TWI412007B - 一種液晶顯示裝置之影像優化方法 - Google Patents

Description

一種液晶顯示裝置之影像優化方法

本發明係有關於一種用於影像顯示裝置中的影像優化方法；特別有關於一種用於液晶顯示裝置之影像優化方法。

液晶顯示器及使用液晶顯示面板的平面顯示裝置已漸漸成為各類顯示裝置之主流。例如各式面板顯示屏、家用的平面電視、個人電腦及膝上型電腦之平板型監視器、行動電話及數位相機之顯示幕等，均為大量使用液晶顯示面板的產品。特別是近年來液晶顯示器(LCD)的市場需求大幅成長，因此液晶顯示面板在影像顯示方面須更求精準及反應上的快速，以應付未來大量生產及對於產品品質的保證。

而在冷陰極射線管顯示器(Cathode ray tubes, CRT)已逐漸被液晶顯視器取代並應用後，如何使液晶顯視器能夠在影像表現品質能夠與冷陰極射線管顯示器相當或更好成為液晶顯示器技術領域中重要的課題。在液晶顯示面板表現動態影像時，因受限於液晶反應速率較慢及液晶顯示器所使用之背光模組係與斷續之方式發出光線之故，造成人眼追跡顯示影像中移動物體時會觀察到液晶轉態的變化情形；而上述人眼所產生之現象亦被稱之為動態模糊(Motion Blur)。

目前業界已提出數種解決或改善動態模糊之方法。該等 方法包含使用可快速反應驅動訊號之液晶已使液晶轉態之速率增加來達到減少動態模糊；但此方法係受限於液晶材料特性之限制，故改善空間有限。改善動態模糊之方法另包含插黑畫面法(Black Insertion)或閃爍背光法(Blinking Backlight)，其中用以減少人眼感受到動態模糊之情形。插黑畫面法包含在兩張影像中間插入一張全黑的影像，而閃爍背光法包含在畫素時間中特定時間中將背光模組之光源完全關掉。不過，差黑畫面法實質上類似於將背光模組之光源關掉因此使得能量效率變低。此外，閃爍背光法所引起的光線亮暗頻繁交錯亦將減低能量效率並加速背光模組中燈管之耗損。

圖1a、圖1b及圖1c所示分別為使用習知影像顯示技術之液晶顯示裝置之液晶透光率、背光模組亮度以及面板顯示亮度之示意圖。如圖1b所示，背光模組所輸出之光線具有固定的亮度(500 nits)。而當液晶透光率自0%轉態至60%時，面板顯示亮度也將由0 nit逐漸提升至300 nits。由於人眼是會追跡物體而移動的，也因此可自影像邊緣部分觀察到液晶層中液晶轉態所引起的面板顯示亮度變化過程；此即為動態模糊現象的引起原因。因此面板顯示亮度變化之間隔越長，人眼所觀察到之動態模糊現象將越明顯。

本發明之一目的為提供一種液晶顯示裝置之影像優化方 法，可用於減少人眼對於影像轉換時所產生動態模糊程度。

本發明之另一目的為提供一種液晶顯示裝置之影像優化方法，可用於在減少動態模糊程度之同時保持顯示影像之整體亮度。

本發明之另一目的為提供一種液晶顯示裝置之影像優化方法，可用於在減少動態模糊程度之同時提升顯示影像之對比度。

本發明提供一種液晶顯示裝置之影像優化方法，包含分別在一時段之不同部分中控制背光模組向液晶層發射出具有至少兩個相異亮度之光線，其中上述光線可分為至少一第一亮度光及一第二亮度光。

此外，除了原本使用於驅動液晶層以控制液晶透光率之液晶驅動訊號之外，本發明之影像優化方法亦包含輸出一液晶補償驅動訊號，供與原有之液晶驅動訊號同時驅動液晶層以進一步提升液晶層之液晶透光率供更多自背光模組而來之光線通過。

本發明揭露一種液晶顯示裝置一影像優化方法，係用於根據顯示影像之資料來控制背光模組向液晶層輸出具有至少兩種不同之光線並同時控制液晶層之轉向以及其穿透率，以在減少人眼感受到動態模糊之同時保持顯示影像之亮度。液晶顯示裝置包含背光模組以及液晶面板，其中液晶顯 示裝置之液晶面板顯示亮度係對應於背光模組所發出之光線亮度以及液晶層之穿透率。如背光模組朝向具有60%穿透率之液晶層發出亮度為400 nits之光線時，液晶顯示裝置將具有實質上0.6﹡400=240 nits之面板顯示亮度。

圖2a、圖2b及圖2c所示分別為運用本發明影像優化方法後液晶層之液晶透光率、背光模組亮度以及面板顯示亮度之第一示意圖。如圖2a、圖2b及圖2c所示，本發明影像優化方法實質上係以一時段作單位來控制液晶層之扭轉(液晶透光率)以及背光模組輸出光線之亮度，其中背光模組輸出光線之顏色較佳為白色，但不限於此；在不同實施例中，背光模組亦可輸出具有其他合式顏色之光線。此外，在圖2a、圖2b及圖2c所示之實施例中，時段400係分為至少第一時段410及第二時段420，其中第一時段410係在時間軸上先於第二時段420。在本實施例中，第一時段410及第二時段420之時間長度實質上相等，但不限於此；在不同實施例中，第一時段410及第二時段420之時間長度亦可依據設計上的需要而相異於對方。

在圖2a所示之實施例中，液晶層係經由一電子訊號驅動使其液晶透光率係經由0%上升至80%。同時如圖2b所示，背光模組輸出具有兩個不同亮度之光線；換言之，背光模組輸出第一亮度光(100 nits)以及第二亮度光(500 nits)。而第一亮度光及第二亮度光係依據一參考背光驅動訊號計算而出，其中參考背光驅動訊號可用於驅動背光模組以輸出一 參考亮度光。在本實施例中，參考背光驅動訊號係根據一視格畫素資料計算而出，其中視格畫素資料係為包含液晶顯示裝置一畫格(frame)所需顯示畫面之資料。

在本實施例中，面板顯示亮度在第一時段410及第二時段420中之上升曲線形態係根據一參考數值計算而來；面板顯示亮度在第一時段410及第二時段420之上升曲線形態係實質上分別為該參考數值之三次方及三次根號。上述參考數值係為一直線所具有之數值，對應於參考亮度光用於顯示面板時所輸出之面板顯示亮度，但不限於此。由於人眼對於動態模糊之感覺係主要發生於面板顯示亮度自目標亮度之10%上升至目標亮度之90%之間所需要之時段；因此，如縮短上述上升所需時間將同時減低人眼對動態模糊之影響。由於面板顯示亮度具有指數函數之曲線，也因此所需自最大亮度10%上升至90%之時間較短。由此可知，使用本發明影像優化方法之液晶顯示裝置可提供較佳之抗動態模糊功效。此外，如圖2c所示，畫素之總亮度係為面板顯示亮度在曲線下之面積；由此可知，影像優化方法可藉由將面板顯示亮度實質上集中於第二時段420之方式來在改善動態模糊現象之同時保持畫素所需之總亮度。

在圖2a及圖2b所示之本實施例中，背光模組在第一時段410中輸出具有第一亮度(100 nits)之光線並在第二時段420中輸出具有第二亮度(500 nits)之光線；換言之，背光模組所輸出光線之亮度係於自第一時段410進入第二時段 420時切換。然，在不同實施例中，背光模組亦可根據液晶透光率其他不同之條件來決定改變輸出光線亮度之時機。例如，本發明可設定液晶透光率之一門檻值，並在液晶透光率實質上等於門檻值時切換背光模組輸出之亮度。

此外，在圖2a及圖2b及圖2c所示之本實施例中，為了提升面板顯示亮度上升之速率，本發明影像優化方法可根據輸出一液晶補償驅動訊號，供同時與液晶驅動訊號驅動液晶層以提升液晶層之液晶透光率。液晶補償驅動訊號可由根據背光模組之第一亮度及第二亮度計算而來，但不限於此，液晶補償驅動訊號亦可根據其他如液晶透光率來計算。而上述液晶補償驅動訊號與第一亮度及第二亮度之關係可記錄於一補償訊號查找表中並儲存於一資料儲存裝置中，以供資料處理器加速液晶補償驅動訊號之計算。一般而言，液晶顯示裝置之液晶層最終達到之液晶透光率係為60%；然，在圖2b所示之實施例中，液晶層係同時透過液晶驅動訊號以及液晶補償驅動訊號之驅動而達到80%之液晶透光率。

圖3a、圖3b及圖3c所示分別為運用本發明影像優化方法後液晶層之液晶透光率、背光模組亮度以及面板顯示亮度之第二示意圖。在本實施例中，面板顯示亮度在第一時段410及第二時段420之上升曲線形態係實質上分別為參考數值之五次方及五次根號。因此面板顯示亮度自最大亮度10%上升至90%所需之時間較上實施例更短，這也代表著本實施例可提供較圖2a、圖2b及圖2c所示實施例更佳之抗動態模 糊功效。除此之外，本實施例影像優化方法係實質上相同於上述實施例也因此在此不加贅述。

圖4a、圖4b及圖4c所示分別為運用本發明影像優化方法後液晶層之液晶透光率、背光模組亮度以及面板顯示亮度之第三示意圖。在本實施例中，面板顯示亮度在第一時段410及第二時段420之上升曲線形態係實質上分別為零以及參考數值之五次根號。換言之，背光模組在第一時段410中係為關閉的狀態。由於面板顯示亮度在第一時段410係為零；因此為了維持畫素在該時段400中整體的亮度，本實施例之液晶補償驅動訊號係將液晶層之液晶透光率逐漸增加至90%，以供更多光線在第二時段420中通過。除此之外，本實施例影像優化方法係實質上相同於上述實施例也因此在此不加贅述。

此外，本發明之影像優化方法較佳同時進行液晶層之轉態動作以及背光模組輸出光線之動作；換言之，在該時段400中，背光模組係於液晶層之液晶透光率達到一固定值之前就已開啟。在本發明之實施例中，影像優化方法可於該時段400之任何部分中進行液晶層的轉態動作並控制背光模組於該時段400中輸出光線；也因此面板可於液晶層轉態完成(達到一固定值)之前，就已開始輸出具有亮度之光線。但於不同實施例中，影像優化方法亦可選擇性地於不同時間點中控制液晶層之轉態動作以及背光模組輸出光線之起始時機。

圖5所示為本發明影像優化方法實施例之步驟圖。如圖5 所示，影像優化方法包含步驟700，根據視格畫素資料計算出參考背光驅動訊號，其中參考背光驅動訊號可供驅動背光模組以產生一參考亮度光；步驟720包含根據參考背光驅動訊號計算出至少第一背光驅動訊號及第二背光驅動訊號。在本實施例中，第一背光驅動訊號之振幅較佳大於參考背光驅動訊號之振幅而第二背光驅動訊號之振幅較佳係小於參考背光驅動訊號之振幅，但不限於此；在不同實施例中，第一背光驅動訊號及第二背光驅動訊號亦可依據不同設計同時大於或小於參考背光驅動訊號之振幅。

步驟740包含根據視格畫素資料計算出一液晶驅動訊號，供在一時段中驅動液晶層，本步驟之目的為控制液晶層之穿透率以供光線通過。此外，為了配合液晶顯示裝置畫面之顯示，上述該時段較佳對應於液晶顯示裝置之畫格時間(Frame time)。本發明影像優化方法另包含步驟760，分別使用第一背光驅動訊號及第二背光驅動訊號以驅動背光模組向液晶層輸出至少第一亮度光及第二亮度光，其中第一亮度光及第二亮度光之亮度係不相等。

此外，在圖6所示之實施例中，本發明之影像優化方法之光線輸出步驟另包含步驟761，將時段分為至少一第一時段及一第二時段，其中第一時段係於時間上先於該第二時段。在本實施例中，第一時段及第二時段之時間長度係實質上相等，但不限於此；在不同實施例中，第一時段之時間長度亦可相異於第二時段之時間長度。此外，光線輸出步驟另 包含步驟762，於自該第一時段進入第二時段時切換輸出之亮度。在本實施例中，如背光模組經驅動而在第一時段輸出第一亮度光，步驟762則將於自第一時段進入第二時段時驅動背光模組輸出第二亮度光。

圖7所示為本發明影像優化方法之變化實施例。如圖4所示，影像優化方法另包含步驟800，建立一個驅動訊號查找表，其中驅動訊號查找表包含至少一個驅動訊號設定；步驟810包含於驅動訊號設定中登錄參考背光驅動訊號以及相對應之第一背光驅動訊號以及第二背光驅動訊號。每一驅動訊號設定所包含之資料較佳包含參考背光驅動訊號、第一背光驅動訊號以及第二背光驅動訊號之振幅資料，但不限於此。步驟820則包含根據參考背光驅動訊號以及驅動訊號查找表，取得相對應之第一背光驅動訊號及第二背光驅動訊號。

在圖7所示之實施例中，液晶顯示裝置包含一資料儲存裝置及一資料處理器；而驅動訊號查找表較佳係儲存於資料儲存裝置中，其中記憶體係電性連接於液晶顯示裝置之資料處理器。資料處理器係用於根據視格畫素資料取得參考背光驅動訊號，之後資料處理器可根據參考背光驅動訊號之振幅自驅動訊號查找表尋找對應之第一背光驅動訊號以及第二背光驅動訊號。

如圖8所示，本發明影像優化方法另包含步驟900，包含建立一補償訊號查找表，其中補償訊號查找表包含至少一補 償訊號設定。步驟910包含於該補償訊號設定中登錄該第一背光驅動訊號及該第二背光驅動訊號以及相對應之液晶補償驅動訊號。每一驅動訊號設定所包含之資料較佳包含液晶補償驅動訊號、第一背光驅動訊號以及第二背光驅動訊號之振幅資料，但不限於此。步驟920包含根據第一背光驅動訊號、第二背光驅動訊號及補償訊號查找表取得液晶補償驅動訊號，其中本實施例之第一背光驅動訊號以及第二背光驅動訊號之振幅係用於在補償訊號查找表中尋找相對應之液晶補償驅動訊號。步驟930包含輸出一液晶補償驅動訊號並與液晶驅動訊號在該時段中同時驅動該液晶層。因此液晶補償驅動訊號係用於與液晶驅動訊號增加液晶層之穿透率並配合背光模組之光線以增加面板顯示亮度。

此外，本發明之影像優化方法亦可使用於具有複數顯示區域之液晶顯示裝置，其中每一顯示區域具有對應之液晶層及背光模組。上述液晶顯示裝置包含所包含之顯示區域可以矩陣(如3﹡3矩陣)之方式設置或排列，但不限於此；在不同實施例中，液晶顯示裝置亦可具有不同數目之顯示區域或以其他不同方式設置或排列之顯示區域。

雖然前述的描述及圖示已揭示本發明之較佳實施例，必須瞭解到各種增添、許多修改和取代可能使用於本發明較佳實施例，而不會脫離如所附申請專利範圍所界定的本發明原理之精神及範圍。熟悉該技藝者將可體會本發明可能使用於很多形式、結構、佈置、比例、材料、元件和組件的修改。 因此，本文於此所揭示的實施例於所有觀點，應被視為用以說明本發明，而非用以限制本發明。本發明的範圍應由後附申請專利範圍所界定，並涵蓋其合法均等物，並不限於先前的描述。

400‧‧‧時段

410‧‧‧第一時段

420‧‧‧第二時段

圖1a、圖1b及圖1c所示分別為使用習知影像顯示技術之液晶顯示裝置之液晶透光率、背光模組亮度以及面板顯示亮度之示意圖；圖2a、圖2b及圖2c所示分別為運用本發明影像優化方法後液晶層之液晶透光率、背光模組亮度以及面板顯示亮度之第一示意圖；圖3a、圖3b及圖3c所示分別為運用本發明影像優化方法後液晶層之液晶透光率、背光模組亮度以及面板顯示亮度之第二示意圖；圖4a、圖4b及圖4c所示分別為運用本發明影像優化方法後液晶層之液晶透光率、背光模組亮度以及面板顯示亮度之第三示意圖；圖5所示為本發明影像優化方法實施例之步驟圖；圖6所示為本發明影像優化方法另一實施例之步驟圖；圖7所示為本發明影像優化方法第三實施例之步驟圖；以及圖8所示為本發明影像優化方法第四實施例之步驟圖。

Claims (18)

1. 一種液晶顯示裝置之影像優化方法，包含：根據一視格畫素資料計算出一參考背光驅動訊號；根據該參考背光驅動訊號計算出至少一第一背光驅動訊號及一第二背光驅動訊號；根據該視格畫素資料計算出一液晶驅動訊號，供在一時段中驅動一液晶層；以及分別使用該第一背光驅動訊號及該第二背光驅動訊號驅動一背光模組於該時段中向該液晶層分別輸出至少一第一亮度光及一第二亮度光。
2. 如請求項1所述之影像優化方法，其中該液晶層驅動步驟及該背光模組光線輸出步驟係同時於該時段中進行。
3. 如請求項1所述之影像優化方法，其中該液晶層包含一穿透率，該背光模組驅動步驟另包含在該時段中根據該穿透率選擇性地輸出該第一亮度光或該第二亮度光。
4. 如請求項3所述之影像優化方法，其中該液晶層另包含一門檻值，該背光模組驅動步驟另包含在該穿透率實質上等於該門檻值時切換輸出之亮度，其中該門檻值係介於10%與90%之間。
5. 如請求項1所述之影像優化方法，另包含：將該時段分為至少一第一時段及一第二時段，其中該第一時段係於時間上先於該第二時段；以及於該第一時段及該第二時段中分別輸出具有不同亮度之一光線。
6. 如請求項5所述之影像優化方法，另包含於自該第一時段進入該第二時段時切換輸出之亮度。
7. 如請求項5所述之影像優化方法，其中該第一時段及該第二時段之長度係相等。
8. 如請求項1所述之影像優化方法，其中該第一亮度或該第二亮度為可變。
9. 如請求項1所述之影像優化方法，另包含：建立一驅動訊號查找表，其包含至少一驅動訊號設定；於該驅動訊號設定中登錄該參考背光驅動訊號以及相對應之該第一背光驅動訊號以及該第二背光驅動訊號；以及根據該參考背光驅動訊號以及該驅動訊號查找表，取得相對應之該第一背光驅動訊號及該第二背光驅動訊號。
10. 如請求項1所述之影像優化方法，另包含根據該第一背光驅動訊號及該第二背光驅動訊號輸出一液晶補償驅動訊號，用於與液晶驅動訊號在該時段中同時驅動該液晶層。
11. 如請求項10所述之影像優化方法，另包含：建立一補償訊號查找表，其包含至少一補償訊號設定；於該補償訊號設定中登錄該第一背光驅動訊號及該第二背光驅動訊號以及相對應之液晶補償驅動訊號；以及根據該第一背光驅動訊號、該第二背光驅動訊號及該補償訊號查找表，取得相對應之該液晶補償驅動訊號。
12. 一種液晶顯示裝置之影像優化方法，包含：根據一視格畫素資料輸出一參考背光驅動訊號；根據該參考背光驅動訊號輸出一液晶補償驅動訊號並用於驅動該顯示面板之一液晶層；根據該視格畫素資料及該液晶補償驅動訊號在一時段中驅動一液 晶層；根據該液晶補償驅動訊號輸出至少一第一背光驅動訊號及一第二背光驅動訊號；以及使用該第一背光驅動訊號及該第二背光驅動訊號驅動一背光模組以於該時段中向該液晶層輸出至少一第一亮度及一第二亮度，該第一背光驅動訊號及該第二背光驅動訊號分別對應於該第一亮度及該第二亮度，該時段包含至少一第一時段及一第二時段，該背光模組發出之光線在該第一時段及該第二時段內具有不同亮度。
13. 如請求項12所述之影像優化方法，其中該第一亮度或該第二亮度係為可變。
14. 如請求項12所述之影像優化方法，另包含：建立一補償訊號查找表，其包含至少一補償訊號設定；根據該參考背光驅動訊號，計算相對應之該液晶補償驅動訊號；以及於該補償訊號設定中登錄相對應之該液晶補償驅動訊號。
15. 如請求項12所述之影像優化方法，另包含：建立一驅動訊號查找表，其包含至少一驅動訊號設定；根據該液晶補償驅動訊號，計算相對應之該第一背光驅動訊號及該第二背光驅動訊號；以及於該驅動訊號設定中登錄相對應之該第一背光驅動訊號及該第二背光驅動訊號。
16. 一種液晶顯示裝置之影像優化方法，其中液晶顯示裝置包含複數顯示區域，每一顯示區域具有相對應之一液晶層及一背 光模組，該影像優化方法包含：根據一視格畫素資料產生對應每一該顯示區域之複數參考背光驅動訊號；根據每一該參考背光驅動訊號輸出相對應之一第一背光驅動訊號及一第二背光驅動訊號；於每一該顯示區域中，根據該視格畫素資料在一時段中驅動對應之該液晶層；以及於每一該顯示區域中，使用對應之該第一背光驅動訊號及該第二背光驅動訊號驅動對應之該背光模組以於該時段中向對應之該液晶層輸出至少一第一亮度及一第二亮度，該第一背光驅動訊號及該第二背光驅動訊號分別對應於該第一亮度及該第二亮度，該時段包含至少一第一時段及一第二時段。
17. 如請求項16所述之影像優化方法，另包含於每一該顯示區域中，根據每一該第一背光驅動訊號及該第二背光驅動訊號產生相對應之一液晶補償驅動訊號，其中每一該液晶補償驅動訊號係用於與該液晶驅動訊號同時在該時段中驅動對應於該顯示區域之該液晶層。
18. 如請求項16所述之影像優化方法，另包含：根據該視格畫素資料輸出複數液晶驅動訊號，其中該等液晶驅動訊號分別對應於每一該液晶層；以及於每一該顯示區域中，使用該液晶驅動訊號在該時段中驅動對應之該液晶層。