CN114974136A - 应用于显示器的控制电路与控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种应用于显示器的控制电路，其包含有接收接口、图像处理电路以及背光控制电路。该接收接口用以接收来自图像来源的图像数据，其中该图像数据具有不固定的帧率；该图像处理电路用以从该接收接口接收该图像数据，并判断出该图像数据的帧率；以及该背光控制电路用以根据该帧率来产生控制信号至显示面板，以控制该显示面板的背光模块的亮度。

Description

应用于显示器的控制电路与控制方法
技术领域
本发明是有关于液晶显示面板的控制方法。
背景技术
液晶显示面板的驱动电路包含了源驱动器(source driver)以及栅极驱动器(gate driver)的部分，其中栅极驱动器用来逐列(row)地对液晶显示面板的像素数组进行充电，而源驱动器会接收像素数据并搭配栅极驱动器将数据写入像素数组中。其中，栅极驱动器逐列对像素数组进行充电的时间会受到液晶显示面板的规格所影响，以定频60赫兹(Hz)的液晶显示器为例，假设所处理的帧的大小为2200*1125，则一个像素时钟频率可以被设定为148.5MHz(2200*1125*60Hz＝148.5MHz)，且像素数组中每一列的充电时间为14.815微秒(micro-second)。
此外，考虑到图像来源产生图像数据的速度并不固定，因此，目前有部分的液晶显示器采用可变更新率(variable refresh rate，VRR)的显示方式，也即液晶显示器所播放的图像的帧率(frame rate)会随着所接收到的图像数据的速率而改变，也即不具有固定的帧率。在实作上，液晶显示器可以在使用固定的像素时钟频率的情形下，通过改变垂直空白间隙(vertical blanking interval)数量的方式来达到改变帧率的效果。图1绘示了在不同像素时钟频率、帧率的情形下液晶显示面板的驱动示意图，其中以上方两个时序图为例，假设目前的像素时钟频率(P_CLK)为297MHz、帧率为120Hz(也即，一个帧的显示时间为8.33毫秒(milli-second))、帧的列数量(Vtotal)为1125，则一旦液晶显示面板的帧率需要切换为60Hz时，可以将帧的列数量增加为2250，其中所增加的列系属于垂直空白间隙而不会显示在屏幕上。然而，此方式会遭遇到像素电容漏电时间不一致的问题，因而造成图像画面的亮度/色彩不同，具体来说，在图1的上方两个时序图为例，斜线区域可以视为充电阶段，也即对应到帧中需要显示在屏幕上的部分(例如帧的大小为2200*1125，但只有1920*1080的区域会显示在屏幕上)，而其余对应到垂直空白间隙的部分则视为电压保持阶段，由于图1的上方两个时序图在电压保持阶段的时间上有很大的差异，因此所显示出的画面亮度/色彩会因为像素电容漏电时间不同而有差异，进而可能造成画面有闪烁的情形发生。
另一方面，比较图1的下方两个时序图也可以发现，采用不同的像素时钟频率来驱动具有相同帧率的图像内容也会对应到不同时间的电压保持阶段，也即画面亮度/色彩也会存在着差异。
发明内容
因此，本发明的目的的液晶显示面板的控制方法，其可以根据帧率来动态地调整背光亮度或是图像显示数据，以解决先前技术中所述的问题。
在本发明的实施例中，公开了一种应用于显示器的控制电路，其包含有接收接口、图像处理电路以及背光控制电路。该接收接口用以接收来自图像来源的图像数据，其中该图像数据具有不固定的帧率；该图像处理电路用以从该接收接口接收该图像数据，并判断出该图像数据的帧率；该背光控制电路用以根据该帧率来产生控制信号至显示面板，以控制该显示面板的背光模块的亮度。
在本发明的实施例中，公开了一种应用于显示器的控制电路，其包含有接收接口以及图像处理电路。该接收接口用以接收来自图像来源的图像数据，其中该图像数据具有不固定的帧率；以及该图像处理电路用以从该接收接口接收该图像数据，并判断出该图像数据的帧率，并根据该帧率来调整该图像数据的像素值，以产生输出图像数据至显示面板。
在本发明的实施例中，公开了一种应用于显示器的控制方法，其包含有以下步骤：接收来自图像来源的图像数据，其中该图像数据具有不固定的帧率；判断出该图像数据的帧率；根据该帧率以产生控制信号至显示面板，以控制该显示面板的背光模块的亮度。
在本发明的实施例中，公开了一种应用于显示器的控制方法，其包含有以下步骤：接收来自图像来源的图像数据，其中该图像数据具有不固定的帧率；以及判断出该图像数据的帧率，并根据该帧率来调整该图像数据的像素值，以产生输出图像数据至显示面板。
附图说明
图1绘示了在不同像素时钟频率、帧率的情形下液晶显示面板的驱动示意图。
图2为根据本发明实施例的显示器的示意图。
图3为先前技术中图像亮度/色彩不均的示意图。
图4所示为根据本发明实施例的时序图，其用来改善图3所示的图像亮度/色彩不均。
图5为先前技术中图像亮度/色彩不均的示意图。
图6所示为根据本发明实施例的时序图，其用来改善图5所示的图像亮度/色彩不均。
图7为根据本发明另一实施例的显示器的示意图。
图8为根据本发明实施例的时序图。
图9为根据本发明另一实施例的时序图。
具体实施方式
图2为根据本发明实施例的显示器200的示意图。如图2所示，显示器200包含了图形处理器210、控制电路220以及显示面板230。在本实施例中，控制电路220包含了接收接口222、图像处理电路224、传送接口226以及背光控制电路228，其中接收接口222用来接收来自图形处理器210的图像数据后传送至图像处理电路224进行图像处理，而图像处理电路224可以将所接收到的图像数据进行亮度、色彩、或格式上的调整之后产生输出图像数据至传送接口226，以供传送至显示面板230进行显示；此外，背光控制电路228用来产生控制信号Vc以控制显示面板的亮度，其中控制信号Vc可以是脉冲调变(pulse-width modulation，PWM)信号。显示面板230包含了时序控制器232、栅极驱动器233、源驱动器234、像素数组236以及背光模块238，其中时序控制器232接收来自控制电路220的图像数据后产生对应的栅极驱动信号及源驱动信号至栅极驱动器233与源驱动器234，以供控制像素数组236显示出图像画面；此外，背光模块238接收控制信号Vc以显示出对应的亮度。
图2所示的显示器200是支持可变更新率(variable refresh rate，VRR)的显示方式，也即控制电路220产生输出图像数据的帧率与图形处理器210产生图像数据的帧率相同。如先前技术中所述，由于显示面板230需要显示的图像的帧率会随着图形处理器210产生图像数据的速度不同而跟着改变，因此，在不同帧率下，像素数组236在电压保持阶段的时间上有很大的差异，造成所显示出的图像亮度/色彩会有差异，进而可能造成画面有闪烁的情形发生。为了解决这个问题，本实施例中提出了一种背光控制方法，其中背光控制电路228可以根据目前所处理的图像帧的帧率，来产生控制信号Vc来动态地调整背光模块238的亮度，以避免图像亮度/色彩不均的问题。
为了凸显本实施例对于图像亮度/色彩不均的改善，先参考图3所示的先前技术中图像亮度/色彩不均的示意图，其中图3是假设显示面板230为正常黑(normally black)的液晶显示面板，所显现的图像帧F0、F1、F2具有相同的内容，背光亮度维持一致(也即，用来控制背光模块的PWM信号具有固定的工作周期，例如50％)，且图像帧F1的帧率比图像帧F0的帧率低(也即，图像帧F1的显示时间比图像帧F0的显示时间长)。在图3中，图像帧F0为垂直同步信号Vsync0至垂直同步信号Vsync1之间的区域、图像帧F1为垂直同步信号Vsync1至垂直同步信号Vsync2之间的区域、图像帧F2为垂直同步信号Vsync2至垂直同步信号Vsync3之间的区域，斜线部分是栅极驱动器233与源驱动器234驱动像素数组236显示出图像画面的时间(可称为主动显示区域)，而图像帧的主动显示区域外的区域则为垂直空白间隙，其中主动显示区域前的区域可称为垂直后肩(vertical back porch)区域，而主动显示区域后的区域可称为垂直前肩(vertical front porch)区域。如图3所示，由于图像帧F1的帧率较低，也即具有较长的垂直前肩区域，因此，显示面板230所产生的图像的平均亮度在图像帧F1的垂直前肩区域会因为像素电容具有较长漏电时间而逐渐下降，因此造成图像亮度/色彩不均。
为了解决图3所示的问题，参考图4所示的根据本发明实施例的时序图。如图4所示，背光控制电路228会根据目前图像帧的帧率来决定是否在垂直前肩区域时改变背光模块238的亮度，以补偿图像帧F1因为具有较长的垂直前肩区域所造成的图像的平均亮度下降的问题。具体来说，图像处理电路224在接收到来自图形处理器210的图像数据时，会延迟一段时间后再产生输出图像数据至显示面板230，其中输出图像数据包含了像素数据、垂直同步信号、水平同步信号...等等。而如果图像处理电路224判断图像帧F1具有较低的帧率，例如在一段时间内都未接收到图像帧F2，则背光控制电路228所产生的控制信号Vc，例如PWM信号，会具有较长的工作周期，也即背光模块238在图像帧F1的垂直前肩区域会具有较高的亮度，以使得显示面板230所显示的平均亮度一致。
需注意的是，在图4的实施例中，图像帧F0的主动显示区域及图像帧F1的主动显示区域是对应的相同的背光强度，以维持正常的画面显示。在另一实施例中，图像帧F0的主动显示区域、图像帧F1的主动显示区域、图像帧F0的垂直后肩区域及图像帧F1的垂直后肩区域可以对应的相同的背光强度。
图5所示为先前技术中图像亮度/色彩不均的示意图，其中图5是假设显示面板230为正常白(normally white)的液晶显示面板，所显现的图像帧F0、F1、F2具有相同的内容，背光亮度维持一致，且图像帧F1的帧率比图像帧F0的帧率低。类似以上图3的相关说明，在图5中，由于图像帧F1的帧率较低，也即具有较长的垂直前肩区域，因此，显示面板230所产生的图像的平均亮度在图像帧F1的垂直前肩区域会因为像素电容具有较长漏电时间而逐渐提升，因此造成图像亮度/色彩不均。
为了解决图5所示的问题，参考图6所示的根据本发明实施例的时序图。如图6所示，背光控制电路228会根据目前图像帧的帧率来决定是否在垂直前肩区域时改变背光模块238的亮度，以补偿图像帧F1因为具有较长的垂直前肩区域所造成的图像的平均亮度下降的问题。具体来说，如果图像处理电路224判断图像帧F1具有较低的帧率，则背光控制电路228所产生的控制信号Vc，例如PWM信号，会具有较低的工作周期，也即背光模块238在图像帧F1的垂直前肩区域会具有较低的亮度，以使得显示面板230所显示的平均亮度一致。
需注意的是，在图6的实施例中，图像帧F0的主动显示区域及图像帧F1的主动显示区域系对应的相同的背光强度，以维持正常的画面显示。在另一实施例中，图像帧F0的主动显示区域、图像帧F1的主动显示区域、图像帧F0的垂直后肩区域及图像帧F1的垂直后肩区域可以对应的相同的背光强度。
图7为根据本发明实施例的显示器700的示意图。如图7所示，显示器700包含了图形处理器710、控制电路720以及显示面板730。在本实施例中，控制电路720包含了接收接口722、图像处理电路724、传送接口726以及背光控制电路728，其中接收接口722用来接收来自图形处理器710的图像数据后传送至图像处理电路724进行图像处理，而图像处理电路724可以将所接收到的图像数据进行亮度、色彩、或格式上的调整之后产生输出图像数据至传送接口726，以供传送至显示面板730进行显示；此外，背光控制电路728用来产生控制信号Vc以控制显示面板的亮度，其中控制信号Vc可以是脉冲调变信号。显示面板730包含了时序控制器732、栅极驱动器733、源驱动器734、像素数组736以及背光模块738，其中时序控制器732接收来自控制电路720的图像数据后产生对应的栅极驱动信号及源驱动信号至栅极驱动器733与源驱动器734，以供控制像素数组736显示出图像画面；此外，背光模块738接收控制信号Vc以显示出对应的亮度。
图7所示的显示器700是支持可变更新率的显示方式，也即控制电路720产生输出图像数据的帧率与图形处理器710产生图像数据的帧率相同。如先前技术中所述，由于显示面板730需要显示的图像的帧率会随着图形处理器710产生图像数据的速度不同而跟着改变，因此，在不同帧率下，像素数组736在电压保持阶段的时间上有很大的差异，造成所显示出的图像亮度/色彩会有差异，进而可能造成画面有闪烁的情形发生。为了解决这个问题，本实施例中提出了一种显示控制方法，其中图像处理电路724可以根据目前所处理的图像帧的帧率来调整图像亮度，以避免图像亮度/色彩不均的问题。
图8为根据本发明的实施例的时序图，其中图8是假设显示面板230为正常黑的液晶显示面板，所显现的图像帧具有相同的内容(例如灰阶图像，例如红色、绿色、蓝色的像素值均为128)，背光亮度维持一致(也即，用来控制背光模块的PWM信号具有固定的工作周期)。在图8中，“调整前的平均亮度”指的是先前技术中不采用本实施例的显示控制方法的平均亮度、而“调整后的平均亮度”指的是采用本实施例的显示控制方法的平均亮度。如图8所示，由于图像帧F(0)～F(N-1)具有相同或接近的帧率，因此平均亮度会维持在一个固定值，接着，由于从图像帧F(N)开始帧率下降，因此在图像处理电路724侦测到帧率下降之后，图像处理电路724会在缓冲帧数量之后才开始对图像帧的像素值进行调整，例如提升图像帧F(N+2)的像素值，以使得显示面板230所显示的平均亮度不会具有太大的差异；接着，如果从图像帧F(M)开始帧率提升，因此在图像处理电路724侦测到帧率提升之后，图像处理电路724会在缓冲帧数量之后才开始对图像帧的像素值进行调整，例如将图像帧F(M+2)的像素值设定为原本的像素值。参考图8中“调整前的平均亮度”与“调整后的平均亮度”的变化，本实施例的图像控制方法确实可以改善先前技术中图像亮度/色彩因为帧率变化而不均匀的问题。
图9为根据本发明另一实施例的时序图，其中图9是假设显示面板230为正常白的液晶显示面板，所显现的图像帧具有相同的内容(例如灰阶图像，例如红色、绿色、蓝色的像素值均为128)，背光亮度维持一致。在图9中，“调整前的平均亮度”指的是先前技术中不采用本实施例的显示控制方法的平均亮度、而“调整后的平均亮度”指的是采用本实施例的显示控制方法的平均亮度。如图9所示，由于图像帧F(0)～F(N-1)具有相同或接近的帧率，因此平均亮度会维持在一个固定值，接着，由于从图像帧F(N)开始帧率下降，因此在图像处理电路724侦测到帧率下降之后，图像处理电路724会在缓冲帧数量之后才开始对图像帧的像素值进行调整，例如降低图像帧F(N+2)的像素值，以使得显示面板230所显示的平均亮度不会具有太大的差异；接着，如果从图像帧F(M)开始帧率提升，因此在图像处理电路724侦测到帧率提升之后，图像处理电路724会在缓冲帧数量之后才开始对图像帧的像素值进行调整，例如将图像帧F(M+2)的像素值设定为原本的像素值。参考图9中“调整前的平均亮度”与“调整后的平均亮度”的变化，本实施例的图像控制方法确实可以改善先前技术中图像亮度/色彩因为帧率变化而不均匀的问题。
需注意的是，以上图8、图9所示的实施例仅是作为示例说明，而非是本发明的限制，只要图像处理电路724对具有不同帧率的图像帧使用不同的像素值调整量来进行调整(在此假设具有不同帧率的图像帧具有相同的内容)，则相关设计上的变化，例如图像处理电路724对进行像素值调整的缓冲帧数量、像素值调整量的比例、…等等，均应属于本发明的范畴。
简要归纳本发明，在本发明的应用于显示器的控制电路中，其可以根据目前所接收的图像数据的帧率来动态地调整背光模块的强度、或是调整图像数据的像素值。通过本发明，可以解决先前技术中因为帧率变动而造成图像画面的亮度/色彩不同的问题，故可以让显示器在帧率变动的情形下维持良好的显示质量。
以上所述仅为本发明的优选实施例，凡依据本发明申请专利范围所做的均等变化与修改，均应属本发明的涵盖范围。
【符号说明】
200：显示器
210：图形处理器
220：控制电路
222：接收接口
224：图像处理电路
226：传送接口
228：背光控制电路
230：显示面板
232：时序控制器
233：栅极驱动器
234：源驱动器
236：像素数组
238：背光模块
Vc：控制信号
F0,F1,F2：图像帧
Vsync0,Vsync1,Vsync2,Vsync3：垂直同步信号
700：显示器
710：图形处理器
720：控制电路
722：接收接口
724：图像处理电路
726：传送接口
728：背光控制电路
730：显示面板
732：时序控制器
733：栅极驱动器
734：源驱动器
736：像素数组
738：背光模块
F(0)：图像帧
F(N),F(N+1),F(N+2)：图像帧
F(M),F(M+1),F(M+2)：图像帧

Claims (10)

1.一种应用于显示器的控制电路，包含有：
接收接口，用以接收来自图像来源的图像数据，其中所述图像数据具有不固定的帧率；
图像处理电路，用以从所述接收接口接收所述图像数据，并判断出所述图像数据的帧率；以及
背光控制电路，用以根据所述帧率来产生控制信号至显示面板，以控制所述显示面板的背光模块的亮度。
2.根据权利要求1所述的控制电路，其中所述图像数据包含了第一图像帧以及第二图像帧，所述第一图像帧具有第一帧率，所述第二图像帧具有第二帧率，则所述背光控制电路产生所述控制信号至所述显示面板以使得所述背光模块在所述第一图像帧与所述第二图像帧时产生不同的亮度。
3.根据权利要求2所述的控制电路，其中当所述第一帧率高于所述第二帧率时，如果所述显示面板为正常黑液晶显示面板，则所述背光控制电路产生所述控制信号至所述显示面板以使得所述背光模块在所述第一图像帧时所产生的亮度比在所述第二图像帧时所产生的亮度低；以及如果所述显示面板为正常白液晶显示面板，则所述背光控制电路产生所述控制信号至所述显示面板以使得所述背光模块在所述第一图像帧时所产生的亮度比在所述第二图像帧时所产生的亮度高。
4.根据权利要求2或3所述的控制电路，其中所述第一图像帧包含了第一主动显示区域以及第一垂直空白间隙，所述第二图像帧包含了第二主动显示区域以及第二垂直空白间隙，所述背光模块在第一主动显示区域以及所述第二主动显示区域所产生的亮度相同，且所述背光模块在所述第一垂直空白间隙以及所述第二垂直空白间隙所产生的亮度则不完全相同。
5.根据权利要求4所述的控制电路，其中所述第一垂直空白间隙包含了第一垂直后肩区域以及第一垂直前肩区域，所述第二垂直空白间隙包含了第二垂直后肩区域以及第二垂直前肩区域；所述背光模块在所述第一主动显示区域、所述第二主动显示区域、所述第一垂直后肩区域以及所述第二垂直后肩区域所产生的亮度相同，且所述背光模块在所述第一垂直前肩区域以及所述第二垂直前肩区域所产生的亮度则不完全相同。
6.根据权利要求2所述的控制电路，其中所述控制信号为脉冲调变信号，且所述背光控制电路产生具有不同工作周期的所述脉冲调变信号至所述显示面板，以使得所述背光模块在所述第一图像帧与所述第二图像帧时产生不同的亮度。
7.一种应用于显示器的控制电路，包含有：
接收接口，用以接收来自图像来源的图像数据，其中所述图像数据具有不固定的帧率；以及
图像处理电路，用以从所述接收接口接收所述图像数据，并判断出所述图像数据的帧率，并根据所述帧率来调整所述图像数据的像素值，以产生输出图像数据至显示面板。
8.根据权利要求7所述的控制电路，其中所述图像数据包含了第一图像帧以及第二图像帧，所述第一图像帧具有第一帧率，所述第二图像帧具有第二帧率，且所述图像处理电路根据所述帧率来使用不同的像素值调整量来调整所述第一图像帧与所述第二图像帧的像素值，以产生所述输出图像数据至所述显示面板。
9.根据权利要求8所述的控制电路，其中当所述第一帧率高于所述第二帧率时，如果所述显示面板为正常黑液晶显示面板，则所述图像处理电路调整所述第一图像帧的像素值调整量低于调整所述第二图像帧的像素值调整量；以及如果所述显示面板为正常白液晶显示面板，则所述图像处理电路调整所述第一图像帧的像素值调整量高于调整所述第二图像帧的像素值调整量。
10.一种应用于显示器的控制方法，包含有：
接收来自图像来源的图像数据，其中所述图像数据具有不固定的帧率；
判断出所述图像数据的帧率；
根据所述帧率来产生控制信号至显示面板，以控制所述显示面板的背光模块的亮度。
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