CN100365476C - 液晶显示器及其驱动方法 - Google Patents
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Abstract
一种液晶显示器及其驱动方法。液晶显示器包括液晶显示面板、背光模块、调光控制单元及背光模块驱动电路。液晶显示面板具有第一显示区域及第二显示区域。背光模块包括多个发光元件，发光元件是分别对应至第一显示区域及第二显示区域的像素。调光控制单元用以产生至少一调光控制信号，且调光控制信号的调光频率为液晶显示面板的画面更新频率的倍数。背光模块驱动电路根据调光控制信号周期性地依序驱动发光元件。
Description
技术领域
本发明是有关于一种液晶显示器及其驱动方法，且特别是有关于一种改善画面闪烁现象的液晶显示器及其驱动方法。
背景技术
为了使液晶显示器能有更好的图像质量，现今业界提出一种闪烁式背光模块(Blinking Backlight)，利用控制发光元件的明与灭，以减少画面残影及提高动画质量。
闪烁式背光模块的调光方式可分为两种，第一种方式称为模拟调光(Analog Dimming)，第二种方式称为脉冲调光(Burst Dimming)。
请参照图1，其绘示为利用模拟调光改变灯管亮度的输出电压波形图。模拟调光是利用控制变频器(Inverter)驱动灯管的输出电压振幅Vp大小，以改变灯管的明暗亮度。当输出电压的振幅Vp越大时，脉冲式背光模块的亮度随的上升。相反地，当输出电压的振幅Vp越小时，脉冲式背光模块的亮度即随之下降。
由于现今液晶显示器多朝向大尺寸规格发展，若脉冲式背光模块采模拟调光，其均匀度(Uniformity)将因漏电流增加而随之下降，因此，模拟调光仅可达70％～100％的亮度调光范围。
请参照图2，其绘示为利用脉冲调光改变灯管亮度的调光控制信号的波形图。为了增加亮度调光范围，现今脉冲式背光模块多采用脉冲调光方式。脉冲调光又称为数字调光(Digital Dimming)或称为脉宽调制调光(PulseWidth Modulation，PWM Dimming)，是利用改变调光控制信号(DimmingControl Signal)的工作周期TDuty(Duty Cycle)大小，以改变灯管的明暗亮度。当调光控制信号的工作周期TDuty越大时，脉冲式背光模块的亮度随之上升。相反地，当调光控制信号的工作周期TDuty越小时，脉冲式背光模块的亮度随之下降。相较于模拟调光方式而言，脉冲调光方式的范围可达到30％～100％的亮度。
然而，人眼所感知的画面亮度取决于闪烁式背光模块的调光频率(Dimming Frequency)与液晶显示面板的画面更新频率(Frame Rate)。当调光频率与画面更新频率交互作用形成新的闪烁频率(Flicker Frequency)时，由于新的闪烁频率落于人眼感知的范围内，因此，液晶显示面板将产生画面闪烁(Flicker)的现象，而造成人眼的不适。
请参照图3，其绘示为传统液晶显示器采脉冲调光方式的量测波形图。举例来说，当调光频率(即背光频率)为208Hz，而画面更新频率为60Hz时，于图3中31Hz～36Hz处将发现严重的画面闪烁现象。
请参照图4，其绘示为传统液晶显示器的示意图。此外，由于传统液晶显示器40中扫描驱动器460是循序输出扫描信号Sscan(1)～Sscan(m)驱动液晶显示面板410上各列像素(如图4所示)，因此，不同显示区域的像素将因各扫描信号的时序不同，而影响液晶分子的旋转角度，造成不同显示区域的像素是不同时间达到最大穿透率，使得不同显示区域的液晶响应曲线相差一液晶延迟相位。
请参照图5，其绘示为液晶显示器于不同水平显示区域的液晶响应曲线图。液晶显示面板410上的a列像素、b列像素、c列像素及d列像素是处于不同水平显示区域，且a列像素、b列像素、c列像素及d列像素的穿透率(Transmission)随时间形成液晶响应曲线LC(a)～LC(d)。液晶响应曲线LC(a)～LC(d)之间相差一液晶延迟相位，且液晶延迟相位实质上等于延迟时间td。举例来说，a列像素于液晶响应曲线LC(a)中是于时间t1达最大穿透率，而b列像素于液晶响应曲线LC(b)中是于时间t2达最大穿透率。液晶响应曲线LC(a)与液晶响应曲线LC(b)的液晶延迟相位即等于延迟时间td，且延迟时间td＝t2-t1。
由于扫描信号Sscan(1)～Sscan(m)的时序不同，因此，液晶响应曲线LC(a)～LC(d)之间的液晶延迟相位，将造成人眼感受到液晶显示面板410的画面色温不均而产生水平黑色区间(Band)缓慢移动的现象。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的就是在提供一种改善画面闪烁现象的液晶显示器及其驱动方法。将调光控制信号的调光频率(Dimming Frequency)设计为画面更新频率(Frame Rate)的倍数，以解决画面闪烁现象。
根据本发明的第一个目的，提出一种液晶显示器。液晶显示器包括液晶显示面板、背光模块、调光控制单元及背光模块驱动电路。液晶显示面板具有第一显示区域及第二显示区域。背光模块包括多个发光元件，发光元件是分别对应至第一显示区域及第二显示区域的像素。调光控制单元用以产生至少一调光控制信号，且调光控制信号的调光频率为液晶显示面板的画面更新频率的倍数。背光模块驱动电路根据调光控制信号周期性地依序驱动发光元件。
根据本发明的第二个目的，提出一种液晶显示器的驱动方法。液晶显示器包括液晶显示面板、背光模块驱动电路及背光模块，液晶显示面板具有第一显示区域及第二显示区域，且背光模块包括多个发光元件。驱动方法包括如下步骤：首先，利用调光控制单元输出至少一调光控制信号，调光控制信号的调光频率为液晶显示面板的画面更新频率的倍数。接着，调整调光控制信号的相位，使调光控制信号延迟一延迟时间后输出至背光模块驱动电路。然后，背光模块驱动电路根据延迟后的调光控制信号周期性地依序驱动发光元件，而被驱动的发光元件是对应于第一显示区域或第二显示区域的像素。
上述的液晶显示器及其驱动方法，通过将调光控制信号的调光频率设计为画面更新频率的倍数，且将调光控制信号延迟一延迟时间后输出至背光模块驱动电路。一方面解决液晶显示器的画面闪烁现象，另一方面亦改善水平黑色区间(Band)缓慢移动的现象，以提高液晶显示器的画面质量。
为让本发明的上述目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
附图说明
图1绘示为利用模拟调光改变灯管亮度的输出电压波形图。
图2绘示为利用脉冲调光改变灯管亮度的调光控制信号的波形图。
图3绘示为传统液晶显示器采脉冲调光方式的量测波形图。
图4绘示为传统液晶显示器的示意图。
图5绘示为液晶显示器于不同水平显示区域的液晶响应曲线图。
图6绘示为依照本发明一较佳实施例的一种液晶显示器的方块图。
图7绘示为调光控制单元的方块图。
图8绘示为液晶显示器的液晶响应曲线、背光亮度曲线及画面亮度曲线的波形示意图。
图9绘示为依照本发明一较佳实施例的一种液晶显示器的驱动方法流程图。
[主要元件标号说明]
40：传统液晶显示器
60：依照本发明一较佳实施例的液晶显示器
410、610：液晶显示面板
460、460：扫描驱动器
610(1)～610(n)：水平显示区域
620：背光模块
622：发光元件
630：调光控制单元
632：同步信号产生器
634(1)～634(n)：调光控制信号产生器
640：背光模块驱动电路
650：时序控制单元
660：扫描驱动器
670：数据驱动器
680：存储器
具体实施方式
请参照图6，其绘示为依照本发明一较佳实施例的一种液晶显示器的方块图。液晶显示器60包括液晶显示面板610、背光模块620、调光控制单元630及背光模块驱动电路640。
液晶显示面板610具有多个水平显示区域，如水平显示区域610(1)～610(n)，且各水平显示区域内有多个像素。
背光模块620包括多个发光元件622，各发光元件622是分别对应至水平显示区域610(1)～610(n)的像素，且n为正整数。背光模块620例如为脉冲式(Impulse Type)背光模块，而发光元件622例如为冷阴极荧光灯管(ColdCathode Fluorescent Lamp，CCFL)、发光二极管(Ligbt Emitting Diode，LED)或等离子体显示器(Plasma Display)等发光源。
调光控制单元630用以产生调光控制信号Sdim(1)～Sdim(n)，并将调光控制信号Sdim(1)～Sdim(n)输出至背光模块驱动电路640。背光模块驱动电路640例如为变频器(Inverter)，且背光模块驱动电路640接收调光控制信号Sdim(1)～Sdim(n)并根据调光控制信号Sdim(1)～Sdim(n)周期性地依序驱动发光元件622。而被驱动的发光元件622是对应至水平显示区域610(1)～610(n)其中之一。
当调光控制信号Sdim(1)～Sdim(n)的调光频率(Dimming Frequency)为液晶显示面板610的画面更新频率(Frame Rate)的倍数时(例如调光频率为300Hz，而画面更新频率为75Hz)，液晶显示器60所显示的画面即不会产生画面闪烁(Flicker)的现象。因此，液晶显示器60除改善动态画面的拖影现象(MotionBlur)之外，更提高了使用者观看画面的舒适度。
进一步来说，液晶显示器60还包括时序控制单元650、扫描驱动器660、数据驱动器670及存储器680。时序控制单元650控制扫描驱动器660及数据驱动器670驱动液晶显示面板610，且时序控制单元650控制扫描驱动器660依序输出扫描信号Sscan(1)～Sscan(m)，以驱动液晶显示面板610中各水平显示区域的像素。
由于扫描信号Sscan(1)～Sscan(m)的时序是不相同，因此不同水平显示区域的像素彼此间是相差一液晶延迟相位。而液晶延迟相位系实质上等于一延迟时间td，且延迟时间td是被储存于存储器680中。存储器680例如为电可擦可编程只读存储器(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory，EEPROM)、数据高速缓存(Data Flash Memory)或一次性可编程存储器(OTP，One Time Programmable Memory)。
时序控制单元650除控制扫描驱动器660及数据驱动器670之外，并输出画面同步信号SFS至调光控制单元630，调光控制单元630例如为脉宽调制(Pulse Width Modulation，PWM)调光控制单元。调光控制单元630根据画面同步信号SFS、周期控制信号Sduty、频率控制信号Sf及存储器680中所储存的延迟时间td输出调光控制信号Sdim(1)～Sdim(n)。
调光控制单元630所接收的周期控制信号Sduty是用以控制调光控制信号Sdim(1)～Sdim(n)的工作周期，而调光控制单元630所接收的频率控制信号Sf系用以控制调光控制信号Sdim(1)～Sdim(n)的频率。调光控制单元630输出的调光控制信号Sdim(1)～Sdim(n)例如为脉冲调光控制信号(Burst DimmingControl Signal)，且调光控制单元630根据周期控制信号Sduty改变脉冲调光控制信号的工作周期(Duty Cycle)以调整发光元件622的亮度。
请参照图7，其绘示为调光控制单元的方块图。更进一步来说，调光控制单元630包括同步信号产生器632(Synchronous Signal Generator)及调光控制信号产生器634(1)～634(n)。同步信号产生器632用以接收画面同步信号SFS，并根据画面同步信号SFS输出同步信号Ssync(1)～Ssync(n)至对应的调光控制信号产生器634(1)～634(n)。
调光控制信号产生器634(1)～634(n)例如为脉宽调制调光控制信号产生器(Pulse Width Modulation Dimming Control Signal Generator)。调光控制信号产生器634(1)～634(n)分别根据对应的同步信号Ssync(1)～Ssync(n)、周期控制信号Sduty、频率控制信号Sf及存储器680中的延迟时间td输出调光控制信号Sdim(1)～Sdim(n)至背光模块驱动电路640。
其中，调光控制信号产生器634(1)～634(n)根据延迟时间td调整调光控制信号Sdim(1)～Sdim(n)的相位，且调光控制信号Sdim(1)～Sdim(n)是随各水平显示区域的液晶延迟相位进行移位。当调光控制信号Sdim(1)～Sdim(n)的相位经延迟调整后，调光控制信号Sdim(1)～Sdim(n)间是相差一段延迟时间td，以改善显示画面上出现水平黑色区间的现象。
调光控制信号产生器634(1)～634(n)是将调光控制信号Sdim(1)～Sdim(n)输出至背光模块驱动电路640。当扫描驱动器660驱动水平显示区域610(1)～610(n)其中之一的像素时，背光模块驱动电路640根据调光控制信号Sdim(1)～Sdim(n)其中之一对应驱动发光元件622，且被驱动的发光元件622是对应于被驱动水平显示区域的像素。
举例来说，当扫描驱动器660驱动水平显示区域610(1)中的像素时，调光控制单元630输出的调光控制信号Sdim(1)驱动与水平显示区域610(1)对应的发光元件622，而当扫描驱动器660驱动水平显示区域610(2)中的像素时，调光控制单元630输出的调光控制信号Sdim(2)驱动与水平显示区域610(2)对应的发光元件622，以此类推。
请参照图8，其绘示为液晶显示器的液晶响应曲线、背光亮度曲线及画面亮度曲线的波形示意图。水平显示区域610(1)～610(n)中液晶分子的穿透率随时间分别对应形成液晶响应曲线LC(1)～LC(n)(如水平显示区域610(1)的液晶响应曲线为液晶响应曲线LC(1)，而水平显示区域610(2)的液晶响应曲线为液晶响应曲线LC(2)，以此类推)。由于扫描信号Sscan(1)～Sscan(m)的时序系不相同，因此，液晶响应曲线LC(1)～LC(n)之间是相差一液晶延迟相位，且液晶延迟相位实质上等于延迟时间td。
举例来说，于水平显示区域610(1)中的液晶分子是于时间t1达最大穿透率(Transmission)，而于水平显示区域610(2)中的液晶分子是于时间t2达最大穿透率。换言之，水平显示区域610(2)中的液晶分子需于水平显示区域610(1)的液晶分子达最大穿透率后，再经过一段延迟时间td，才会达到最大穿透率，且延迟时间td＝t2-t1。
而背光模块620的背光亮度是随时间分别对应形成背光亮度曲线BL(1)～BL(n)，且背光亮度曲线BL(1)～BL(n)是分别对应至各水平显示区域(如背光亮度曲线BL(1)是对应至水平显示区域610(1)，而背光亮度曲线BL(2)是对应至水平显示区域610(2)，以此类推)。
此外，液晶显示面板610所呈现的画面亮度取决于背光模块620所形成的背光亮度与液晶分子的旋转角度，所以，液晶显示面板610的画面亮度是随时间分别对应形成画面亮度曲线FL(1)～FL(n)，且画面亮度曲线FL(1)～FL(n)是分别对应至各水平显示区域(如画面亮度曲线FL(1)是对应至水平显示区域610(1)，而画面亮度曲线FL(2)是对应至水平显示区域610(2)，以此类推)。
由于调光控制单元630所输出的调光控制信号Sdim(1)～Sdim(n)是随液晶延迟相位对应调整，因此，画面亮度曲线FL(1)～FL(n)中各亮度脉冲的波形将实质上相同，使得液晶显示器60的显示画面具有一致性(Uniformity)，进而改善画面色温不均所造成水平黑色区间(Band)缓慢移动的现象，而提高液晶显示器60的画面质量。
此外，由于调光控制单元630所输出的调光控制信号Sdim(1)～Sdim(n)是随液晶延迟相位对应调整，因此，即使客户端输入的画面更新频率有所跳动时(如75Hz±1％或60Hz±3％)，液晶显示器60也不会因此产生画面闪烁(Flicker)的现象，进而确保画面质量的稳定。
请参照图9，其绘示为依照本发明一较佳实施例的一种液晶显示器的驱动方法流程图。液晶显示器60的驱动方法包括如下步骤：首先如步骤910所示，调光控制单元630输出调光控制信号Sdim(1)～Sdim(n)，且调光控制信号Sdim(1)～Sdim(n)的调光频率为液晶显示面板610的画面更新频率的倍数。接着如步骤920所示，调整调光控制信号号Sdim(1)～Sdim(n)的相位，使调光控制信号Sdim(1)～Sdim(n)延迟一段延迟时间td后输出至背光模块驱动电路640。最后如步骤930所示，背光模块驱动电路640根据延迟后的调光控制信号Sdim(1)～Sdim(n)周期性地依序驱动发光元件622，且被驱动的发光元件622是对应于水平显示区域610(1)～610(n)其中之一的像素。
本发明上述实施例所揭露的液晶显示器及其驱动方法，通过将调光控制信号的调光频率调整为液晶显示面板的画面更新频率的倍数，且将调光控制信号随不同水平显示区域的液晶延迟相位进行相位调整，使得本发明具有如下优点：
第一个优点是改善画面闪烁现象。由于调光控制单元输出的调光控制信号其调光频率为液晶显示面板的画面更新频率的倍数，因此，液晶显示器所显示的画面即不会产生画面闪烁(Flicker)的现象，而提高了使用者观看画面的舒适度。
第二个优点是改善水平黑色区间(Band)缓慢移动的现象。由于调光控制单元输出的调光控制信号其相位是随不同水平显示区域的液晶延迟相位进行相位调整，因此，液晶显示器所显示的画面即不会产生水平黑色区间(Band)缓慢移动的现象，而提高了液晶显示器的画面质量。
第三个优点是避免客户端输入的画面更新频率跳动所造成的画面闪烁现象。由于调光控制单元输出的调光控制信号其相位是随不同水平显示区域的液晶延迟相位进行相位调整，因此，即使客户端输入的画面更新频率有所跳动时，液晶显示器也不会因此而画面闪烁的现象。
综上所述，虽然本发明已以一较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视所附的权利要求范围所界定者为准。
Claims (16)
1.一种液晶显示器，包括：
液晶显示面板，具有第一显示区域及第二显示区域；
背光模块，包括多个发光元件，该些发光元件是分别对应至该第一显示区域及该第二显示区域的像素；
调光控制单元，用以产生至少一调光控制信号，且该调光控制信号的调光频率为该液晶显示面板的画面更新频率的倍数；以及
背光模块驱动电路，用以根据该调光控制信号周期性地依序驱动该些发光元件；
其中该调光控制单元调整该调光控制信号的相位，使该调光控制信号延迟一延迟时间；并且
其中，该液晶显示器还包括扫描驱动器，该扫描驱动器用以输出扫描信号，使该第一显示区域的像素的液晶分子于第一时间达最大穿透率，且使该第二显示区域的像素的液晶分子于第二时间达最大穿透率，该第二时间与该第一时间是相差该延迟时间。
2.根据权利要求1所述的液晶显示器，其中该液晶显示器还包括存储器，该延迟时间被储存于该存储器。
3.根据权利要求2所述的液晶显示器，其中该液晶显示器还包括时序控制单元，该时序控制单元用以输出画面同步信号，该调光控制单元根据该画面同步信号、周期控制信号、频率控制信号及该延迟时间输出该调光控制信号。
4.根据权利要求3所述的液晶显示器，其中该调光控制单元包括：
同步信号产生器，用以接收该画面同步信号，并据以输出第一同步信号及第二同步信号；
第一调光控制信号产生器，用以根据该第一同步信号、该周期控制信号、该频率控制信号及该延迟时间产生第一调光控制信号至该背光模块驱动电路；以及
第二调光控制信号产生器，用以根据该第二同步信号、该周期控制信号、该频率控制信号及该延迟时间产生第二调光控制信号至该背光模块驱动电路。
5.根据权利要求4所述的液晶显示器，其中该调光控制单元为脉宽调制调光控制单元且该第一调光控制信号产生器及该第二调光控制信号产生器分别为脉宽调制调光控制信号产生器。
6.根据权利要求1所述的液晶显示器，其中该些发光元件包含冷阴极荧光灯管、或发光二极管。
7.根据权利要求1所述的液晶显示器，其中该背光模块驱动电路为变频器。
8.根据权利要求1所述的液晶显示器，其中该调光控制信号为脉冲调光控制信号，该调光控制单元改变该脉冲调光控制信号的工作周期，以调整该些发光元件的亮度。
9.一种液晶显示器的驱动方法，该液晶显示器包括液晶显示面板、背光模块驱动电路及背光模块，该液晶显示面板具有第一显示区域及第二显示区域，且该背光模块包括多个发光元件，该驱动方法包括：
利用调光控制单元输出至少一调光控制信号，且该调光控制信号的调光频率为该液晶显示面板的画面更新频率的倍数；
调整该调光控制信号的相位，使该调光控制信号延迟一延迟时间后输出至该背光模块驱动电路；以及
该背光模块驱动电路根据延迟后的该调光控制信号周期性地依序驱动该些发光元件；
其中，被驱动的部分该些发光元件是对应于该第一显示区域或该第二显示区域的像素；并且
其中该液晶显示器还包括扫描驱动器，该扫描驱动器用以输出扫描信号，使该第一显示区域的像素的液晶分子于第一时间达最大穿透率，且使该第二显示区域的像素的液晶分子于第二时间达最大穿透率，该第二时间与该第一时间是相差该延迟时间。
10.根据权利要求9所述的驱动方法，其中该液晶显示器还包括存储器，该延迟时间被储存于该存储器。
11.根据权利要求10所述的驱动方法，其中该液晶显示器还包括时序控制单元，该时序控制单元用以输出画面同步信号，该调光控制单元根据该画面同步信号、周期控制信号、频率控制信号及该延迟时间输出该调光控制信号。
12.根据权利要求11所述的驱动方法，其中该调光控制单元包括：
同步信号产生器，用以接收该画面同步信号，并据以输出第一同步信号及第二同步信号；
第一调光控制信号产生器，用以根据该第一同步信号、该周期控制信号、该频率控制信号及该延迟时间产生第一调光控制信号至该背光模块驱动电路；以及
第二调光控制信号产生器，用以根据该第二同步信号、该周期控制信号、该频率控制信号及该延迟时间产生第二调光控制信号至该背光模块驱动电路。
13.根据权利要求12所述的驱动方法，其中该调光控制单元为脉宽调制调光控制单元且该第一调光控制信号产生器及该第二调光控制信号产生器分别为脉宽调制调光控制信号产生器。
14.根据权利要求9所述的驱动方法，其中该些发光元件包含冷阴极荧光灯管、或发光二极管。
15.根据权利要求9所述的驱动方法，其中该背光模块驱动电路为变频器。
16.根据权利要求9所述的驱动方法，其中该调光控制信号为脉冲调光控制信号，该调光控制单元改变该脉冲调光控制信号的工作周期，以调整该些发光元件的亮度。
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