TWI416488B - 畫素資料的補償方法、時序控制器以及液晶顯示器 - Google Patents

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Ming Fon Chien
Szu Che Yeh
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Au Optronics Corp
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畫素資料的補償方法、時序控制器以及液晶顯示器
本發明是有關於一種平面顯示技術,且特別是有關於一種將高動態範圍顯示技術應用在液晶顯示器的畫素資料之補償方法及其時序控制器。
一般而言,為了要將高動態範圍(high dynamic range,HDR)顯示技術應用於液晶顯示器(liquid crystal display,LCD),通常會將背光模組(backlight module)分成多個背光區域(亦即M*N區的背光結構)以進行分區控制(local dimming)。一旦各背光區域所提供的光源亮度被決定後,各背光區域所對應的畫素區域之畫素的畫素資料就會被據以進行補償,藉以期望兩者的結合可表現出目標影像(target image)。
然而,由於各畫素區域之畫素的畫素資料僅會依據其所對應之背光區域(亦即單一背光區域)所提供的光源亮度來進行補償,以至於液晶顯示器最終所呈現的影像很有可能會因為各背光區域所提供的光源亮度之差異,而造成各背光區域的邊界分界處產生區塊效應。舉例來說,在影像中某一區相同顏色的天空藍橫跨兩個不同背光區域的話,則會在這兩個背光區域之邊界分界處看到顏色深淺不一的天空藍。如此一來,液晶顯示器最終所呈現的影像就不會很平滑(smooth)。
有鑒於此,本發明提供一種畫素資料的補償方法,其包括:依據背光模組中多個背光區域之位置,決定每一背光區域之第一補償係數;依據顯示面板中每一畫素相對於該些背光區域的位置與各背光區域間相互影響的方式,決定每一畫素對應的至少一第一補償係數;依據每一畫素對應的該至少一第一補償係數,執行一計算而獲得每一畫素之第二補償係數;以及依據每一畫素之該第二補償係數,分別對每一畫素之畫素資料進行補償。
在本發明的一實施例中,背光模組具有由四個邊壁所構成的邊框,且該些背光區域之間相互影響的方式包括:單一背光區域所提供之光源未受到其他背光區域所提供之光源的影響;單一背光區域靠近該背光模組之單一邊壁,所提供之光源受到其他三邊相鄰背光區域所提供之光源的影響;單一背光區域靠近該背光模組之兩邊壁,所提供之光源受到其他兩邊相鄰背光區域所提供之光源的影響;以及單一背光區域未與該背光模組之邊壁相鄰,所提供之光源受到所有相鄰或其他背光區域所提供之光源的影響。
在本發明的一實施例中,決定每一畫素對應的該至少一第一補償係數的步驟包括:劃分該些畫素為第一畫素群組、第二畫素群組以及第三畫素群組,其中該第一畫素群組之每一畫素係相鄰該邊框之一邊壁,並位在單一背光區域之邊緣且相鄰另一背光區域;該第二畫素群組之每一畫素係相鄰該邊框之兩邊壁,並位在單一背光區域之角落且 未與其他背光區域相鄰;以及該第三畫素群組之每一畫素未與任何邊壁相鄰,且該第一畫素群組與該第二畫素群組包圍該第三畫素群組。
在本發明的一實施例中,第一畫素群組中的每一畫素所相對應的該至少一第一補償係數的個數為2。
在本發明的一實施例中,第二畫素群組中的每一畫素所相對應的該至少一第一補償係數的個數為1。
在本發明的一實施例中,第三畫素群組中的每一畫素所相對應的該至少一第一補償係數的個數為4。
在本發明的一實施例中,前述計算至少包括一內插計算。
本發明另提供一種時序控制器,其包括補償單元。此補償單元經組態以進行前述畫素資料的補償方法。
本發明再提供一種液晶顯示器,其包括前述時序控制器以及採用多區背光結構的背光模組。
應瞭解的是,上述一般描述及以下具體實施方式僅為例示性及闡釋性的,其並不能限制本發明所欲主張之範圍。
現將詳細參考本發明之實施例,在附圖中說明所述實施例之實例。另外,凡可能之處,在圖式及實施方式中使用相同標號的元件/構件/符號代表相同或類似部分。
圖1繪示為本發明一實施例之液晶顯示器100的系統方塊圖。請參照圖1,液晶顯示器100包括顯示面板101、 背光模組103、時序控制器105、背光模組驅動器107、閘極驅動器109,以及源極驅動器111。其中,顯示面板101內具有多個以矩陣方式排列的畫素,圖1中係以i×j來表示之。
背光模組103(例如為發光二極體背光模組)具有多個背光區域,用以提供顯示面板101所需的背光源。更清楚來說,圖2繪示為本發明一實施例之背光模組103的示意圖,而圖3繪示為本發明一實施例之顯示面板101的示意圖。請合併參照圖1~圖3,背光模組103具有9個背光區域B1~B9,但並不限制於此。背光區域B1~B9係由背光模組驅動器107參照從時序控制器105所獲得的背光值而予以被各別驅動來提供顯示面板101所需的背光源。
於本實施例中,由於背光模組103具有9個背光區域B1~B9,以至於顯示面板101會被區分為相應的9個畫素區域P1~P9,且背光區域B1~B9會各別提供光源給畫素區域P1~P9。舉例來說,背光區域B1會提供光源給畫素區域P1、背光區域B2會提供光源給畫素區域P2,請依此類推至背光區域B9會提供光源給畫素區域P9。另外,各畫素區域P1~P9又可以被區分為4個子畫素區域,但並不限制於此。舉例來說,畫素區域P1可以被區分為子畫素區域P11~P14、畫素區域P2可以被區分為子畫素區域P21~P24,請依此類推至畫素區域P9可以被區分為子畫素區域P91~P94。
由此可知,本實施例之背光模組103乃是採用3*3區 的背光結構,且背光區域B1~B9可各別受時序控制器105的控制以達到分區控制(local dimming)的目的,藉此即可將高動態範圍(high dynamic range,HDR)顯示技術應用於液晶顯示器100。
然而,從先前技術所揭示的內容大至可知,由於各畫素區域之畫素的畫素資料僅會依據其所對應之背光區域(亦即單一背光區域)所提供的光源亮度來進行補償,以至於液晶顯示器最終所呈現的影像很有可能會因為各背光區域所提供的光源亮度之差異,而造成各背光區域的邊界分界處產生區塊效應。
為了要能有效的解決這樣的問題,本實施例將透過時序控制器105內部的補償單元105a以對顯示面板101之每一畫素的畫素資料進行兩階段的調變而予以進行補償。
更清楚來說,圖4繪示為本發明一實施例之畫素資料的補償方法流程圖。請合併參照圖1~圖4,時序控制器105內部的補償單元105a經組態以依據背光區域B1~B9之位置,而決定9個第一補償係數(步驟S401);依據顯示面板101內每一畫素相對於背光區域B1~B9的位置以及各背光區域B1~B9間相互影響的方式,而決定顯示面板101內每一畫素對應的至少一第一補償係數(步驟S402);依據每一畫素相對應的至少一第一補償係數執行一計算而獲得每一畫素之第二補償係數(步驟S403);以及依據每一畫素之第二補償係數分別對顯示面板101內每一畫素之畫素資料進行補償(步驟S404)。
於本實施例中,背光模組103具有由四個邊壁W1~W4所構成的邊框F,且背光區域B1~B9之間相互影響的方式包括有以下幾種情況,但並不限制於此:1、單一背光區域所提供之光源未受到其他背光區域所提供之光源的影響,例如圖5A所繪示般的背光區域之發光二極體LED所提供的光源未受到其他背光區域所提供之光源的影響;2、單一背光區域僅相鄰背光模組之單一邊框,所提供之光源受到其他三邊相鄰背光區域所提供之光源的影響,例如圖5B所繪示般的背光區域之發光二極體LED所提供的光源僅相鄰背光模組103之單一邊壁W1、W2、W3或W4;3、單一背光區域相鄰背光模組之兩邊框,所提供之光源受到其他兩邊相鄰背光區域所提供之光源的影響,例如圖5C所繪示般的背光區域之發光二極體LED所提供的光源相鄰背光模組103之兩邊框(W1,W2)、(W1,W4)、(W3,W2)或(W3,W4);以及4、單一背光區域未與背光模組之邊框相鄰,所提供之光源受到所有相鄰背光區域所提供之光源的影響,例如圖5D所繪示般的背光區域之發光二極體LED1所提供的光源受到相鄰或其他背光區域之發光二極體LED2所提供之光源的影響。
於本實施例中,由於時序控制器105會提供背光值給背光模組驅動器107以各別對背光區域B1~B9進行驅動, 故而時序控制器105內部的補償單元105a可以參照時序控制器105所提供的背光值而得知各背光區域B1~B9相互影響的方式。舉例來說,背光區域B1、B3、B7與B9所提供之光源會受到背光模組103之兩邊框(W1,W4)、(W1,W2)、(W3,W4)或(W3,W2)的影響;背光區域B2、B4、B6與B8所提供之光源僅受到背光模組103之單一邊壁W1、W4、W2或W3的影響;而背光區域B5則有可能未受到或者受到其餘背光區域B1~B4以及B6~B9所提供之光源的影響。
一旦時序控制器105內部的補償單元105a得知各背光區域B1~B9相互影響的方式後,補償單元105a即可參照時序控制器105所提供的背光值來推知並決定出9個第一補償係數,以下將以I1~I9來表示這9個第一補償係數,且這9個第一補償係數I1~I9會各別對應畫素區域P1~P9。舉例來說,第一補償係數I1對應畫素區域P1、第一補償係數I2,依此類推至第一補償係數I9對應畫素區域P9。
基於上述可知,每一畫素區域P1~P9會被區分為4個子畫素區域。於本實施例中,子畫素區域P12、P13、P21、P22、P31、P34、P41、P43、P62、P64、P71、P74、P83、P84、P92與P93內的畫素被定義為第一畫素群組、子畫素區域P11、P32、P73與P94內的畫素被定義為第二畫素群組,而其餘子畫素區域P14、P23、P24、P33、P42、P44、P51、P52、P53、P54、P61、P63、P72、P81、P82與P91內的畫素則被定義為第三畫素群組。
於本實施例中,第一畫素群組的位置實質上靠近背光模組103之邊壁W1~W4之一;第二畫素群組的位置實質上位於邊框F的角落,亦即靠近背光模組103之邊壁W1~W4之二;而第一畫素群組與第二畫素群組會包圍第三畫素群組。
當補償單元105a決定出9個第一補償係數I1~I9之後,補償單元105a會依據顯示面板101內各畫素對於背光區域B1~B9的位置,而決定每一畫素相對應的第一補償係數,並據以執行一計算而獲得每一畫素之第二補償係數,以分別對顯示面板101內每一畫素之畫素資料進行補償。
更清楚來說,由於背光區域B1、B3、B7與B9各別提供給子畫素區域P11、P32、P73與P94內之畫素(亦即第二畫素群組)的光源較不會受到其餘背光區域B2、B4、B5、B6與B8所提供之光源的影響。因此,補償單元105a即會決定子畫素區域P11內各畫素相對應的第一補償係數為I1,且據以執行一計算(例如內插計算)而獲得第二補償係數(亦即還是第一補償係數為I1),藉以對子畫素區域P11內各畫素之畫素資料進行補償。相似地,補償單元105a同樣會以第一補償係數I3、I7與I9來各別對子畫素區域P32、P73與P94內各畫素之畫素資料進行補償。由此可推知,補償單元105a會以單一第一補償係數來對第二畫素群組內各畫素之畫素資料進行補償。
另外,由於背光區域B1~B4與B6~B9各別提供給子畫素區域P12、P13、P21、P22、P31、P34、P41、P43、 P62、P64、P71、P74、P83、P84、P92與P93內之畫素(亦即第一畫素群組)的光源較容易受到鄰近背光區域所提供之光源的影響。舉例來說,背光區域B1提供給子畫素區域P12內之畫素的光源較容易受到背光區域B2所提供之光源的影響,而背光區域B1提供給子畫素區域P13內之畫素的光源較容易受到背光區域B4所提供之光源的影響。
更舉例來說,背光區域B2提供給子畫素區域P21內之畫素的光源較容易受到背光區域B1所提供之光源的影響,而背光區域B2提供給子畫素區域P22內之畫素的光源較容易受到背光區域B3所提供之光源的影響。請依此類推之,故不再加以贅述。
因此,補償單元105a即會決定子畫素區域P12內各畫素相對應的第一補償係數為I1與I2,且據以執行一計算(例如內插計算)而獲得第二補償係數(亦即第一補償係數I1與I2的內插值),藉以對子畫素區域P12內各畫素之畫素資料進行補償。相似地,補償單元105a會以第一補償係數I1與I4的內插值來對子畫素區域P13內各畫素之畫素資料進行補償。
於此,依據上述補償單元105a對於子畫素區域P12與P13內各畫素之畫素資料進行補償的內容,本領域之技術人員當可自行類推出補償單元105a對於子畫素區域P21、P22、P31、P34、P41、P43、P62、P64、P71、P74、P83、P84、P92與P93內各畫素之畫素資料進行補償的方式,故而在此並不再加以贅述之。由此可推知,補償單元 105a會以2個第一補償係數的內插值來對第一畫素群組內各畫素之畫素資料進行補償。
再者,由於背光區域B1~B9各別提供給子畫素區域P14、P23、P24、P33、P42、P44、P51、P52、P53、P54、P61、P63、P72、P81、P82與P91內之畫素(亦即第三畫素群組)的光源較容易受到周圍背光區域所提供之光源的影響。舉例來說,背光區域B1提供給子畫素區域P14內之畫素的光源較容易受到背光區域B2、B4與B5所提供之光源的影響。
更舉例來說,背光區域B2提供給子畫素區域P23內之畫素的光源較容易受到背光區域B1、B4與B5所提供之光源的影響,而背光區域B2提供給子畫素區域P24內之畫素的光源較容易受到背光區域B3、B5與B6所提供之光源的影響。請依此類推之,故不再加以贅述。
因此,補償單元105a即會決定子畫素區域P14內各畫素相對應的第一補償係數為I1、I2、I4與I5,且據以執行一計算(例如內插計算)而獲得第二補償係數(亦即第一補償係數I1、I2、I4與I5的內插值),藉以對子畫素區域P14內各畫素之畫素資料進行補償。相似地,補償單元105a會以第一補償係數I1、I2、I4與I5的內插值來對子畫素區域P23內各畫素之畫素資料進行補償,而補償單元105a會以第一補償係數I2、I3、I5與I6的內插值來對子畫素區域P24內各畫素之畫素資料進行補償。
於此,依據上述補償單元105a對於子畫素區域P14、 P23與P24內各畫素之畫素資料進行補償的內容,本領域之技術人員當可自行類推出補償單元105a對於子畫素區域P33、P42、P44、P51、P52、P53、P54、P61、P63、P72、P81、P82與P91內各畫素之畫素資料進行補償的方式,故而在此並不再加以贅述之。由此可推知,補償單元105a會以4個第一補償係數的內插值來對第三畫素群組內各畫素之畫素資料進行補償。
如此一來,當時序控制器105控制閘極驅動器109以序列輸出掃描訊號來逐一開啟顯示面板101內的每一列畫素時,時序控制器105會藉由源極驅動器111以將補償單元105a補償過後的畫素資料提供給被閘極驅動器109所開啟的列畫素。另外,時序控制器105於此時亦會提供背光值給背光模組驅動器107以各別控制背光區域B1~B9所提供之光源的亮度,藉以達到分區控制(local dimming)的目的,而將高動態範圍(high dynamic range,HDR)顯示技術順利應用於液晶顯示器100。
綜上所述,本發明所提出的時序控制器105會考慮到背光區域B1~B9相互影響的程度來據以進行兩階段的調變(亦即一併考慮周圍背光區域的影響而進行畫素資料的補償),以對各畫素區域P1~P9內之畫素的畫素資料進行補償,如此將有別於傳統各畫素區域之畫素的畫素資料僅會依據其所對應之背光區域所提供的光源亮度來進行補償的方式(亦即僅考慮單一背光區域就行畫素資料的補償)。
因此,本發明之液晶顯示器100最終所呈現的影像並 不會因為各背光區域B1~B9所提供的光源亮度之差異,而造成各背光區域B1~B9的邊界分界處產生區塊效應,從而使得液晶顯示器100最終所呈現的影像會相當的平滑(smooth)。
此外,雖然上述實施例係以3*3個背光區域與3*3個畫素區域為例來進行說明,但本發明並不限制於此。也就是說,可以視實際設計需求來決定之。再者,雖然上述實施例所述及的計算方式是以內插計算為例來進行說明,但本發明並不限制於此,例如亦可利用變數計算方式來取代內插計算,而該等變形的實施方式亦屬本發明所欲保護的範疇之一。
雖然本發明已以上述示範性實施例揭露如上,然其並非用以限定本發明,任何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,當可作些許之更動與潤飾,故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‧‧‧液晶顯示器
101‧‧‧顯示面板
103‧‧‧背光模組
105‧‧‧時序控制器
105a‧‧‧補償單元
107‧‧‧背光模組驅動器
109‧‧‧閘極驅動器
111‧‧‧源極驅動器
B1~B9‧‧‧背光區域
W1~W4‧‧‧邊壁
F‧‧‧邊框
P1~P9‧‧‧畫素區域
P11~P14、P21~P24、P31~P34、P41~P44、P51~P54、P61~P64、P71~P74、P81~P84、P91~P94‧‧‧子畫素區域
S401~S404‧‧‧本發明一實施例之畫素資料的補償方法流程圖各步驟
LED、LED1、LED2‧‧‧發光二極體
圖1繪示為本發明一實施例之液晶顯示器的系統方塊圖。
圖2繪示為本發明一實施例之背光模組的示意圖。
圖3繪示為本發明一實施例之顯示面板的示意圖。
圖4繪示為本發明一實施例之畫素資料的補償方法流程圖。
圖5A~圖5D分別繪示為本發明一實施例之背光區域之間相互影響的示意圖。
S401~S404‧‧‧本發明一實施例之畫素資料的補償方法流程圖各步驟

Claims (13)

  1. 一種畫素資料的補償方法,包括:依據一背光模組中多個背光區域之位置,決定每一背光區域之第一補償係數;依據一顯示面板中每一畫素相對於該些背光區域的位置與各背光區域間相互影響的方式,決定該每一畫素對應的至少一第一補償係數;依據該每一畫素對應的該至少一第一補償係數,執行一計算而獲得該每一畫素之第二補償係數;依據該每一畫素之該第二補償係數,分別對每一畫素之畫素資料進行補償;若該些畫素其中之一所對應的背光區域所提供之光源未受到其他背光區域所提供之光源的影響,以該其中之一畫素所對應的背光區域之第一補償係數做為計算該其中之一畫素之該第二補償係數的依據;以及若該些畫素其中之一所對應的背光區域所提供之光源受到該些畫素其中之另一所對應的背光區域所提供之光源的影響,以該其中之一及該其中之另一所對應的背光區域之第一補償係數做為計算該其中之一畫素之該第二補償係數的依據。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之畫素資料的補償方法,其中該背光模組具有由四個邊壁所構成的一邊框,且該些背光區域之間相互影響的方式包括:單一背光區域所提供之光源未受到其他背光區域所提 供之光源的影響;單一背光區域靠近該背光模組之單一邊壁,所提供之光源受到其他三邊相鄰背光區域所提供之光源的影響;單一背光區域靠近該背光模組之兩邊壁,所提供之光源受到其他兩邊相鄰背光區域所提供之光源的影響;以及單一背光區域未與該背光模組之邊壁相鄰,所提供之光源受到所有相鄰或其他背光區域所提供之光源的影響。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之畫素資料的補償方法,其中決定該每一畫素對應的該至少一第一補償係數的步驟包括:劃分該些畫素為一第一畫素群組、一第二畫素群組以及一第三畫素群組,其中該第一畫素群組之每一畫素係相鄰該邊框之一邊壁,並位在單一背光區域之邊緣且相鄰另一背光區域,該第二畫素群組之每一畫素係相鄰該邊框之兩邊壁,並位在單一背光區域之角落且未與其他背光區域相鄰,以及該第三畫素群組之每一畫素未與任何邊壁相鄰,且該第一畫素群組與該第二畫素群組包圍該第三畫素群組。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之畫素資料的補償方法,其中該第一畫素群組中的每一畫素所對應的該至少一第一補償係數的個數為2。
  5. 如申請專利範圍第3項所述之畫素資料的補償方 法,其中該第二畫素群組中的每一畫素所對應的該至少一第一補償係數的個數為1。
  6. 如申請專利範圍第3項所述之畫素資料的補償方法,其中該第三畫素群組中的每一畫素所對應的該至少一第一補償係數的個數為4。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之畫素資料的補償方法,其中該計算至少包括一內插計算。
  8. 一種時序控制器,包括:一補償單元,其經組態以:依據一背光模組中多個背光區域之位置,決定每一背光區域之第一補償係數;依據一顯示面板中每一畫素相對於該些背光區域的位置與各背光區域間相互影響的方式,決定該每一畫素對應的至少一第一補償係數;依據該每一畫素對應的該至少一第一補償係數,執行一計算而獲得該每一畫素之第二補償係數;以及依據該每一畫素之該第二補償係數,分別對每一畫素之畫素資料進行補償;若該些畫素其中之一所對應的背光區域所提供之光源未受到其他背光區域所提供之光源的影響,以該其中之一畫素所對應的背光區域之第一補償係數做為計算該其中之一畫素之該第二補償係數的依據;以及若該些畫素其中之一所對應的背光區域所提供之光源受到該些畫素其中之另一所對應的背光區域所提供之 光源的影響,以該其中之一及該其中之另一所對應的背光區域之第一補償係數做為計算該其中之一畫素之該第二補償係數的依據。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之時序控制器,其中每一畫素相對應的至少一第一補償係數的個數為1、2或4。
  10. 如申請專利範圍第8項所述之時序控制器,其中該計算至少包括一內插計算。
  11. 一種液晶顯示器,包括:一顯示面板,具有多個以矩陣方式排列的畫素;一背光模組,具有多個背光區域,用以提供該顯示面板所需的背光源;以及一時序控制器,包括一補償單元,該補償單元經組態以:依據該些背光區域之位置,決定每一背光區域之第一補償係數;依據每一畫素相對於該些背光區域的位置與各背光區域間相互影響的方式,決定該每一畫素對應的至少一第一補償係數;依據該每一畫素對應的該至少一第一補償係數,執行一計算而獲得該每一畫素之第二補償係數;以及依據該每一畫素之該第二補償係數,分別對每一畫素之畫素資料進行補償;若該些畫素其中之一所對應的背光區域所提供之光源未受到其他背光區域所提供之光源的影響,以該其中 之一畫素所對應的背光區域之第一補償係數做為計算該其中之一畫素之該第二補償係數的依據;以及若該些畫素其中之一所對應的背光區域所提供之光源受到該些畫素其中之另一所對應的背光區域所提供之光源的影響,以該其中之一及該其中之另一所對應的背光區域之第一補償係數做為計算該其中之一畫素之該第二補償係數的依據。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之液晶顯示器,其中每一畫素相對應的至少一第一補償係數的個數為1、2或4。
  13. 如申請專利範圍第11項所述之液晶顯示器,其中該計算至少包括一內插計算。
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