小为原来的将近1/4，因此上述例子中扫描完一整幅图像的时间Tscan＝0.08*1/4N＝2S，远小于使用现有方法的图像刷新时间8S。由此可以看出，使用灰阶识别扫描方法可以使得有效灰阶得到充分的表现而又消除了无效灰阶占用的多余时间，有效的提高了图像刷新速度，这种提速与图像内容的相关。

本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。。

Claims (5)

1.一种近晶态液晶显示屏灰阶识别扫描方法，其特征在于，包括一种图像灰阶识别算法模块以及一种带灰阶识别的驱动波形，所述的灰阶识别扫描方法根据输入图像的最低灰阶调节驱动波形包含的驱动脉冲对个数，从而有效缩减了扫描时间。

2.根据权利要求1所述的近晶态液晶显示屏灰阶识别扫描方法，其特征在于，所述图像灰阶识别算法模块的主体是一个数据比较器，所述数据比较器的输入为一行对应的所有列的列数据，所述数据比较器比较的内容为一行所有列数据的灰阶信息，所述数据比较器的输出为一行所有列数据中的最低灰阶值。

3.根据权利要求1或2所述的近晶态液晶显示屏灰阶识别扫描方法，其特征在于，所述图像灰阶识别算法模块以行为单位对输入的全屏数据进行计算，计算结果以行为单位存储在一个大小等于扫描行行数的存储内容为各行最低灰阶信息的最低灰阶存储数列中。

4.根据权利要求1所述的近晶态液晶显示屏灰阶识别扫描方法，其特征在于，所述带灰阶识别的驱动波形的行列驱动脉冲对输出之前，首先读取所述最低灰阶存储数列中存储的该行数据最低灰阶信息，并根据该灰阶信息查找灰阶识别子场排列表得到该行不需显示灰阶的无效子场信息，在扫描驱动脉冲对输出过程中将这些无效子场包含的脉冲对跳过不予考虑输出。

5.根据权利要求1所述的近晶态液晶显示屏灰阶识别扫描方法，其特征在于，所述带灰阶识别的驱动波形中对像素灰阶有贡献的高频反相脉冲对个数不发生任何变化，而对像素灰阶无影响的高频同相脉冲对个数根据跳过的无效灰阶而减少。

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