TWI406231B - 液晶顯示器之掃描式背光驅動燈管之方法 - Google Patents

Description

液晶顯示器之掃描式背光驅動燈管之方法

本發明係相關於一種液晶顯示器之掃描式背光驅動燈管之方法，尤指一種液晶顯示器之掃描式背光利用調整控制訊號之頻率及責任週期來驅動燈管之方法。

由於一般液晶顯示器之背光模組是採用整面式點亮的背光源，亦即背光源的亮度保持固定且不會隨著時間而有所變動，因此容易有動態模糊(Motion blur)的現象，於是掃描式背光之液晶顯示器便衍生而出。請參考第1圖，第1圖為先前技術之掃描式背光之液晶顯示器的示意圖。液晶顯示面板110包含有三個掃描區塊112、114、116，而每一個掃描區塊各包含有作為背光源的燈管120。先前技術之掃描式背光之液晶顯示器的驅動方式如下：在第一驅動時段，掃描區塊112所相對應的燈管120a以及120b點亮，其餘燈管均關閉；在第二驅動時段，掃描區塊114所相對應的燈管120c以及120d點亮，其餘燈管均關閉；在第三驅動時段，掃描區塊116所相對應的燈管120e以及120f點亮，其餘燈管均關閉；之後再重複以上燈管點亮及關閉的順序。對每一個掃描區塊而言，其顯示方式就如同插入一黑畫面，因此可以降低動態模糊的現象。

請參考第2圖，第2圖為先前技術之掃描式背光之訊號之波 形圖。圖中訊號S1表示背光的控制訊號，D為訊號S1責任週期，F為訊號S1的頻率，訊號IL表示燈管的操作電流，訊號LS表示燈管的亮度，Tr為亮度上升時間，Tf為亮度下降時間。訊號S1用來控制背光的開啟及關閉，而背光開啟及關閉的時間比則由責任週期D所決定。當訊號S1開啟背光時，燈管用需要經過時間Tr才能到達穩定的亮度，當訊號S1關閉背光時，燈管用需要經過時間Tf才能完全的暗下來，由於燈管所需的亮度上升時間與亮度下降時間較長，使得改善動態模糊的效果受到限制。

綜上所述，掃描式背光之液晶顯示器的驅動方式，燈管120並不會同時全部開啟，因此液晶顯示器的整體亮度會比整面式點亮液晶顯示器低。以第1圖所示，應用掃描式背光之液晶顯示器的整體亮度約為整面式點亮液晶顯示器的1/3，而且燈管的消耗功率也是約為整面式點亮液晶顯示器的1/3。為了解決掃描式背光之液晶顯示器整體亮度下降的問題，可以將燈管120的亮度調升以提高液晶顯示器的整體亮度，然而，因為調升燈管120的亮度需要將燈管工作在更高的電氣條件下(例如更大的燈管電流)，因此燈管的壽命將會明顯降低。

因此，本發明之一目的在於提供一種液晶顯示器之掃描式背光驅動燈管之方法，以解決上述之問題。

本發明係提供一種液晶顯示器之掃描式背光驅動燈管之方法。該方法包含提供一控制訊號以開啟及關閉一背光源之燈管；於一第一時段調整該控制訊號之頻率以連續開啟及關閉該背光源之燈管；及於一第二時段開啟該背光源之燈管。

本發明另提供一種液晶顯示器之掃描式背光驅動燈管之方法。該方法包含提供一控制訊號以開啟及關閉一背光源之燈管；於一第一時段調整該控制訊號之責任週期以關閉再開啟該背光源之燈管；及於一第二時段開啟該背光源之燈管。

在說明書及後續的申請專利範圍當中使用了某些詞彙來指稱特定的元件。所屬領域中具有通常知識者應可理解，製造商可能會用不同的名詞來稱呼同樣的元件。本說明書及後續的申請專利範圍並不以名稱的差異來作為區別元件的方式，而是以元件在功能上的差異來作為區別的基準。在通篇說明書及後續的請求項當中所提及的「包含」係為一開放式的用語，故應解釋成「包含但不限定於」。此外，「電性連接」一詞在此係包含任何直接及間接的電氣連接手段。因此，若文中描述一第一裝置電性連接於一第二裝置，則代表該第一裝置可直接連接於該第二裝置，或透過其他裝置或連接手段間接地連接至該第二裝置。

一般液晶顯示器之背光源之螢光燈管包含熱陰極螢光燈管 (hot cathode fluorescent lamp,HCFL)及冷陰極螢光燈管(cold cathode fluorescent lamp,CCFL)。以冷陰極螢光燈管為例，由相對亮度90%下降至10%約3ms，由相對亮度10%上升至90%約3ms，由相對亮度100%下降至0%約10ms，由相對亮度0%上升至100%約10ms。由於冷陰極螢光燈管所需的亮度上升時間與亮度下降時間較長，當冷陰極螢光燈管用於掃描式背光之插黑技術時，改善動態模糊的效果有限。本發明利用背光源之燈管的亮度反應時間較慢的特性，在背光源之燈管的亮度還沒完全下降時就再開啟背光源之燈管，相對地，在背光源之燈管的亮度還沒完全上升時就再關閉背光源之燈管，因此背光在插黑時仍具有一個亮度值，以改善插黑技術亮度不足及閃爍的問題。

請參考第3圖，第3圖為本發明掃液晶顯示器之掃描式背光驅動燈管之方法之第一實施例之示意圖。圖中訊號LC表示液晶的反應電壓，訊號S1表示背光的控制訊號，訊號IL表示燈管的操作電流，訊號LS表示燈管的亮度。在T0－T1期間，液晶的電壓處於充電的狀態，此時液晶正在轉態，所以顯示的影像會有模糊的情況，因此在T0－T1期間將背光關閉，可改善影像模糊的情況。但是當T0－T1期間的背光完全關閉時，顯示影像可能會出現亮度不足及閃爍的問題，另外，由於背光源之燈管的亮度反應時間較慢，若是在時間點T1才將背光開啟，則燈管的亮度無法立即達到穩定的亮度。在本實施例中，調整背光的控制訊號S1在T0－T1期間的頻率，由於背光在亮度未完全下降之前就再次被開啟，因此 背光仍會有一個亮度，可以解決插黑技術亮度不足的問題。如第3圖所示，Tr為亮度上升時間，Tf為亮度下降時間，當訊號S1的快速的切換時，由於背光源之燈管的亮度反應時間較慢，所以燈管的亮度訊號LS仍具有一個亮度值dL，訊號S1的頻率愈高時，亮度值dL也愈高，亮度值dL滿足下列的頻率關係：(1－D )*Tcycle <Tf 式(1)

其中D為訊號S1責任週期，Tcycle為訊號S1的頻率F之倒數，Tf為背光源之燈管的亮度下降時間。在本實施例中，訊號S1責任週期D為0.5，要使亮度訊號LS具有一個最小的亮度值dL，由式(1)可知，Tcycle需小於6ms，即訊號S1的頻率F大於167Hz。一般畫面的更新頻率為60Hz，本實施例選擇的訊號S1的頻率為480Hz。在T0－T1期間，訊號S1為責任週期0.5及頻率480Hz的時脈開啟及關閉背光。在T1－T2期間，訊號S1將背光持續開啟直到這個畫面結束。根據本實施例，當液晶未旋轉至穩態時，利用調整背光的控制訊號的頻率使背光仍具有亮度值dL，以改善插黑技術亮度不足及閃爍的問題。另外，由式(1)可知，在T0－T1期間亮度值dL的大小與訊號S1的頻率F成正比。

請參考第4圖，第4圖為本發明液晶顯示器之掃描式背光驅動燈管之方法之第二實施例之示意圖。圖中訊號LC表示液晶的反應電壓，訊號S1表示背光的控制訊號，訊號IL表示燈管的操作電流，訊號LS表示燈管的亮度。由於背光源之燈管的亮度反應時間較慢，若是在時間點T1才將背光開啟，則燈管的亮度無法立即 達到穩定的亮度。在本實施例中，調整背光的控制訊號S1在T0－T1期間的責任週期，由於背光在亮度未完全下降之前就再次被開啟，因此背光仍會有一個亮度，可以解決插黑技術亮度不足的問題。如第4圖所示，Tr為亮度上升時間，Tf為亮度下降時間，背光在亮度未完全下降之前就再次被開啟，所以燈管的亮度訊號LS仍具有一個亮度值dL，訊號S1的責任週期愈大，亮度值dL也愈高。在本實施例中，訊號S1的頻率為120Hz，要使亮度訊號LS具有一個最小的亮度值dL，由式(1)可知，責任週期D需大於0.64。一般畫面的更新頻率為60Hz，本實施例選擇的訊號S1的責任週期為0.75。在T0－T1期間，訊號S1會提前開啟背光。在T1－T2期間，訊號S1將背光持續開啟直到這個畫面結束。根據本實施例，當液晶未旋轉至穩態時，利用調整背光的控制訊號的責任週期使背光仍具有亮度值dL，以改善插黑技術亮度不足及閃爍的問題。另外，由式(1)可知，在T0－T1期間亮度值dL的大小與訊號S1的責任週期D成正比。

綜上所述，本發明液晶顯示器之掃描式背光驅動燈管之方法，提供一控制訊號以開啟及關閉一背光源之燈管，於一第一時段液晶轉態時，調整該控制訊號之頻率以連續開啟及關閉該背光源之燈管，或是調整該控制訊號之責任週期以關閉再開啟該背光源之燈管，因此在該第一時段該背光源之燈管仍具有一亮度值，當液晶進入穩態後的第二時段開啟該背光源之燈管。掃描式背光可以改善液晶顯示器的動態模糊現象。本發明利用調整背光的控 制訊號的頻率及責任週期，使背光在插黑期間仍具有一亮度值，因此改善掃描式背光亮度不足的問題。另外，由於燈管的亮度變差降低，也改善了閃爍的問題。

以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

110‧‧‧液晶顯示面板

112、114、116‧‧‧掃描區塊

120、120a~120f‧‧‧燈管

LC‧‧‧液晶的反應電壓

S1‧‧‧背光的控制訊號

IL‧‧‧燈管的操作電流

LS‧‧‧燈管的亮度

D‧‧‧責任週期

Tr‧‧‧亮度上升時間

Tf‧‧‧亮度下降時間

dL‧‧‧亮度值

第1圖為先前技術之掃描式背光之液晶顯示器的示意圖。

第2圖為先前技術之掃描式背光之訊號之波形圖。

第3圖為本發明掃液晶顯示器之掃描式背光驅動燈管之方法之第一實施例之示意圖。

第4圖為本發明液晶顯示器之掃描式背光驅動燈管之方法之第二實施例之示意圖。

LC‧‧‧液晶的反應電壓

S1‧‧‧背光的控制訊號

IL‧‧‧燈管的操作電流

LS‧‧‧燈管的亮度

D‧‧‧責任週期

Tr‧‧‧亮度上升時間

Tf‧‧‧亮度下降時間

dL‧‧‧亮度值

Claims (6)

1. 一種液晶顯示器之掃描式背光驅動燈管之方法，包含下列步驟：提供一控制訊號以開啟及關閉一背光源之燈管；於驅動一液晶顯示面板之液晶轉態時，調整該控制訊號之頻率以連續開啟及關閉該背光源之燈管，使關閉該背光源之燈管時具有一亮度值；及於該液晶顯示面板之液晶進入穩態時，開啟該背光源之燈管。
2. 如請求項1所述之方法，其中於驅動該液晶顯示面板之液晶轉態時，調整該控制訊號之頻率以連續開啟及關閉該背光源之燈管，使關閉該背光源之燈管時具有該亮度值步驟包含：調整該控制訊號之頻率以使關閉該背光源之燈管之時間小於該背光源之燈管之亮度下降時間。
3. 如請求項1所述之方法，其中於驅動該液晶顯示面板之液晶轉態時，調整該控制訊號之頻率以連續開啟及關閉該背光源之燈管，使關閉該背光源之燈管時具有該亮度值步驟包含：調整該控制訊號於驅動該液晶顯示面板之液晶轉態時具有相同的責任週期。
4. 一種液晶顯示器之掃描式背光驅動燈管之方法，包含下列步驟：提供一控制訊號以閉啟及關閉一背光源之燈管；於驅動一液晶顯示面板之液晶轉態時，調整該控制訊號之責任 週期以關閉再開啟該背光源之燈管，使關閉該背光源之燈管時具有一亮度值；及於該液晶顯示面板之液晶進入穩態時，開啟該背光源之燈管。
5. 如請求項4所述之方法，其中於驅動該液晶顯示面板之液晶轉態時，調整該控制訊號之責任週期以關閉再開啟該背光源之燈管，使關閉該背光源之燈管時具有該亮度值步驟包含：調整該控制訊號之責任週期以使關閉該背光源之燈管之時間小於該背光源之燈管之亮度下降時間。
6. 如請求項4所述之方法，其中於驅動該液晶顯示面板之液晶轉態時，調整該控制訊號之責任週期以關閉再開啟該背光源之燈管，使關閉該背光源之燈管時具有該亮度值步驟包含：調整該控制訊號於驅動該液晶顯示面板之液晶轉態時具有相同的頻率。