CN101008718A - 灰阶反应时间测量装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种灰阶反应时间量测装置，用以精确量测液晶显示器的灰阶反应时间，其利用一包含同步信息的图像信号，取得显示器亮度变换过程中每一组灰阶反应时间的精确的起始时间点及结束时间点，进而达成液晶显示器灰阶反应时间的同步测量。

Description

灰阶反应时间测量装置
技术领域
本发明涉及一种测量装置，特别是涉及一种用以测量液晶显示器灰阶反应时间的测量装置。
背景技术
对于液晶显示器而言，反应时间(response time)是指液晶分子改变排列角度时，变换显示画面所需花费的时间，反应时间的快慢往往会直接影响到液晶显示器其动态图像的画面质量，特别是在物体高速移动的显示画面中，若是反应时间不够迅速，显示画面很容易出现所谓的残影现象(image stickingphenomenon)。典型的反应时间测量是指液晶显示器的画面从全黑到全白或是从全白到全黑的时间，其采用的计算单位为毫秒(ms，millisecond)。然而在实际应用上，图像从全黑到全白的变换方式并不常见，反而是灰阶至灰阶(gray-to-gray)的微亮或微暗变换方式较为常见。
一般在定义灰阶反应时间(gray level response time)时，是选取两个不同的灰阶值G1及G2，其中G1小于G2，当灰阶值从G1到G2的变换过程中，其亮度变化范围从10％亮度到90％亮度所需花费的时间，称为上升时间(Tr)；当灰阶值从G2到G1的变化过程中，其亮度变化范围从90％亮度到10％亮度所需花费的时间，称为下降时间(Tf)，对应于G1与G2此组的灰阶反应时间即为Tr加上Tf的时间总和。
由于灰阶反应时间的测量方式是将具有不同灰阶值G1及G2的画面，以固定的时间差在显示器上进行切换，再以测量仪器测量屏幕中心点亮度，之后再分析整个变化过程的反应时间。因此，在非常微量的光电变动范围中，噪声所造成的干扰问题，很容易影响灰阶反应时间测量的正确度。然而灰阶反应时间的快慢对液晶显示器的画面质量会产生很大的影响，因此如何精确测量出灰阶反应时间是相当重要的，若能取得正确无误的灰阶反应时间数据，对于后续相关图像处理也有很大的帮助。
发明内容
本发明的目的在于提供一种测量装置，用以精确测量液晶显示器的灰阶反应时间。
本发明的次要目的是利用一同步信息，取得每一组灰阶反应时间在显示器亮度变换过程中其精确的起始时间点以及结束时间点，达成液晶显示器灰阶反应时间的同步测量
为了实现上述目的，本发明提供了一种灰阶反应时间测量装置，其包括一信号产生单元、一数据处理单元及一数据获取单元，该信号产生单元用以产生一包含同步信息的图像信号；该数据处理单元耦接该信号产生单元，用以记录该同步信息并根据该图像信号控制该液晶显示器产生一光信号；该数据获取单元耦接该数据处理单元，将该光信号转换为一数字数据，以使该数据处理单元根据该同步信息及该数字数据，测量该液晶显示器的灰阶反应时间。
较佳地，该同步信息为一垂直同步信号。
较佳地，该数据处理单元包括一连接接口、一缩放控制器、一微控制器及一存储器，该连接接口用以输出或输入信号；该缩放控制器对该图像信号进行缩小或放大；该微控制器根据该同步信息，产生一可与该同步信息保持同步的取样命令；该存储器用以储存该同步信息及该数字数据。
较佳地，该数据获取单元包括一光传感器、一电流-电压转换器、一增益放大器及一模拟-数字转换器，该光传感器用以感应该光信号并将该光信号转换为一电流信号；该电流-电压转换器将该电流信号转换为一电压信号；该增益放大器用以放大该电压信号；该模拟-数字转换器根据该取样命令将该电压信号转换为该数字数据。
为了实现上述目的，本发明还提供了一种灰阶反应时间测量装置，其包括一微控制器、一缩放控制器、一数据获取单元及一模拟-数字转换单元，该微控制器根据一包含同步信息的图像信号，产生一可与该同步信息保持同步的取样命令；该缩放控制器对该图像信号进行缩小或放大以控制该液晶显示器产生一光信号；该数据获取单元对一记录有该液晶显示器光信号数据的信号进行处理以输出一电信号；该模拟-数字转换单元根据该取样命令将该电信号转换为一数字数据。
较佳地，该同步信息为一垂直同步信号，该包含同步信息的图像信号产生自一计算机装置，该记录有该液晶显示器光信号数据的信号产生自一光传感器。
较佳地，该数据获取单元包括一电流-电压转换器及一增益放大器，该电流-电压转换器将该记录有该液晶显示器光信号数据的信号转换为该电信号；该增益放大器用以放大该电信号。
较佳地，该灰阶反应时间测量装置还包括一存储器，用以储存该同步信息及该数字数据。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
附图说明
图1为本发明较佳实施例灰阶反应时间测量装置的操作示意图；
图2为本发明较佳实施例灰阶反应时间测量装置的数据处理单元的方块图；
图3为本发明较佳实施例灰阶反应时间测量装置的数据获取单元的方块图；
图4为本发明较佳实施例灰阶反应时间测量装置的灰阶反应时间测量结果示意图；
图5为本发明另一较佳实施例灰阶反应时间测量装置的操作示意图；
图6为本发明另一较佳实施例灰阶反应时间测量装置的控制单元的方块图。
其中，附图标记：
1：测量装置
11：信号产生单元
12：数据处理单元
121：连接接口
121a、121b：连接端口
122：缩放控制器
123：信号转换器
124：微控制器
125：存储器
13：数据获取单元
131：光传感器
132：电流-电压转换器
133：增益放大器
134：模拟-数字转换器
135：连接接口
15：信号
2：液晶显示器
25：光信号
5：灰阶反应时间测量装置
51：微控制器
52：缩放控制器
53：数据获取单元
531：电流-电压转换器
532：增益放大器
54：模拟-数字转换单元
55：存储器
6：计算机装置
7：液晶显示器
8：光传感器
具体实施方式
请参考图1，为本发明较佳实施例灰阶反应时间测量装置的操作示意图。测量装置1包括一信号产生单元11、一数据处理单元12及一数据获取单元13，测量装置1可测量一液晶显示器2的显示画面由一测试图案转换成另一测试图案所需花费的时间。
首先，信号产生单元11可产生一包含同步信息的图像信号并将图像信号传送至数据处理单元12，其中同步信息可为一垂直同步信号，图像信号可依使用者的设定，提供具有至少二相异灰阶值G1及G2的测试图案信息；接着，数据处理单元12可记录图像信号内含的同步信息，并根据图像信号发送一带有测试图案信息的信号15至液晶显示器2，以控制液晶显示器2先产生一具有灰阶值G1的测试图案，此时液晶显示器2对应于灰阶值G1会产生一光信号25，也就是显示画面所发出的屏幕亮光，当液晶显示器2的显示画面从原先具有灰阶值G1的测试图案转变成另一具有灰阶值G2的测试图案时，光信号25也会对应产生明显的亮度变化；由于每一组灰阶反应时间在亮度变换的过程中，其精确的起始时间点以及结束时间点都有记录，故数据获取单元13可根据数据处理单元12所记录的同步信息以及数据处理单元12所发送的一取样命令，采用正确的取样时间起点及取样率，将光信号25转换为一数字数据，使得数据处理单元12可根据同步信息及该数字数据，测量液晶显示器2的灰阶反应时间，以达成灰阶反应时间的同步测量。
在一实施例中，信号产生单元11可为一计算机装置，通过一连接接口连接数据处理单元12，其可从数据处理单元12取得与灰阶反应时间有关的同步信息及数字数据等所有信息，计算出液晶显示器2的灰阶反
应时间，其也可决定数据获取单元13将光信号25转换为数字数据时所使用的取样率高低以获得更精确的数字数据。
请参考图2，为本发明较佳实施例灰阶反应时间测量装置的数据处理单元的方块图。连接接口121内可设置多个连接端口，以作为信号输出或输入之用，例如连接端口121a可接收信号产生单元11所发出的图像信号，其具有数字或模拟输入支持功能，例如DVI或VGA输入功能。接着，缩放控制器(scaler)122可对图像信号进行缩小或放大，以取得一适当的分辨率范围，然后通过一信号转换器123对图像信号进行转换以提供一输出信号，该输出信号可采用一转态最小化差分信号(Transition Minimized differential Signaling，TMDS)的格式、一低电压差分信号(LVDS)的格式或一低摆幅差分信号(RSDS)的格式，之后该输出信号可通过连接端口121b传送至液晶显示器2并控制液晶显示器2的显示画面，使之从一灰阶测试图案转换成另一灰阶测试图案。
在数据处理单元12接收到信号产生单元11所发出的灰阶图像信号的同时，微控制器124可将图像信号内的同步信息储存于存储器125内，并产生一可与同步信息保持同步的取样命令，并通过连接接口121将此取样命令传送至信号获取单元13，使得信号获取单元13可采用正确的取样时间起点及取样率，将光信号25转换为数字数据，并再回传此数字数据给信号处理单元12。此外，当信号产生单元11为一计算机装置，使用者可通过计算机装置发出指示至微控制器124，进而命令微控制器124调整取样命令的取样率设定。将灰阶反应时间有关的同步信息及数字数据，回传给计算机装置，以便通过计算机装置计算出液晶显示器2的灰阶反应时间。
请参考图3，其为本发明较佳实施例灰阶反应时间测量装置的数据获取单元的方块图。光传感器131可感应液晶显示器2所发出的光信号25，并将光信号25转换为一电流信号，电流-电压转换器132再将该电流信号转换为一电压信号，之后增益放大器133可放大该电压信号，模拟-数字转换器134可根据数据处理单元12所发出的取样命令，对该电压信号进行取样以取得一可代表液晶显示器亮度变化程度的数字数据，再通过连接接口135，将数字数据传输给信号处理单元12。
请参考图4，为本发明较佳实施例灰阶反应时间测量装置的灰阶反应时间测量结果示意图，液晶显示器的显示画面维持在灰阶值为155的测试图案时，测量到的光波亮度单位约为10000(相对单位)，当灰阶值改变时，光波亮度也会随之改变，例如当灰阶值由155(线段A)变为170(线段B)，光波亮度变为15000左右，其所需的变换时间约为几十毫秒，通过垂直同步信息进行灰阶反应时间测量，对于不同的灰阶值变化范围，即可取得一共同的时间起点以作为各灰阶反应时间的比较。
为了进一步整合上述实施例中的各硬件单元，可将光传感器131及信号产生单元11分别独立出来，并将信号处理单元12及信号获取单元13加以结合，基于此概念，另提出一较佳实施例如下：
请参考图5，为本发明另一较佳实施例灰阶反应时间测量装置的操作示意图。灰阶反应时间测量装置5可接收计算机装置6所发出的一包含同步信息的图像信号并控制液晶显示器7，使根据该包含同步信息的图像信号，对应产生具有不同灰阶测试图案的显示画面，随着灰阶测试图案的改变，液晶显示器7所发出的光信号亮度也会随着变化，光传感器8则可感应光信号并将之转换为一电流信号，再传送给灰阶反应时间测量装置5，灰阶反应时间测量装置5可根据同步信息及光传感器所发出的电流信号，进行灰阶反应时间的同步测量，其中同步信息为一垂直同步信号。
请参考图6，为本发明另一较佳实施例灰阶反应时间测量装置的控制单元的方块图。灰阶反应时间测量装置5包括一微控制器51、一缩放控制器52、一数据获取单元53、一模拟-数字转换单元54及一存储器55，微控制器51可根据计算机装置6所发出的包含同步信息的图像信号，产生一可与同步信息保持同步的取样命令；缩放控制器52对图像信号进行缩小或放大以控制液晶显示器7产生一光信号；数据获取单元53对一记录有该液晶显示器光信号数据的信号进行处理以输出一电信号，此处的信号即为光传感器8感应光信号并将之转换而输出的电流信号；模拟-数字转换单元54根据该取样命令将该电信号转换为一数字数据，以使控制器51或计算机装置6根据该同步信息及该数字数据，测量该液晶显示器的灰阶反应时间；存储器55用以储存该同步信息及该数字数据。
其中，数据获取单元53还包括一电流-电压转换器531及一增益放大器532，电流-电压转换器531将记录有该液晶显示器光信号数据的电流信号转换为电压信号；增益放大器532用以放大此电压信号。
此外，微控制器51可调整该取样命令的取样率设定，以控制模拟-数字转换单元54将电压信号转换为数字数据的取样时间间隔。
综上所述，本发明提出一种灰阶反应时间测量装置，其可精确测量液晶显示器的灰阶反应时间，并利用一包含同步信息的图像信号，取得显示器亮度变换过程中每一组灰阶反应时间的精确的起始时间点及结束时间点，进而达成液晶显示器灰阶反应时间的同步测量。
当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (18)

1、一种灰阶反应时间测量装置，适用于测量一液晶显示器的灰阶反应时间，其特征在于，该灰阶反应时间测量装置包括：
一信号产生单元，用以产生一包含同步信息的图像信号；
一数据处理单元，耦接该信号产生单元，用以记录该同步信息并根据该图像信号控制该液晶显示器产生一光信号；以及
一数据获取单元，耦接该数据处理单元，将该光信号转换为一数字数据，以使该数据处理单元根据该同步信息及该数字数据，测量该液晶显示器的灰阶反应时间。
2、根据权利要求1所述的灰阶反应时间测量装置，其特征在于，该同步信息为一垂直同步信号。
3、根据权利要求1所述的灰阶反应时间测量装置，其特征在于，该数据处理单元包括：
一连接接口，用以输出或输入信号；
一缩放控制器，对该图像信号进行缩小或放大；以及
一微控制器，根据该同步信息，产生一可与该同步信息保持同步的取样命令。
4、根据权利要求3所述的灰阶反应时间测量装置，其特征在于，该微控制器根据该信号产生器，调整该取样命令的取样率设定。
5、根据权利要求3所述的灰阶反应时间测量装置，其特征在于，该连接接口包括数个连接端口。
6、根据权利要求3所述的灰阶反应时间测量装置，其特征在于，该数据处理单元还包括一信号转换器，用以将图像信号转换为一输出信号。
7、根据权利要求6所述的灰阶反应时间测量装置，其特征在于，该输出信号为一转态最小化差分信号的格式。
8、根据权利要求6所述的灰阶反应时间测量装置，其特征在于，该输出信号为一低电压差分信号的格式。
9、根据权利要求6所述的灰阶反应时间测量装置，其特征在于，该输出信号为一低摆幅差分信号的格式。
10、根据权利要求3所述的灰阶反应时间测量装置，其特征在于，该数据处理单元还包括一存储器，用以储存该同步信息及该数字数据。
11、根据权利要求1所述的灰阶反应时间测量装置，其特征在于，该数据获取单元包括：
一光传感器，用以感应该光信号并将该光信号转换为一电流信号；
一电流-电压转换器，将该电流信号转换为一电压信号；
一增益放大器，用以放大该电压信号；以及
一模拟-数字转换器，根据该取样命令将该电压信号转换为该数字数据。
12、一种灰阶反应时间测量装置，适用于测量一液晶显示器的灰阶反应时间，其特征在于，该灰阶反应时间测量装置包括：
一微控制器，根据一包含同步信息的图像信号，产生一可与该同步信息保持同步的取样命令；
一缩放控制器，对该图像信号进行缩小或放大以控制该液晶显示器产生一光信号；
一数据获取单元，对一记录有该液晶显示器光信号数据的信号进行处理以输出一电信号；以及
一模拟-数字转换单元，根据该取样命令将该电信号转换为一数字数据。
13、根据权利要求12所述的灰阶反应时间测量装置，其特征在于，该同步信息为一垂直同步信号。
14、根据权利要求12所述的灰阶反应时间测量装置，其特征在于，该包含同步信息的图像信号产生自一计算机装置。
15、根据权利要求12所述的灰阶反应时间测量装置，其特征在于，该记录有该液晶显示器光信号数据的信号产生自一光传感器。
16、根据权利要求12所述的灰阶反应时间测量装置，其特征在于，该数据获取单元包括：
一电流-电压转换器，将该记录有该液晶显示器光信号数据的信号转换为该电信号；以及
一增益放大器，用以放大该电信号。
17、根据权利要求12所述的灰阶反应时间测量装置，其特征在于，该微控制器可调整该取样命令的取样率设定。
18、根据权利要求12所述的灰阶反应时间测量装置，其特征在于，还包括一存储器，用以储存该同步信息及该数字数据。
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