CN108873442A - 显示装置及其驱动方法 - Google Patents

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Abstract

本发明关于一种显示装置及其驱动方法，显示装置包括背光模块以及于背光模块上的多个光闸组，每个光闸组包括多个子像素。背光模块包括多个发光阵列，发光阵列包括多个沿着第一方向排列的发光区。每个发光阵列的位置与其中一个光闸组的位置对应，且光闸组的子像素沿着第二方向排列，且第一方向与第二方向不平行。当发光阵列中的发光区照射光束时，每个发光区所提供的照明光束可以照射多个子像素。

Description

显示装置及其驱动方法
技术领域
本发明关于一种显示装置及其驱动方法，特别是一种具有直下式背光的显示装置及其驱动方法。
背景技术
在现有的显示技术中，发光二极管(Light Emitting Diode,LED)的相关技术已经成为里面的主角之一。在发光二极管市场中占有主要地位的技术包括以发光二极管作为背光的液晶显示(Liquid Crystal Display,LCD)技术以及有机发光二极管(Organic LightEmitting Diode,OLED)显示技术，人们不断在画面的对比、色彩的品质以及画面的亮度等方面改善这些显示技术。
举例而言，以发光二极管作为面光源的背光模块时，液晶显示技术会因为漏光等现象影响黑色的呈现，更甚还会影响到画面的整体对比。此外，为使得显示影像更为细致，现有装置更制作微小化的发光二极管来个别对每个像素提供照明。然而，因发光二极管电流大小和发光二极管的驱动电路所传输的控制电压呈现非线性关系，难以通过控制电压信号来调整。若增加每个子像素所对应的微小化光源，则整体电路的复杂度会随着微型发光二极管的数量增加。因此，当显示装置利用微小化发光二极管作为显示像素的光源时，显示装置会因为上述的问题难以增加其分辨率。因此，如何通过发光二极管制作更加良好的显示技术，是显示技术欲解决的主要问题之一。
发明内容
本发明的目的在于提供一种显示装置，其可以在每个像素中提供多种不同的颜色以及亮暗，提供颜色更丰富的显示画面。
本发明的显示装置包括背光模块以及于背光模块上的多个显示像素，每个显示像素包括多个子像素。
背光模块包括多个发光阵列，发光阵列包括多个沿着第一方向排列的发光区。每个发光阵列的位置与其中一个显示像素的位置对应，且显示像素的子像素沿着第二方向排列，且第一方向与第二方向不平行。当发光阵列中的发光区照射光束时，每个发光区所提供的照明光束可以照射多个子像素。
本发明的显示装置包括多个显示单元，每个显示单元包括发光阵列以及包括多个子像素的显示像素，显示像素的这些子像素设置于发光阵列上。
发光阵列包括多个沿着第一方向排列的发光区，而这些子像素沿着第二方向排列，且第一方向与第二方向彼此不平行。当发光阵列中的发光区提供照明光束时，每个发光区所提供的照明光束可以照射多个子像素。
本发明的驱动显示装置的方法包含提供包括多个灰阶值的灰阶数据；在每个灰阶数据中取得这些灰阶值的最大值；根据最大值的大小产生发光控制信号；提供发光控制信号至其中一个发光阵列以决定发光阵列中发光区的点亮数量；以及提供灰阶数据至发光阵列所对应的多个子像素，这些子像素根据接收到的灰阶数据中的这些灰阶值调整透光度。
由上述的这些显示像素，本发明的显示装置可以在色彩以及亮度的细节有良好的表现，并借此提供细致的显示画面。
附图说明
图1是根据本发明第一实施例的显示装置的示意图；
图2A至图2C为本发明第一实施例的显示像素的分解示意图；
图3是本发明第一实施例的显示像素的俯视示意图；
图4A是本发明第一实施例的显示装置的驱动方式的流程示意图；
图4B是本发明第一实施例的显示装置的系统示意图。
附图标记说明：
A、B、C 区域
d1、d2 方向
S 显示面
100 显示装置
110 显示单元
111 子像素
111G 显示像素
113 光阀
115 彩色滤光片
120 发光阵列
120M 背光模块
121 发光区
130 时序控制电路
131 第一数据驱动电路
132 第二数据驱动电路
133 第一数据线
134 第二数据线
135 发光二极管
136、139 开关
137、138 电源线
具体实施方式
本发明所提供的显示装置可以应用在例如是电脑、电视、广告墙等作为显示幕，亦可应用在例如是平板电脑、智能手机等便携式装置上。图1是本发明的第一实施例的显示装置100的示意图，其中为了清楚说明，此处在显示装置100的局部区域省略示出局部元件，其中区域A省略示出了子像素以上的元件，区域B则省略示出了发光阵列以上的元件，区域C则放大示出部分的区域A及区域B，以下将参照这些示意图清楚说明本实施例的显示装置100中各元件的相对位置。
本发明第一实施例的显示装置100例如可以在显示面S提供画面，且画面是由多个显示像素111G组成。每个显示像素111G包括多个子像素111，发光阵列120位于这些子像素111下方。换句话说，这些显示像素111G的分布区域与发光阵列120的位置互相对应，发光阵列120位于可以照射显示像素111G的这些子像素111的位置，在显示像素111G中作为这些子像素111的光源。
举例而言，这些发光阵列120可以共同形成一个背光模块120M，在这些子像素111排列的平面下方提供光源，亦即背光模块120M提供一种直下式光源。然而，本发明不限于这些发光阵列120的实施方式，本领域技术人员还可以通过其他的实施方式来提供相同效果的光源于显示装置100中。
请参照回图1，本发明第一实施例的发光阵列120包括多个发光区121，且每个显示像素111中的这些发光区121的排列方式和这些子像素111的排列方式不一样。这些发光区121沿着第一方向d1排列，而这些子像素111沿着第二方向d2排列。换句话说，第一方向d1与第二方向d2不同，两者互相不平行。
举例而言，本实施例的子像素111例如是由光阀(Light valve)以及彩色滤光片(Color filter)组成，其中光阀优选为例如是液晶(Liquid Crystal)的穿透式光阀。发光区121例如是由发光二极管的发光面所形成。优选而言，本实施例的发光区121例如是由微型发光二极管(mini or micro LED,mini or μLED)、发光二极管或有机发光二极管所组成。本发明并不限于发光区121以及子像素111的元件类型，其他实施例中还可以利用其他可以提供相同光学效果的元件。
另一方面，请参照图1中的局部放大图，本实施例的显示像素111G中的这些子像素111的数量以三个为例，亦即每三个子像素111在显示装置100中形成对应至发光阵列120的显示像素111G，而发光阵列120的发光区121数量也以三个为例，其中每个显示像素111G中的三个子像素111各自具有不同的色度(Chrominance)，上述三种色度优选地对应至显示所用的光学三原色。进一步而言，本实施例的显示装置包括多个显示单元110，每个显示单元110包括显示像素111G以及发光阵列120。在每个显示单元110中，这些显示像素111G的分布区域会与发光阵列120的分布区域重叠，且上层的这些子像素111和下层的这些发光区121各自沿着不同的方向排列。
为了进一步清楚说明，以下将以单一显示像素说明本实施例的显示装置的细节特征。进一步而言，本实施例的发光阵列120可以以多种不同的照明效果来呈现显示单元110的明亮程度，亦即灰阶(Gray Level)。以下将依序说明。
图2A-2C是本发明第一实施例中显示单元与发光阵列的分解示意图。请参照图2A，发光阵列120的发光区121所提供的光束可以照射这些子像素111。以图中所标示的子像素111为例，子像素111包括例如是液晶的光阀113以及彩色滤光片115，而来自发光区121的照明光束L依序通过这些元件。
当发光阵列120只点亮一个发光区121时，每个子像素111只有一部分区域会被照明光束L照射，因此显示单元110可以呈现亮度较低的灰阶。换句话说，点亮单颗发光区121的发光阵列120预先决定显示单元110要呈现亮度较低的灰阶，接着再通过子像素111来进一步控制颜色以及照明光束L的穿透率，进一步提升显示单元110在显示低亮度的画面时的颜色种类以及灰阶数量。
请参照图2B，当发光阵列120只点亮两个发光区121时，每个子像素111的光阀113以及彩色滤光片115会有更大的区域被照明光束L照射，因此显示单元110可以呈现亮度较高的灰阶。
请参照图2C，当发光阵列120点亮全部发光区121时，子像素111的光阀113以及彩色滤光片115被照明光束L照射的区域最大，因此显示单元110可以呈现亮度最高的灰阶。
换句话说，发光阵列120可以通过控制发光区121的点亮数量来初步控制显示单元110的灰阶，接着再通过子像素111来进一步控制颜色以及光的穿透率。因此，显示装置100通过这些显示单元110，不论是在提供低、中或高亮度画面时，每个显示单元110的发光阵列120都可以相对应的提供适当的光源。通过这些子像素111进一步控制透光度，显示单元110使显示装置100能提供的灰阶以及颜色的数量都可以大幅提升。
换句话说，通过本发明所提出这些发光阵列120，影像画面的灰阶除了可以通过液晶等显示像素111G控制外，还可以通过背光模块120M中每个发光阵列120的这些发光区121的点亮数量来调整背光强度，进一步调整画面的灰阶。
以下搭配另一视角说明本实施例的显示装置。图3是本发明第一实施例的显示单元110以俯视的角度示出的示意图，其中省略示出了发光阵列120以上的元件。请参照图3，在本实施例的发光阵列120中，发光区121是自一发光面发出照明光束。进一步而言，图3是根据上述的发光面所示出的示意图，其中发光区121沿着第一方向d1排列，且发光区121的发光表面也实质上分布于发光面上。
上述的显示像素设置于这些发光区121上，且显示像素中的多个子像素111投影在发光面的区域111A与这些发光区121的分布区域重叠并交错。举例而言，每个子像素111在发光面的投影区域111A都会和三个发光区121的分布区域重叠，因此每个子像素111(参照投影区域111A)可以形成例如是三个子区域111B(图中标示出其中一个)，子区域111B所对应的子像素111可以接收来自其中一个发光区121的光束，而整个子像素111可以在不同的区域接收来自不同发光区的光。因此，通过决定发光区121的点亮数目即可决定子像素111的整体亮度。
本实施例的这些发光区121的形状是长边垂直于第一方向d1的矩形，横跨于这些发光区121上方的子像素111的形状是长边垂直于第二方向d2的矩形，进而在子像素111上形成多个矩形或正方形的子区域111B。进一步而言，这些子区域111B例如具有相同的面积大小，因此在显示单元110中可以提供良好的阶层性亮度控制。
然而，本发明并不限于上述发光区121以及子像素111的形状。在其他实施例中，子像素还可以形成为其他形状，而发光区还可以对应形成为另一种形状来同时照射这些子像素。另一方面，在本发明第一实施例的显示单元110中，发光区121的排列方向d1与子像素111的排列方向d2垂直，借此优选地形成上述具有相同的面积大小的子区域111B，以提供良好的阶段性亮度控制。但本发明不限于此，在其他实施例中，发光区121的排列方向和子像素111的排列方向还可以夹其他角度，本领域技术人员可以随着发光区121和子像素111的形状或显示像素的需求调整上述的排列方向。
进一步而言，本实施例的这些发光区121所发出的照明光束的强度相近，因此发光阵列120中的这些发光区121具有可交换性。通过控制发光阵列120中的发光区121的点亮数量，即可调整显示单元110的亮度范围。
以下将进一步说明本发明所提出的显示装置的驱动方式。请参照图4A所示出的驱动方式的流程示意图。本发明第一实施例的显示装置先提供一灰阶数据(步骤S1)，灰阶数据可以控制一个上述的显示像素。灰阶数据包括多个灰阶值，这些灰阶值可以各自控制显示像素的每个子像素的透光率。本实施例的灰阶值例如与子像素的透光率呈现正相关，但本发明不限于此。
另一方面，取出灰阶数据中数值最大的灰阶值(步骤S2)，并根据此灰阶值产生一发光控制信号(步骤S3)。举例而言，当显示像素的发光阵列具有三个发光区时，灰阶值的数值范围会被分为三个区间，这三个区间各自对应至要点亮一个、两个、三个发光区的发光控制信号。因此，在取得灰阶数据中的最大的灰阶值后，根据此灰阶值的数值落在哪个区间来提供对应的发光控制信号，借此控制显示像素中发光区的点亮数量。
换句话说，本实施例的显示装置根据显示像素中亮度需求最大的子像素来决定发光控制信号。举例而言，控制子像素的透光率的灰阶值的数值范围例如在0至255之间，而发光控制信号的决定可例如依照以下规则：
当灰阶数据中的灰阶值的最大值落在0至155的范围时，发光控制信号可以使一个发光区点亮；
当灰阶值的最大值落在156至212的范围时，发光控制信号可以使两个发光区点亮；
当灰阶值的最大值落在213至255的范围时，发光控制信号可以使三个发光区点亮。
由上述的规则，每个灰阶值都可以对应至一个发光控制信号。
另一方面，请一并参照图4B所示出的系统示意图，显示装置100的灰阶数据通过例如是时序控制电路130(Timing controller)传递至第一数据驱动电路131，第一数据驱动电路131经由第一数据线133传递至每个显示像素的子像素。同时，根据灰阶数据产生的发光控制信号亦例如经由时序控制电路130传递至第二数据驱动电路132，第二数据驱动电路132经由第二数据线134将发光控制信号传递至每个显示像素的发光区121(步骤S4)。换句话说，当一个灰阶数据是要提供给一个显示单元时，第一数据驱动电路131可以通过第一数据线133将灰阶数据传递给显示像素；第二数据驱动电路132可以通过第二数据线134将发光控制信号传递给显示像素的发光阵列。
请参照图4B中的局部放大图，本实施例的发光区121例如是由发光二极管135提供照明光束，而第二数据线134所连接的开关136连接至发光二极管135的电源线137、138之间的开关139。因此，灰阶数据可以同时控制一个显示像素中子像素的透光率，同时又可以控制显示像素中的发光区的点亮数量，借此提供良好的画面。
进一步而言，本实施例的显示装置还可以在取得灰阶值的最大值后对最大值作加码校正(伽马校正)，例如是通过Gamma 2.2的曲线作校正，进而得到一个校正最大值。接着再根据校正最大值来产生发光控制信号，借此控制发光阵列中发光区的点亮数量。
举例而言，灰阶值的最大值与校正最大值之间的关系如下：
Y(校正最大值)＝A×X2.2
其中A为一常数，X为灰阶值的最大值。灰阶值的最大值可以通过上述的关系换算出校正最大值后，再根据校正最大值的数值大小决定发光控制信号。因此，本实施例的显示装置通过上述的驱动方法可以提供最适合人眼视觉的显示画面。
综上所述，由于本发明的显示装置通过上述的发光阵列可以预先控制照明光束的亮度，接着再通过子像素来细分透光率。换句话说，发光阵列中发光区的点亮数量搭配子像素的透光率控制，显示装置可以在亮度以及颜色的细节大幅提升。本实施例的显示装置的驱动方法可以直接根据要提供给子像素的灰阶数据来决定每个子像素所对应的发光阵列中的发光区的点亮数量，因此可以根据现有的显示装置所应用的灰阶数据来进一步提供更鲜艳以及细致的显示画面。

Claims (16)

1.一显示装置，包括：
一背光模块，包含多个发光阵列，每个该发光阵列包括多个沿着一第一方向排列的发光区；以及
多个显示像素，设置于该背光模块上；
每个该显示像素包括多个子像素以一第二方向排列，该第二方向与该第一方向不平行，且该显示像素所对应的该发光阵列中的每个该发光区提供照明光束照射多个该子像素。
2.如权利要求1所述的显示装置，其中每一该子像素具有多个子区域，同一该子像素中的该些子区域分别接收所对应的该发光阵列中不同该发光区产生的照明光束。
3.如权利要求2所述的显示装置，在每个该子像素中，该多个子区域的面积实质上相同。
4.如权利要求1所述的显示装置，其中每个该发光阵列的多个发光区自一发光面发出该照明光束；
该发光阵列所对应的该显示像素投影至该发光面的区域与该发光阵列在该发光面分布的区域重叠，且该多个发光区在该发光面分布的区域与该多个子像素投影至该发光面的区域互相交错，其中每个该子像素投影至该发光面的区域与该多个发光区在该发光面分布的区域都有重叠。
5.如权利要求1所述的显示装置，其中该些发光区形成为矩形且分别具有一第一长边垂直于该第一方向；该些子像素分别形成为矩形且分别具有一第二长边垂直于该第二方向；每一该子像素横跨于多个该发光区的上方。
6.如权利要求1所述的显示装置，其中该第一方向与该第二方向实质上互相垂直。
7.一显示装置，包括：
多个显示单元，每个该显示单元包括：
一发光阵列，包括多个沿着一第一方向排列的发光区；以及
一显示像素，设置于该发光阵列上；
其中，该显示像素包含多个子像素，该多个子像素以一第二方向排列，该第二方向与该第一方向不平行，且每个该发光区提供照明光束照射多个该子像素。
8.如权利要求7所述的显示装置，其中每一该子像素具有多个子区域，同一该子像素中的该些子区域分别接收所对应的该发光阵列中不同该发光区产生的照明光束。
9.如权利要求8所述的显示装置，在每个该子像素中，该多个子区域的面积实质上相同。
10.如权利要求7所述的显示装置，其中在每个显示单元中，该发光阵列的该多个发光区自一发光面发出该照明光束；
该多个子像素投影至该发光面的区域与该多个发光区在该发光面分布的区域重叠并互相交错，其中每个该子像素投影至该发光面的区域与该多个发光区在该发光面分布的区域都有重叠。
11.如权利要求7所述的显示装置，其中该些发光区形成为矩形且分别具有一第一长边垂直于该第一方向；该些子像素分别形成为矩形且分别具有一第二长边垂直于该第二方向；每一该子像素横跨于多个该发光区的上方。
12.如权利要求7所述的显示装置，其中该第一方向与该第二方向实质上互相垂直。
13.一种驱动如权利要求1项至第12项中任一所述的显示装置的方法，包含：
提供一个灰阶数据，该灰阶数据包括多个灰阶值；
在每个该灰阶数据中取得该多个灰阶值中的最大值；
根据该最大值的大小产生一发光控制信号；
提供该发光控制信号至该多个发光阵列的其中之一，并决定该发光阵列中该发光区的点亮数量；以及
提供该灰阶数据至该发光阵列所对应的该多个子像素，该多个子像素根据接收到的该灰阶数据中的该多个灰阶值调整透光度。
14.如权利要求13所述的驱动方法，其中在决定该发光数量信号的步骤中，进一步包含：
对该最大值进行加码校正以产生一校正最大值；以及
依据该校正最大值决定该发光控制信号。
15.如权利要求13所述的驱动方法，其中决定该发光数量信号的步骤另包含：
在该多个子像素的灰阶值接收范围决定多个数值区间，该多个数值区间各自对应至不同的该发光控制信号；
其中当决定该发光控制信号时，根据该最大值所属的该数值区间决定该发光控制信号。
16.如权利要求13所述的驱动方法，其中该多个子像素根据所接收到的灰阶值调整过的透光度与该灰阶值的大小正相关。
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