CN101364396B - 一种液晶显示装置的图像优化方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种液晶显示装置的图像优化方法，所述方法包含分别在一时段的不同部分中控制背光模块向液晶层发射出具有至少两个相异亮度的光线，其中上述光线可分为至少一第一亮度光及一第二亮度光。此外，除了原本使用于驱动液晶层以控制液晶透光率的液晶驱动信号之外，本发明的图像优化方法亦包含输出一液晶补偿驱动信号，供与原有的液晶驱动信号同时驱动液晶层以进一步提升液晶层的液晶透光率以让更多自背光模块而来的光线通过。

Description

一种液晶显示装置的图像优化方法

技术领域

本发明是有关于一种用于图像显示装置中的图像优化方法；特别有关于一种用于液晶显示装置的图像优化方法。

背景技术

液晶显示器及使用液晶显示面板的平面显示装置已渐渐成为各类显示装置的主流。例如各式面板显示屏、家用的平面电视、个人电脑及笔记本电脑的平板型监视器、行动电话及数码相机的显示屏等，均为大量使用液晶显示面板的产品。特别是近年来液晶显示器(LCD)的市场需求大幅成长，因此液晶显示面板在图像显示方面须更求精准及反应上的快速，以应付未来大量生产及对于产品品质的保证。

而在冷阴极射线管显示器(Cathode ray tubes，CRT)已逐渐被液晶显视器取代并应用后，如何使液晶显视器能够在图像表现品质能够与冷阴极射线管显示器相当或更好成为液晶显示器技术领域中重要的课题。在液晶显示面板表现动态图像时，因受限于液晶反应速率较慢及液晶显示器所使用的背光模块是与断续的方式发出光线之故，造成人眼追迹显示图像中移动物体时会观察到液晶转态的变化情形；而上述人眼所产生的现象亦被称的为动态模糊(Motion Blur)。

目前业界已提出数种解决或改善动态模糊的方法。该等方法包含使用可快速反应驱动信号的液晶已使液晶转态的速率增加来达到减少动态模糊；但此方法是受限于液晶材料特性的限制，故改善空间有限。改善动态模糊的方法另包含插黑画面法(Black Insertion)或闪烁背光法(Blinking Backlight)，其中用以减少人眼感受到动态模糊的情形。插黑画面法包含在两张图像中间插入一张全黑的图像，而闪烁背光法包含在像素时间中特定时间中将背光模块的光源完全关掉。不过，差黑画面法实质上类似于将背光模块的光源关掉因此使得能量效率变低。此外，闪烁背光法所引起的光线亮暗频繁交错亦将减低能量效率并加速背光模块中灯管的耗损。

图1a、图1b及图1c所示分别为使用已知图像显示技术的液晶显示装置的液晶透光率、背光模块亮度以及面板显示亮度的示意图。如图1b所示，背光模块所输出的光线具有固定的亮度(500nits)。而当液晶透光率自0％转态至60％时，面板显示亮度也将由0nit逐渐提升至300nits。由于人眼是会追迹物体而移动的，也因此可自图像边缘部分观察到液晶层中液晶转态所引起的面板显示亮度变化过程；此即为动态模糊现象的引起原因。因此面板显示亮度变化的间隔越长，人眼所观察到的动态模糊现象将越明显。

发明内容

本发明的一目的为提供一种液晶显示装置的图像优化方法，可用于减少人眼对于图像转换时所产生动态模糊程度。

本发明的另一目的为提供一种液晶显示装置的图像优化方法，可用于在减少动态模糊程度的同时保持显示图像的整体亮度。

本发明的另一目的为提供一种液晶显示装置的图像优化方法，可用于在减少动态模糊程度的同时提升显示图像的对比度。

本发明提供一种液晶显示装置的图像优化方法，包含分别在一时段的不同部分中控制背光模块向液晶层发射出具有至少两个相异亮度的光线，其中上述光线可分为一第一亮度光及一第二亮度光。

此外，除了原本使用于驱动液晶层以控制液晶透光率的液晶驱动信号之外，本发明的图像优化方法亦包含输出一液晶补偿驱动信号，供与原有的液晶驱动信号同时驱动液晶层以进一步提升液晶层的液晶透光率供更多自背光模块而来的光线通过。

附图说明

图1a、图1b及图1c所示分别为使用已知图像显示技术的液晶显示装置的液晶透光率、背光模块亮度以及面板显示亮度的示意图；

图2a、图2b及图2c所示分别为运用本发明图像优化方法后液晶层的液晶透光率、背光模块亮度以及面板显示亮度的第一示意图；

图3a、图3b及图3c所示分别为运用本发明图像优化方法后液晶层的液晶透光率、背光模块亮度以及面板显示亮度的第二示意图；

图4a、图4b及图4c所示分别为运用本发明图像优化方法后液晶层的液晶透光率、背光模块亮度以及面板显示亮度的第三示意图；

图5所示为本发明图像优化方法实施例的步骤图；

图6所示为本发明图像优化方法另一实施例的步骤图；

图7所示为本发明图像优化方法第三实施例的步骤图；以及

图8所示为本发明图像优化方法第四实施例的步骤图。

附图标号：

400  时段

410  第一时段

420  第二时段

具体实施方式

本发明揭露一种液晶显示装置的图像优化方法，是用于根据显示图像的数据来控制背光模块向液晶层输出具有至少两种不同的光线并同时控制液晶层的转向以及其透光率，以在减少人眼感受到动态模糊的同时保持显示图像的亮度。液晶显示装置包含背光模块以及液晶面板，其中液晶显示装置的液晶面板显示亮度是对应于背光模块所发出的光线亮度以及液晶层的透光率。如背光模块朝向具有60％透光率的液晶层发出亮度为400nits的光线时，液晶显示装置将具有实质上0.6*400＝240nits的面板显示亮度。

图2a、图2b及图2c所示分别为运用本发明图像优化方法后液晶层的液晶透光率、背光模块亮度以及面板显示亮度的第一示意图。如图2a、图2b及图2c所示，本发明图像优化方法实质上是以一时段作单位来控制液晶层的扭转(液晶透光率)以及背光模块输出光线的亮度，其中背光模块输出光线的颜色较佳为白色，但不限于此；在不同实施例中，背光模块亦可输出具有其他合式颜色的光线。此外，在图2a、图2b及图2c所示的实施例中，时段400是分为至少第一时段410及第二时段420，其中第一时段410是在时间轴上先于第二时段420。在本实施例中，第一时段410及第二时段420的时间长度实质上相等，但不限于此；在不同实施例中，第一时段410及第二时段420的时间长度亦可依据设计上的需要而相异于对方。

在图2a所示的实施例中，液晶层是经由一电子信号驱动使其液晶透光率是经由0％上升至80％。同时如图2b所示，背光模块输出具有两个不同亮度的光线；换言之，背光模块输出第一亮度光(100nits)以及第二亮度光(500nits)。而第一亮度光及第二亮度光是依据一参考背光驱动信号计算而出，其中参考背光驱动信号可用于驱动背光模块以输出一参考亮度光。在本实施例中，参考背光驱动信号是根据一视格像素数据计算而出，其中视格像素数据是为包含液晶显示装置一画格(frame)所需显示画面的数据。

在本实施例中，面板显示亮度在第一时段410及第二时段420中的上升曲线形态是根据一参考数值计算而来；面板显示亮度在第一时段410及第二时段420的上升曲线形态是实质上分别为该参考数值的三次方及三次根号。上述参考数值是为一直线所具有的数值，对应于参考亮度光用于显示面板时所输出的面板显示亮度，但不限于此。由于人眼对于动态模糊的感觉是主要发生于面板显示亮度自目标亮度的10％上升至目标亮度的90％之间所需要的时段；因此，如缩短上述上升所需时间将同时减低人眼对动态模糊的影响。由于面板显示亮度具有指数函数的曲线，也因此所需自最大亮度10％上升至90％的时间较短。由此可知，使用本发明图像优化方法的液晶显示装置可提供较佳的抗动态模糊功效。此外，如图2c所示，像素的总亮度是为面板显示亮度在曲线下的面积；由此可知，图像优化方法可藉由将面板显示亮度实质上集中于第二时段420的方式来在改善动态模糊现象的同时保持像素所需的总亮度。

在图2a及图2b所示的本实施例中，背光模块在第一时段410中输出具有第一亮度(100nits)的光线并在第二时段420中输出具有第二亮度(500nits)的光线；换言之，背光模块所输出光线的亮度是于自第一时段410进入第二时段420时切换。然，在不同实施例中，背光模块亦可根据液晶透光率其他不同的条件来决定改变输出光线亮度的时机。例如，本发明可设定液晶透光率的一门槛值，并在液晶透光率实质上等于门槛值时切换背光模块输出的亮度。

此外，在图2a及图2b及图2c所示的本实施例中，为了提升面板显示亮度上升的速率，本发明图像优化方法可根据输出一液晶补偿驱动信号，供同时与液晶驱动信号驱动液晶层以提升液晶层的液晶透光率。液晶补偿驱动信号可由根据背光模块的第一亮度及第二亮度计算而来，但不限于此，液晶补偿驱动信号亦可根据其他如液晶透光率来计算。而上述液晶补偿驱动信号与第一亮度及第二亮度的关系可记录于一补偿信号查找表中并储存于一数据储存装置中，以供数据处理器加速液晶补偿驱动信号的计算。一般而言，液晶显示装置的液晶层最终达到的液晶透光率是为60％；然，在图2b所示的实施例中，液晶层是同时透过液晶驱动信号以及液晶补偿驱动信号的驱动而达到80％的液晶透光率。

图3a、图3b及图3c所示分别为运用本发明图像优化方法后液晶层的液晶透光率、背光模块亮度以及面板显示亮度的第二示意图。在本实施例中，面板显示亮度在第一时段410及第二时段420的上升曲线形态是实质上分别为参考数值的五次方及五次根号。因此面板显示亮度自最大亮度10％上升至90％所需的时间较上实施例更短，这也代表着本实施例可提供较图2a、图2b及图2c所示实施例更佳的抗动态模糊功效。除此之外，本实施例图像优化方法是实质上相同于上述实施例也因此在此不加赘述。

图4a、图4b及图4c所示分别为运用本发明图像优化方法后液晶层的液晶透光率、背光模块亮度以及面板显示亮度的第三示意图。在本实施例中，面板显示亮度在第一时段410及第二时段420的上升曲线形态是实质上分别为零以及参考数值的五次根号。换言之，背光模块在第一时段410中是为关闭的状态。由于面板显示亮度在第一时段410是为零；因此为了维持像素在该时段400中整体的亮度，本实施例的液晶补偿驱动信号是将液晶层的液晶透光率逐渐增加至90％，以供更多光线在第二时段420中通过。除此之外，本实施例图像优化方法是实质上相同于上述实施例也因此在此不加赘述。

此外，本发明的图像优化方法较佳同时进行液晶层的转态动作以及背光模块输出光线的动作；换言之，在该时段400中，背光模块是于液晶层的液晶透光率达到一固定值之前就已开启。在本发明的实施例中，图像优化方法可于该时段400的任何部分中进行液晶层的转态动作并控制背光模块于该时段400中输出光线；也因此面板可于液晶层转态完成(达到一固定值)之前，就已开始输出具有亮度的光线。但于不同实施例中，图像优化方法亦可选择性地于不同时间点中控制液晶层的转态动作以及背光模块输出光线的起始时机。

图5所示为本发明图像优化方法实施例的步骤图。如图5所示，图像优化方法包含步骤700，根据视格像素数据计算出参考背光驱动信号，其中参考背光驱动信号可供驱动背光模块以产生一参考亮度光；步骤720包含根据参考背光驱动信号计算出至少第一背光驱动信号及第二背光驱动信号。在本实施例中，第一背光驱动信号的振幅较佳大于参考背光驱动信号的振幅而第二背光驱动信号的振幅较佳是小于参考背光驱动信号的振幅，但不限于此；在不同实施例中，第一背光驱动信号及第二背光驱动信号亦可依据不同设计同时大于或小于参考背光驱动信号的振幅。

步骤740包含根据视格像素数据计算出一液晶驱动信号，供在一时段中驱动液晶层，本步骤的目的为控制液晶层的透光率以供光线通过。此外，为了配合液晶显示装置画面的显示，上述该时段较佳对应于液晶显示装置的画格时间(Frame time)。本发明图像优化方法另包含步骤760，分别使用第一背光驱动信号及第二背光驱动信号以驱动背光模块向液晶层输出至少第一亮度光及第二亮度光，其中第一亮度光及第二亮度光的亮度是不相等。

此外，在图6所示的实施例中，本发明的图像优化方法的光线输出步骤另包含步骤761，将时段分为至少一第一时段及一第二时段，其中第一时段是于时间上先于该第二时段。在本实施例中，第一时段及第二时段的时间长度是实质上相等，但不限于此；在不同实施例中，第一时段的时间长度亦可相异于第二时段的时间长度。此外，光线输出步骤另包含步骤762，于自该第一时段进入第二时段时切换输出的亮度。在本实施例中，如背光模块经驱动而在第一时段输出第一亮度光，步骤762则将于自第一时段进入第二时段时驱动背光模块输出第二亮度光。

图7所示为本发明图像优化方法的变化实施例。如图7所示，图像优化方法另包含步骤800，建立一个驱动信号查找表，其中驱动信号查找表包含至少一个驱动信号设定；步骤810包含于驱动信号设定中登录参考背光驱动信号以及相对应的第一背光驱动信号以及第二背光驱动信号。每一驱动信号设定所包含的数据较佳包含参考背光驱动信号、第一背光驱动信号以及第二背光驱动信号的振幅数据，但不限于此。步骤820则包含根据参考背光驱动信号以及驱动信号查找表，取得相对应的第一背光驱动信号及第二背光驱动信号。

在图7所示的实施例中，液晶显示装置包含一数据储存装置及一数据处理器；而驱动信号查找表较佳是储存于数据储存装置中，其中记忆体是电连接于液晶显示装置的数据处理器。数据处理器是用于根据视格像素数据取得参考背光驱动信号，之后数据处理器可根据参考背光驱动信号的振幅自驱动信号查找表寻找对应的第一背光驱动信号以及第二背光驱动信号。

如图8所示，本发明图像优化方法另包含步骤900，包含建立一补偿信号查找表，其中补偿信号查找表包含至少一补偿信号设定。步骤910包含于该补偿信号设定中登录该第一背光驱动信号及该第二背光驱动信号以及相对应的液晶补偿驱动信号。每一驱动信号设定所包含的数据较佳包含液晶补偿驱动信号、第一背光驱动信号以及第二背光驱动信号的振幅数据，但不限于此。步骤920包含根据第一背光驱动信号、第二背光驱动信号及补偿信号查找表取得液晶补偿驱动信号，其中本实施例的第一背光驱动信号以及第二背光驱动信号的振幅是用于在补偿信号查找表中寻找相对应的液晶补偿驱动信号。步骤930包含输出一液晶补偿驱动信号并与液晶驱动信号在该时段中同时驱动该液晶层。因此液晶补偿驱动信号是用于与液晶驱动信号增加液晶层的透光率并配合背光模块的光线以增加面板显示亮度。

此外，本发明的图像优化方法亦可使用于具有多个显示区域的液晶显示装置，其中每一显示区域具有对应的液晶层及背光模块。上述液晶显示装置包含所包含的显示区域可以矩阵(如3*3矩阵)的方式设置或排列，但不限于此；在不同实施例中，液晶显示装置亦可具有不同数目的显示区域或以其他不同方式设置或排列的显示区域。

虽然前述的描述及图示已揭示本发明的较佳实施例，必须了解到各种增添、许多修改和取代可能使用于本发明较佳实施例，而不会脱离如所附权利要求范围所界定的本发明原理的精神及范围。熟悉本领域技术人员将可体会本发明可能使用于很多形式、结构、布置、比例、材料、元件和组件的修改。因此，本文于此所揭示的实施例于所有观点，应被视为用以说明本发明，而非用以限制本发明。本发明的范围应由所附权利要求范围所界定，并涵盖其合法均等物，并不限于以上的描述。

Claims (16)

1.一种液晶显示装置的图像优化方法，其特征在于，所述方法包含：

根据一视格像素数据计算出一参考背光驱动信号，其中所述视格像素数据是为包含液晶显示装置一画格所需显示画面的数据；

根据所述参考背光驱动信号计算出至少一第一背光驱动信号及一第二背光驱动信号；

根据所述视格像素数据计算出一液晶驱动信号，供在一时段中驱动一液晶层；以及

分别使用所述第一背光驱动信号及所述第二背光驱动信号驱动一背光模块于所述时段中向所述液晶层分别输出一第一亮度光及一第二亮度光。

2.如权利要求1所述的图像优化方法，其特征在于，所述根据所述视格像素数据计算出一液晶驱动信号，供在一时段中驱动一液晶层步骤及所述分别使用所述第一背光驱动信号及所述第二背光驱动信号驱动一背光模块于所述时段中向所述液晶层分别输出一第一亮度光及一第二亮度光步骤是同时于所述时段中进行。

3.如权利要求1所述的图像优化方法，其特征在于，所述方法包含一透光率，所述分别使用所述第一背光驱动信号及所述第二背光驱动信号驱动一背光模块于所述时段中向所述液晶层分别输出一第一亮度光及一第二亮度光步骤另包含在所述时段中根据所述透光率选择性地输出所述第一亮度光或所述第二亮度光。

4.如权利要求3所述的图像优化方法，其特征在于，所述方法另包含一门槛值，所述分别使用所述第一背光驱动信号及所述第二背光驱动信号驱动一背光模块于所述时段中向所述液晶层分别输出一第一亮度光及一第二亮度光步骤另包含在所述透光率等于所述门槛值时切换输出的亮度，其中所述门槛值是介于10％与90％之间。

5.如权利要求1所述的图像优化方法，其特征在于，所述方法另包含：

将所述时段分为至少一第一时段及一第二时段，其中所述第一时段是于时间上先于所述第二时段；以及

于所述第一时段及所述第二时段中分别输出具有不同亮度的一光线。

6.如权利要求5所述的图像优化方法，其特征在于，所述方法另包含于自所述第一时段进入所述第二时段时切换输出的亮度。

7.如权利要求5所述的图像优化方法，其特征在于，所述第一时段及所述第二时段的长度是相等。

8.如权利要求1所述的图像优化方法，其特征在于，所述第一亮度或所述第二亮度为可变。

9.如权利要求1所述的图像优化方法，其特征在于，所述方法另包含：

建立一驱动信号查找表，其包含至少一驱动信号设定；

于所述驱动信号设定中登录所述参考背光驱动信号以及相对应的所述第一背光驱动信号以及所述第二背光驱动信号；以及

根据所述参考背光驱动信号以及所述驱动信号查找表，取得相对应的所述第一背光驱动信号及所述第二背光驱动信号。

10.如权利要求1所述的图像优化方法，其特征在于，所述方法另包含：

建立一补偿信号查找表，其包含至少一补偿信号设定；

于所述补偿信号设定中登录所述第一背光驱动信号及所述第二背光驱动信号以及相对应的液晶补偿驱动信号；以及

根据所述第一背光驱动信号、所述第二背光驱动信号及所述补偿信号查找表，取得相对应的所述液晶补偿驱动信号。

11.一种液晶显示装置的图像优化方法，其特征在于，所述方法包含：

根据一视格像素数据输出一参考背光驱动信号，其中所述视格像素数据是为包含液晶显示装置一画格所需显示画面的数据；

根据所述视格像素数据计算出一液晶驱动信号，供在一时段中驱动液晶层，根据所述参考背光驱动信号计算出第一背光驱动信号和第二背光驱动信号，再根据所述第一背光驱动信号、所述第二背光驱动信号及一补偿信号查找表取得液晶补偿驱动信号；以及

使用所述第一背光驱动信号及所述第二背光驱动信号驱动一背光模块以于所述时段中向所述液晶层输出一第一亮度及一第二亮度，所述第一背光驱动信号及所述第二背光驱动信号分别对应于所述第一亮度及所述第二亮度，所述时段包含至少一第一时段及一第二时段，所述光线在所述第一时段及所述第二时段内具有不同亮度。

12.如权利要求11所述的图像优化方法，其特征在于，所述第一亮度或所述第二亮度是为可变。

13.如权利要求11所述的图像优化方法，其特征在于，所述方法另包含：

建立一补偿信号查找表，其包含至少一补偿信号设定；以及

于所述补偿信号设定中登录所述第一背光驱动信号及所述第二背光驱动信号以及相对应的所述液晶补偿驱动信号。

14.如权利要求11所述的图像优化方法，其特征在于，所述方法另包含：

建立一驱动信号查找表，其包含至少一驱动信号设定；以及

于所述驱动信号设定中登录所述参考背光驱动信号以及相对应的所述第一背光驱动信号及所述第二背光驱动信号。

15.一种液晶显示装置的图像优化方法，其特征在于，液晶显示装置包含多个显示区域，每一显示区域具有相对应的一液晶层及一背光模块，所述图像优化方法包含：

根据一视格像素数据产生对应每一所述显示区域的多个参考背光驱动信号，其中所述视格像素数据是为包含液晶显示装置一画格所需显示画面的数据；

根据每一所述参考背光驱动信号输出相对应的一第一背光驱动信号及一第二背光驱动信号；

于每一所述显示区域中，根据所述视格像素数据在一时段中驱动对应的所述液晶层；以及

于每一所述显示区域中，使用对应的所述第一背光驱动信号及所述第二背光驱动信号驱动对应的所述背光模块以于所述时段中向对应的所述液晶层输出一第一亮度及一第二亮度，所述第一背光驱动信号及所述第二背光驱动信号分别对应于所述第一亮度及所述第二亮度，所述时段包含至少一第一时段及一第二时段。

16.如权利要求15所述的图像优化方法，其特征在于，所述方法另包含：

根据所述视格像素数据输出多个液晶驱动信号，其中所述多个液晶驱动信号分别对应于每一所述液晶层；以及

于每一所述显示区域中，使用所述液晶驱动信号在所述时段中驱动对应的所述液晶层。

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