CN103680428A

CN103680428A - 显示装置

Info

Publication number: CN103680428A
Application number: CN201210336458.5A
Authority: CN
Inventors: 苏荣智; 石明家; 方金兰
Original assignee: Innolux Shenzhen Co Ltd; Chi Mei Optoelectronics Corp
Current assignee: Innocom Technology Shenzhen Co Ltd; Innolux Shenzhen Co Ltd; Chi Mei Optoelectronics Corp; Innolux Corp
Priority date: 2012-09-12
Filing date: 2012-09-12
Publication date: 2014-03-26

Abstract

本发明提供一种显示装置，此显示装置包括控制器与显示单元。控制器用以获取帧的图像数据，且根据图像数据计算并输出第一至第i色场数据，再接着输出第一色场数据，其中i为大于等于2且小于等于4的正整数。显示单元用以接收第一至第i色场数据与第一色场数据，并依序对应地显示第一至一第i色场图像与第一色场图像。

Description

显示装置

技术领域

本发明涉及一种显示装置，且特别是一种使用场时序（Field SequentialColor，FSC）显示方法的显示装置。

背景技术

目前市面上常见也最成熟的显示装置为液晶（Liquid Crystal Display，LCD）显示器，其中有一种液晶显示器具有多个色光光源，且多个色光光源用以发射多个不同颜色的色光。此类型的液晶显示器可以不具有色彩滤波片（color filter），且可以使用传统场时序显示方法来显示帧。

于传统的场时序显示方法中，每一帧时间为1/60秒且其分别通过1/180秒的红色、绿色与蓝色场图像来显示，故此种场时序显示方法的帧频率（frame rate）只有60赫兹。

依照时间对比敏感度函数（temporal contrast sensitivity function）的图形，可以得知在两度视野角（visual angle）下，当帧频率大于60赫兹以上，人眼便不会感受到画面闪烁（flicker）的现象，但随着亮度与视野角（visual angle）的增加，帧频率需要比60赫兹更高，人眼才不会感受到闪烁的现象。故采传统场时序显示方法，人眼仍会感受到画面闪烁。因此，使用传统场时序显示方法的显示装置有画面闪烁的问题存在。除此之外，使用传统场时序显示方法的显示装置还存在着色分离现象（colorbreak-up）。

发明内容

本发明实施例提供一种显示装置，此显示装置包括处理器与显示单元。控制器用以获取帧的图像数据，且根据图像数据计算并输出第一至第i色场数据，再接着输出第一色场数据，其中i为大于等于2且小于等于4的正整数。显示单元用以接收第一至第i色场数据后，再接收第一色场数据，并对应地显示第一至第i色场数据的第一至一第i色场图像后，再接着显示第一色场数据的第一色场图像。

综合以上所述，本发明实施例一种使用场时序显示方法的显示装置，此显示装置可以抑制画面闪烁与色分离现象。

为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，但是此等说明与所附图式仅是用来说明本发明，而非对本发明的权利要求范围作任何的限制。

附图说明

图1是本发明实施例的显示装置使用场时序显示方法来显示其画面的示意图。

图2是本发明实施例的显示装置使用场时序显示方法来依序显示其画面的示意图。

图3是图1的显示装置所显示的画面等速移动时对于人眼的感受的示意图。

图4是图1的显示装置所显示的各帧的在一个帧时间的亮度直方图。

图5是本发明另一实施例的显示装置使用场时序显示方法来显示其画面的示意图。

图6是图5的显示装置所显示的帧的分解示意图。

图7是本发明实施例的显示装置使用场时序显示方法来显示其画面的示意图。

图8是本发明实施例的显示装置的方块图。

【主要元件符号说明】

101、501、801：第一帧

102、502、802：第二帧

103、503：第三帧

504：第四画面

R：红色色场图像

G：绿色色场图像

B：蓝色色场图像

D：主要色场图像

Y：黄色色场图像

C：青色色场图像

201～203、6：画面

301、301’：人眼追迹线

302：画面

3021、3022：边缘

601：主要颜色场图像的画面

602：红色色场图像的画面

603：绿色色场图像的画面

604：蓝色色场图像的画面

9：显示装置

91：控制器

911：处理器

912：记忆单元

913：背光控制单元

92：显示单元

921：数据驱动模块

922：栅极驱动模块

923：液晶面板

924：背光模块

9241：背光源模块

9242：背光源驱动电路

具体实施方式

首先，请参照图1，图1是本发明实施例的显示装置使用场时序显示方法来显示其画面的示意图。于此实施例中，显示装置于每一帧的图像中通过运算输出第一至第三色场图像来显示完整的帧的结果，并接着重复输出显示第一色场图像，以减少画面闪烁与色分离的现象。另外，图1的显示装置可以是中小尺寸的液晶显示器或有机发光二极管显示器。

对于每一张帧（frame）而言，其图像数据具有多个红色灰阶值、多个绿色灰阶值与多个蓝色灰阶值。因此，显示装置的处理器可以获取帧的图像数据，并根据图像数据算出红色、绿色与蓝色色场数据。接着，显示装置的显示单元接收红色、绿色与蓝色色场数据，并根据红色、绿色与蓝色色场数据输出显示第一至第三色场图像，以及接着重复地输出显示第一色场图像。

于图1的实施例中，仅显示三个帧时间的显示示意图，其他帧时间则省略未示出于图上。于图1中每一个帧的频率为60赫兹，且以三个帧为一个周期，以使第一至第三色场图像的显示次数相同，而不令人眼感受到画面有色偏的问题。于此实施例中，于各帧时间内，帧会有四个色场图像，因此每一个色场图像频率为240赫兹。此四个色场中的第一至第三色场图像数据依据原始帧的图像数据，计算出红色色场图像R、绿色色场图像G与蓝色色场图像B，而第四个色场图像则重复同一帧里的第一色场数据。

于第一帧101中，第一至第三色场图像数据红色色场图像R、绿色色场图像G与蓝色色场图像B，第四个色场数据为红色色场图像R。于第二帧102中，第一至第三色场图像数据绿色色场图像G、蓝色色场图像B与红色色场图像R，第四个色场数据为绿色色场图像G。于第三帧103中，第一至第三色场图像数据蓝色色场图像B、绿色色场图像G与红色色场图像R，第四个色场数据为蓝色色场图像B。

虽然，每一帧时间为1/60秒，但因已于第一至第三色场图像数据中显示完整的帧的结果，也即于四分之三的帧时间1/80秒（1/60秒的四分之三倍）中便已显示了完整帧，因此本实施例中的帧频率会等效于60赫兹的三分之四倍，即为80赫兹。

依照时间对比敏感度函数（temporal contrast sensitivity function）的图形，可以得知在两度视野角（visual angle）下，当帧频率大于60赫兹以上，人眼便不会感受到画闪烁（flicker）的现象，但随着亮度与视野角（visualangle）增加，则帧频率需要比60赫兹更高。一般而言，帧频率需超过75赫兹，人眼才不易感受到画面闪烁的现象。因此于本实施例中，图1的显示装置的帧频率等效为80赫兹，其已大于75赫兹，故人眼不易感觉到画面闪烁的现象，且其显示品质可进一步地提升。据此，图1的显示装置不会有画闪烁的问题。

除此之外，由于显示装置的处理器仅须计算第一至第三色场数据，而不须额外计算其他的色场数据，亦即，不用多算一次液晶穿透率或背光源的亮度的控制，因此液晶胞（cell）的驱动将更为容易，且处理器的负担将可以降低。

请接着参照图2，图2是本发明实施例的显示装置使用场时序显示方法来依序显示其画面的示意图。对于第一帧101而言，显示装置重复地输出红色色场图像R，因此于显示装置所显示的画面201会偏红。对于第二帧102而言，显示装置重复地输出绿色色场图像G，且先前对于第一帧101而言，显示装置重复地输出绿色色场图像R，因此于显示装置所显示的画面202会偏黄。对于第一至第三帧101～103而言，显示装置重复地输出4个红色色场图像R、4个绿色色场图像G与4个蓝色色场图像B，因此于显示装置所显示的画面203为正常颜色，而不偏向任何一种颜色。

请接着参照图3，图3是图1的显示装置所显示的画面等速移动时对于人眼的感受的示意图。于图3中，若假设连续三张帧所形成的画面以等速度移动，由于人眼会追迹动态画的图像。因此，动态画面在人眼视网膜所产生的图像会产生斜向积分的效应，而此斜向积分的效应如同各帧101～103的各色场图像的沿着追迹线301的积分效果。为了方便计算，图3左边的示意图可以等效为右边的示意图，其中斜线的人眼追迹线301可以拉为一直线的人眼追迹线301’，且各矩形的色场图像可以拉为平行四边形的色场图像。

经过积分后，会有画面302成像于人眼的视网膜中，因为于三个色场图像后紧接重复显示同一帧中的第一色场图像的关系，因此，画面302的边缘3021与3022不会有色分离现象，而仅是略有移动所产生的黑或灰色模糊。然而，因为人眼注视移动的画面时，其边缘本来就会略有模糊，因此，边缘3021与3022移动所产生的模糊并不会影响图像品质。

请接着参照图4，图4是图1的显示装置所显示的各帧的在一个帧时间（frame time）的亮度直方图。人眼对于灰阶值为255的红色、绿色与蓝色像素（pixel）的亮度为259.7cd/m²、472.3cd/m²与93.81cd/m²，由此直方图可以算出帧101～103的平均亮度为IB=275.27cd/m²，且可以算出最大时间对比（Temporal Contrast）为Max(C(t))=（I_Tmax(t)-I_B）/I_B=0.715，其中I_T(t)表示在一个帧时间t点的亮度，因此I_Tmax(t)为在一个帧的时间直方图中的最大能量密亮度。

传统未使用场时序显示方法的具有彩色滤光片的显示器通过白色背光源穿过彩色滤光片来达到混色的目的。在显示一张白色帧时，由于没有红色色场图像R、绿色色场图像G与蓝色色场图像B在时间上的变化，所以传统非场时序显示方法的时间对比接近于零，而使用场时序显示方法的显示器因为有色场的改变，则存在一时间对比0.715的变化。据此，相较于传统非场时序显示方法的显示器，采用场时序显示方法的显示器易有画面闪烁的问题。

一般来说，时间对比越大，则表示人眼愈容易感到画面闪烁的情况，但不同频率会有不同敏感度。依照时间对比敏感度函数在频率在7赫兹左右有最大的时间对比敏感度，也就是人眼最容易感到闪烁的频率，但之后则随着频率增加，时间对比敏感度则会下降。因此，相较于使用传统场时序显示方法的显示装置的时间对比为0.715且帧频率为60赫兹，本发明实施例的使用场时序显示方法的显示装置的时间对比一样为0.715，但其帧频率则为80赫兹。如时间对比敏感度函数所示，80赫兹的帧频率早已超过人眼可以感受到画面闪烁的范围。因此，图1的显示装置发生画面闪烁的机率较低。

请参照图5，图5是本发明另一实施例的显示装置使用场时序显示方法来显示其画面的示意图。于此实施例中，显示装置于每一帧的图像中通过运算输出第一至第四色场图像来显示完整的帧的结果，并接着重复输出显示第一色场图像，以减少画面闪烁与色分离的现象。另外，图5的显示装置可以是液晶显示器或智能型手机或平板电脑。

对于每一张帧而言，其图像数据具有多个红色灰阶值、多个绿色灰阶值与多个蓝色灰阶值。因此，显示装置的处理器可以获取帧的图像数据，并根据图像数据计算算出与帧最接近的颜色当作一背光颜色，以通过液晶产生一主要色场数据，因此主要色场数据的颜色可能为任意颜色，之后显示装置的处理器紧接计算算出红色、绿色与蓝色色场数据，其中主要色场数据具有帧的70%～80%的能量。接着，显示装置的显示单元接收主要色场以及红色、绿色与蓝色色场数据，并根据主要色场以及红色、绿色与蓝色色场数据输出第一至第四色场图像，以及接着重复地输出显示同一帧中的第一色场图像。

于图5的实施例中，仅显示四个帧时间的显示示意图，其他帧时间则省略未示出于图上。于图5中每一个帧的频率为60赫兹，且以4个帧为一个周期，以使第一至第四色场图像的显示次数相同，而不令人眼感受到画面有色偏的问题。于此实施例中，于各帧时间内，帧会有五个色场图像，因此每一色场图像频率为300赫兹。此五个色场中的第一至第四色场图像数据依据原始帧的图像数据，计算出主要色场图像D、红色色场图像R、绿色色场图像G与蓝色色场图像B，而第五个色场图像则重复同一帧里的第一色场数据。

以图5的例子来说明，于第一帧501中，第一至第四色场图像分别为主要色场图像D、红色色场图像R、绿色色场图像G与蓝色色场图像B，第五色场图像为主要色场图像D。于第二帧502中，第一至第四色场图像分别为红色色场图像R、绿色色场图像G、蓝色色场图像B与主要色场图像D，第五色场图像为红色色场图像R。于第三帧503中，第一至第四色场图像分别为绿色色场图像G、蓝色色场图像B、主要色场图像D与红色色场图像R，第五色场图像为绿色色场图像G。于第四帧504，其第一至第四色场图像分别为蓝色色场图像B、主要色场图像D与红色色场图像R、绿色色场图像G，而第五色场图像为蓝色色场图像B。

于图5的实施例中，每一个帧的帧频率为60赫兹，则每一色场图像频率即为300赫兹。另外，由于显示装置在五个色场数据里的第一至第四色场图像数据，即五分之四色场显示时间1/75秒（1/60秒的五分之四倍）中显示完整的帧的结果，因此本实施例的帧频率等效为60赫兹的四分之五倍，即为75赫兹。

因此，相较于使用传统场时序显示方法的显示装置的时间对比为0.715且帧频率为60赫兹，本发明实施例的使用场时序显示方法的显示装置时间对比虽一样为0.715，但帧频率却为75赫兹。如时间对比敏感度函数所示，75赫兹帧频率早已超过人眼可以感受到画面闪烁的范围。据此，图5的显示装置较不会有画面闪烁的问题。

除此之外，由于显示装置的处理器仅须计算第一至第四色场数据，而不须额外计算其他的色场数据，也即，不用多算一次液晶穿透率或背光源的亮度的控制，因此可降低处理器的运算负载。

请参照图6，图6是图5的显示装置所显示的帧的分解示意图。图5的显示装置所显示的帧6实质上可以分解为主要颜色场图像的画面601、红色色场图像的画面602、绿色色场图像的画面603与蓝色色场图像的画面604。因为，主要色场数据因具有帧6的70%～80%的能量，因此，于图6中，实质上仅有主要颜色场图像的画面601中的内容则明显可以被人眼所辨识，其他的画面602～604则偏暗，其内容不易被人眼所辨识。

在此请注意，虽然上述帧6通过主要颜色、红色、绿色与蓝色色场数据来呈现。然而，在其他实施例中，帧也可通过第一主要颜色、第二主要颜色、红色、绿色与蓝色色场数据来呈现，且其对应的场时序显示方法则可以依照上述说明来作些微的修正。另外，第一与第二主要色场数据占帧能量的百分比则可以依据各种设计要求来决定。

请参照图7，图7是本发明实施例的显示装置使用场时序显示方法搭配黄色（Yellow）与青色（Cyan）的彩色滤光片来显示其画面的示意图，由于黄色的彩色滤光片可被红色与绿色光通过，与青色的彩色滤光片可被蓝色与绿色光通过。因此，对光谱的穿透率为一般红色、绿色与蓝色的彩色滤光片的两倍。搭配彩色背光，可在两个色场120赫兹的帧频率里显示完毕红色、绿色与蓝色色场数据。于此实施例中，显示装置通过输出第一与第二色场图像来显示画面，并接着重复输出显示第一色场图像，以减少画面闪烁与色分离的现象。另外，图7的显示装置可以是液晶显示器、移动手机或平板电脑，且具有两种彩色光源，以产生黄色与青色光线。

对于每一张画面而言，其图像数据具有多个红色灰阶值、多个绿色灰阶值与多个蓝色灰阶值。因此，显示装置的处理器可以获取画面的图像数据，并根据图像数据算出黄色与青色色场数据。接着，显示装置的显示单元接收黄色与青色色场数据，并根据黄色与青色色场数据输出显示第一与第二色场图像，以及接着重复地输出显示第一色场图像。

于图7的实施例中，仅显示两个帧时间的显示示意图，其他帧时间则省略未示出于图上。于图7中每一个帧的频率为60赫兹，且以两个帧为一个周期，以使第一与第二色场图像的显示次数相同，而不令人眼感受到画面有色偏的问题。于此实施例中，于各帧时间内，帧会有五个色场图像，因此每一色场图像频率为180赫兹。此三个色场中的第一与第二色场图像数据依据原始帧的图像数据，计算出黄色场图像Y与青色色场图像C，而第三个色场图像则重复同一帧里的第一色场数据。

以图7的例子来说明，于第一帧801中，第一与第二色场图像分别对应于黄色与青色色场数据，第三色场重复第一黄色色场。于第二帧802中，第一与第二色场图像分别对应于青色与黄色色场数据，第三色场重复第一青色色场。

于图8的实施例中，每一个帧的帧频率为60赫兹，此实施例中，于一帧时间内输出三个色场，故各色场图像之间的场频率为180赫兹。于此实施例中，第一色场图像为黄色色场图像Y，第二色场图像为青色色场图像C，由于显示装置再输出第一与第二色场图像后，又会再次地输出第一色场图像，也即于三分之二的图像数据时间1/90秒（即1/60秒的三分之二倍）中显示完整的帧的结果，故图7的显示装置所使用的场时序显示方法所对应的帧频率等效为60赫兹的二分之三倍，即为90赫兹。

因此，相较于使用传统场时序显示方法的显示装置的时间对比为0.715且帧频率为60赫兹，本发明实施例的使用场时序显示方法的显示装置时间对比虽一样为0.715，但帧频率却为90赫兹。如时间对比敏感度函数所示，90赫兹帧频率早已超过人眼可以感受到画面闪烁的范围。据此，图7的显示装置较不会有画面闪烁的问题。

除此之外，由于显示装置的处理器仅须计算第一与第二色场数据，而不须额外计算其他的色场数据，也即，不用多算一次液晶穿透率或背光源的亮度的控制，可降低处理器的负担。

请参照图8，图8是本发明实施例的显示装置的方块图。显示装置9包括控制器91与显示单元92，控制器包括处理器911、记忆单元912与背光控制单元913。处理器911用以获取画面的图像数据，记忆单元912用以储存图像数据。背光控制单元913用以显示单元92的控制背光模块924。控制器中的处理器根据原始图像数据计算出第一至第i色场数据并将其储存于记忆单元912，控制器于读取记忆单元912并输出第一至第i色场数据后，再重复输出第一色场数据，其中i为大于等于2且小于等于4的正整数。

显示单元92用以接收自控制器输出的第一至第i色场数据后，再接收第一色场数据，并根据第一至第i色场数据依序显示第一至第i色场图像，再重复显示第一色场图像。

其中，显示单元92包括数据驱动模块921、栅极驱动模块922、液晶面板923与背光模块924。数据驱动模块921根据第一至第i色场数据以及接续的第一色场数据依序产生多个数据信号。栅极驱动模块922根据第一至第i色场数据以及接续的第一色场数据依序产生多个栅极驱动信号。

液晶面板923具有以阵列方式排列的多个薄膜晶体管，所述多个薄膜晶体管受控于所述多个栅极驱动信号而被开启与关闭，且被开启的所述多个薄膜晶体管接收所述多个数据信号，以藉此控制对应的液晶的偏转，而对应地依序显示该第一至第i色场图像与第一色场图像。

背光模块924包括背光源模块9241与背光源驱动电路9242。背光源模块9241具有多个色光光源，背光源驱动电路9242根据第一至第i色场数据所对应的颜色依序开启背光源模块9241中对应的至少一色光光源。

综合以上所述，本发明实施例一种使用场时序显示方法的显示装置，此显示装置可以抑制画面闪烁与色分离现象。除此之外，所述显示装置更可以为不同尺寸的液晶显示器，且具有低成本与低运算复杂度的优势。

以上所述仅为本发明的实施例，其并非用以限定本发明的专利保护范围。任何本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神与范围内，所作的更动及润饰的等效替换，仍为本发明的专利保护范围内。

Claims

1.一种显示装置，其特征在于，所述显示装置包括：

控制器，用以获取帧的图像数据，且根据所述图像数据计算并输出第一色场数据至第i色场数据，再接着输出所述第一色场数据，其中i为大于等于2且小于等于4的正整数；以及

显示单元，用以接收所述第一色场数据至所述第i色场数据，再接着接收所述第一色场数据，并依序对应地显示第一色场图像至第i色场图像，再接着显示所述第一色场图像。

2.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，其中i等于3，且所述第一色场数据至所述第三色场数据分别为红色色场数据、绿色色场数据与蓝色色场数据。

3.根据权利要求2所述的显示装置，其特征在于，所述显示装置的帧频率等效为80赫兹。

4.根据权利要求3所述的显示装置，其特征在于，各个所述色场图像的场频率等于240赫兹。

5.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，其中i等于2，且所述第一色场数据与所述第二色场数据分别为黄色色场数据与青色色场数据。

6.根据权利要求5所述的显示装置，其特征在于，所述显示装置的帧频率等效为90赫兹。

7.根据权利要求6所述的显示装置，其特征在于，各个所述色场图像的场频率等于180赫兹。

8.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，其中i等于4，且所述第一色场数据至所述第四色场数据分别为主要色场色场数据、红色色场数据、绿色色场数据与蓝色色场数据。

9.根据权利要求8所述的显示装置，其特征在于，所述显示装置的帧频率等效为75赫兹。

10.根据权利要求8所述的显示装置，其特征在于，所述主要色场数据具有所述画面的70%～80%的能量。

11.根据权利要求9所述的显示装置，其特征在于，各个所述色场图像的场频率等于300赫兹。