CN101777308B - 可提高图像亮度并减少画面失真的驱动方法及显示装置 - Google Patents
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Abstract
显示装置的驱动方法首先提供对应于像素的第一输入像素数据。接着，依据该第一输入像素数据，在修正伽马曲线上求出输出伽马电压值，其中该修正伽马曲线系依据预定伽马曲线与该第一输入像素数据相对应的预定倍率而决定。在接收到第一输入像素数据时，依据该输出伽马电压值来驱动显示面板以显示图像，以及依据第一输入像素数据来驱动显示面板的背光模块。
Description
技术领域
本发明相关于一种显示装置的驱动方法及相关显示装置，尤指一种可提高图像亮度并减少画面失真的驱动方法及相关显示装置。
背景技术
液晶显示器(liquid crystal display，LCD)具有低辐射、体积小及低耗能等优点，因此逐渐取代传统的阴极射线管(cathode ray tube，CRT)显示器，广泛地应用在笔记本型计算机、个人数字助理(personal digital assistant，PDA)、平面电视，或移动电话等各种信息产品上。在应用于可携式移动装置时，电源续航力是重要考虑之一，而LCD显示器的背光模块(backlight module)却相当耗电。目前市面上有许多技术能通过动态调整背光亮度以达到省电效果，亦即所谓的动态背光控制(Content Adaptive Backlight Control，CABC)技术。然而，在降低背光模块的亮度以减少耗电时，同时亦须维持显示图像的整体亮度。因此，LCD显示器会针对不同的图像内容去加强图像的亮度，进而维持在执行CABC技术后的显示质量。
对n位颜色深度(n-bit color depth)的显示装置来说，每个像素有2n种灰阶(gray level)的变化，而每一个灰阶会对应一种特定的电压电平，亦即是由2n种不同相对应的电压电平去驱动显示装置来实现每个像素的灰阶变化，进而造成视觉上不同程度的明暗效果。请参考图1，图1为先前技术中一n位颜色深度显示装置在运作时的示意图。先前技术的显示装置依据图像信号产生像素(pixel)数据Dp_i以驱动背光模块(i为介于0～n之间的整数)。同时，再对像素数据Dp_i执行数据斜坡(data_slope)处理，亦即将像素数据Dp_i的值乘上预定倍率Ki以产生相对应的像素数据Df_i。像素数据Dp_i和像素数据Df_i的关系如下所示：
Df_i＝Ki*Dp_i；
其中i代表灰阶值，Ki为第i个灰阶时相对应的预定倍率，而Df_i为经数据斜坡处理后第i个灰阶的像素数据。
像素数据Dp_i和像素数据Df_i之间的转换关系可为片段线性、非线性或是其它函数的特殊转换关系。然而，不论是以何者转换关系来处理图像，目的都是为了提升图像亮度变化，只是效果不同而已。一般来说，Ki为一个浮点倍率，因此在执行数据斜坡处理后，整数值的像素数据Dp_i会被转换为浮点形式的像素数据Df_i。由于显示装置的数字/模拟转换器(digital-to-analogconverter，DAC)仅能接受整数数据，因此在执行数据斜坡处理后，必须将浮点形式的像素数据Df_i转换为整数值的像素数据Do_i，DAC再依据预定伽马曲线(gamma curve)将像素数据Do_i转换为模拟电压，进而输出相对应的伽马电压Vo_i来驱动显示面板，同时依据像素数据Dp_i来驱动背光模块。
请参考图2，图2为先前技术的显示装置在执行数据斜坡处理时的示意图。在图2中，像素数据Dp_i和像素数据Do_i之间的转换关系为片段线性，例如在低阶部分Ki为1.2，而高阶部分Ki为0.625。由于显示装置的DAC仅能接受整数值的输入，所以像素数据Do_i会有跳阶的现象(例如当i＝2和i＝3时)，这会导致灰阶不顺。此外，不同的像素数据Dp_i可能会运算出相同的像素数据Do_i(例如当i＝52和i＝53时)，这会导致灰阶减少。因此，先前技术的显示装置会有画面失真的情形，影响显示质量。
发明内容
本发明提供一种可提高图像亮度并减少画面失真的驱动方法，其包含提供对应于像素的第一输入像素数据；依据该第一输入像素数据，在修正伽马曲线上求出输出伽马电压值，其中该修正伽马曲线系依据一预定伽马曲线与该第一输入像素数据相对应的预定倍率而决定；以及在接收到该第一输入像素数据时，依据该输出伽马电压值来驱动显示面板以显示图像，以及依据该第一输入像素数据来驱动该显示面板的光源。
本发明还提供一种可提高图像亮度并减少画面失真的驱动方法，包含提供对应于像素的第一输入像素数据；将该第一输入像素数据乘上预定倍率以得到第二输入像素数据；若该第二输入像素数据不是整数，提供第一整数和第二整数，其中该第一整数为小于该第二输入像素数据的最大整数，而该第二整数为大于该第二输入像素数据的最小整数；在预定伽马曲线上分别求出对应于该第一整数的第一输出伽马电压值以及对应于该第二整数的第二输出伽马电压值；依据该第一和第二输出伽马电压值求出对应于该第二输入像素数据的第三输出伽马电压值；在接收到该第一输入像素数据时，依据该第三输出伽马电压值来驱动显示面板以显示图像，以及依据该第一输入像素数据来驱动该显示面板的光源；若该第二输入像素数据是整数，在该预定伽马曲线上求出对应于该第二输入像素数据的第四输出伽马电压值；以及在接收到该第一输入像素数据时，依据该第四输出伽马电压值来驱动该显示面板以显示图像。
本发明还提供一种可提高图像亮度并减少画面失真的显示装置，其包含图像内容分析电路，用来依据图像信号来产生第一输入像素数据；模拟电路，用来依据将该输入像素数据乘上预定倍率后得到的第二输入像素数据，在预定伽马曲线上求出对应于该第二输入像素数据的输出伽马电压值，以及在接收到该第一输入像素数据时提供该输出伽马电压值；显示面板，用来依据该输出伽马电压值来显示对应于该第一输入像素数据的图像；以及背光模块，用来依据该第一输入像素数据来提供光源。
附图说明
图1为先前技术中一n位颜色深度显示装置在运作时的示意图。
图2为先前技术的显示装置在执行数据斜坡处理时的示意图。
图3为本发明中一n位颜色深度显示装置在运作时的示意图。
图4为本发明第一实施例中一n位颜色深度显示装置的驱动方法的示意图。
图5为本发明第二实施例中一n位颜色深度显示装置的驱动方法的示意图。
图6为本发明中一n位颜色深度的显示装置的示意图。
[主要元件标号说明]
10 显示面板 20 背光模块
30 时序控制器 40 功能控制电路
60 电源电路 70 模拟电路
50 图像内容分析电路
80 背光模块控制电路
100 显示装置
具体实施方式
请参考图3，图3为本发明中一n位颜色深度显示装置在运作时的示意图。本发明的显示装置依据每一像素数据Dp_i和其相对应的Ki值计算出每一灰阶相对应的伽马电压Vo_i(DAC的输出电压)，而不去影响输入DAC的数据。换而言之，本发明直接找出像素数据Df_i(Ki*Dp_i)与伽马电压Vo_i的关系，再依据修正后的伽马曲线输出对应于每一像素数据Dp_i的伽马电压Vo_i以驱动显示面板，同时依据像素数据Dp_i来驱动背光模块。本发明并不需要对浮点值的像素数据Df_i做整数处理，所以输入至DAC的值依然有2n阶，而且每一阶也会对应到调整后的2n个不同的电压，因此在提高亮度的同时也能将画面的2n阶变化完整呈现出来。
接下来说明如何找出Dp_i与Vo_i之间的关系，液晶显示器的工作原理是将外部视频信号先转换成数字信号，以方便进行如伽马校正、调整图像尺寸、色差等图像处理，接着再将数字信号转换成模拟电压信号后，送至面板以驱动液晶分子。以伽马校正而言，伽马特性(Gamma characteristic)为显示装置的输入信号值及其输出亮度值之间的关系图，一般会在出厂前会先量测面板的伽马特性，因此能在数字图像数据转换过程中进行伽马校正，再依据校正后的伽马曲线来驱动显示面板以达到不同的客户要求。
请参考图4，图4说明了本发明第一实施例中驱动一n位颜色深度显示装置的方法。图4显示了本发明显示装置的预设伽马曲线γ(Dp_i，Vo_i)和修正伽马曲线γ’(Dp_i，Vo_i’)，横轴代表输入像素数据Dp_i的灰阶值i(0～2n)，而纵轴代表伽马电压值Vo_i。如图4所示，每一整数形式的像素数据Dp_i可以根据目前伽马曲线的设定，分别对应到一个各自不同的伽马电压值Vo_i。在正常操作情形下，显示装置的背光模块提供预定亮度，此时会以预设伽马曲线γ来驱动显示装置。
当为了节省耗电而降低背光模块的亮度时，此时本发明会以修正伽马曲线γ’来驱动显示装置以维持显示图像的整体亮度。以数据斜坡的概念来说明，当输入像素数据Dp_i时希望达到输入像素数据Df_i(Ki*Dp_i)的显示效果，输入像素数据Df_i虽然可能为浮点值，但也能依据预设伽马曲线γ来找出所对应的伽马电压值Vo_i。举例来说，若输入像素数据Df_i的灰阶值为n时，预设伽马电压值Vo_i为VO1，而此时希望能达到输入像素数据Df_i的灰阶值为Ki*n时的显示效果。无论Ki*n为整数或浮点数，本发明皆可在预设伽马曲线γ上找出所对应的伽马电压值VO2，再将伽马电压值VO2作为输入像素数据Dp_i的灰阶值为n时的修正伽马电压值Vo_i’。因此，依据每一输入像素数据Dp_i和其相对应的ki值，本发明皆可在预设伽马曲线γ上找出对应于Ki*Dp_i的伽马电压值以作为对应于Dp_i的修正伽马电压值Vo_i’，再依据输入像素数据Dpi和修正伽马电压值Vo_i’求出修正伽马曲线γ’。当为了节省耗电而降低背光模块的亮度时，本发明能以修正伽马曲线γ，来驱动显示装置，使得图像的整体显示亮度和以预设伽马曲线γ来驱动时不会有太大的改变。
请参考图5，图5说明了本发明第二实施例中驱动一n位颜色深度显示装置的方法。图5显示了本发明显示装置的预设伽马曲线γ(Dp_i，Vo_i)的局部放大图，横轴代表输入像素数据Dp_i的灰阶值i(0～2n)，而纵轴代表伽马电压值Vo_i。同样以数据斜坡的概念来说明，当输入像素数据Dp_i时希望达到输入像素数据Df_i(Ki*Dp_i)的显示效果，其中输入像素数据Df_i可能为浮点值或整数值。若输入像素数据Df_i的灰阶值n为整数，此时可直接在预设伽马曲线γ上找出所对应的伽马电压值Vn；若输入像素数据Df_i的灰阶值n为浮点值，首先依据相邻Df_i的两整数N和N+1，在预设伽马曲线γ上分别找出所对应的伽马电压值VN和VN+1，再以内插方式求出相对应的伽马电压值Vn。以内插方式求出的伽马电压值Vn如下所示：
Vn＝(VN-VN+1)n-N(VN-VN+1)+VN
因此，在本发明第二实施例中，当输入像素数据Dp_i时，直接输出以内插方式求出的伽马电压值Vn来驱动显示面板。因此在为了节省耗电而降低背光模块的亮度时，本发明亦能维持图像的整体显示亮度。
请参考图6，图6为本发明中一n位颜色深度的显示装置100的示意图。显示装置100包含显示面板10、背光模块20、时序控制器30、功能控制电路40、图像内容分析电路50、电源电路60、模拟电路70，以及背光模块控制电路80。显示面板10可包含液晶显示面板、发光二极管面板(light emittingDiode，LED)或有机发光二极管面板(organic light emitting Diode，OLED)等。时序控制器30可产生驱动显示装置100所需的数据信号、指令信号和控制信号。功能控制电路40包含随机存取存储器(random access memory，RAM)、寄存器(register)和其它控制电路等元件。电源电路60包含调整器(regulator)、能带隙(bandgap)电路和电荷泵(charge pump)等元件。模拟电路70包含DAC、伽马电路、缓冲器(buffer)和功率放大器(power amplifier)等元件。图像内容分析电路50可分析时序控制器30传来的图像信号，并依此产生像素数据Dp_i以驱动背光模块20。模拟电路70可依据像素数据Dp_i和Ki的值来输出相对应的伽马电压Vo_i来驱动显示面板。
先前技术的数据斜坡方式是根据Ki先计算出新的浮点值灰阶，再取整数由DAC输出相对应的电压，因为受限于DAC只能接受整数的关系，会导致画面有较大的失真。本发明则根据不同的Ki计算出每一灰阶相对应的Vo_i(DAC的输出电压)，而不去影响输入DAC的数据，也就是直接找出Dp_i与Vo_i的关系，实现在DAC上。由于不需要对浮点值的像素数据Df_i做整数处理，本发明能降低背光模块的耗电量、维持图像的整体显示亮度，且能同时呈现画面的完整灰阶变化。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
Claims (11)
1.一种可提高图像亮度并减少画面失真的驱动方法，其包含：
提供对应于像素的第一输入像素数据；
依据该第一输入像素数据，在修正伽马曲线上求出输出伽马电压值，其中该修正伽马曲线系依据一预定伽马曲线与该第一输入像素数据相对应的预定倍率而决定；以及
在接收到该第一输入像素数据时，依据该输出伽马电压值来驱动显示面板以显示图像，以及依据该第一输入像素数据来驱动该显示面板的光源。
2.根据权利要求1所述的驱动方法，该驱动方法还包含：
提供对应于该像素多个灰阶变化的多个第一输入像素数据；
将该多个第一输入像素数据分别乘上其相对应的预定倍率以得到多个第二输入像素数据；
在该预定伽马曲线上分别求出对应于该多个第二输入像素数据的多个输出伽马电压值；以及
依据该多个输出伽马电压值和相对应的该多个第一输入像素数据之间的关系提供该修正伽马曲线。
3.根据权利要求1所述的驱动方法，该驱动方法还包含：
将该修正伽马曲线提供于一数字/模拟转换器中。
4.根据权利要求2所述的驱动方法，其中将该第一输入像素数据乘上该预定倍率以得到该第二输入像素数据包含将该第一输入像素数据乘上浮点形式的预定倍率以得到该第二输入像素数据。
5.一种可提高图像亮度并减少画面失真的驱动方法，包含：
提供对应于像素的第一输入像素数据；
将该第一输入像素数据乘上预定倍率以得到第二输入像素数据；
若该第二输入像素数据不是整数，提供第一整数和第二整数，其中该第一整数为小于该第二输入像素数据的最大整数，而该第二整数为大于该第二输入像素数据的最小整数；
在预定伽马曲线上分别求出对应于该第一整数的第一输出伽马电压值以及对应于该第二整数的第二输出伽马电压值；
依据该第一和第二输出伽马电压值求出对应于该第二输入像素数据的第三输出伽马电压值；
在接收到该第一输入像素数据时，依据该第三输出伽马电压值来驱动显示面板以显示图像，以及依据该第一输入像素数据来驱动该显示面板的光源；
若该第二输入像素数据是整数，在该预定伽马曲线上求出对应于该第二输入像素数据的第四输出伽马电压值；以及
在接收到该第一输入像素数据时，依据该第四输出伽马电压值来驱动该显示面板以显示图像。
6.根据权利要求5所述的驱动方法，其中将该第一输入像素数据乘上该预定倍率以得到该第二输入像素数据包含将该第一输入像素数据乘上浮点形式的预定倍率以得到该第二输入像素数据。
7.一种可提高图像亮度并减少画面失真的显示装置，其包含：
图像内容分析电路，用来依据图像信号来产生第一输入像素数据；
模拟电路，用来依据将该输入像素数据乘上预定倍率后得到的第二输入像素数据，在预定伽马曲线上求出对应于该第二输入像素数据的输出伽马电压值，以及在接收到该第一输入像素数据时提供该输出伽马电压值；
显示面板，用来依据该输出伽马电压值来显示对应于该第一输入像素数据的图像；以及
背光模块，用来依据该第一输入像素数据来提供光源。
8.根据权利要求7所述的显示装置，其还包含：
时序控制器，用来提供该图像信号；
功能控制电路，用来储存数据信号和控制信号；
电源电路，用来提供该显示装置运作所需的电压；以及
背光模块控制电路，用来依据该第一输入像素数据来控制该背光模块。
9.根据权利要求8所述的显示装置，其中该功能控制电路包含随机存取存储器和寄存器。
10.根据权利要求8所述的显示装置，其中该电源电路包含调整器、能带隙电路和电荷泵。
11.根据权利要求7所述的显示装置，其中该模拟电路包含数字/模拟转换器、伽马电路、缓冲器和功率放大器。
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