CN113870809A - 脉冲频率调变的时序控制方法、时序控制器及显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种脉冲频率调变的时序控制方法、时序控制器及显示装置，其时序控制方法，包含根据一目标电压以及多个RC时间常数，计算对应于多个显示像素的多个充放电时间；以及根据一处理时间以及该多个充放电时间，产生一控制讯号。本发明的时序控制方法及其时序控制器使用具有多个充放电时间的控制讯号，以适应位于讯号路径不同位置的负载所需的充放电量，使得LCD显示面板的画面亮度显示均匀。

Description

脉冲频率调变的时序控制方法、时序控制器及显示装置

技术领域

本发明系指一种脉冲频率调变的时序控制方法、时序控制器及显示装置，尤指一种使用具有多个充放电时间的控制讯号的时序控制方法、时序控制器及显示装置。

背景技术

随着液晶显示(Liquid Crystal Display，LCD)面板技术的进步，消费市场对高阶LCD面板的需求也随之增加。目前的高阶LCD面板指的是可支援高帧率(Frame Rate)、高色彩深度及具备高解析度的大尺寸面板；例如，帧率(Frame Rate)为120Hz、色彩深度为10位元(即可显示1024种灰阶的色彩)及解析度为8K(即7680*4320平方像素)的超高画质电视(Ultra High Definition Television，UHDTV)。

然而，当LCD面板的尺寸增加时，驱动器与显示像素之间的讯号路径增加，驱动器看到的负载阻抗也会增加，导致远端负载需要较高的充电量才可达到目标电压。在实际应用中，位于讯号路径近端的显示像素的亮度较高，而位于讯号路径末端的显示像素的亮度较低，导致了LCD面板的画面亮度不均匀，故视觉表现不佳。因此，如何改善LCD面板的画面亮度不均匀的问题，已成为本领域的重要课题之一。

发明内容

本发明之一目的在于提供一种时序控制方法，包含根据一目标电压以及多个RC时间常数，计算多个充放电时间；以及根据一处理时间以及该多个充放电时间，产生一控制讯号。

本发明之另一目的在于提供一种时序控制器，用于一显示装置，包含一处理器；以及一记忆体，耦接于该处理器，用来储存一程式码，该程式码用来指示该处理器执行如上所述的控制方法。其中该时序控制器产生如上述时序控制方法的该控制讯号到该显示装置的一源极驱动器。

本发明之另一目的在于提供一种显示装置，包含一显示面板(包含脉冲频率调变的时序控制方法中所述的多个显示像素)、一源极驱动器、一闸极驱动器以及如上所述的时序控制器。该显示面板包含如上所述的多个显示像素。该源极驱动器耦接于该显示面板，用来产生多个源极驱动讯号到该显示面板。该闸极驱动器耦接于该显示面板，用来产生多个闸极驱动讯号到该显示面板。该时序控制器耦接于该源极驱动器和该闸极驱动器；其中该时序控制器产生的该控制讯号(该控制讯号由时序控制器执行脉冲频率调变的时序控制方法产生的控制讯号)到该源极驱动器，使该源极驱动器根据该控制讯号产生多个源极驱动讯号到该显示面板。

有别于传统的控制讯号只有单一充放电时间，本发明的时序控制方法及其时序控制器使用具有多个充放电时间的控制讯号，以适应位于讯号路径不同位置的负载所需的充放电量。如此一来，由于多个显示像素在多个充放电时间内可被充放电到目标电压，故本发明的时序控制方法及其时序控制器可改善LCD面板的画面亮度不均匀的问题。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1为根据本发明实施例的显示装置的局部示意图。

图2为控制讯号、目标电压、近端节点电压、远端节点电压的电压对时间的示意图。

图3为另一控制讯号、目标电压、另一近端节点电压、另一远端节点电压的电压对时间的示意图。

图4为另一控制讯号、目标电压、另一近端节点电压、另一远端节点电压的电压对时间的示意图。

图5为根据本发明实施例的控制讯号、目标电压、多个节点电压的电压对时间的示意图。

图6为根据本发明实施例的目标电压、多个节点电压的电压对时间的示意图。

图7为根据本发明实施例的控制流程的流程图。

图中：

1:显示装置

10:时序控制器

11:源极驱动器

12:闸极驱动器

13:显示面板

71、72:步骤

CLC:发光单元

D1、D2、D3、D4:节点电压

dV:电压差

GC、SC、SC2、SC3、SC4:控制讯号

G1…G4:闸极驱动讯号

N1、N2、N3、N4:节点

N12、N13、N14:近端节点电压

N42、N43、N44:远端节点电压

PX:显示像素

S1…S5:源极驱动讯号

T、T1、T2、T3、T4:更新时间

TA、Ta:处理时间

TB、Tb1、Tb2、Tb3、Tb4:充放电时间

VCOM:系统电压

VH、VL:目标电压

X、Y:方向

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

图1为根据本发明实施例的显示装置1的局部示意图。显示装置1包含一时序控制器(Timing Controller)10、一源极驱动器(Source Driver)11、一闸极驱动器(GateDriver)12以及一显示面板13。时序控制器10耦接于源极驱动器11和闸极驱动器12，用来产生一控制讯号SC到源极驱动器11，以及产生一控制讯号GC到闸极驱动器12。源极驱动器11耦接于显示面板13，用来根据控制讯号SC，产生多个源极驱动讯号S1…S5到显示面板13。闸极驱动器12耦接于显示面板13，用来根据控制讯号GC，产生多个闸极驱动讯号G1…G4到显示面板13。显示面板13的局部电路架构如图1所示，并包含多个显示像素PX、多条源极线以及多条闸极线，多个显示像素PX沿着X、Y方向以矩阵排列。每个显示像素PX包含一开关(例如电晶体)以及一发光单元CLC；发光单元CLC耦接于开关与一系统电压VCOM之间。于其他实施例中，显示面板13可以是解析度为m*n平方像素的面板，包含m*n个显示像素PX、m条闸极线以及n条源极线，于此m、n是大于零的正整数。

多条源极线连接多个显示像素PX的开关的源极，用来分别传递多个源极驱动讯号S1…S5。多条闸极线连接多个显示像素PX的开关的闸极，用来分别传递多个闸极驱动讯号G1…G4，以分别导通多个显示像素PX。举例来说，如图1所示，当闸极驱动讯号G1导通连接同一条闸极线的五个显示像素PX时，源极驱动器11可依序输入源极驱动讯号S1…S5到连接同一条闸极线的五个显示像素PX，依序对五个发光单元CLC充放电。用来传递源极驱动讯号S3的源极线与四个显示像素PX的连接处为四个节点N1、N2、N3及N4。

图2为控制讯号SC2、目标电压VH、VL、近端节点电压N12、远端节点电压N42的电压对时间的示意图。图1的时序控制器10可产生控制讯号SC2到源极驱动器11，使得源极驱动器11产生源极驱动讯号S3。假设近端节点电压N12是源极驱动讯号S3输入到节点N1的电压，而远端节点电压N42是源极驱动讯号S3输入到节点N4的电压。于控制讯号SC2中，每个显示像素PX的更新时间为T，其中TA是源极驱动器11的处理时间，TB是显示像素PX的充放电时间。在操作上，于处理时间TA内，当源极驱动器11侦测到控制讯号SC2的上升边缘(RisingEdge)时，源极驱动器11进行数位-类比转换来产生源极驱动讯号S3。接着，于充放电时间TB内，源极驱动讯号S3对显示像素PX进行充放电，例如由目标电压VL充电至目标电压VH，或是由目标电压VH放电至目标电压VL。

由图2可看出，近端节点电压N12从目标电压VL充电到目标电压VH时间较短，而远端节点电压N42从目标电压VL充电到目标电压VH时间较长；放电时间也有类似的结果。由于负载阻抗会随着讯号路径的长度而增加，相较于近端显示像素PX而言，故远端显示像素PX所需的充电量较大。为了解决讯号路径末端的显示像素PX的亮度较低的问题，传统的作法是延长充放电时间TB，但是申请人注意到，此作法不仅会使得源极驱动器11的工作时间延长而导致本身的功耗及温度上升，也无法确切地解决近端及远端充放电大小不一的问题。

图3为另一控制讯号SC3、目标电压VH、VL、另一近端节点电压N13、另一远端节点电压N43的电压对时间的示意图。图3的控制讯号SC3的更新时间为1/2*T，处理时间为TA，充放电时间为TC，其中1/2*T＝TA+TC。比较图3与图2可看出，在处理时间TA不变的前提下，缩短充放电时间为TC，近端节点电压N13虽然可以在充放电时间TC内被充电到目标电压VH(或是被放电到目标电压VL)，但是远端节点电压N43却无法在充放电时间TC内被充电到目标电压VH(或是被放电到目标电压VL)，如此导致了LCD面板的画面亮度不均匀的现象。在实际应用中，当更新率提高时，显示像素进行充放电的时间缩短；例如更新率从60赫兹提高到120赫兹，使得更新时间缩短一半，让LCD面板的画面亮度不均匀的现象变得显著。

图4为另一控制讯号SC4、目标电压VH、VL、另一近端节点电压N14、另一远端节点电压N44的电压对时间的示意图。图4的控制讯号SC4的更新时间为1/2*T，处理时间为1/2*TA，充放电时间为TD，其中1/2*T＝1/2*TA+TD。比较图4与图3可看出，在更新时间为1/2*T不变的前提下，缩短处理时间为1/2*TA，虽然远端节点电压N44较接近目标电压VH，却依旧无法在充放电时间TD内被充电到目标电压VH(或是被放电到目标电压VL)。

图5为根据本发明实施例的控制讯号、目标电压VH、VL、多个节点电压D1、D2、D3、D4的电压对时间的示意图。于本发明实施例中，控制讯号具有多个更新时间T1、T2、T3、T4，处理时间为Ta，多个充放电时间为Tb1、Tb2、Tb3、Tb4。于本发明实施例中，第i个更新时间可表示为如下函数(1)：

Ti＝Ta+Tbi (1)；

其中，1≦i≦m，m为连接到同一条源极线的显示像素PX的数量(等于闸极线的数量)。于一实施例中，第i个显示像素PX与源极驱动器11之间的距离正比于i的大小，i的大小正比于充放电时间；也就是说，距离源极驱动器11越远的第i个显示像素PX，其充电时间越长，故Tbi＜Tb(i+1)。

进一步地，如下函数(2)描述了电阻电容(RC)电路的充电电容随着时间充电的关系：

VC(t)＝Vo(1-e^-t/τ) (2)；

其中，VC(t)是对应于多个显示像素PX(或发光单元CLC)的多个即时充电电压，t是充电时间，τ是RC时间常数，Vo是充电电压的绝对值∣VH-VL∣。

如下函数(3)描述了RC电路的电阻负载随着时间放电的关系：

VR(t)＝Vo*e^-t/τ (3)；

其中，VR(t)是对应于多条源极线的讯号路径(即，电阻负载)的即时放电电压，t是放电时间，τ是RC时间常数，Vo是放电电压的绝对值∣VH-VL∣。

经由实验量测或模拟估算，可得到源极线的讯号路径(即，电阻负载)中任意位置的RC时间常数，并且充电电压Vo为已知的∣VH-VL∣，故可根据函数(2)或(3)推导出电容充电时间t或电阻负载放电时间t。举例来说，假设一条源极线连接到m个显示像素PX1…PXm，经由实验量测或模拟估算可得到对应于m个显示像素PX1…PXm的m个RC时间常数τ1…τm，并且充电电压Vo为已知的∣VH-VL∣，故可根据函数(2)推导出m个充放电时间Tb1…Tbm。须注意的是，对于解析度为m*n的显示画面而言，m个充放电时间Tb1…Tbm的总和不得大于整个画面的一条源极线的更新时间，以符合画面显示的更新率(Refresh Rate)。

如图5所示，位于节点N1的节点电压D1在充放电时间Tb1内被充电到目标电压VH，位于节点N2的节点电压D2在充放电时间Tb2内被放电到目标电压VL，位于节点N3的节点电压D3在充放电时间Tb3内被充电到目标电压VH，且位于节点N4的节点电压D4在充放电时间Tb4内被放电到目标电压VH。因此，位于讯号路径不同位置的显示像素PX皆可被充电到目标电压VH或被放电到目标电压VL，使得LCD面板的画面亮度均匀，视觉表现佳。

简言之，有别于传统的控制讯号只有单一充放电时间，本发明的控制讯号具有多个充放电时间，以适应位于讯号路径不同位置的负载(即m个显示像素PX1…PXm)所需的充放电量。换一角度而言，传统的控制讯号只有单一工作周期(Duty Cycle)或单一脉冲频率；反观本发明的控制讯号具有多个工作周期或多个脉冲频率。如此一来，由于m个显示像素PX1…PXm在m个充放电时间Tb1…Tbm内可被充放电到目标电压VH或VL，故本发明可改善LCD面板的画面亮度不均匀的问题。

图6为根据本发明实施例的目标电压VH、VL、多个节点电压D1、D2、D3、D4的电压对时间的示意图。在低功率驱动器的应用中，由图6可看出，多个充电时间Tb1、Tb2、Tb3、Tb4对应的节点电压D1、D2、D3、D4与目标电压VH或VL的电压差皆为dV。当节点电压D1、D2、D3、D4的充电量皆相同时，对应的显示像素PX即可得到相同的电荷量，虽然节点电压D1、D2、D3、D4并未达到预定的目标电压，但只要适度地调整LCD面板的背光亮度，即可弥补此显示亮度的差异，亦可使得LCD面板的画面亮度均匀，视觉表现佳。据此，函数(2)的充电电压Vo可表示为(∣VH-VL∣-2dV)。

图7为根据本发明实施例的控制流程的流程图。时序控制器10包含一处理器；以及一记忆体，耦接于该处理器，用来储存一程式码。图7的控制流程可编译为该程式码，用来指示时序控制器10的该处理器执行相关步骤，以产生控制讯号SC到源极驱动器11。控制流程包含以下步骤。

步骤71：根据一目标电压以及多个RC时间常数，计算多个充放电时间。

步骤72：根据一处理时间以及对应于多个显示像素的多个充放电时间，产生控制讯号。

于步骤71中，时序控制器10根据目标电压VH、VL以及多个RC时间常数τ1…τm，计算多个充放电时间Tb1…Tbm。举例来说，时序控制器10目标电压VH、VL计算充电电压Vo为∣VH-VL∣，再根据函数(2)推导出多个充放电时间Tb1…Tbm。于步骤72中，时序控制器10根据处理时间Ta以及多个充放电时间Tb1…Tbm产生控制讯号。因此，透过本发明图7的控制流程，时序控制器10可产生具有多个工作周期或多个脉冲频率的控制讯号SC，以使得LCD面板的画面亮度均匀，视觉表现佳。

须注意的是，用于闸极驱动器12的控制讯号GC也应当具有多个工作周期或多个脉冲频率，以配合源极驱动器11的控制讯号SC，让多个显示像素PX可在适当的时序下被导通或关闭。具体而言，由于m个显示像素PX的更新时间T1…Tm不同，故用于闸极驱动器12的控制讯号GC须在对应的时序来导通m个闸极通道。此外，闸极驱动器12也面临了讯号路径增加而负载阻抗增加的类似问题，远端开关(电晶体)需要较高的导通电压才可被导通，故应考量开关特性来调整用于闸极驱动器12的控制讯号GC。

综上所述，有别于传统的控制讯号只有单一充放电时间，本发明的时序控制方法及其时序控制器使用具有多个充放电时间的控制讯号，以适应位于讯号路径不同位置的负载所需的充放电量。如此一来，由于多个显示像素在多个充放电时间内可被充放电到目标电压，故本发明的时序控制方法及其时序控制器可改善LCD面板的画面亮度不均匀的问题。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (7)

1.一种脉冲频率调变的时序控制方法，其特征在于：包含：

根据一目标电压以及多个RC时间常数，计算对应于多个显示像素的多个充放电时间；以及

根据一处理时间以及所述多个充放电时间，产生一控制讯号。

2.如权利要求1所述脉冲频率调变的时序控制方法，其特征在于：所述控制讯号具有多个更新时间，所述多个更新时间中的第i个更新时间表示如下第一函数：

Ti＝Ta+Tbi；

其中，1≦i≦m，Tbi＜Tb(i+1)，Ta是所述处理时间，且Tbi是所述多个充放电时间中的第i个充放电时间。

3.如权利要求1所述脉冲频率调变的时序控制方法，其特征在于：根据所述目标电压以及所述多个RC时间常数，计算所述多个充放电时间的步骤包含：

根据第一函数、充电函数、放电函数、对应于所述多个显示像素的多个即时充电电压、、对应于多条源极线的讯号路径的所述多个即时放电电压、所述多个RC时间常数、一充电电压，计算所述多个充放电时间，其中所述充电函数表示如下：

VC(t)＝Vo(1-e^-t/τ)；

其中VC(t)是对应于所述多个显示像素的所述多个即时充电电压中的一者，t是所述多个充电时间中的一者，τ是所述多个RC时间常数中的一者，Vo是所述充电电压。

其中所述放电函数表示如下：

VR(t)＝Vo*e^-t/τ；

其中，VR(t)是对应于多条源极线的讯号路径的所述多个即时放电电压，t是所述多个放电时间中的译者，τ是所述多个RC时间常数中的一者，Vo是所述放电电压。

4.如权利要求3所述脉冲频率调变的时序控制方法，其特征在于：根据所述目标电压以及所述多个RC时间常数，计算所述多个充放电时间的步骤包含：

计算一第一目标电压VH与一第二目标电压VL之间的一绝对值，以计算所述充电电压Vo，所述充电电压表示为Vo＝|VH-VL|。

5.如权利要求4所述脉冲频率调变的时序控制方法，其特征在于：根据所述目标电压以及所述多个RC时间常数，计算所述多个充放电时间的步骤包含：

计算所述绝对值与电压差dv的差值，以计算所述充电电压，所述充电电压表示为Vo＝|VH-VL|-2dv。

6.一种时序控制器，用于一显示装置，其特征在于：包含：

一处理器；以及

一记忆体，耦接于该处理器，用来储存一程式码，该程式码用来指示该处理器执行如权利要求1至权利要求5中任一所述的控制方法。

7.一种显示装置，其特征在于：包含：

如权利要求6所述的时序控制器；

一显示面板；

一源极驱动器，耦接于所述显示面板，用来产生多个源极驱动讯号到所述显示面板；

一闸极驱动器，耦接于所述显示面板，用来产生多个闸极驱动讯号到所述显示面板；以及

所述时序控制器，耦接于所述源极驱动器和所述闸极驱动器；

其中所述时序控制器产生所述控制讯号到所述源极驱动器，使所述源极驱动器根据所述控制讯号产生所述多个源极驱动讯号到所述显示面板。

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