TW202144880A - 顯示裝置之操作方法 - Google Patents

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Abstract

一種顯示裝置的操作方法包括：判斷是否接收到一下一圖框的一垂直同步信號；判斷是否完整接收該下一圖框的一調光資料；判斷一目前圖框的一發光二極體(LED)電流周期是否已輸出完畢；如果以上皆為是，根據該下一圖框的該調光資料而輸出該下一圖框的一LED電流至該顯示裝置的一LED背光單元。

Description

顯示裝置之操作方法
本發明是有關於一種顯示裝置之操作方法。
液晶顯示器具有低幅射，低功率等優點，早已成為顯示器主流。
若主機的處理單元(例如，圖形處理器GPU)處理資料完就馬上輸出新的畫面資料，將會造成顯示面板當下顯示的畫面有撕裂感，原因是顯示面板畫面輸出到一半，面板的時序控制器(TCON)就接收到GPU更新的資料，未及時輸出完的資料將會被新接收的資料覆蓋掉。
為解決此問題，目前已提出讓面板輸出頻率固定，開啟垂直同步(V-Sync)後，逼迫GPU延遲畫面的更新，直到顯示器開始輸出新的周期為止。
然而，當「垂直同步」技術搭配整體調光(global dimming)時，因為背光一直是亮的，所以背光不會有閃爍問題，但是會導致面板在顯示黑畫面時會有漏光與對比度差等問題。
因此，目前又發展出區域調光(local dimming)技術，顯示面板的各顯示分區的各自調光區會根據所對應的畫面調整所對應的亮度，以解決漏光問題並提升畫面對比，且不會有背光閃爍問題。但其代價是如果顯示分區數越高，所需的電流控制器(Current sink)就越多，而且，LED驅動電路也要越多顆。
根據本例一實施例，提出一種顯示裝置的操作方法包括：判斷是否接收到一下一圖框的一垂直同步信號；判斷是否完整接收該下一圖框的一調光資料；判斷一目前圖框的一發光二極體(LED)電流周期是否已輸出完畢；如果以上皆為是，根據該下一圖框的該調光資料而輸出該下一圖框的一LED電流至該顯示裝置的一LED背光單元。
為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉實施例，並配合所附圖式詳細說明如下：
本說明書的技術用語係參照本技術領域之習慣用語，如本說明書對部分用語有加以說明或定義，該部分用語之解釋係以本說明書之說明或定義為準。本揭露之各個實施例分別具有一或多個技術特徵。在可能實施的前提下，本技術領域具有通常知識者可選擇性地實施任一實施例中部分或全部的技術特徵，或者選擇性地將這些實施例中部分或全部的技術特徵加以組合。
請參照第1圖，其繪示根據本案一實施例的顯示裝置的功能方塊圖。如第1圖所示，根據本案一實施例的顯示裝置100包括：處理單元110、時序控制器120、源極驅動器與閘極驅動器130、LCD面板140、LED驅動電路150、LED背光單元160、LED功率管理單元170與功率切換單元180。LCD面板140包括複數個顯示分區；以及LED背光單元160相對應也可以分成複數個LED背光通道，來分別照亮LCD面板140的該些顯示分區。本案一實施例的顯示裝置100乃是利用雙邊驅動來驅動背光LED。
處理單元110耦接至時序控制器120，處理單元110輸出畫面資料至時序控制器120。
時序控制器120耦接至處理單元110、源極驅動器與閘極驅動器130，與LED驅動電路150。時序控制器120輸出時序控制信號給源極驅動器與閘極驅動器130。時序控制器120將LCD面板140的每一顯示分區所對應的亮度資料轉換成調光資料，以傳給LED驅動電路150。
LCD面板140耦接至源極驅動器與閘極驅動器130，被源極驅動器與閘極驅動器130驅動而進行畫面顯示。
LED驅動電路150耦接至時序控制器120與LED背光單元160。LED驅動電路150內部包括兩個暫存器，第一暫存器(可稱為接收級暫存器)接收下一畫框(frame)的調光資料。當被更新旗標觸發時，第一暫存器所暫存的下一畫框的調光資料將轉移至第二暫存器(可稱為輸出級暫存器)。LED驅動電路150可利用第二暫存器所暫存的下一畫框的調光資料來控制對於LCD各顯示分區所對應的LED電流。
LED背光單元160耦接至LED驅動電路150。LED背光單元160由LED驅動電路150所驅動，以提供背光至LCD面板140。此外，LED背光單元160可將LED電流回授至LED驅動電路150，以進行電流回授控制。
LED功率管理單元170提供LED功率至功率切換單元180，功率切換單元180據以切換輸出複數個LED電壓信號VLEDm(m=1~n，n為正整數)。例如，將240個背光通道Z1~Z240分為4個群組，第一群組包括背光通道Z1~Z60、第二群組包括背光通道Z61~Z120、第三群組包括背光通道Z121~Z180，以及，第四群組包括背光通道Z181~Z240，n=4。各背光通道負責照亮一顯示分區。LED電壓信號VLED1提供至第一群組(包括背光通道Z1~Z60)，LED電壓信號VLED2提供至第二群組(包括背光通道Z61~Z120)，LED電壓信號VLED3提供至第三群組(包括背光通道Z121~Z180)，LED電壓信號VLED4提供至第四群組(包括背光通道Z181~Z240)。上例只是用於說明，本案並不受限於此。
第2圖顯示根據本案一實施例的顯示裝置的信號時序圖。如第2圖所示，F1~F6代表由處理單元110所輸出的6個圖框。在第2圖中，圖框F1~F6的圖框率(frame rate)可以彼此相同或不同。例如，圖框F1~F6的圖框率可能分別為60Hz、120Hz、144Hz、106Hz、144Hz、144Hz，但當知本案並不受限於此。
處理單元110運算完畫面資料後輸出。時序控制器120接收處理單元110的畫面資料並控制LCD面板140進行顯示；而且，時序控制器120並輸出垂直同步(V-sync)信號與調光資料給LED驅動電路150。
在本案實施例中，更新旗標乃是設置於LED驅動電路150內，且更新旗標的觸發條件例如但不受限於，(1)接收到下一圖框的垂直同步信號；(2)LED驅動電路已完整接收下一圖框的調光資料；以及(3)目前圖框的ILED掃描電流周期已完整輸出。請注意，此三個條件必須皆滿足，才可以允許更新旗標的觸發。
為了確保雙邊驅動(或稱為XY Scan)的LED電流ILED能夠完整輸出(亦即，不會有畫面被截掉、不會有會閃爍問題)，於本案實施例中，當LED驅動電路150收到下一圖框的垂直同步信號後(如時序T1所示，代表接收到圖框F2的垂直同步信號)，LED驅動電路150開始等待下一圖框的調光資料的輸入。F1_D~F6_D分別代表圖框F1~F6的個別調光資料。
當LED驅動電路150完整接收下一圖框的的調光資料後(如時序T2所示，代表完整接收圖框F2的調光資料F2_D)，LED驅動電路150確認目前圖框的LED電流ILED的輸出周期T_ILED是否結束(亦即，ILED電流是否完整輸出)。若輸出周期T_ILED未結束，LED驅動電路150等到輸出周期T_ILED結束後(如時序T3所示，代表目前圖框F1的輸出周期T_ILED已結束)，LED驅動電路150觸發內部的更新旗標(如時序T4所示)，並開始輸出下一圖框的LED電流ILED，如F2_DOUT所示(亦即，將所接收的下一圖框的調光資料由第一暫存器轉移至第二暫存器，並將第二暫存器所存的下一圖框的調光資料輸出至LED背光單元160)。在第2圖中，符號F1_DOUT~F5_DOUT分別代表圖框F1~F5的LED電流ILED的輸出。此外，ILED_Z1~ILED_Z60代表第一群組(包括背光通道Z1~Z60)的LED電流；ILED_Z61~ILED_Z120代表第二群組(包括背光通道Z61~Z120)的LED電流；ILED_Z121~ILED_Z180代表第三群組(包括背光通道Z121~Z180)的LED電流；ILED_Z181~ILED_Z240代表第四群組(包括背光通道Z181~Z240)。
此外，透過本案實施例，可以加快LED電流ILED的輸出周期T_ILED，並減少面板畫面顯示與背光之間的延遲時間D_LED。
亦即，以第1圖與第2圖來看，透過增加更新旗標於LED驅動電路150，當更新旗標被觸發時，才輸出下一圖框的調光資料，所以，目前圖框的LED電流ILED的輸出不會被截掉，所以沒有閃爍問題。
現請參考第1圖與第3圖。第3圖顯示根據本案另一實施例的顯示裝置的信號時序圖。第3圖顯示輸入至LED背光單元的LED電流ILED的PWM(脈衝寬度調變)責任周期D與功率切換單元180的功率電晶體的跨壓的變化示意圖。
當輸入至LED背光單元的LED電流ILED的PWM責任周期D小於100%時(如在圖框F1內，ILED_Z1的PWM責任周期D為50%；如在圖框F2內，ILED_Z1的PWM責任周期D為0%)，當ILED_Z1輸出至LED背光單元160時，功率切換單元180內的電流控制(current sink)電晶體導通，電流控制電晶體的汲極-源極跨壓Vds會等於電位Vcs_1；當LED電流ILED停止輸出時，電流控制電晶體關閉，電流控制電晶體的汲極-源極跨壓Vds會從Vcs_1電位回到VLED電位(亦即，VLED1~VLED4當中之一相關VLED，ILED_Z1相關於VLED1，其餘可依此類推)，如第3圖的時序T5所示。
當輸入至LED背光單元的LED電流ILED的PWM責任周期D等於100%時(如在圖框F1內，ILED_Z2~ILED_Z60的PWM責任周期D皆為100%)，電流控制電晶體會持續導通，但因為LED電壓VLED1~VLED4之間的切換會造成電流控制電晶體的汲極-源極跨壓Vds會從Vcs_1電位回到相關VLED電位後，再回到Vcs_1電位，如第3圖的時序T6所示。
至於第3圖中如何觸發更新旗標的方式可以如同第2圖所示，於此不重述。
請參照第4圖，其繪示根據本案一實施例的顯示裝置的功能方塊圖。如第4圖所示，根據本案一實施例的顯示裝置400包括：處理單元110、時序控制器120、源極驅動器與閘極驅動器130、LCD面板140、LED驅動電路150、LED背光單元160、LED功率管理單元170。LCD面板140包括複數個顯示分區。本案一實施例的顯示裝置400乃是利用單邊驅動來驅動背光LED。相較於第1圖，第4圖的顯示裝置400不包括功率切換單元180，其餘元件的操作與功能則相似或相同於第1圖的相對應元件。
第5圖顯示根據本案一實施例的顯示裝置的信號時序圖。
於第5圖中，相似於第2圖，更新旗標乃是設置於LED驅動電路150內，且更新旗標的觸發條件例如但不受限於，(1)接收到下一圖框的垂直同步信號；(2)LED驅動電路已完整接收下一圖框的調光資料；以及(3)目前圖框的ILED電流周期已完整輸出。請注意，此三個條件必須皆滿足，才可以允許更新旗標的觸發。
為了確保單邊驅動的LED電流ILED能夠完整輸出(亦即，不會有畫面被截掉、不會有會閃爍問題)，於本案實施例第5圖中，當LED驅動電路150收到下一圖框的垂直同步信號後，LED驅動電路150開始等待下一圖框的調光資料的輸入。
當LED驅動電路150完整接收下一圖框的調光資料後，LED驅動電路150確認目前圖框的LED電流ILED的輸出周期T_ILED是否結束(亦即，ILED電流是否完整輸出)。若輸出周期T_ILED未結束，LED驅動電路150等到輸出周期T_ILED結束後，LED驅動電路150觸發內部的更新旗標，並開始輸出下一圖框的LED電流ILED，如F2_DOUT所示(亦即，將所接收的下一圖框的調光資料由第一暫存器轉移至第二暫存器，並將第二暫存器所存的下一圖框的調光資料輸出至LED背光單元160)。
此外，透過第5圖本案實施例，可以加快LED電流ILED的輸出周期T_ILED，並減少面板畫面顯示與背光之間的延遲時間D_LED。
亦即，以第4圖與第5圖來看，透過增加更新旗標於LED驅動電路150，當更新旗標被觸發時，才輸出下一圖框的調光資料，所以，目前圖框的LED電流ILED的輸出不會被截掉，所以沒有閃爍問題。
第6圖顯示根據本案一實施例的顯示裝置的操作方法流程圖。於步驟610中，時序控制器接收到畫面資料。於步驟620中，時序控制器進行資料運算處理。於步驟630中，時序控制器輸出LCD畫面資料給源極驅動器與閘極驅動器，並且輸出調光資料給LED驅動電路。於步驟640中， LED驅動電路接收由時序控制器所輸出的下一圖框的垂直同步信號。於步驟650中， LED驅動電路完整接收下一圖框的調光資料。於步驟660中，LED驅動電路檢查目前圖框的LED電流周期是否已輸出完畢。如果步驟660為否，則流程回到步驟660。如果步驟660為是，則於步驟670中，LED驅動電路將內部更新旗標觸發，使得下一圖框的調光資料由LED驅動電路的第一暫存器轉移到第二暫存器。於步驟680中，LED驅動電路根據該調光資料來輸出下一圖框的LED電流至LED背光單元。
在本案上述實施例中，時序控制器120輸出垂直同步信號訊號與調光資料給LED驅動電路150，其餘的操作(例如，何時觸發更新旗標、何時輸出下一圖框的調光資料至LED背光單元160)可以由LED驅動電路150會自行判斷處理。故而，無需對時序控制器的設計進行特殊變更。
本案上述實施例以垂直同步功能搭配PWM區域調光技術，來解決LED閃爍的問題。且由於可以加快LED電流ILED的輸出周期T_ILED，以減少面板畫面顯示與背光之間的延遲時間D_LED。
此外，於本案上述實施例中，不論連續性圖框的圖框更新率是瞬間變化(例如但不受限於，144Hz→30Hz→144Hz)，還是緩慢變化(例如但不受限於，144Hz→120Hz→100Hz→ ...  →30Hz→ 60Hz→ ... →144Hz)，本案上述實施例可以確保背光不會閃爍。
綜上所述，雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100:顯示裝置 110:處理單元 120:時序控制器 130:源極驅動器與閘極驅動器 140:LCD面板 150:LED驅動電路 160:LED背光單元 170:LED功率管理單元 180:功率切換單元 610~680:步驟
第1圖繪示根據本案一實施例的顯示裝置的功能方塊圖。 第2圖顯示根據本案一實施例的顯示裝置的信號時序圖。 第3圖顯示根據本案另一實施例的顯示裝置的信號時序圖。 第4圖繪示根據本案一實施例的顯示裝置的功能方塊圖。 第5圖顯示根據本案一實施例的顯示裝置的信號時序圖。 第6圖顯示根據本案一實施例的顯示裝置的操作方法流程圖。
610~680:步驟

Claims (7)

  1. 一種顯示裝置的操作方法，包括： 判斷是否接收到一下一圖框的一垂直同步信號； 判斷是否完整接收該下一圖框的一調光資料； 判斷一目前圖框的一發光二極體(LED)電流周期是否已輸出完畢； 如果以上皆為是，根據該下一圖框的該調光資料而輸出該下一圖框的一LED電流至該顯示裝置的一LED背光單元。
  2. 如請求項1所述之顯示裝置的操作方法，其中，如果以上皆為是，將該顯示裝置的一LED驅動電路的一內部更新旗標觸發，使得該下一圖框的該調光資料由該LED驅動電路的一第一暫存器轉移到一第二暫存器。
  3. 如請求項2所述之顯示裝置的操作方法，其中，於該下一圖框的該調光資料轉移到該LED驅動電路的該第二暫存器後，由該LED驅動電路根據暫存於該第二暫存器內的該下一圖框的該調光資料而輸出該下一圖框的該LED電流至該LED背光單元。
  4. 如請求項1所述之顯示裝置的操作方法，其中，以單邊驅動來驅動該LED背光單元。
  5. 如請求項1所述之顯示裝置的操作方法，其中，以雙邊驅動來驅動該LED背光單元。
  6. 如請求項5所述之顯示裝置的操作方法，其中， 當輸入至該LED背光單元的該LED電流的一PWM責任周期小於100%時，回應於該顯示裝置的一功率切換單元內的一電流控制電晶體導通，該電流控制電晶體的一汲極-源極跨壓等於一第一電位；以及 當該LED電流停止輸出時，回應於該電流控制電晶體關閉，該電流控制電晶體的該汲極-源極跨壓從該第一電位回到複數個LED電壓之一相關LED電壓。
  7. 如請求項6所述之顯示裝置的操作方法，其中，當輸入至該LED背光單元的該LED電流的該PWM責任周期等於100%時，該電流控制電晶體持續導通，回應於該些LED電壓之間的切換，該電流控制電晶體的該汲極-源極跨壓從該第一電位回到該相關LED電壓後，再回到該第一電位。
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