TWI427603B - 顯示器與其驅動裝置與驅動方法 - Google Patents
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Description
本發明是有關於一種平面顯示技術，且特別是有關於一種避免顯示器出現人眼可察覺的閃爍現象的驅動裝置與驅動方法，以及應用其之顯示器。
隨著光電與半導體技術的演進，所以帶動了平面顯示器之蓬勃發展，而在諸多平面顯示器中，液晶顯示器因具有高空間利用效率、低消耗功率、無輻射以及低電磁干擾等優越特性，隨即已成為市場之主流。液晶顯示器一般包括液晶顯示面板與背光模組，而由於液晶顯示面板本身並不具備自發光的特性，因此液晶顯示面板必須配置背光模組，藉以提供液晶顯示面板所需之面光源，如此液晶顯示器才能顯示影像給使用者觀看。
在現今的液晶顯示器中，為了要提高對比度，會調整背光模組所發出之背光光源的亮度，以提升液晶顯示器所顯示的暗態(最低灰階值)畫面與亮態(最高灰階值)畫面之間的對比。一般而言，為提升液晶顯示器的對比，會採取降低暗態畫面的亮度的方法。舉例來說，當液晶顯示器的亮態畫面的亮度為500cd/m2
，且暗態畫面的亮度為0.5cd/m2
時，此時的對比為1000(即500÷0.5=1000)，如果將暗態畫面的亮度降低為0.1cd/m2
，則此時的對比為5000(即500÷0.1=5000)。同時，亦對應增加液晶的透光率，以補償顯示器至調暗背光光源之前顯示的亮度。其中，調暗背光光源的亮度，還可解決液晶顯示器在顯示暗態畫面時所產生漏光的情形，並達到節省能源的效果。
然而，背光模組在調暗之後會有閃爍(flicker)的現象，且背光模組調越暗，閃爍的現象會越明顯。當液晶顯示器在顯示低灰階畫面時，人眼比較不容易察覺閃爍的現象，一但液晶顯示器顯示高灰階畫面時，閃爍的現象容易被人眼所察覺，使得液晶顯示器的顯示效果大打折扣。
有鑑於此，本發明提供一種顯示器的驅動裝置與方法，其可有效地解決顯示器在調整動態對比值時所產生的閃爍現象。
本發明提供一種顯示器的驅動方法，包括下列步驟：首先，取得一畫面信號的一基準灰階值。接著，取得對應於基準灰階值之一亮度下限值，亮度下限值隨基準灰階值而變。然後，根據一動態對比值調整畫面信號所對應之一背光光源的亮度，其中背光光源的亮度大於或等於亮度下限值。
在本發明之一實施例中，上述取得對應於基準灰階值之亮度下限值的步驟包括：經由一查找表取得亮度下限值，查找表具有亮度下限值與基準灰階值的對應關係。
在本發明之一實施例中，上述之顯示器的驅動方法更包括：首先，取得對應到基準灰階值的一電壓倍率上限值，電壓倍率上限值隨基準灰階值而變。接著，根據動態對比值調整畫面信號所對應之一畫素電壓倍率以調整畫面信號所對應的畫素電壓，其中畫素電壓倍率小於或等於電壓倍率上限值。
在本發明之一實施例中，上述取得對應到基準灰階值的電壓倍率上限值的步驟更包括：經由一查找表取得電壓倍率上限值，查找表具有電壓倍率上限值與基準灰階值的對應關係。
在本發明之一實施例中，上述取得畫面信號之基準灰階值的步驟包括。搜尋顯示畫面的最高灰階值以作為基準灰階值。
在本發明之一實施例中，上述取得畫面信號之基準灰階值的步驟包括：計算顯示畫面的平均灰階值以作為基準灰階值。
在本發明之一實施例中，上述顯示器的驅動方法適於驅動一液晶顯示器。
本發明提供另一種顯示器的驅動裝置，包括驅動單元、背光模組驅動單元以及控制器。驅動單元耦接一顯示面板，用以驅動顯示面板。背光模組驅動單元耦接一背光模組，用以驅動背光模組以產生一背光光源。控制器耦接至驅動器與背光模組驅動單元，控制器用以取得一畫面信號的一基準灰階值，並根據基準灰階值取得相對應之一亮度下限值，亮度下限值隨著基準灰階值而變。其中，當控制器依據一動態對比值調整畫面信號所對應之一背光光源的亮度時，背光光源的亮度大於或等於亮度下限值。
在本發明之一實施例中，上述控制器更包括一查找表，用以取得亮度下限值，查找表具有亮度下限值與基準灰階值的對應關係。
在本發明之一實施例中，上述控制器更根據基準灰階值取得一電壓倍率上限值，電壓倍率上限值隨基準灰階值而變，當控制器根據動態對比值調整畫面信號所對應之一畫素電壓倍率以調整畫面信號所對應的畫素電壓時，畫素電壓倍率小於或等於電壓倍率上限值。
在本發明之一實施例中，上述控制器更包括一查找表，用以取得電壓倍率上限值，查找表具有電壓倍率上限值與基準灰階值的對應關係。
在本發明之一實施例中，上述控制器為一時序控制器。
在本發明之一實施例中，上述驅動裝置適於驅動一液晶顯示器。
從另一個觀點來看，本發明另提出一種顯示器，包括顯示面板、驅動單元、背光模組、背光模組驅動單元與控制器。驅動單元耦接顯示面板，用以驅動顯示面板，背光模組驅動單元耦接背光模組，用以驅動背光模組以產生一背光光源。控制器耦接至驅動單元與背光模組驅動單元，用以取得一畫面信號的一基準灰階值，並根據基準灰階值取得相對應之一亮度下限值，上述亮度下限值隨著基準灰階值而變，其中當控制器依據一動態對比值調整畫面信號所對應之該背光光源的亮度時，背光光源的亮度大於或等於亮度下限值。
本發明在當顯示器在調整背光源時，可依據畫面信號的基準灰階值自查找表中找到對應的亮度下限值，並據以設定背光亮度，或是在調整顯示器的透光率時，依據畫面信號的基準灰階值自電壓倍率上限找到對應的電壓倍率上限值，並據以調整畫素電壓。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。
本發明主要是為了要能有效地避免顯示器在利用調整背光光源來調整動態對比值時，被人眼察覺的閃爍現象，而以下內容將針對本發明之技術特徵與所欲達成之功效做一詳加描述，藉以提供給本發明相關領域之技術人員參詳。
圖1為依據本發明一實施例之顯示器100所繪示的系統方塊圖。請參照圖1，本實施例之顯示器100以液晶顯示器(Liquid Crystal Display,LCD)為例來做說明，且其包括液晶顯示面板(LCD panel)101、背光模組(backlight module)103，以及由控制器107、驅動單元111與背光模組驅動單元113所構成的驅動裝置105。其中，控制器107例如為時序控制器(timing controller,T-con)，且背光模組103中的背光光源例如為冷陰極螢光燈管(Cold Cathode Fluorescence Lamp,CCFL)所形成的光源，驅動單元111中則包括閘極驅動器與源極驅動器(未繪示)。
驅動單元111耦接於液晶顯示面板101且受控於控制器107，用以輸入畫面信號至液晶顯示面板101內的畫素電容。背光模組驅動單元113耦接至背光模組103且受控於控制器107，用以依據控制器107所輸出的光源信號LS1來驅動背光模組103。背光模組驅動單元113包括脈寬調變單元及變壓器(未繪示)。背光模組驅動單元113會根據所接收到的光源信號LS1輸出一脈波寬度調變(Pulse Width Modulation,PWM)信號LS2來調整背光光源的亮度。一般而言，脈波寬度調變信號LS2的有效週期(duty cycle or dimming cycle)即對應於背光模組103中的背光光源所發出的亮度。舉例來說，背光模組103在有效週期為50%時所產生之背光亮度，將是其在有效週期為100%時的一半。
液晶顯示面板101中的畫素灰階值即是藉由驅動單元111所輸入的畫素電壓與背光模組103的亮度而定。一般而言，畫素電壓越高，其液晶的透光度越高，所造成的灰階值越高。當顯示器100希望改變其動態對比，通常會根據一動態對比值，藉由兩種方式來調整對比值，分別為調整畫素電壓倍率以提高或降低畫素電壓，以及調整背光模組103的亮度。例如要得到10倍以上的動態對比時，可在顯示低灰階的畫面時，將背光模組103的亮度調降至原先的1/10(即將脈波寬度調變信號LS2的有效週期調整為原先的1/10)或在顯示高灰階的畫面時，將畫素電壓提高以增加對比(也就是調整畫素電壓倍率以提高畫素電壓)。當然，上述兩種方式可以同時使用。
然而，當背光模組103的亮度過低時，會有畫面閃爍(flicker)的情況發生，而在固定的背光亮度下，若畫面所顯示的灰階過高(即畫素電壓倍率過高)，則同樣會有畫面閃爍(flicker)的情況發生。因此，在本實施例中，當控制器107依據一動態對比值調整畫面信號所對應之背光光源的亮度時，會使其背光光源的亮度大於或等於一亮度下限值，而在調整畫面信號所對應的畫素電壓時，會使其畫素電壓倍率小於或等於一電壓倍率上限值。藉此，確保在不同的畫面灰階下，不論是調整背光亮度或畫素電壓倍率，皆不會產生畫面閃爍(flicker)。
上述亮度下限值與電壓倍率上限值可以查找表的方式儲存於控制器107中或顯示器103的記憶體中，本實施例並不受限。至於查找表內的數值設定則視不同的顯示器機型與使用者的需求而定。由於閃爍現象是由人眼所感受到的現象，因此可藉由實驗數值與統計分析的方式取得在不同背光亮度下，人眼可以接受的畫面灰階(電壓倍率)為何。
決定查找表的實驗方式主要包括以下三個步驟，首先，在不同灰階亮度下，建立人眼會感受到畫面閃爍的畫面灰階值，然後利用光量測器量測此時的光亮度差值，並作成參考表格。然後，依序調整背光模組103的亮度(即脈波寬度調變信號LS2的有效週期)，並改變當時的信號灰階值，藉由上述參考表格即可找出不同背光亮度所對應的灰階上限值。最後，利用不同背光亮度所對應的灰階上限值(也可以說是不同畫面灰階所對應的背光亮度下限)作為建立動態背光技術所需要的背光亮度與其畫素信號的最佳值。
上述查找表的數值可以圖示表示如圖2，圖2為根據本發明實施例之脈波寬度調變信號LS2的有效週期與其基準灰階值曲線圖。在圖2中，曲線210是由不同基準灰階值與有效週期的組合，每一點代表顯示器100顯示不同基準灰階值與有效週期的組合，而圖2中的基準灰階值則是經由畫面信號所計算出來的，可用來表示一個畫面的灰階分布狀態。此外，基準灰階值的計算方式則例如為畫面中所有畫素的灰階平均值、畫面中的最高灰階值，或是不同區域的灰階加權平均值。此外，亦可運用動態影像技術來決定其基準灰階值，本實施例並不限制基準灰階值的產生方式。
在調整畫面的背光亮度時，若位於曲線上方區域為不會出現人眼可察覺閃爍現象的組合，而在曲線下方區域為會出現人眼可察覺閃爍現象的組合。例如當顯示器100操作在圖2中的操作點A時(也就是顯示灰階值為150且有效週期為60%)，顯示器100不會出現人眼可察覺閃爍現象。當顯示器100操作在操作點B時，亦即在有效週期45%所對應的背光光源的亮度，且基準灰階值為150的情況下，背光光源的亮度為不會出現人眼可察覺閃爍現象的亮度下限。
換言之，若顯示器100由操作點B調暗背光光源的亮度，也就是調低有效週期(例如是將顯示100操作在操作點C，其有效週期為40%)，則顯示器100會出現人眼可察覺閃爍現象。故可以依據查找表來設定顯示器100的亮度下限所對應的有效週期，以避免顯示器100出現人眼可察覺的閃爍現象。
也就是說，在本實施例中，當控制器107依據動態對比值調整背光亮度時，會依據當下的畫面基準灰階值決定一亮度下限值。並在調整背光亮度的過程中，限制背光亮度的下限，使其維持在曲線210以上以避免產生畫面閃爍的問題。
由另一方面來說，當調整畫素電壓倍率時，畫面信號所對應的基準灰階值會因為調整畫素電壓而有所改變。若背光模組的亮度固定，則當所顯示的基準灰階值過高時，同樣會產生畫面閃爍的問題。因此，在根據動態對比值調整畫面信號所對應之畫素電壓倍率以調整畫面信號所對應的畫素電壓時，其畫素電壓倍率有其上限值存在，畫素電壓倍率必須小於或等於該電壓倍率上限值。
請參照圖3，圖3為根據本發明實施例之畫素電壓倍率與其基準灰階值曲線圖。圖3即是根據查找表的數據所繪示，其中，基準灰階值即是指原始畫面信號所對應的基準灰階值，曲線310即是表示畫素電壓倍率在不同基準灰階值下的上限值。當調整後的畫素電壓倍率位於曲線310的上方時，即會產生畫面閃爍的問題。因此，在本實施例中，當控制器107根據動態對比值調整畫面信號所對應之素電壓倍率以調整畫面信號所對應的畫素電壓時，會將畫素電壓倍率限制在曲線310的下方以避免產生畫面閃爍的問題。
進一步說明如下，例如當顯示器100操作在圖3中的操作點D時(也就是顯示基準灰階值為150且畫素電壓倍率為1)，顯示器100不會出現人眼可察覺閃爍現象。當顯示器100操作在操作點E時，亦即在畫素電壓倍率為1.3且灰階值為150的情況下，此時的畫素電壓倍率為不會出現人眼可察覺閃爍現象的電壓倍率上限值。一旦顯示器100由操作點E提高透光率，也就是增加畫素電壓倍率(例如是將顯示器100操作在操作點F，其畫素電壓倍率為1.5)，則顯示器100會出現人眼可察覺閃爍現象。故可以依據電壓倍率上限查找表來設定顯示器100的電壓倍率上限值，以避免顯示器100出現人眼可察覺閃爍現象。
由先前技術所揭示的內容可知，當液晶顯示器在調整動態對比值時，若背光模組103所發出的背光光源的亮度太低，也就是操作在較低的有效週期時，會有閃爍的現象。若液晶顯示面板101的透光率過高時，也就是用以調整畫素電壓的畫素電壓倍率太高，同樣會使人眼察覺此閃爍現象。換言之，顯示器100在調整動態對比時，若背光光源的亮度太低或透光率過高時，將容易同時顯示出人眼可察覺的閃爍現象。
有鑒於此，本實施例會在顯示器100調整動態對比值時，由控制器107先取得一畫面信號的一基準灰階值，並接著取得對應基準灰階值之一亮度下限值，亮度下限值隨著基準灰階值而變，然後控制器依據一動態對比值調整畫面信號所對應之一背光光源的亮度，其中背光光源的亮度大於或等於亮度下限值。
更具體地來說，控制器107在取得畫面信號的基準灰階之後，會自動由背光亮度的查找表中找到對應於基準灰階的有效週期，以將背光光源的亮度調整至對應的亮度。或是，自電壓倍率上限的查找表中找到對應到基準灰階的電壓倍率上限值，並設定畫素電壓倍率以調整畫面信號的畫素電壓，其中畫素電壓倍率小於或等於電壓倍率上限值。如此一來便可以避免顯示器100顯示人眼可察覺的閃爍現象，並達到調整動態對比值的效果。
基於上述實施例所揭示的內容，以下將彙整出一種顯示器的驅動方法給本發明領域具有通常知識者參詳。圖4繪示為本發明一實施例之顯示器的驅動方法流程圖。
請參照圖4，首先，於步驟S410，取得一畫面信號的一基準灰階值。之後，於步驟S420，再取得對應於基準灰階值之一亮度下限值，亮度下限值隨基準灰階值而變。最後，於步驟S430，根據一動態對比值調整畫面信號所對應之一背光光源的亮度，其中背光光源的亮度大於或等於亮度下限值。
此外，在取得基準灰階值之後，更可以接著取得對應到基準灰階值的一電壓倍率上限值，電壓倍率上限值隨基準灰階值而變。然後根據動態對比值調整畫面信號所對應之一畫素電壓倍率以調整畫面信號所對應的畫素電壓，其中畫素電壓倍率小於或等於電壓倍率上限值。
其中，上述亮度下限值或電壓倍率上限值可依據基準灰階值自查找表取得。經由取得亮度下限值或電壓倍率上限值之後，便可以依據亮度下限值或電壓倍率上限值來調整背光光源的亮度或是調整畫素電壓，如此一來，便可以確保在調整動態對比值時得以有效避免閃爍畫面的出現。至於本實施例所述之顯示器的驅動方法的其餘細節請參照上述各實施例的說明，在此不加累述。
綜上所述，當顯示器在調整背光源時，可依據畫面信號的基準灰階值自查找表中找到對應的亮度下限值，並據以設定背光亮度，或是在調整顯示器的透光率時，依據畫面信號的基準灰階值自電壓倍率上限找到對應的電壓倍率上限值，並據以調整畫素電壓。如此一來，顯示器在調整動態對比值的時候，可以有效避免顯示器出現人眼可察覺的閃爍現象。
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，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．．．顯示器
101．．．液晶顯示面板
103．．．背光模組
105．．．驅動裝置
107．．．控制器
111．．．驅動單元
113．．．背光模組驅動單元
210、310．．．曲線
S410~S430．．．本發明一實施例之顯示器的驅動方法流程圖各步驟
圖1為依據本發明一實施例之顯示器100所繪示的系統方塊圖。
圖2為根據本發明實施例之脈波寬度調變信號的有效週期與其基準灰階值曲線圖。
圖3為根據本發明實施例之畫素電壓倍率與其基準灰階值曲線圖。
圖4繪示為本發明一實施例之顯示器的驅動方法流程圖。
S410~S430．．．本發明一實施例之顯示器的驅動方法流程圖各步驟
Claims (15)
- 一種顯示器的驅動方法，包括下列步驟：取得一畫面信號的一基準灰階值；取得對應於該基準灰階值之一亮度下限值，該亮度下限值隨該基準灰階值而變；根據一動態對比值調整該畫面信號所對應之一背光光源的亮度，其中該背光光源的亮度大於或等於該亮度下限值；取得對應到該基準灰階值的一電壓倍率上限值，該電壓倍率上限值隨該基準灰階值而變；以及根據該動態對比值調整該畫面信號所對應之一畫素電壓倍率以調整該畫面信號所對應的畫素電壓，其中該畫素電壓倍率小於或等於該電壓倍率上限值。
- 如申請專利範圍第1項所述之顯示器的驅動方法，其中取得對應於該基準灰階值之該亮度下限值的步驟包括：經由一查找表取得該亮度下限值，該查找表具有該亮度下限值與該基準灰階值的對應關係。
- 如申請專利範圍第1項所述之顯示器的驅動方法，其中在取得對應到該基準灰階值的該電壓倍率上限值的步驟更包括：經由一查找表取得該電壓倍率上限值，該查找表具有該電壓倍率上限值與該基準灰階值的對應關係。
- 如申請專利範圍第1項所述之顯示器的驅動方法，其中在取得該畫面信號之基準灰階值的步驟包括；搜尋該顯示畫面的最高灰階值以作為該基準灰階值。
- 如申請專利範圍第1項所述之顯示器的驅動方法，其中在取得該畫面信號之該基準灰階值的步驟包括；計算該顯示畫面的平均灰階值以作為該基準灰階值。
- 如申請專利範圍第1項所述之顯示器的驅動方法，其中該顯示器的驅動方法適於驅動一液晶顯示器。
- 一種顯示器的驅動裝置，包括：一驅動單元，耦接一顯示面板，用以驅動該顯示面板；一背光模組驅動單元，耦接一背光模組，用以驅動該背光模組以產生一背光光源；以及一控制器，耦接至該驅動單元與該背光模組驅動單元，該控制器用以取得一畫面信號的一基準灰階值，並根據該基準灰階值取得相對應之一亮度下限值，該亮度下限值隨著該基準灰階值而變，其中，當該控制器依據一動態對比值調整該畫面信號所對應之該背光光源的亮度時，該背光光源的亮度大於或等於該亮度下限值，其中，該控制器更根據該基準灰階值取得一電壓倍率上限值，該電壓倍率上限值隨該基準灰階值而變，當該控制器根據該動態對比值調整該畫面信號所對應之一畫素電壓倍率以調整該畫面信號所對應的畫素電壓時，該畫素電壓倍率小於或等於該電壓倍率上限值。
- 如申請專利範圍第7項所述之顯示器的驅動裝置，其中該控制器更包括一查找表，用以取得該亮度下限值，該查找表具有該亮度下限值與該基準灰階值的對應關係。
- 如申請專利範圍第7項所述之顯示器的驅動裝置，其中該控制器更包括一查找表，用以取得該電壓倍率上限值，該查找表具有該電壓倍率上限值與該基準灰階值的對應關係。
- 如申請專利範圍第7項所述之顯示器的驅動裝置，其中該控制器為一時序控制器。
- 如申請專利範圍第7項所述之顯示器的驅動裝置，其中該驅動裝置適於驅動一液晶顯示器。
- 一種顯示器，包括：一顯示面板；一驅動單元，耦接該顯示面板，用以驅動該顯示面板；一背光模組；一背光模組驅動單元，耦接該背光模組，用以驅動該背光模組以產生一背光光源；以及一控制器，耦接至該驅動單元與該背光模組驅動單元，該控制器用以取得一畫面信號的一基準灰階值，並根據該基準灰階值取得相對應之一亮度下限值，該亮度下限值隨著該基準灰階值而變， 其中，當該控制器依據一動態對比值調整該畫面信號所對應之該背光光源的亮度時，該背光光源的亮度大於或等於該亮度下限值，其中，該控制器更根據該基準灰階值取得一電壓倍率上限值，該電壓倍率上限值隨該基準灰階值而變，當該控制器根據該動態對比值調整該畫面信號所對應之一畫素電壓倍率以調整該畫面信號所對應的畫素電壓時，該畫素電壓倍率小於或等於該電壓倍率上限值。
- 如申請專利範圍第12項所述之顯示器，其中該控制器更包括一查找表，用以取得該亮度下限值，該查找表具有該亮度下限值與該基準灰階值的對應關係。
- 如申請專利範圍第12項所述之顯示器，其中該控制器更包括一查找表，用以取得該電壓倍率上限值，該查找表具有該電壓倍率上限值與該基準灰階值的對應關係。
- 如申請專利範圍第12項所述之顯示器，其中該控制器為一時序控制器。
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2009
- 2009-03-02 TW TW98106670A patent/TWI427603B/zh not_active IP Right Cessation
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