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CN1119785C - 具有图像数据处理器的显示器 - Google Patents

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Abstract

一种利用存储器与不同信号同步进行写入和读出操作的显示器。锁相环电路从水平同步信号产生写入时钟信号并与水平同步信号一起输入写入控制器。写入控制器根据锁相环电路输入的信号产生写入控制信号来控制将图像数据写入存储器。振荡器产生与水平同步信号无关的时钟并输入到读出控制器。读出控制器利用振荡器信号产生读出控制信号并输出到存储器及显示面板，控制图像数据的读出。图像数据读写与不同信号同步进行，实现稳定显示。

Description

具有图像数据处理器的显示器
技术领域
本发明涉及具有图像数据处理器的显示器，特别涉及具有利用存储器保存来自外部设备的图像数据信号并将此图像信号传送给显示面板的处理器的液晶显示器(LCD)。
背景技术
平板显示器(FPD)已日益取代阴极射线管(CRT)而得到应用，且在FPD当中，得到广泛应用的是具有薄膜晶体管(TFT)的有源矩阵型LCD。
当图像数据保存在存储器中并被输出到显示面板上时，数据的读写通常与时钟信号相同步，此时钟信号具有与水平同步信号或垂直同步信号相同步的相位。相关技术已被Shiki在美国专利5,406,308号中所公开。Shiki与时钟信号TCK相同步地将图像数据写入到帧存储器中，所述的时钟信号TCK是由来自外部图像数据信号源的水平同步信号HSYNC所产生的，再与时钟信号TCK相同步地自帧存储器中读出数据并传送到液晶显示面板上。
同时，包括图像数据信号源的系统中所用的信号的速度或频率可互不相同。例如，个人电脑(PC)系统中所用的信号的频率就有多种，且特别地，显示控制信号如水平和垂直同步信号随着系统的不同而具有不同的频率，存储器的操作速度也随着系统的不同而不同。但显示器驱动集成电路(IC)的速度或频率是被限定的。因此，如果存储器的读写与相同的时钟信号相同步的话，那么从存储器到驱动IC的输出速度便不取决于驱动IC的操作速度而取决于存储器的速度，这样可导致驱动IC的非正常操作。
这是图像数据信号频带高于显示器最大操作频率的一个实例。在此情形下，如果存储器的读写与相同的时钟信号同步，读出速度高于驱动IC的操作速度。如此将导致驱动IC的非正常操作以及驱动时间较短，并且将不能正确地显示图像。
同时，读写操作应准时进行。而如上所述，当图像信号的垂直刷新速度改变时，常规LCD中存储器的不同操作速度及驱动IC的有限操作速度会造成不正常的图像显示。
此外，当外部图像数据信号未输入到常规显示器中时，存储器的读写便不进行，且结果在屏幕上显示出不正常的图像。从而降低了显示器的可靠性。
常规显示器的这些不足在象素的充电时间(charging time)相对较短且驱动IC的驱动能力有限的LCD中更加突出。
发明内容
因此本发明的一个目的在于防止常规驱动IC的非正常操作。
本发明的另一个目的在于提供不论外部图像数据源的垂直同步信号如何变化均能进行稳定显示的显示器。
本发明的又一目的在于提供在无图像信号输入时不显示非正常图像的显示器。
本发明的再一目的在于易于控制显示器。
根据本发明，通过与一控制信号(该控制信号与一外部信号源相同步)相同步地将图像数据写入到存储器中并与一控制信号(此控制信号与外部信号源无关)相同步地将此图像数据自存储器中读出，便可以获得这些及其他的目的，特征及优点。
用于读出图像数据的控制信号也可用于显示器的各种信号，即显示器的各种信号由用于读出图像数据的控制信号进行分割，且因此显示器的操作速度总是与图像数据的读出速度相一致，从而实现了稳定的图像显示。
此外，在读或写步骤中，自存储器中读出的图像数据为适合于显示器显示的数据格式，由此使图像处理得以简化。
详细地说，根据本发明的显示器包括：存储来自外部源的图像数据的存储器；产生与来自外部源的显示控制信号相同步的第一时钟信号的信号发生器；产生用于控制将图像数据写入到存储器中、并与第一时钟信号相同步的写入控制信号的写入控制器；产生与显示控制信号无关的第二时钟信号的振荡器；产生用于控制从存储器中读出图像数据并与第二时钟信号相同步的读出控制信号的读出控制器；以及接收来自存储器的图像数据并显示图像的显示面板；其中根据显示面板的格式将图像数据保存在存储器中，并将图像数据以显示面板所确定的格式进行输出。
保存在存储器中的图像数据最好以由显示面板所确定的格式来进行输出，且此图像数据是至少利用写入控制信号及读出控制信号之一得到的。
显示面板也最好由读出控制信号来驱动。
当显示面板为液晶面板时，以倍分(twice-divided)方式进行驱动。此外，液晶显示面板还以双重扫描(dual-scanning)方式进行驱动。
存储器最好具有一帧存储器。
显示面板可包括接收图像数据的装置及接收读出控制信号的装置，且显示器包括一个模拟/数字转换器，该模/数转换器在来自外部数据源的图像数据为模拟格式时将模拟格式的图像数据转换为数字格式的图像数据。
附图说明
图1为根据本发明第一实施例的显示器的图像数据处理器的方框图；
图2所示的是提供给根据本发明第一实施例的图像数据处理器的显示控制信号及图像信号的波形；
图3所示的是与本发明第一实施例的写入操作相关的显示控制信号及图像信号的波形；
图4所示的是与本发明第一实施例的读出操作相关的显示控制信号及图像信号的波形；
图5是根据本发明第二实施例的液晶显示器的图像数据处理器的方框图；
图6是给出了根据本发明第一实施例、将图像数据保存在存储器中的方法的方框图；
图7到9所示的是根据本发明第二实施例的信号波形。
具体实施方式
在下文当中，将参考给出了本发明优选实施例的相关附图对本发明进行更加全面地描述。本发明也能够以不同的方式来实现而且其结构也不必局限于本说明书中所给出的实施例。相反地，给出这些实施例只是使得本说明书更加全面和完整，能够更充分地将本发明的实质传达给本领域的技术人员。
图1为根据本发明第一实施例的显示器的图像数据处理器的方框图。
如图1所示，暂存由外部图像数据源如个人电脑图形卡所提供的数字图像数据的存储器10的写入端子和读出端子分别连接到写入控制器(WC)20和读出控制器(RC)30的输出端子上。写入控制器20和读出控制器30分别控制存储器10的写入和读出。写入控制器20连接到锁相环(PLL)电路40的输出端子上。PLL电路40生成一个与外部显示控制信号如水平同步信号HS相同步的写入时钟信号WCLK并将此写入时钟信号WCLK及外部显示控制信号输出。读出控制器30连接到振荡器50上，该振荡器50生成一个与外部显示控制信号无关的时钟信号CLKOSC。显示器60的控制器(未示出)连接到存储器10及读出控制器30的输出端子上，并根据来自读出控制器30的信号读出保存在存储器10中的图像数据。特别地，显示器60的控制器通过生成由来自读出控制器30的信号所分割出来或与来自读出控制器30相同步的控制信号来控制显示器60。
存储器10可包括各种存储设备，且最好使用帧存储器。
下面，参考图1-4来对显示器的图像数据处理器的操作进行描述。
图2所示的是自外部源进入到处理器的信号波形。所示的波形为垂直同步信号VS，水平同步信号HS及有效图像数据。有效图像数据表示将要实际保存在存储器中的数据。
图3所示的是与存储器10的写入操作有关的信号波形如垂直同步信号VS，写入时钟信号WCLK，有效图像数据及写入启动信号WE。
参见图2及3，当水平同步信号HS输入到PLL电路40中时，PLL电路40生成一个写入时钟信号WCLK并将此写入时钟信号WCLK与水平同步信号HS一起输入到写入控制器20。写入时钟信号WCLK被水平同步信号HS进行了相位分隔，且具有与水平同步信号HS相同的相位。
垂直同步信号VS直接输入到写入控制器20中。
而写入时钟信号WCLK也可由垂直同步信号VS来得到，在这种情况下，水平同步信号HS便直接施加到写入控制器20上。
写入控制器20利用水平及垂直同步信号HS及VS以及写入时钟信号WCLK产生一写入控制信号WCS，并将此写入控制信号WCS及写入时钟信号WCLK输出以控制将图像数据写入到存储器10中。
图像数据信号为红、绿及蓝色信号。数字形式的图像数据信号可直接保存在存储器10中，但模拟形式的图像数据如TV(电视)信号要首先转换为数字信号然后再保存在存储器10中。
如图2中所示，在水平同步信号HS变为低电平并且写入时钟信号WCLK经过几个脉冲之后，写入启动信号WE变为低电平。当写入启动信号WE保持在其低电平时，一当写入时钟信号WCLK变为高电平时，图像数据便得到保存。在存储器被分隔为多个块且图像数据被保存在相应块中时，需利用多个写入启动信号来将相应的图像数据保存在预期块内，这将在第二实施例中进行描述。
下面参考图4来描述读出操作，图4所示的是与存储器10写入有关的信号波形。
首先，振荡器50如晶体振荡器生成时钟信号CLKOSC，该时钟信号具有预定周期且不受水平同步信号HS及垂直同步信号VS控制地自激输出到读出控制器30中。
读出控制器30根据时钟信号CLKOSC生成读出时钟信号RCLK。读出时钟信号RCLK可以是时钟信号CLKOSC或者是由时钟信号CLKOSC分割而来。在图4中，读出时钟信号RCLK是由时钟信号CLKOSC经倍分而来。读出控制器30生成一个读出水平同步信号RHS，该信号是由读出时钟信号RCLK经等于外部输入信号源的垂直分辨率与由系统设计所确定的临界数之和的分割数进行分割而得到的。读出控制器30生成一个读出垂直同步信号RVS，该信号是由读出水平同步信号RHS经等于外部输入信号源水平分辨率与由系统设计所确定的临界数之和的分割数进行分割而得到的。读出控制器30还生成一个读出启动信号RE，该信号在生成垂直同步信号HS脉冲且读出时钟信号RCLK经过多个脉冲之后被激活。读出控制器30将包括读出启动信号RE及读出时钟信号RCLK的读出控制信号输出到存储器10中，并将读出水平同步信号RHS及读出垂直同步信号RVS以及读出时钟信号RCLK输出到显示器上，以控制读出操作。所生成的输入到显示器60的信号如读出水平同步信号RHS，读出垂直同步信号RVS以及读出时钟信号RCLK都适用于显示器60。读出操作始于读出启动信号RE的激活。读出启动信号在读出水平同步信号RHS变为低电平且读出时钟信号RCLK经过几个脉冲之后被激活。当读出启动信号RE保持在其低电平时，读出保存在存储器10中的图像数据，将其与读出时钟信号RCLK的上升沿相同步地输入到显示器60中。
如果信号的输入格式和输出格式相同，则图像数据按照图4中所示的水平时间顺序进行输出。而如果显示器具有特殊格式，则需给出适合于显示器60的读出控制信号和/或写入控制信号，且改变图像数据的写入或读出顺序或将图像数据组合输出以使读出图像数据的格式能够适合于显示器，为此目的，使用帧存储器是非常合适的。
如上所述，保存在存储器中的图像数据是以与由外部信号源所确定的刷新周期无关的最优格式来进行读出的，且通过将与读出相关的信号输入到显示器的控制器中来控制显示器。因此，显示器是以与外部信号源无关的最佳频率进行操作的。此外，由于存储器的读出操作是独立的，即使外部信号源不正常，显示器也能显示稳定的图像。
下面，参考图5到9对具有根据本发明的图像数据处理器的液晶显示器进行描述。
此实施例采用适合于液晶显示器的存储器并设置有一个图像数据处理器，该处理器对来自外部设备的彩色信号进行格式化然后将其保存在存储器中并从存储器中读出。
如图5所示，液晶显示器60包括：面板70，多个栅极和源极驱动器GD1，...，GDm；USD1，...，USDn；LSD1，...，LSDn以及LCD驱动器80。面板70包括上衬底71和下衬底72，且上下衬底71和72各具有多条垂直信号线和多条水平信号线。栅极驱动器GD1，...GDm中的一部分连接到上衬底71的水平信号线上，余下的栅极驱动器连接到下衬底72的水平信号线上。多个上下源极驱动器USD1，...USDn；LSD1，...LSDn分别设置在面板70之外的上下部分，并连接到上下衬底71和72的垂直信号线上。因此，根据本实施例的LCD采取双重扫描方式，同时且独立地对上下衬底71和72进行驱动。上下源极驱动器USD1，...USDn；LSD1，...LSDn中的奇数驱动器USD1，USD3...；LSD1，LSD3...和偶数驱动器USD2，USD4...；LSD2，LSD4...通过不同的信号线连接到存储器10上，且以倍分方式对LCD进行驱动。
在此实施例中，来自外部信号源如PC的红，绿及蓝色信号R，G和B为模拟信号。因此，由设置在存储器10之前的模/数转换器(ADC)90将此模拟彩色信号转换为数字信号。PLL电路40利用写入时钟信号WCLK或从写入时钟信号WCLK中所分割出来的时钟信号生成取样频率信号FS并将其输出到模/数转换器90，且ADC 90与取样频率信号FS相同步地对外部彩色信号进行取样并将采样信号传送到存储器10中。
第一实施例中的写入控制器20，在接收到来自PLL电路40的水平同步信号HS和写入时钟信号WCLK之后，通过提供写入控制信号如写入启动信号WE及写入时钟信号WCLK，以控制存储器的写入。此时，输出多个写入控制信号并按照预期格式对图像数据进行保存。为此目的，此实施例利用帧存储器来作为存储器。
存储器10为一帧存储器，如图5所示，它被分为分别存储红，绿及蓝色信号的三块11，12和13。如图6中所示，11，12或13的每一块均有四个子块RBL1...RBL4；GBL1...GBL4；及BBL1...BBL4。各相应子块分别存储输送到上奇数源极驱动器USD1，USD3...，上偶数源极驱动器USD2，USD4...，下奇数源极驱动器LSD1，LSD3...和下偶数驱动器LSD2，LSD4...中的图像数据。
在SVGA LCD的情况下，由于对于每种颜色来说，传送彩色信号的垂直信号线数都为800，所以上下衬底71和72的垂直信号线数分别为2400，垂直信号线总数为4800。如果每一源极驱动器的输出端子数且如果顺序数自上衬底71到下衬底72分配给垂直信号线，则建议采用利用单元块来存储数据的方法。即存储红色信号的四个子块RBL1...RBL4中的第一子块RBL1存储通过上奇数源极驱动器USD1，USD3...施加的信号，即通过将红色信号传送到第1到第100个象素，第201个象素到第300个象素等的垂直信号线施加的图像数据。第二子块RBL2存储通过上偶数源极驱动器USD2，USD4...施加的信号，即通过将红色信号传送到第101象素到第200象素，第301象素到第400象素等的垂直信号线施加的图像数据。同样地，第三子块RBL3存储通过下奇数源极驱动器LSD1，LSD3...施加的信号，而第四子块RBL4存储通过下偶数源极驱动器LSD2，LSD4...施加的信号。
在该方法中，子块GBL1...GBL4；及BBL1...BBL4都用于保存图像数据。
虽然此实施例中所采取的是具有块的存储器，但每一块也可以是单独的存储设备。
存储器10的写入操作与第一实施例中的相同。即如图7中所示，在水平同步信号HS变为低电平且写入时钟信号WCLK经过几个脉冲之后，写入启动信号WE变为低电平。当写入启动信号WE保持在其低电平时，图像数据与写入时钟信号WCLK同步地保存到存储器当中。
存储器10的读出操作也与第一实施例中的相同。详细地说，振荡器50如晶体振荡器生成时钟信号CLKOSC，此时钟信号与水平同步信号HS及垂直同步信号VS无关，并将其输出到读出控制器30中。如图8中所示，读出控制器30利用时钟信号CLKOSC生成与CLKOSC相同步的读出时钟信号RCLK、读出水平同步信号RHS、读出垂直同步信号RVS以及读出控制信号。读出控制器30将读出控制信号及读出时钟信号RCLK输出到存储器10中，来控制存储器10的读出，并将读出水平同步信号RHS、读出垂直同步信号RVS以及读出时钟信号RCLK输出到LCD 60的控制器80中。
下面将参考图9中所示的波形对此进行详细描述。
如图9所示，读出控制信号之一的读出启动信号RE，在读出水平同步信号RHS变为低电平且读出时钟信号RCLK经过几个脉冲之后被激活。读出启动信号RE同时输入到十二个子块中并且同时读出保存在子块当中的彩色信号并将其输出。
也就是说，虽然每一子块中的数据是顺序输出地，但十二个子块中的数据却是并行输出。此时，保存在块11，12和13的第一子块RBL1，GBL1和BBL1中的图像数据R1，G1和B1同时输出进入到上奇数源极驱动器USD1，USD3...中，保存在第二子块RBL2，GBL2和BBL2中的图像数据R2，G2和B2同时输出进入到上偶数源极驱动器USD2，USD4...中，保存在第三子块RBL3，GBL3和BBL3中的图像数据R3，G3和B3同时输出进入到下奇数源极驱动器LSD1，LSD3...中，保存在第四子块RBL4，GBL4和BBL4中的图像数据R4，G4和B4同时输出进入到下偶数源极驱动器LSD2，LSD4...中，结果输出了四组彩色信号。
LCD控制器80控制栅极驱动器GD1...GDm和源极驱动器USD1，...，USDn；及LSD1，...，LSDn来显示图像。
如上所述，此实施例采取双重扫描方式，与以倍分方式驱动源极驱动器的LCD格式相一致地对存储器进行写入和读出操作。此实施例或是利用具有三个块、其中每个块包括四个子块的存储设备；或是利用每个具有四个块的三个存储设备；或是利用十二个存储设备来保存图像数据，生成并利用适合于存储器结构的写入启动信号和读出启动信号。
而另一实施例是彩色信号无任何格式的保存在输入序列当中，并利用适当的读出控制信号来读出，该实施例也得到了与上述实施例同样的输出结果。再一实施例是写入和读出都按一定的格式来进行以获得同样的结果。

Claims (8)

1.一种显示器，包括：
存储来自外部源的图像数据的存储器；
产生与来自外部源的显示控制信号相同步的第一时钟信号的信号发生器；
产生用于控制将图像数据写入到存储器中并与第一时钟信号相同步的写入控制信号的写入控制器；
产生与显示控制信号无关的第二时钟信号的振荡器；
产生用于控制从存储器中读出图像数据并与第二时钟信号相同步的读出控制信号的读出控制器；以及
接收来自存储器的图像数据并显示图像的显示面板，
其中根据显示面板的格式将图像数据保存在存储器中，并将图像数据以显示面板所确定的格式进行输出。
2.根据权利要求1所述的显示器，其中所述显示面板为液晶面板。
3.根据权利要求2所述的显示器，其中所述显示面板以倍分方式进行驱动。
4.根据权利要求2所述的显示器，其中所述显示面板以双重扫描方式进行驱动。
5.根据权利要求4所述的显示器，其中所述存储器包括一个帧存储器。
6.根据权利要求2所述的显示器，其中以所述显示面板所确定的格式进行输出的图像数据至少是利用所述写入控制信号和所述读出控制信号之一来获得的。
7.根据权利要求2所述的显示器，其中所述显示面板包括接收图像数据的装置和接收所述读出控制信号的装置。
8.根据权利要求1所述的显示器，其中进一步包括将模拟形式的图像数据转换为数字格式的图像数据的模/数转换器。
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