CN112785986A - 显示系统及其驱动电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种显示系统及其驱动电路，所述显示系统包括一显示设备及一驱动电路。该显示设备具有一第一面板及一第二面板，其中，该第一面板及该第二面板之间设置有一间距。该驱动电路耦接于该显示设备并包括一保护电路。该保护电路耦接于该显示设备中的该第二面板，用来根据对应于该第二面板上多个像素中的一像素的一亮度并根据一保护功能是否被启用，产生一灰度数据，以将该灰度数据输出至该像素。

Description

显示系统及其驱动电路
技术领域
本发明涉及一种显示系统及驱动电路，尤其涉及一种液晶显示系统及其相关的驱动电路。
背景技术
液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)是一种平板显示设备，其具有低辐射、重量轻及低耗电等优势，已广泛应用于各种信息科技产品，例如笔记本电脑、个人数字助理(Personal Digital Assistant，PDA)、以及移动电话等。液晶显示器的原理是通过改变液晶层两端之间的电压差来改变液晶层中液晶分子的布置，液晶层的透光度即可相应地改变，其进一步与背光模块提供的光源结合以显示图像
液晶显示器通常包括一驱动芯片，当图像数据从主机传送至驱动芯片之后，可由驱动芯片对图像数据进行处理，并将其传送至面板。在图像数据的处理上，业界人士正致力于改善图像质量，例如图像的分辨率及对比度等，并将各种图像处理技术应用于驱动芯片以达到此目的。此外，关于电子产品及屏幕的隐私保护也是重要的课题。
发明内容
因此，本发明的主要目的之一即在于提供一种可提升图像对比度同时提供隐私保护功能的显示系统及其驱动电路。
本发明的一实施例公开了一种显示系统，其包括一显示设备及一驱动电路。该显示设备具有一第一面板及一第二面板，其中，该第一面板及该第二面板之间设置有一间距。该驱动电路耦接于该显示设备并包括一保护电路。该保护电路耦接于该显示设备中的该第二面板，用来根据对应于该第二面板上多个像素中的一像素的亮度并根据一保护功能是否被启用，产生一灰度数据，以将该灰度数据输出至该像素。
本发明的另一实施例公开了一种用于一显示系统的驱动电路，该显示系统包括一显示设备，该显示设备具有一第一面板及一第二面板。该驱动电路包括一保护电路，该保护电路耦接于该显示设备中的该第二面板，用来根据对应于该第二面板上多个像素中的一像素的亮度并根据一保护功能是否被启用，产生一灰度数据，以将该灰度数据输出至该像素。其中，该第一面板及该第二面板之间设置有一间距。
附图说明
图1为一般液晶显示屏的剖面图。
图2为本发明实施例一液晶显示设备的示意图。
图3为显示面板及背光面板上的像素的示意图。
图4为本发明实施例一显示系统的示意图。
图5为液晶显示设备的侧视图。
图6A及6B为观看者分别从正视角及斜视角观看图像的示意图。
图7为本发明实施例灰度数据及亮度转换的示意图。
其中，附图标记说明如下：
100 液晶显示屏
200、400 液晶显示设备
202 显示面板
204 背光面板
206 背光源
P1、P2 像素
40 显示系统
410 驱动电路
412、414 输出驱动装置
416 隐私保护电路
Y1、Y2 曲线
具体实施方式
请参考图1，图1为一般液晶显示屏(Liquid Crystal Display，LCD)100的剖面图。如图1所示，液晶显示屏100包括多层，例如偏光膜(polarizer film)、玻璃基板、彩色滤光片(color filter)、薄膜晶体管(Thin-Film Transistor，TFT)层、背光源、以及液晶层等。在液晶显示屏100操作期间，可由背光源输出光线，薄膜晶体管可用来通过电流以产生电场变化，使得液晶分子旋转而改变光线极性，彩色滤光片则用来控制各子像素传送三原色(即红、蓝、绿)其中之一者，以建构欲显示在面板上的图像。
为提升图像显示的对比度，液晶显示设备可具有双面板(dual panel)结构。请参考图2，图2为本发明实施例一液晶显示设备200的示意图。如图2所示，液晶显示设备200包括一显示面板202、一背光面板204及一背光源206。其中，显示面板202及背光面板204都具有类似于液晶显示屏100的结构，以实现双面板的架构。更明确来说，显示面板202包括偏光膜、玻璃基板、彩色滤光片、薄膜晶体管层、以及液晶层等。也就是说，显示面板202具有液晶显示屏100中除了背光源以外的每一层。背光面板204用来控制各像素的背光强度，因而不需产生像素的颜色信息。因此，背光面板204的结构类似于显示面板202，除了背光面板204未包括彩色滤光片。显示面板202及背光面板204可设置为，在两块面板之间存在一间距，从而实现保密及隐私保护。
在一实施例中，显示面板202上的每一像素包括三个子像素，其分别具有红(R)、蓝(B)、绿(G)三原色，而显示面板202的每一像素都重叠在背光面板204的一像素(如P1、P2等)上，如图3所示。举例来说，在具有如液晶显示设备200的双面板结构的4k2k面板上，显示面板202及背光面板204各自包括3840×2160个像素。其中，显示面板202包括3840×2160×3个子像素单元，而背光面板204包括3840×2160个像素单元或子像素单元。
请参考图4，图4为本发明实施例一显示系统40的示意图。如图4所示，显示系统40包括一液晶显示设备400及一驱动电路410。液晶显示设备400的结构类似于液晶显示设备200，其中，显示面板202及背光面板204之间设置有间距，背光源206则用来提供图像显示所需的背光。驱动电路410包括输出驱动装置412及414以及一隐私保护电路416。输出驱动装置412可依序传送图像数据至显示面板202上的子像素，使得每一子像素在对应数据周期内接收图像数据。对应地，输出驱动装置414耦接于隐私保护电路416，可在同一数据周期内传送灰度数据至背光面板204上相应的像素。
为了提升图像显示的对比度，可根据传送到相应子像素的图像数据来决定欲输出至背光面板204的灰度数据，此相应子像素重叠在背光面板204上接收灰度数据的目标像素，从而控制通过背光面板204的背光穿透度。举例来说，若显示面板202上一子像素的图像数据具有较高亮度时，可将数值较大的灰度数据输出至背光面板204上相应的像素；若显示面板202上一子像素的图像数据具有较低亮度时，可将数值较小的灰度数据输出至背光面板204上相应的像素。通过这样的方式，由于像素上较大的灰度数据具有较高亮度，可在背光面板204上产生较高的背光穿透度，可据此提高图像显示的对比度。每一像素都可接收各自的灰度数据以控制其背光穿透度，因此，每一像素的背光强度可独立且弹性地进行控制，在此情形下，可将对比度提升至令人满意的水平。
一般来说，驱动电路410可包括一时序控制器(为求简化而省略于图4)，其可用来处理输入的图像数据并将图像数据传送至输出驱动装置412(如源极驱动装置)，使得输出驱动装置412可将图像数据输出至显示面板202。同时，时序控制器还可将图像数据的亮度信息传送至隐私保护电路416，使得隐私保护电路416可产生相应的灰度数据，此灰度数据可输出至背光面板204。
值得注意的是，在液晶显示设备200或400中，显示面板202及背光面板204之间存在间距，此间距可将两块面板202及204分离，使得斜视角观察到的图像受到影响。图5示出了液晶显示设备200的侧视图，其中，显示面板202或背光面板204中的每一区段都代表一像素。当观看者从正面注视面板时，可观察到正常的图像，如图6A所示；当观看者从具有一角度α的斜视角注视面板时，每一像素上的图像都受到相邻像素的背光控制影响。在此情况下，图像帧上会出现鬼影(ghost image)，特别是在显示较多文字及/或线条的情况下，如图6B所示。由于斜视方向无法清楚观看到图像的细节，可避免屏幕受到窥视，以实现液晶显示设备的隐私保护。
在一实施例中，驱动电路中的隐私保护电路可弹性地控制隐私保护功能。请回头参考图4，其中隐私保护电路416可根据每一像素的图像数据的亮度来产生灰度数据，即灰度数据可基于隐私保护功能而决定。请参考图7，图7为本发明实施例灰度数据及亮度转换的示意图。当隐私保护功能被停用时，隐私保护电路416可依据曲线Y1将图像数据的亮度转换为灰度数据，曲线Y1显示在背光面板204中每一像素的背光控制之下，具有中等或较高亮度的图像以几乎全开的背光强度进行显示，而具有极低亮度的图像(如低于30)以较低背光强度进行显示，曲线Y1可实现较高的图像对比度。由于隐私保护功能被停用，当大多数的亮度等级之下背光均近乎完全开启的情况下，在正视角及斜视角都可看到清晰的图像。
另一方面，当隐私保护功能被启用时，隐私保护电路416可依据曲线Y2将图像数据的亮度转换为灰度数据，其不同于相同亮度之下依据曲线Y1取得的灰度数据。详细来说，曲线Y2的转换可视为线性转换，其可通过近似线性的关系，将较高亮度转换为较高灰度数据，因此，不同亮度在背光面板上可呈现不同背光强度。如此一来，具有不同图像数据的任两个像素通常对应至背光面板上不同的灰度数据。若观看者从斜视角或侧视角观看面板时，由于每一像素在斜视角或侧视角上都对应到错误的背光强度，导致观看者看到模糊的图像。若图像内容包括文字及/或字母等，则该文字及/或字母在侧视角上会变得模糊，可用以实现液晶显示设备的隐私或保密功能。
值得注意的是，本发明的目的在于提供一种具有双面板结构的显示设备，其受控于具有一隐私保护电路的驱动电路，其中，显示设备的两块面板之间设置有一间距，可在隐私保护电路开启隐私保护功能之下避免斜视角的偷窥。本领域技术人员当可据此进行修饰或变化，而不限于此。举例来说，在双面板结构中，两块面板之间的间距可通过任何方式实现。在一实施例中，可借由在两块面板之间形成空气存在的空间或真空来形成间距，这两块面板可在非显示区域彼此相接。优选地，可设计间距的宽度大于一数值，使得隐私保护功能启用时所显示的文字在斜视角上变得模糊，而间距的宽度可由显示设备的制造商任意进行调整。较宽的间距可产生更明显的鬼影，以实现较佳的防偷窥效果。另外，在上述实施例中，每一像素都具有分别对应三原色的三个子像素，但本领域技术人员应了解，像素和子像素的结构均不以此为限。再者，在上述实施例中，可在液晶显示屏上实现较高的对比度及隐私保护效果；而在另一实施例中，双面板结构及相关的实施方式也可应用于具有背光源的其它类型的显示设备。
除此之外，本发明的隐私保护电路可通过任意方式来实现。详细来说，灰度数据的转换可根据图7所示的曲线进行，其中，亮度的数值代表用来指示亮度大小的数字值，而灰度数据的数值为用来转换至模拟电压以控制背光面板204上薄膜晶体管的数字数据。在一实施例中，转换信息(包括具有隐私保护的曲线以及不具有隐私保护的曲线)可存储在一查找表中，而隐私保护电路416可根据对应于目标像素的亮度同时也根据隐私保护功能是否被启用，参考查找表以找出适当的灰度值。在一实施例中，隐私保护电路416取得的亮度值可以是关于目标像素的红、绿、蓝图像数据的亮度函数，其亮度值可进一步转换为欲传送至背光面板204的灰度数据。
综上所述，本发明提供了一种显示系统及驱动电路，可用来提升图像对比度同时实现隐私保护。在一实施例中，显示设备具有一双面板结构，其包括一显示面板及一背光面板，两块面板之间设置有一间距。由于间距的设置，使得斜视角看到的图像变得模糊，以达到隐私保护效果。本发明的驱动电路可用来输出图像数据至显示面板，并输出对应于图像数据亮度的灰度数据至背光面板。驱动电路可包括一隐私保护电路，其可根据亮度信息同时根据隐私保护功能的启用与否，来产生欲传送至背光面板的灰度数据。一般来说，灰度数据可用来控制每一像素的背光强度，以提升图像的对比度。当隐私保护功能启用时，在面板存在间距的情况下，隐私保护电路可执行亮度及输出灰度数据之间的线性转换以防止斜视角的偷窥，从而实现隐私保护功能。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (16)

1.一种显示系统，包括：
一显示设备，具有一第一面板及一第二面板，其中，该第一面板及该第二面板之间设置有一间距；以及
一驱动电路，耦接于该显示设备，该驱动电路包括：
一保护电路，耦接于该显示设备中的该第二面板，用来根据对应于该第二面板上多个像素中的一像素的亮度并根据一保护功能是否被启用，产生一灰度数据，以将该灰度数据输出至该像素。
2.如权利要求1所述的显示系统，其特征在于，该第一面板包括多个像素，该多个像素中的每一像素都包括多个子像素，且该第一面板上该多个像素中的每一像素都重叠在该第二面板上该多个像素中的一像素上。
3.如权利要求2所述的显示系统，其特征在于，该驱动电路还包括：
一第一输出驱动装置，用来在一数据周期内传送一图像数据至该第一面板上该多个子像素中的一子像素；以及
一第二输出驱动装置，耦接于该保护电路，用来在该数据周期内传送该灰度数据至该第二面板上的该像素；
其中，该灰度数据是根据传送至该第一面板的该像素中的该子像素的该图像数据而决定，而该第一面板的该像素重叠在该第二面板的该像素上。
4.如权利要求1所述的显示系统，其特征在于，该间距的宽度是可调整的。
5.如权利要求1所述的显示系统，其特征在于，该间距的宽度大于一数值，该数值使得该保护功能被启用时该显示设备上显示的文字在斜视角上变得模糊。
6.如权利要求1所述的显示系统，其特征在于，当该保护功能被启用时，该保护电路将对应于该像素的亮度转换为一第一灰度数据，而当该保护功能被停用时，该保护电路将对应于该像素的亮度转换为一第二灰度数据。
7.如权利要求6所述的显示系统，其特征在于，将亮度转换为该第一灰度数据的方式实质上为一线性转换。
8.如权利要求1所述的显示系统，其特征在于，该灰度数据对应于该显示设备的背光的穿透度。
9.一种用于一显示系统的驱动电路，该显示系统包括一显示设备，该显示设备具有一第一面板及一第二面板，该驱动电路包括：
一保护电路，耦接于该显示设备中的该第二面板，用来根据对应于该第二面板上多个像素中的一像素的亮度并根据一保护功能是否被启用，产生一灰度数据，以将该灰度数据输出至该像素；
其中，该第一面板及该第二面板之间设置有一间距。
10.如权利要求9所述的驱动电路，其特征在于，该第一面板包括多个像素，该多个像素中的每一像素都包括多个子像素，且该第一面板上该多个像素中的每一像素都重叠在该第二面板上该多个像素中的一像素上。
11.如权利要求10所述的驱动电路，其特征在于，还包括：
一第一输出驱动装置，用来在一数据周期内传送一图像数据至该第一面板上该多个子像素中的一子像素；以及
一第二输出驱动装置，耦接于该保护电路，用来在该数据周期内传送该灰度数据至该第二面板上的该像素；
其中，该灰度数据是根据传送至该第一面板的该像素中的该子像素的该图像数据而决定，而该第一面板的该像素重叠在该第二面板的该像素上。
12.如权利要求9所述的驱动电路，其特征在于，该间距的宽度是可调整的。
13.如权利要求9所述的驱动电路，其特征在于，该间距的宽度大于一数值，该数值使得该保护功能被启用时该显示设备上显示的文字在斜视角上变得模糊。
14.如权利要求9所述的驱动电路，其特征在于，当该保护功能被启用时，该保护电路将对应于该像素的亮度转换为一第一灰度数据，而当该保护功能被停用时，该保护电路将对应于该像素的亮度转换为一第二灰度数据。
15.如权利要求14所述的驱动电路，其特征在于，将亮度转换为该第一灰度数据的方式实质上为一线性转换。
16.如权利要求9所述的驱动电路，其特征在于，该灰度数据对应于该显示设备的背光的穿透度。
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