CN101226720A - 显示系统及其提高影像显示品质的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种显示系统及其提高影像显示品质的方法。包括提供一至少包括一垂直同步信号的影像控制信号；提供至少一光源所区分的包含多数个像素的一影像区域，且每一像素接收一影像信号以显示影像；借由该影像控制信号，来获得多数个第一增益系数值，其中各第一增益系数值由每一光源所区分的影像区域内各像素与每一光源的位置关系所决定；以及进行一动态补偿，来获得一补偿画面，该补偿画面分别由每一光源所区分的该影像区域内每一像素接收的该影像信号与各第一增益系数值做一运算而计算出。可改善背光灯管的控制信号与像素灰阶的非同相位关，借由所测量出的数个增益系数值并配合过载驱动法来避免动态影像时会产生的鬼影现象，进而提升动画品质。

Description

显示系统及其提高影像显示品质的方法

技术领域

本发明是有关于一种应用于显示器的系统与方法，且特别是有关于一种使背光灯管控制信号与影像信号同相位的显示系统及其提高影像显示品质的方法。

背景技术

目前，以液晶显示技术所制成的电视与显示器被大量地生产，已经逐渐取代传统式的阴极射线管(Cathode RayTube；CRT)所制的电视与显示器。然而，相较于阴极射线管，目前的液晶显示技术仍然存在尚待克服与改进的缺失与限制。

现有的扫描式背光(Scan Backlight)技术是用来让存留式(Hold Type)的显像方式的液晶显示器，得以有效地模拟阴极射线管的脉冲式(Impulse type)显像方式，将液晶显示器内的背光灯管间歇地开启、关闭，以减少液晶的显像时间，即降低人眼所感受到的残留影像(After Image)，并搭配过载驱动(Over Drive)法将灰阶响应时间缩短至少一个画面(Frame)的时间，来改善液晶显示器的动态影像品质。

然而，现有的扫描式背光技术会面临到背光灯管开关时间与影像显示时间不同相位的问题。由于在制程与成本考量前提下，无法使每个像素具有其所属的背光灯管来控制像素的亮、灭，因此一般液晶显示器普遍设置一定数量的灯管，且借由控制信号依序地控制背光灯管的亮、灭。

请参照图1a，其绘示为现有的扫描式背光模组示意图。图1a中的应用例假设利用扫描式背光技术将整个显示画面分成四个影像区域，每一个影像区域面积由设置于该影像区域下的背光灯管104a、104b、104c或104d所涵盖的范围来决定。因为影像信号的传输方式为渐进式(Progressive)，所以当欲显示影像区域102时，背光灯管104b即会借由背光灯管的控制信号来开启。然而，从影像区域102中的第一点像素显示至此影像区域102的最终点像素显示，其间会有一段延迟时间；另外，由于液晶本身特性限制，每次灰阶改变时，其灰阶亮度以步进方式依序改变，因此从一灰阶值跳到另一灰阶值亦需要一段响应时间(Response Time)。所以背光灯管104b开启的时间只能针对该背光灯管正上方的所有像素做亮、灭的同相位处理，即称为同相(In Phase)，而影像区域102的其他列上的像素则皆为反相(Out Phase)，因为像素与像素之间的显示时间较短，因此只考虑垂直方向的每一像素列。

请再参照图1b、图1c，图1b绘示为液晶信号与背光灯管控制信号示意图，图1c绘示为液晶信号与背光灯管控制信号乘积示意图。图1b中以像素由灰阶值155变化至灰阶值160为例，像素由显示初始灰阶值155至目标灰阶值160期间，会经过一段响应时间150b，此响应时间可借由过载驱动缩小至少一个画面时间。若接下来的另一个像素同样自初始灰阶值155改变至目标灰阶值160时，因为影像信号是渐进示显示，因此就会与前述像素之间造成一段延迟时间165。若背光灯管控制信号170于开启周期150b期间，液晶灰阶值已达到目标灰阶值160，则为同相(In Phase)，如图1c中的同相乘积波形180所示。接着，考虑反相(OutPhase)情况，即背光灯管控制信号170于开启周期150b其间，此时液晶的灰阶值尚未达到目标灰阶值160而仍在响应时间内，但此时背光灯管已开启，因此影像显示会产生所谓的“鬼影”(Ghosting)现象，如图1c中反相乘积波形182中的反相波形184所示。

因此，背光灯管与影像信号无法达到同相位的情况，会进而导致动画品质下降。此种情形，于大尺寸的液晶电视(LCD TV)或液晶显示器(LCD Monitor)上会更加明显，因此有必要针对此种情况来加以处理，以提高动画品质。

发明内容

因此本发明是为了克服现有技术存在的上述缺点而提供的一种影像显示系统及其提高影像显示品质的方法。

为达上述目的，本发明提供一种影像显示系统与提高影像显示品质的方法，利用事先测量的增益系数值来调整每一个影像区域中各像素的驱动电压，使得每一影像区域内的各像素的影像信号与背光灯管的控制信号达到同相位，进而提升动画品质，且本发明不但能应用于背光模组为冷阴极萤光灯管(CCFL)或发光二极管(LED)的液晶显示器、液晶电视，而且能应用于信息技术(Information Technology；IT)的扫描产品。

为达上述目的，本发明提供一种影像显示系统与提高影像显示品质的方法，用以改善显示器的影像响应时间(Moving Picture Response Time；MPRT)，使得整个显示荧屏具有较佳的动态品质。

为达上述目的，本发明提供一种影像显示系统与提高影像显示品质的方法，可用于处理解析度较高的显示装置，且能解决并改善背光灯管的控制信号与影像信号的反相(Out Phase)问题。

为达上述目的，本发明提供一种影像显示系统与提高影像显示品质的方法，用于在成本考量下，不需增加背光源的分相驱动电路(即不需增加影像区域)，应用本发明亦能轻易地获得甚佳的动画品质，并可同时适用于扫描式背光系统(Scan Backlight)以外的其他背光系统，例如：瞬间背光系统(Flash Backlight)。

根据本发明上述目的，本发明提出一种提高影像显示品质的方法，至少包含提供影像控制信号、提供至少一光源所区分的影像区域、获得数个第一增益系数值、进行动态补偿。影像控制信号至少包括垂直同步信号。至少一光源所区分的影像区域包含数个像素，且每一像素接收一影像信号以显示影像。此数个第一增益系数值由每一光源所区分的影像区域内的像素与每一光源的位置关系所决定。进行动态补偿的步骤而获得补偿画面，而此补偿画面分别由每一光源所区分的影像区域内每一像素接收的影像信号与第一增益系数值做一运算而计算出。

本发明的提高影像显示品质的方法至少包含提供影像控制信号，其中此影像控制信号至少包括垂直同步信号，且此影像信号依时序产生第一画面信号、第二画面信号；提供至少一光源所区分的影像区域；储存第一画面信号至图框缓冲暂存区(Frame Buffer)；根据垂直同步信号而对照到数个第一增益系数值，其中每一第一增益系数值是由每一光源所区分的影像区域内数个像素与每一光源的位置关系所决定；进行过载驱动法，利用第一画面信号和第二画面信号对照到一个过载驱动对照表，来获得第三画面信号；进行动态补偿，来获得补偿画面，其中此补偿画面由第三画面信号与第一增益系数值做一运算而计算出。

本发明的系统至少包含影像信号产生单元、至少一光源、图框缓冲暂存区、过载驱动对照表、增益系数对照表和运算单元。影像信号产生单元用以产生影像控制信号，而此影像控制信号至少包括垂直同步信号，且此影像信号产生单元依时序产生第一画面信号、第二画面信号。每一光源用以区分出一影像区域。图框缓冲暂存区则用以储存第一画面信号。过载驱动对照表根据第二画面信号与储存于图框缓冲暂存区的第一画面信号，来产生第三画面信号。增益系数对照表根据输入的垂直同步信号来决定相对应的数个增益系数，其中每一增益系数由每一光源所区分的影像区域内的数个像素与每一光源的位置关系所决定。运算单元，将对应的第一增益系数值与第三画面信号进行运算，而计算出补偿画面。

因此，应用本发明能改善鬼影现象、进而提升动画品质，且当显示装置的解析度较高时或在成本考量下，不需增加背光源的分相驱动电路，应用本发明亦能轻易改善影像的动态品质。

附图说明

为让本发明的上述和其他目的、特征、和优点能更明显易懂，现结合以下实施例及其附图详细说明如下，其中：

图1a绘示是现有的扫描式背光模组示意图。

图1b绘示是液晶信号与背光灯管控制信号示意图。

图1c绘示是液晶信号与背光灯管控制信号乘积示意图。

图2绘示是依照本发明一较佳实施例的提高影像显示品质方法的流程图。

图3绘示是依照本发明一较佳实施例的量测增益数波形示意图。

图4绘示是依照本发明一较佳实施例的统的方块示意图。

图5a、图5b绘示依照是本发明的应用例一的一种增益补偿波形示意图。

图6a、图6b绘示是依照本发明的应用例二的一种增益补偿波形示意图。

图中主要元件符号说明如下：

102：影像区域

104a、104b、104c、104d：背光灯管

150a、150b、150c：响应时间

155：起始灰阶值

160：目标灰阶值

165：延迟时间

170：光灯管控制信号

180：同相乘积波形

182：反相乘积波形

184：反相波形

200：提供影像控制信号

202：提供至少一光源所涵盖的影像区域

204：提供背光灯管控制信号

206：进行量测

208：动态补偿

250：量测波形

252：反转波形

254：理想波形

300a、300b、306a、306b、320a、320b、326a、326b：背光灯管的控制信号与像素灰阶变化的反相波形

302a、302b、308a、308b、322a、322b、328a、328b：背光灯管波形与像素灰阶的乘积波形

304a、304b、310a、310b、324a、324b、330a、330b：模糊边缘时间

390：影像信号产生单元

400：图框缓冲暂存区

402：过载驱动对照表

404：对照表         406：乘法器

具体实施方式

本发明利用所测量出的增益系数值(GainCoefficients；Gp)来调整背光灯管所涵盖的影像区域的像素灰阶，进而使背光灯管的控制信号与影像区域的每一条像素列的影像信号达到同相位，以避免反相(Out Phase)现象，进而提升动画品质。

为了使本发明的叙述更加详尽与完备，可参照下列描述并配合所附图式，然而，以下所述的应用于背光模组为冷阴极萤光灯管(Cold Cathode Fluorescent Lamp；CCFL)的液晶显示器仅用以举例说明，本发明亦可应用于背光模组为发光二极管(Light Emitted Diode；LED)的液晶显示器、液晶电视或信息技术(Information Technology；IT)的扫描产品，故本发明并不在此限。

请参照图2，其绘示依照本发明一较佳实施例的提高影像显示品质方法的流程图。首先，提供影像控制信号(步骤200)，此影像控制信号是一连续的信号，包含数个画面的显示内容，且于影像信号中至少包含垂直同步信号(VSync)，垂直同步信号用以决定画面的影像像素列的垂直方向(或位置)。接着，于液晶显示器画面上提供至少一光源所涵盖的影像区域(步骤202)，如图1a所示，光源104b所涵盖的影像区域102，其中影像区域102包含数个像素，且每一像素接收一影像信号而来显示影像。然而，此光源冷阴极萤光灯管或发光二极管，本发明并不在此限，此光源于下文中皆称为背光灯管，且设置于液晶显示器面板的下。接着，进行步骤204，提供至少一背光灯管控制信号。

接着，进行测量步骤(步骤206)。请参照图3，其绘示是依照本发明一较佳实施例的量测增益系数波形示意图。图3中的测量波形250、反转波形252、理想波形254的x轴增益系数(Gp)值、y轴影像区域102的垂直方向(或位置)。理想波形254是欲获得的情况，即于此影像区域102的所有像素其影像信号与背光灯管的控制信号达到同相(Inphase)，所以此影像区域102内所有增益系数(Gp)值＝1。通过影像区域102中的每一条像素列影像信号与背光灯管104b的控制信号的相位关系，进而量测出量测波形250，其中影像区域102的数条像素列只有位于背光灯管104b的上的像素列的第一增益系数(Gp)值为1，而影像区域内其余像素列的第一增益系数(Gp)值皆小于1，为了补偿此影像区域102中小于1的增益系数值，而达到如理想波形254的情况，因此将量测波形250中的第一增益系数(Gp)值进行一逆转换(Inverse)而获得第二增益系数(Gp)值，如反转波形252所示，此时所有第二增益系数(Gp)值皆大于1，因此第一增益系数值由每一光源所区分的影像区域内的像素与每一光源的位置关系所决定。

接着，进行步骤208的动态补偿。此步骤将每个影像区域中的同一像素列的所有像素资料于垂直同步信号触发时与步骤206所量测出的第二增益系数(Gp)值做一运算，而获得运算后的数个影像区域所组成的补偿画面。

请再参照图4，其绘示是依照本发明一较佳实施例的系统的方块示意图。首先，借由影像信号产生单元390来产生一影像控制信号，而此影像控制信号至少包括垂直同步，垂直同步信号用以决定画面的影像像素列的垂直方向(或位置)。影像控制信号于前次运算时，产生第一画面信号，且将此第一画面信号储存于图框缓冲暂存区(FrameBuffer)400；而影像控制信号于此次运算时，产生第二画面信号，并与储存于图框缓冲暂存区400中的第一画面信号同时送至过载驱动对照表402，第一画面信号与第二画面信号借由过载驱动对照表402的对照，而产生第三画面信号。当垂直同步信号触发时，可得液晶显示器对应的垂直位置，并于对照表404中挑选出所对应的第一增益系数值，再通过乘法器406与第三画面信号做一运算，以计算出补偿画面。

为让本发明的述叙能更加详尽与完备，下文特举两个应用例，并配合图5a、图5b、图6a以及图6b的图示来详加说明。而本发明的两个应用例分别以60Hz的图框率(FrameRate帧频)与四根背光灯管来区分出四个影像区域和60Hz的图框率与八根背光灯管来区分出八个影像区域。因此，此两个应用例的每一个影像区域的显示周期分别为4ms和2ms，然而以上所述仅用以方便举例说明，故本发明并不在此限。

实施例一

请同时参照图5a和图5b，其绘示为依照本发明的应用例一的一种增益补偿波形示意图。此应用例的影像区域共有八个且每一影像区域显示周期2ms，300a和300b为背光灯管的控制信号(三角波)与像素灰阶变化(灰阶上升或下降)的反相(Out Phase)波形。图5a中302a和302b为背光灯管波形与像素灰阶的乘积波形。304a和304b是此像素的模糊边缘曲线(Blur Edge Curve)，其中模糊边缘时间(BlurEdge Time；BET)是灰阶值的响应上升时间(Rising Time)由10％变到90％和响应下降时间(Falling Time)由90％变到10％的总和时间，模糊边缘时间一般用来评估动画品质，模糊边缘时间越小，残影时间越短，因此动画品质越好。304a、304b代表尚未将本发明的第二增益系数(Gp)值补偿至此应用例的波形，其模糊边缘时间(BET)是17ms。而图5b中的306a、306b、308a、308b、310a和310b通过本发明的第二增益系数(Gp)值补偿与过载驱动(Over Drive)法所获得的结果，其模糊边缘时间(BET)缩小至11.1ms，其中过载驱动法已为此技术领域中任何具有通常知识者所熟知，故不另赘述。

实施例二

再考虑另一情况，减少影像区域数目(即将每个影像区域的显示周期加大；即显示周期4ms)以观察之。请再同时参照图6a和图6b，其绘示为依照本发明的应用例二的一种增益补偿波形示意图。图6a的320a、320b、322a、322b、324a和324b尚未将本发明的第二增益系数(Gp)值补偿至此应用例时的波形，其模糊边缘时间(BET)18.4ms。而图6b的326a、326b、328a、328b、330a和330b通过本发明的第二增益系数(Gp)值补偿与过载驱动(Over Drive)法的结果，其模糊边缘时间(BET)缩小至13.8ms，因此应用本发明的系统与方法，可显著地缩短模糊边缘时间(BET)。

由上述本发明较佳实施例可知，应用本发明即能轻易地将背光模组中每一背光灯管所涵盖的影像区域中的每一点像素的影像控制信号与背光灯管控制信号达到同相位，进而改善鬼影现象、提升动画品质，且当显示装置的垂直解析度较高时或在成本考量下，不需增加显示装置的背光源的分相驱动电路，应用本发明即能轻易改善影像的动态品质，且改善影像响应时间(MPRT)，影像响应时间是模糊边缘时间(BET)的平均值。

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，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当以权利要求书范围所界定的为准。

Claims (14)

1.一种提高影像显示品质的方法，其特征在于，至少包含：

提供一影像控制信号，该影像控制信号至少包括一垂直同步信号；

提供至少一光源所区分的一影像区域，其中该影像区域包含多数个像素，且每一像素接收一影像信号以显示影像；

借由该影像控制信号，来获得多数个第一增益系数值，其中各第一增益系数值由每一光源所区分的该影像区域内各像素与每一光源的位置关系所决定；以及

进行一动态补偿，来获得一补偿画面，其中该补偿画面分别由每一光源所区分的该影像区域内每一像素接收的影像信号与各第一增益系数值做一运算而计算出。

2.如权利要求1所述的提高影像显示品质的方法，其特征在于，还至少包括将各第一增益系数值做一逆转换动作，以获得多数个第二增益系数值。

3.如权利要求1所述的提高影像显示品质的方法，其特征在于，该动态补偿的步骤还至少包含通过一过载驱动法来将该影像区域的各像素的显示灰阶由一起始灰阶值改变至一目标灰阶值。

4.如权利要求3所述的提高影像显示品质的方法，其特征在于，该补偿画面还进一步由各第二增益系数值与通过该过载驱动法所计算出的各像素于该垂直同步信号触发时，通过一乘法运算而计算出。

5.如权利要求2所述提高影像显示品质的方法，其特征在于，各第一增益系数值与各第二增益系数值建立成一对照表。

6.如权利要求3所述的提高影像显示品质的方法，其特征在于，该过载驱动法是使用一过载驱动对照表来实现。

7.一种提高影像显示品质的方法，其特征在于，至少包含：

提供一影像控制信号，该影像控制信号至少包括一垂直同步信号，且该影像控制信号依时序产生一第一画面信号、一第二画面信号；

提供至少一光源所区分的一影像区域；

储存该第一画面信号至一图框缓冲暂存区；

根据该垂直同步信号而对照到多数个第一增益系数值，其中每一第一增益系数值由每一光源所区分的该影像区域内多数个像素与每一光源的位置关所决定；

进行一过载驱动法，借以利用该第一画面信号和该第二画面信号对照到一过载驱动对照表，来获得一第三画面信号；以及

进行一动态补偿，来获得一补偿画面，其中该补偿画面分别由该第三画面信号与各第一增益系数值做一运算而计算出。

8.如权利要求7所述的提高影像显示品质的方法，其特征在于，针对各第一增益系数值做一逆转换动作，以获得多数个第二增益系数值。

9.如权利要求7所述的提高影像显示品质的方法，其特征在于，该补偿画面还进一步由该第三画面信号与各第二增益系数值于该垂直同步信号触发时做相乘而计算出。

10.如权利要求7所述的提高影像显示品质的方法，其特征在于，各第一增益系数值与各第二增益系数值建立成一对照表。

11.一种影像显示系统，其特征在于，至少包含：

一影像信号产生单元，用以产生影像控制信号，该影像控制信号至少包括一垂直同步信号，且该影像控制信号产生单元依时序产生一第一画面信号、一第二画面信号，该第一画面信号和该第二画面信号包含多数个像素；

至少一光源，其中每一光源区分一影像区域；

一图框缓冲暂存区，用以储存该第一画面信号；

一过载驱动对照表，根据该第二画面信号与储存于该图框缓冲暂存区的该第一画面信号来产生一第三画面信号；

一增益系数对照表，根据输入的该垂直同步信号决定相对应的多数个增益系数，其中每一增益系数由每一光源所区分的该影像区域内多数个像素与每一光源的位置关所决定；以及

一运算单元，用以将该增益系数与该第三画面信号进行一运算，而输出一补偿画面。

12.如权利要求11所述的影像显示系统，其特征在于，该增益系数对照表所纪录的各增益系数值实质上大于或等于1。

13.如权利要求11所述的影像显示系统，其特征在于，所述的影像显示系统是应用于一液晶显示器。

14.如权利要求11所述的影像显示系统，其特征在于，该运算单元是一乘法器。

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