TWI423223B

TWI423223B - 液晶顯示裝置及其背光調整方法

Info

Publication number: TWI423223B
Application number: TW100116698A
Authority: TW
Inventors: Chueh Pin Ko
Original assignee: Acer Inc
Priority date: 2011-05-12
Filing date: 2011-05-12
Publication date: 2014-01-11
Also published as: TW201246165A

Description

液晶顯示裝置及其背光調整方法

本發明是有關於一種液晶顯示裝置及其背光調整方法，且特別是有關於一種液晶顯示裝置及其依據顯示訊號調整背光特性的背光調整方法。

在現今的液晶顯示裝置的發展趨勢，是傾向往大尺寸且高反應速度(60→120→240Hz)以及配合發光二極體(Light Emitting Diode，LED)背光模組的方向來發展。但在習知的液晶顯示裝置的設計上，背光模組的開啟或關閉的控制，通常與液晶顯示裝置所接收到的訊號無關。

在習知的技術領域中，常見的背光模組控制方法有二：一是維持全亮狀態，另一則是維持固定週期進行開啟及關閉。此兩種方式可提供固定亮度的光源以顯示畫面，但由於無法隨著顯示訊號的變化而調整亮度，致使顯示畫面容易過亮，而令人眼睛感覺不適，一方面容易引起視覺疲勞，同時也使純黑與純白的對比降低，影響色階和灰階的表現。

本發明提供一種液晶顯示裝置的背光調整方法，可提高顯示畫面之亮度及畫質。

本發明提出一種液晶顯示裝置的背光調整方法，包括下列步驟。偵測一影像訊號中的顯示啟動區間以及顯示關閉區間間的相對關係，其中顯示啟動區間包括影像訊號中帶有影像內容且為液晶顯示裝置所顯示之訊號，顯示關閉區間包括垂直遮沒期間、水平遮沒期間以及影像訊號中帶有影像內容但不為液晶顯示裝置所顯示之訊號之其一或其組合，相對關係為顯示啟動區間以及顯示關閉區間在影像訊號中所佔之比例關係。依據顯示啟動區間與顯示關閉區間間的相對關係的變化，調整液晶顯示裝置之背光光源的強度、點亮時間以及點亮時間點至少其中之一。

在本發明之一實施例中，上述依據顯示啟動區間與顯示關閉區間間的相對關係變化調整液晶顯示裝置之背光光源的強度、點亮時間以及點亮時間點至少其中之一的步驟包括當顯示關閉區間於影像訊號中所佔之比例增加時，執行增長背光光源的點亮時間、提早背光光源的點亮時間點以及增強背光光源的強度至少其中之一；當顯示關閉區間所佔比例減少時，執行縮減背光光源的點亮時間、延遲背光光源的點亮時間點以及減弱背光光源的強度至少其中之一。

在本發明之一實施例中，上述在偵測影像訊號中顯示啟動區間以及顯示關閉區間間的相對關係的步驟之前，更包括接收對於液晶顯示裝置之更新頻率(refresh rate)或顯示模式設定的調整訊號，以及調整顯示啟動區間以及顯示關閉區間在影像訊號中所佔之比例關係。

在本發明之一實施例中，上述在偵測影像訊號中顯示啟動區間以及顯示關閉區間間的相對關係的步驟之前，更包括偵測液晶顯示裝置之供電頻率或環境光源頻率的變化，以及根據所偵測到之供電頻率或環境光源頻率的變化，調整顯示啟動區間以及顯示關閉區間在影像訊號中所佔之比例關係。

在本發明之一實施例中，上述垂直遮沒期間包括一延伸顯示啟動區間，用以額外顯示顯示啟動區間所顯示之畫面的一部分，此延伸顯示啟動區間會隨著液晶顯示裝置之更新頻率的變動被部分劃分至顯示啟動區間，使得顯示啟動區間以及顯示關閉區間在影像訊號中所佔之比例關係產生變化。

本發明更提出一種液晶顯示裝置，其包括液晶顯示面板、背光模組、影像訊號偵測單元以及控制單元。其中背光模組提供液晶顯示面板一背光光源。影像訊號偵測單元偵測一影像訊號中的顯示啟動區間以及顯示關閉區間間的相對關係，其中顯示啟動區間包括影像訊號中帶有影像內容且為液晶顯示裝置所顯示之訊號，顯示關閉區間包括垂直遮沒期間、水平遮沒期間以及影像訊號中帶有影像內容但不為液晶顯示裝置所顯示之訊號之其一或其組合，相對關係為顯示啟動區間以及顯示關閉區間在影像訊號中所佔之比例關係。控制單元耦接影像訊號偵測單元、背光模組以及液晶顯示面板，其依據顯示啟動區間與顯示關閉區間間的相對關係的變化，調整背光光源的強度、點亮時間以及點亮時間點至少其中之一。

在本發明之一實施例中，當顯示關閉區間於影像訊號中所佔之比例增加時，控制單元控制背光模組執行增長背光光源的點亮時間、提早背光光源的點亮時間點以及增強背光光源的強度至少其中之一；當顯示關閉區間所佔比例減少時，控制單元控制背光模組執行縮減背光光源的點亮時間、延遲背光光源的點亮時間點以及減弱背光光源的強度至少其中之一。

在本發明之一實施例中，上述的影像訊號偵測單元更接收對於液晶顯示裝置之更新頻率或顯示模式設定的調整訊號，控制單元更調整顯示啟動區間以及顯示關閉區間在影像訊號中所佔之比例關係。

在本發明之一實施例中，上述的影像訊號偵測單元更偵測液晶顯示裝置之供電頻率或環境光源頻率的變化，控制單元更根據所偵測到之供電頻率或環境光源頻率的變化，調整顯示啟動區間以及顯示關閉區間在影像訊號中所佔之比例關係。

在本發明之一實施例中，上述的垂直遮沒期間包括一延伸顯示啟動區間，用以額外顯示顯示啟動區間所顯示之畫面的一部分，延伸顯示啟動區間隨液晶顯示裝置之更新頻率的變動被控制單元部分劃分至顯示啟動區間，使得顯示啟動區間以及顯示關閉區間在影像訊號中所佔之比例關係產生變化。

在本發明之一實施例中，上述之顯示啟動區間以及顯示關閉區間間的相對關係為顯示啟動區間以及顯示關閉區間在影像訊號中所佔之比例關係。

在本發明之一實施例中，上述之顯示啟動區間為影像訊號中帶有影像內容且為液晶顯示裝置所顯示之訊號的區間，顯示關閉區間包括垂直遮沒期間、水平遮沒期間以及影像訊號中帶有影像內容但不為液晶顯示裝置所顯示之訊號的區間之其一或其組合。

基於上述，本發明依據顯示啟動區間與顯示關閉區間間的相對關係，將顯示啟動區間的訊號迅速且集中地傳送，使得顯示器可以儘快地進行轉動，以達到最佳畫質。

為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

圖1繪示為本發明一實施例之液晶顯示裝置的示意圖。請參照圖1，液晶顯示裝置100包括背光模組102、影像訊號偵測單元104、控制單元106以及液晶顯示面板108。其中控制單元106耦接影像訊號偵測單元104、背光模組102以及液晶顯示面板108，背光模組102用以提供液晶顯示面板108一背光光源。影像訊號偵測單元104用以偵測影像訊號S1中顯示啟動區間以及顯示關閉區間之間的相對關係，亦即偵測影像訊號S1中在一畫面期間顯示啟動區間以及顯示關閉區間所佔的比例。其中顯示啟動區間包括影像訊號S1中帶有影像內容且為液晶顯示裝置100所顯示之訊號，而顯示關閉區間包括垂直遮沒期間、水平遮沒期間以及影像訊號S1中帶有影像內容但不為液晶顯示裝置100所顯示之訊號之其一或其組合，顯示關閉區間可例如為垂直遮沒期間(Vertical Blanking Interval，VBI)、水平遮沒期間(Horizontal Blanking Interval，HBI)。

圖2繪示為本發明一實施例之影像訊號S1的示意圖。如圖2所示，在每一個畫面期間，影像訊號S1包括顯示啟動區間以及顯示關閉區間，其中顯示關閉區間(亦即垂直遮沒期間)包括前緣(front porch)訊號F1、延伸顯示啟動區間、後緣(back porch)訊號B1以及同步訊號Sync。其中，延伸顯示啟動區間用以額外顯示顯示啟動區間所顯示之畫面的一部分，其隨液晶顯示裝置100之更新頻率的變動被控制單元106部分劃分至顯示啟動區間，使得顯示啟動區間以及顯示關閉區間在影像訊號S1中所佔之比例關係產生變化。

另外，控制單元106亦用以依據顯示啟動區間與顯示關閉區間間的相對關係變化，調整背光光源的強度、點亮時間以及點亮時間點至少其中之一。舉例來說，圖3A與圖3B繪示為本發明實施例之影像訊號S1與背光光源強度的波形示意圖。請參照圖3A與圖3B，在此假設圖3A與圖3B之影像訊號S1為應用於三維(3D)立體液晶顯示的訊號。

三維立體顯示的主要概念是隨著時間變化來交替地顯示左眼與右眼的影像，並使觀眾的眼睛交替地看到左眼影像與右眼影像。更明確地說，就是讓觀眾的左眼僅看到左眼影像，而讓觀眾的右眼僅看到右眼影像。例如利用具有左眼及右眼快門的立體眼鏡，搭配一交替顯示左眼與右眼的影像的顯示器，即可讓使用者觀賞到三維立體影像。

在圖3A與圖3B中，影像訊號S1交替地顯示左眼與右眼影像，由於液晶顯示裝置100是一種維持型(hold type)顯示器，故液晶顯示裝置100上每一像素在未被更新之前為持續地顯示目前的像素資料。因此，在液晶顯示裝置100更新顯示畫面為左眼影像的期間(亦即影像訊號S1為高邏輯準位的期間)，其所顯示的畫面實際上包含右眼影像，直到進入垂直遮沒期間時，液晶顯示裝置100所顯示的畫面才會完全被更新為左眼影像。同理，在液晶顯示裝置100更新顯示畫面為右眼影像的期間，其所顯示的畫面實際上亦包含左眼影像，直到進入垂直遮沒期間之際，液晶顯示裝置100所顯示的畫面才會完全被更新為右眼影像。

為避免產生兩眼視覺上的干擾，控制單元106配合影像訊號S1的波形於進入垂直遮沒期間後才點亮背光光源。其中由於液晶分子轉動至定位需一定的時間，因此背光光源不會在影像訊號S1轉為低邏輯準位的同時就被點亮，亦即背光光源強度波形的上升緣會落於影像訊號S1波形的下降緣之後。藉由控制單元106於對應的垂直遮沒期間點亮背光光源即可使液晶顯示裝置100交替地顯示出左眼畫面與右眼畫面，即可使觀賞者感受到立體的影像效果。

而當液晶顯示裝置100配合實際的三維立體顯示技術應用而改變更新頻率時，控制單元106將依據影像訊號S1中顯示啟動區間與顯示關閉區間間的相對關係變化，調整液晶顯示裝置100的背光特性。如圖3A與圖3B所示，假設圖3A為液晶顯示裝置100的畫面更新頻率為100Hz時影像訊號S1與背光光源強度的波形，而圖3B為液晶顯示裝置100的畫面更新頻率為120Hz時影像訊號S1與背光光源強度的波形。當液晶顯示裝置100畫面更新頻率提高時，延伸顯示啟動區間被控制單元106劃分至顯示啟動區間的部份將增加，例如對應被劃分至顯示啟動區間的延伸顯示啟動區間的顯示線自500條顯示線增加至800條顯示線，進而使得影像訊號S1中顯示關閉區間所佔的比例變高，使得液晶顯示裝置100所顯示的畫面完成更新的時間提前。為使液晶顯示裝置100能保有良好的顯示品質，控制單元106將配合提前完成顯示畫面更新的液晶顯示裝置100將背光光源的亮度增強，以避免顯示畫面因提前完成更新而導致畫面亮度變暗。

如圖3B所示，增強背光光源的亮度的方式可例如為增加背光光源強度的波形的寬度、高度或將背光光源強度波形的上升緣提前，亦即可提早背光光源的點亮時間點、增長背光光源的點亮時間或增強背光光源的強度。在圖3B的實施例中為同時利用此三種方式來增強背光光源的亮度，然實際上並不以此為限，使用者可依實際情形選擇三種方式中的至少其中之一來增強背光光源的亮度。

類似地，當液晶顯示裝置100的頻率由高變低時，控制單元106亦可以類似的方式來減弱背光光源的亮度，亦即執行縮減背光光源的點亮時間、延遲背光光源的點亮時間點以及減弱背光光源的強度至少其中之一，以避免顯示畫面的亮度過亮而降低觀賞品質。藉由上述實施例的教示，本領域具通常知識者應可類推其詳細的實施方式，因此不再贅述。

圖4繪示為本發明一實施例之液晶顯示裝置的背光調整方法流程圖。請參照圖4，歸納上述液晶顯示裝置100的背光調整方法可包括下列步驟。首先，偵測影像訊號的顯示啟動區間以及顯示關閉區間間的相對關係(步驟S402)，其中顯示啟動區間為影像訊號中帶有影像內容且為液晶顯示裝置所顯示之訊號，而顯示關閉區間包括垂直遮沒期間、水平遮沒期間以及影像訊號中帶有影像內容但不為液晶顯示裝置所顯示之訊號之其一或其組合。接著，依據顯示啟動區間與顯示關閉區間間的相對關係的變化，調整液晶顯示裝置100之背光光源的強度、點亮時間以及點亮時間點至少其中之一(步驟S404)。例如當液晶顯示裝置100頻率提高時，影像訊號中顯示關閉區間所佔的比例將變高，此時可將背光光源的亮度增強，以避免顯示畫面因提前完成更新而導致畫面亮度變暗。其中增強背光光源的亮度的方式可例如為提早背光光源的點亮時間點、增長背光光源的點亮時間或增強背光光源的強度至少其中之一。

圖5繪示為本發明另一實施例之液晶顯示裝置的背光調整方法流程圖。進一步來說，上述液晶顯示裝置100的背光調整方法可如圖5所示，請參照圖5。本實施例之液晶顯示裝置100的背光調整方法與圖4實施例之背光調整方法的不同之處在於，在本實施例中，於偵測影像訊號S1的顯示啟動區間以及顯示關閉區間間的相對關係的步驟之前，影像訊號偵測單元104先接收對於液晶顯示裝置100之更新頻率或顯示模式設定的調整訊號(步驟S502)。接著，控制單元106才調整顯示啟動區間以及顯示關閉區間在影像訊號S1中所佔之比例關係(步驟S504)，然後再依據顯示啟動區間與顯示關閉區間間的相對關係的變化，調整液晶顯示裝置100之背光光源的強度、點亮時間以及點亮時間點至少其中之一(步驟S506)。

圖6繪示為本發明另一實施例之液晶顯示裝置的背光調整方法流程圖。請參照圖6，本實施例之液晶顯示裝置100的背光調整方法與圖4實施例之背光調整方法的不同之處在於，在本實施例中，於偵測影像訊號S1的顯示啟動區間以及顯示關閉區間間的相對關係的步驟之前，影像訊號偵測單元104先偵測液晶顯示裝置之供電頻率或環境光源頻率的變化(步驟S602)。控制單元106才根據所偵測到之供電頻率或環境光源頻率的變化來調整顯示啟動區間以及顯示關閉區間在影像訊號S1中所佔之比例關係(步驟S604)。舉例來說，當影像訊號偵測單元104偵測環境亮度變亮時，延伸顯示啟動區間被控制單元106劃分至顯示啟動區間的部份將增加，例如對應被劃分至顯示啟動區間的延伸顯示啟動區間的顯示線自45條顯示線增加至300條顯示線，進而使得影像訊號S1中顯示關閉區間所佔的比例變高。然後控制單元106再依據顯示啟動區間與顯示關閉區間間的相對關係的變化，調整液晶顯示裝置100之背光光源的強度、點亮時間以及點亮時間點至少其中之一(步驟S606)。

值得注意的是，上述液晶顯示裝置100與背光調整方法並不限定應用於三維立體液晶顯示裝置100中，在部分實施例中，其亦可應用於其他類型的顯示器或應用於二維(2D)的顯示技術中。例如當二維的顯示器偵測到環境亮度變亮時，亦可依據上述實施例所述的方式增強背光光源的亮度，以避免顯示畫面的亮度過暗而降低觀賞品質。藉由上述實施例的教示，本領域具通常知識者應可類推其詳細的實施方式，因此不再贅述。

綜上所述，本發明藉由依據影像訊號中顯示啟動區間與顯示關閉區間間的相對關係變化調整液晶顯示裝置的背光特性，依據顯示器更新頻率的升高或降低以控制背光光源的點亮時間點、點亮時間或強度的方式，將液晶顯示裝置的背光強度減弱或增強，以避免顯示畫面的亮度過亮或過暗，進而提升觀賞品質。

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，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‧‧‧液晶顯示裝置

102‧‧‧背光模組

104‧‧‧影像訊號偵測單元

106‧‧‧控制單元

108‧‧‧液晶顯示面板

S1‧‧‧影像訊號

F1‧‧‧前緣訊號

B1‧‧‧後緣訊號

Sync‧‧‧同步訊號

S402~S404、S502~S506、S602~S606‧‧‧背光調整方法的流程步驟

圖1繪示為本發明一實施例之液晶顯示裝置的示意圖。

圖2繪示為本發明一實施例之影像訊號的示意圖。

圖3A與圖3B繪示為本發明實施例之影像訊號與背光光源強度的波形示意圖。

圖4~圖6繪示為本發明實施例之液晶顯示裝置的背光調整方法流程圖。

S402~S404‧‧‧背光調整方法的流程步驟

Claims

一種液晶顯示裝置的背光調整方法，包括：偵測一影像訊號中的一顯示啟動區間以及一顯示關閉區間間的一相對關係，其中該顯示啟動區間包括該影像訊號中帶有一影像內容且為該液晶顯示裝置所顯示之訊號，該顯示關閉區間包括垂直遮沒期間、水平遮沒期間以及該影像訊號中帶有該影像內容但不為該液晶顯示裝置所顯示之訊號之其一或其組合，該相對關係為該顯示啟動區間以及該顯示關閉區間在該影像訊號中所佔之一比例關係；以及依據該顯示啟動區間與該顯示關閉區間間的該相對關係的變化，調整該液晶顯示裝置之一背光光源的強度、點亮時間以及點亮時間點至少其中之一。
如申請專利範圍第1項所述之方法，其中依據該顯示啟動區間與該顯示關閉區間間的該相對關係的變化調整該液晶顯示裝置之該背光光源的強度、點亮時間以及點亮時間點至少其中之一的步驟包括：當該顯示關閉區間於該影像訊號中所佔之比例增加時，執行增長該背光光源的點亮時間、提早該背光光源的點亮時間點以及增強該背光光源的強度至少其中之一；以及當該顯示關閉區間所佔比例減少時，執行縮減該背光光源的點亮時間、延遲該背光光源的點亮時間點以及減弱該背光光源的強度至少其中之一。
如申請專利範圍第2項所述之方法，其中在偵測該影像訊號中該顯示啟動區間以及該顯示關閉區間間的該相對關係的步驟之前，更包括：接收對於該液晶顯示裝置之一更新頻率(refresh rate)或一顯示模式設定的一調整訊號；以及調整該顯示啟動區間以及該顯示關閉區間在該影像訊號中所佔之該比例關係。
如申請專利範圍第2項所述之方法，其中在偵測該影像訊號中該顯示啟動區間以及該顯示關閉區間間的該相對關係的步驟之前，更包括：偵測該液晶顯示裝置之一供電頻率或一環境光源頻率的變化；以及根據所偵測到之該供電頻率或該環境光源頻率的變化，調整該顯示啟動區間以及該顯示關閉區間在該影像訊號中所佔之該比例關係。
如申請專利範圍第2項所述之方法，其中該垂直遮沒期間包括一延伸顯示啟動區間，用以額外顯示該顯示啟動區間所顯示之畫面的一部分，該延伸顯示啟動區間隨該液晶顯示裝置之一更新頻率的變動被部分劃分至該顯示啟動區間，使得該顯示啟動區間以及該顯示關閉區間在該影像訊號中所佔之比例關係產生變化。
一種液晶顯示裝置，包括：一液晶顯示面板；一背光模組，用來提供該液晶顯示面板一背光光源；一影像訊號偵測單元，用來偵測一影像訊號中的一顯示啟動區間以及一顯示關閉區間間的一相對關係，其中該顯示啟動區間包括該影像訊號中帶有一影像內容且為該液晶顯示裝置所顯示之訊號，該顯示關閉區間包括垂直遮沒期間、水平遮沒期間以及該影像訊號中帶有該影像內容但不為該液晶顯示裝置所顯示之訊號之其一或其組合，該相對關係為該顯示啟動區間以及該顯示關閉區間在該影像訊號中所佔之一比例關係；以及一控制單元，耦接該影像訊號偵測單元、該背光模組以及該液晶顯示面板，用來依據該顯示啟動區間與該顯示關閉區間間的該相對關係的變化調整該背光光源的強度、點亮時間以及點亮時間點至少其中之一。
如申請專利範圍第6項所述之液晶顯示裝置，其中當該顯示關閉區間於該影像訊號中所佔之比例增加時，該控制單元控制該背光模組執行增長該背光光源的點亮時間、提早該背光光源的點亮時間點以及增強該背光光源的強度至少其中之一；而當該顯示關閉區間所佔比例減少時，該控制單元控制該背光模組執行縮減該背光光源的點亮時間、延遲該背光光源的點亮時間點以及減弱該背光光源的強度至少其中之一。
如申請專利範圍第7項所述之液晶顯示裝置，其中該影像訊號偵測單元更用來接收對於該液晶顯示裝置之一更新頻率或一顯示模式設定的一調整訊號；該控制單元更用來調整該顯示啟動區間以及該顯示關閉區間在該影像訊號中所佔之該比例關係。
如申請專利範圍第7項所述之液晶顯示裝置，其中該影像訊號偵測單元更用來偵測該液晶顯示裝置之一供電頻率或一環境光源頻率的變化；該控制單元更用來根據所偵測到之該供電頻率或該環境光源頻率的變化，調整該顯示啟動區間以及該顯示關閉區間在該影像訊號中所佔之該比例關係。
如申請專利範圍第7項所述之液晶顯示裝置，其中該垂直遮沒期間包括一延伸顯示啟動區間，用以額外顯示該顯示啟動區間所顯示之畫面的一部分，該延伸顯示啟動區間隨該液晶顯示裝置之一更新頻率的變動被該控制單元部分劃分至該顯示啟動區間，使得該顯示啟動區間以及該顯示關閉區間在該影像訊號中所佔之比例關係產生變化。