TWI442781B - 顯示器及其顯示方法 - Google Patents

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Description

顯示器及其顯示方法
本發明是有關於一種顯示器及其顯示方法，特別是有關於一種使用色序法之顯示器及其顯示方法。
目前，液晶顯示器(LCD)的顯示方法係由背光光源(Back Light)發出白光，通過由薄膜電晶體(TFT Array)所控制的液晶(Liquid Crystal)後，呈現出有灰階效果的畫素影像。這影像再透過所謂的彩色濾光片後(Color Filter Array)，即為有色彩的影像。
色序法(color sequential method或稱為field sequential color-FSC)不像傳統的背光方式是以白光通過濾光器再改變其顏色，而是直接就利用三種主要的原光(紅、綠及藍)作混色。而若將兩種顏色以上的光照至人類的眼睛時，其便會在視網膜上面混合而得到另外一種顏色的感覺，稱之為加法混色。而利用三種的獨立色光作加法混色，則可以得到任意的色光，此也稱之為三色性法則。因此，色序法係為利用人類眼睛的視覺空間分解能力之界限，而達到加法混色的效果。
色序法之背光方式的特徵為使用多種不同顏色光源，對於各種顏色可以做獨立的光度調整，而得到光度均勻的畫面。獨立使用紅、綠及藍三個單色的光源，此種方式與使用彩色濾光器的並置加法混色所構成的彩色 LCD比較，具有以下幾項顯著的優點：(1)高解析度；(2)驅動IC較少；(3)可進行彩色平衡調整；以及(4)無須使用彩色濾光器，使液晶穴的構成單純化，也可減少空間。
習知之以色序法顯示的液晶顯示器之驅動原理，依時間軸的控制，係可分為三個部份：第一個部分是將掃瞄各個畫素的薄膜電晶體打開充電，第二個部分為液晶根據薄膜電晶體所施加的電壓與電場，轉至所要求的旋光位置，以獲得正確的灰階亮度，而第三個部分則是待液晶旋轉完畢後，快閃紅色背光，此時僅完成1/3個frame的影像。然後依上述方式，分別再完成綠色與藍色的背光驅動，進而完成了1畫面時間(16.67ms)的彩色畫面。故若LCD要使用色序法，其液晶須達到快速反應時間的功能，且薄膜電晶體元件充電時間要快的特性，才有可能達成。
然而，在習知技藝中以色序法驅動之液晶顯示器會發生斷色(color breakup)和影像輪廓化(contouring)的現象。產生斷色的原因是由於色輪產生的顏色是依時序在眼睛成像，只要人眼和影像快速移動就會造成斷色。而習知同樣採用色序法成像之數位光源處理技術(DLP)投影機解決斷色的方法係將色輪的顏色細切多個區塊，故在短時間內能匯集紅綠藍三原色來成像，減 少斷色機會。但是，相對的把色輪色塊切細，便會讓色輪的有效區域變小(色區之間隔為14度)，影響影像造灰階的位元數，這會造成影像輪廓化問題，因此斷色和影像輪廓化便是一個權衡取捨的問題。
有鑑於上述習知技藝之問題，本發明之目的就是在提供一種顯示器及其顯示方法，以解決色序法液晶顯示器之斷色和影像輪廓化的問題。
根據本發明之目的，提出一種顯示器，其包含一顯示面板、一背光模組及一控制模組。顯示面板係用以顯示畫面，背光模組則包含複數個發光二極體，並以一第一週期發光使顯示面板顯示畫面。控制模組係電性連接顯示面板及背光模組，並在接受複數個畫框訊號後將畫框訊號中任二相鄰者之一差值與一門檻值進行比對，當差值較門檻值大的時候，控制模組即控制背光模組以一第二週期發光。
其中，當差值較門檻值小的時候，控制模組即控制背光模組以一第三週期發光。
其中，控制模組更根據畫框訊號之一顏色特徵值，調整發光二極體之發光順序及發光時間其中之一或兩者。
其中，控制模組係將顯示面板劃分為複數個區域，各區域所顯示之畫面係對應各畫框訊號之一部分，再利用各畫框訊號對應各區域之部分，分別計算各區域之一區域顏色特徵值後，統計複數個區域之複數個區域顏色特徵值，並據此決定各畫框訊號之顏色特徵值。
根據本發明之目的，又提出一種顯示器，其包含一顯示面板、一背光模組及一控制模組。顯示面板係用以 顯示畫面，背光模組則包含複數個發光二極體，並以一第一週期發光使顯示面板顯示畫面。控制模組係電性連接顯示面板及背光模組，並在接受複數個畫框訊號後根據畫框訊號之一顏色特徵值，調整發光二極體之發光順序及發光時間其中之一或兩者。
其中，控制模組係將顯示面板劃分為複數個區域，各區域所顯示之畫面係對應各畫框訊號之一部分，再利用各畫框訊號對應各區域之部分，分別計算各區域之一區域顏色特徵值後，統計複數個區域之複數個區域顏色特徵值，並據此決定各畫框訊號之顏色特徵值。
其中，控制模組係利用各畫框訊號對應各區域之部分，分別計算各區域之一色飽和度值及一色相值，並根據色飽和度值及色相值決定各區域之區域顏色特徵值。
其中，控制模組更在接受畫框訊號後將畫框訊號中任二相鄰者之一差值與一門檻值進行比對，當差值較門檻值大的時候，控制模組即控制背光模組以一第二週期發光。
根據本發明之目的，另提出一種顯示器之顯示方法，該顯示器包含一顯示面板、一背光模組以及一控制模組，背光模組包含複數個發光二極體，並以一第一週期發光，該顯示器之顯示方法包含下列步驟：以控制模組接受複數個畫框訊號，並將畫框訊號中任二相鄰者之一差值與一門檻值進行比對，當差值較門檻值大的時候，控制模組即控制背光模組以一第二週期發光。
其中，當差值較門檻值小的時候，控制模組即控制背光模組以一第三週期發光。
其中，控制模組更根據各畫框訊號之一顏色特徵值，調整複數個發光二極體之發光順序及發光時間其中之一或兩者。
其中，更包含以控制模組進行下列步驟：將顯示面板劃分為複數個區域，各區域所顯示之畫面係對應各畫框訊號之一部分，再利用各畫框訊號對應各區域之部分，分別計算各區域之一區域顏色特徵值，並統計複數個區域之複數個區域顏色特徵值，並據此決定各畫框訊號之顏色特徵值。
其中，控制模組係利用各畫框訊號對應各區域之部分，分別計算各區域之一色飽和度值及一色相值，並根據色飽和度值及色相值決定各區域之區域顏色特徵值。
根據本發明之目的，再提出一種顯示器之顯示方法，顯示器包含一顯示面板、一背光模組以及一控制模組，背光模組包含複數個發光二極體，顯示方法包含下列步驟：先以控制模組接受複數個畫框訊號，並根據畫框訊號控制背光模組以一第一週期發光，進而使顯示面板顯示畫面，接著以控制模組根據各畫框訊號之一顏色特徵值，調整發光二極體之發光順序及發光時間其中之一或兩者。
其中，本方法更包含以控制模組進行下列步驟：先將顯示面板劃分為複數個區域，各區域所顯示之畫面係 對應各畫框訊號之一部分，再利用各畫框訊號對應各區域之部分，分別計算各區域之一區域特徵值，最後統計複數個區域之複數個區域顏色特徵值，並據此決定各畫框訊號之顏色特徵值。
其中，控制模組係利用各畫框訊號對應各區域之部分，分別計算各區域之一色飽和度值及一色相值，並根據色飽和度值及色相值決定各區域之區域顏色特徵值。
其中，本方法更包含下列步驟：先以控制模組接受複數個畫框訊號，並將畫框訊號中任二相鄰者之一差值與一門檻值進行比對，當差值較門檻值為大時，控制模組即控制背光模組以一第二週期發光。
承上所述，依本發明之顯示器及其顯示方法，其可具有一或多個下述優點：
(1)此顯示器及其顯示方法可藉由相鄰畫框訊號之差值與門檻值進行比對，決定不同的背光模組發光模式，藉此可有效解決影像斷色和影像輪廓化權衡取捨的問題。
(2)此顯示器及其顯示方法可藉由統計畫框訊號來調整發光二極體的發光順序及發光時間，藉此可有改善影像斷色之問題。
請參閱第1圖，其係為本發明之顯示器之方塊圖。圖中，本發明之顯示器1，其包含一顯示面板10、一背光模組11及一控制模組12。顯示面板係用以顯示畫面，背光模組則包含複數個發光二極體110，發光二極體110具有一紅色發光二極體1100、一綠色發光二極體1101及一藍色發光二極體1102，並以一第一週期20發光使顯示面板10顯示畫面。控制模組12係電性連接顯示面板10及背光模組11，並在接受複數個畫框訊號3後將畫框訊號中任二相鄰者之一差值與一門檻值4進行比對，當差值較門檻值4大的時候，控制模組12即控制背光模組11以一第二週期21發光，進而使顯示面板10顯示一動態畫面100，並根據畫框訊號3之一顏色特徵值30，調整發光二極體110之發光順序及發光時間其中之一或兩者。而當差值較門檻值4小的時候，控制模組12即控制背光模組11以一第三週期22發光，進而使顯示面板10顯示一靜態畫面101。
進一步地，控制模組12將顯示面板10劃分為複數個區域，各區域所顯示之畫面係對應各畫框訊號3之一部分，再利用各畫框訊號3對應各區域之部分，分別計算各區域之一區域顏色特徵值300、301、302後，統計複數個區域之複數個區域顏色特徵值300、301、302，並據此決定各畫框訊號3之顏色特徵值30。其中，控制模組12係利用各畫框訊號3對應各區域之部分，分別計算各區域之一色飽和度值及一色相值，並根據色飽和度 值及色相值決定各區域之區域顏色特徵值300、301、302。
請參閱第2A圖，其係為本發明之發光二極體以第一週期發光之示意圖。如圖所示，第2A圖之縱軸係代表不同的發光二極體之種類，橫軸則為各發光二極體之發光時間。故於縱軸之最下層即為不同的發光二極體組合所成的顏色，在本實施例中，由左至右之顏色順序因不同的發光二極體的組合，係為白、黃、洋紅、紅、藍綠、綠以及藍色(W、Y、M、R、C、G、B)，且白色出現至藍色結束的週期係為第一週期20，在本實施例中，第一週期20可為1/60秒。
當控制模組12接受畫框訊號3之後，便將所收到畫框訊號3進行動作偵測分析(motion detection)，即將畫框訊號3中任二相鄰者之一差值與一門檻值4進行比對，即判斷各畫框訊號3之移動向量與門檻值4的關係。當差值較門檻值4小的時候，即表示影像為靜態影像，靜態影像較不易形成影像斷色的問題，但是較容易察覺出影像輪廓化問題，所以必須增加顏色位元(color bits)才能改善影像輪廓化的問題。因此控制模組12即在一張畫框(frame)的顯示時間下(1/60sec)，控制背光模組11之發光二極體110以第三週期22發光，進而使顯示面板10顯示一靜態畫面101，如第2B圖所示。本實施例中，第三週期22可為1/120秒(即從白色出現至藍色結束的週期)，這樣的發光二極體110的顯示週期可以提高color bits而且1/120秒的重複週期並不會令人眼有閃 爍的感覺。
而當差值較門檻值4大的時候，即表示影像為動態影像(motion picture)，由於使用序列成像的顯示器，顏色是依時序在眼睛成像，只要人眼和影像快速移動就會造成斷色，故動態影像較易形成影像斷色的問題。此時，控制模組12即控制背光模組11以一第二週期21發光，進而使顯示面板10顯示一動態畫面100，第二週期21可以是三周波1/180秒或四周波1/240秒，而在本實施例中，採用的是四周波1/240秒，如第2C圖所示，控制模組12係於一張畫框(frame)的顯示時間下(1/60sec)，控制背光模組11之發光二極體110發光造色分四次成像，相對於一次成像來說，縮短了造色的時間週期，減少斷色的產生。
另外，控制模組12將顯示面板10劃分為複數個區域，如第3圖所示，本實施例係將顯示面板10劃分成為8 x 8，也就是是共64個區域，各區域所顯示之畫面係對應各畫框訊號3之一部分。此時，控制模組12利用各畫框訊號3對應各區域之部分，將其轉換進入顏色之亮度、彩度及濃度空間(YUV color space)進行計算。如第4圖所示，其係為顏色之彩度及濃度平面(UV color plane)之示意圖。如圖所示，R、G、B、Y、C、M在此color plane分部的角度(色相)，而W資訊可以經由色飽和度(saturation)的計算得知(色飽和度越小越接近白色)。每一個區域計算出來的YUV平均值為YaUaVa，每一個區域的色飽和度值和色相值換算表示為 Sa、Ha，表示每一個區域顏色特徵值，而色飽和度值Sa和色相值Ha換算係依據下例公式：Sa=(Ua 2+Va 2)1/2；以及Ha=tan-1(Va/Ua)。
經過上述換算後，可以得知每一個區域顏色的色相值Ha及色飽和度值Sa，控制模組12接著便整合所有區域顏色特徵值，計算出單一畫框訊號3的顏色特徵值30，控制模組12再根據此顏色特徵值30從疊加表(overlap table)選定出適當的RGB疊合比例，即不同的發光順序及發光時間其中之一或兩者。每一區域係根據下表的準則判斷出RGBYCMW屬性：
當區域的色飽和度值Sa若在0~0.2之間，控制模組12便歸納此區域之區域顏色特徵值是白色，相對的當色相值Ha若在相對應的色相上，控制模組12便可以歸納出此區域之區域顏色特徵值是RGBYCM其中之一者。控制模組12接者對64個區域加以統計，並以最大數量的顏色做為此畫框訊號3的顏色特徵值30，如區域數量最多的的顏色是黃色，例如有32個區域，此畫框訊號3的顏色特徵值30即為50%Y(32/64=50%)。
請參閱第5圖，其係為本發明之調整發光二極體發光時間及發光順序而產生不同的顏色序列之示意圖。如圖所示，在畫框訊號3之顏色特徵值30被決定之後，控制模組12便根據畫框訊號3的顏色特徵值30，重新安排發光二極體110顯示的RGBYCMW序列。實務上的作法係將畫框訊號3之主要顏色顯示平均分配到發光二極體110的顯示序列，比如影像中以黃色成分居多，此時便調整發光二極體110之發光時間及發光順序其中之一或兩者，使所產生的顏色序列會以RGCMYBW序列顯示，因RG(可混成黃色)和Y是被平均分開，它的造色能力是平均分配在時間軸上，所以相對的形成斷色的機會較小。同樣的，如果影像中以藍綠色(Cyan)居多，此時便調整發光二極體110之發光時間及發光順序其中之一或兩者，使所產生的顏色序列便會以GBYRCMW顯示，若影像以洋紅(Magenta)居多，此時便調整發光二極體110之發光時間及發光順序其中之一或兩者，使所產生的顏色序列以RBGYMCW顯示。而若影像以白居多，則調整發光二極體110之發光時間及發光順序其中之一或兩者，使所產生的顏色序列以RGBYCMW顯示。另外，若影像以三原色(紅、綠及藍)其中之一為主時，則不變動其產生的顏色序列。藉由調整發光二極體之發光時間及發光順序其中之一或兩者，使所產生的顏色序列配合畫框訊號3之顏色特徵值顯示，進而改善斷色問題。
儘管前述在說明本發明之顯示器的過程中，亦已同 時說明本發明顯示器之顯示方法的概念，但為求清楚起見，以下仍另繪示流程圖詳細說明。
請參閱第6圖，其係為本發明之顯示器之顯示方法之流程圖。顯示器包含一顯示面板、一背光模組以及一控制模組，背光模組包含複數個發光二極體，並以一第一週期發光。如圖所示，顯示方法包含下列步驟：(S1)以控制模組接受複數個畫框訊號；(S2)以控制模組將複數個畫框訊號中任二相鄰者之一差值與一門檻值進行比對；(S3)當差值較門檻值為大時，控制模組即控制背光模組以一第二週期發光，進而使顯示面板顯示一動態畫面；(S4)以控制模組根據各畫框訊號之一顏色特徵值，調整複數個發光二極體之發光順序及發光時間。
其中在步驟(S2)中，當差值較門檻值為小時，便進行步驟(S5)控制模組控制背光模組以一第三週期發光，進而使顯示面板顯示一靜態畫面。
另外，如第7圖所示，於步驟(S4)之前，更包含以控制模組進行下列步驟：(S30)將顯示面板劃分為複數個區域，各區域所顯示之畫面係對應各畫框訊號之一部分；(S31)利用各畫框訊號對應各區域之部分，分別計算各區域之一區域特徵值；(S32)統計複數個區域之複數個區域顏色特徵值，並據此決定各畫框訊號之顏色特徵值。
上述各步驟之元件功能及作動之詳細說明同本發明之顯示器的內容敘述，在此便不再贅述。
綜上所述，本發明之顯示器及其顯示方法藉由相鄰畫框訊號之差值與門檻值進行比對，決定不同的背光模組發光模式，並藉由統計畫框訊號來調整發光二極體的發光順序及發光時間，藉此可有效解決影像斷色和影像輪廓化權衡取捨的問題。
以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。
1‧‧‧顯示器
10‧‧‧顯示面板
100‧‧‧動態畫面
101‧‧‧靜態畫面
11‧‧‧背光模組
110‧‧‧發光二極體
1100‧‧‧紅色發光二極體
1101‧‧‧綠色發光二極體
1102‧‧‧藍色發光二極體
12‧‧‧控制模組
20‧‧‧第一週期
21‧‧‧第二週期
22‧‧‧第三週期
3‧‧‧畫框訊號
30‧‧‧顏色特徵值
300、301、302‧‧‧區域顏色特徵值
4‧‧‧門檻值
W‧‧‧白色
Y‧‧‧黃色
M‧‧‧洋紅色
R‧‧‧紅色
C‧‧‧藍綠色
G‧‧‧綠色
B‧‧‧藍色
S1~S4、S30~S32‧‧‧步驟
第1圖 係為本發明之顯示器之方塊圖；第2A圖 係為本發明之本發明之發光二極體以第一週期發光之示意圖；第2B圖 係為本發明之本發明之發光二極體以第三週期發光之示意圖；第2C圖 係為本發明之本發明之發光二極體以第二週期發光之示意圖；第3圖 係為本發明之控制模組將顯示面板劃分為複數個區域之示意圖；第4圖 係為本發明顏色之彩度及濃度平面之示意圖；第5圖 係為本發明之調整發光二極體發光時間及發光順序而產生不同的顏色序列之示意圖；第6圖 係為本發明之顯示器之顯示方法之流程圖；以及第7圖 係為本發明之顏色特徵值決定方法之流程圖。
S1~S3‧‧‧步驟

Claims (15)

  1. 一種顯示器之顯示方法，該顯示器包含一顯示面板、一背光模組以及一控制模組，該背光模組包含複數個發光二極體，並以一第一週期發光使該顯示面板顯示畫面，該顯示方法包含下列步驟：以該控制模組接受複數個畫框訊號，並將該複數個畫框訊號中任二相鄰者之一差值與一門檻值進行比對；以及當該差值較該門檻值為大時，該控制模組即控制該背光模組以一第二週期發光。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之顯示方法，其中當該差值較該門檻值為小時，該控制模組即控制該背光模組以一第三週期發光。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之顯示方法，其中更包含以該控制模組根據各該畫框訊號之一顏色特徵值，調整該複數個發光二極體之發光順序及發光時間其中之一或兩者。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之顯示方法，其中更包含以該控制模組進行下列步驟：將該顯示面板劃分為複數個區域，各該區域所顯示之畫面係對應各該畫框訊號之一部分；利用各該畫框訊號對應各該區域之部分，分別計算各該區域之一區域特徵值；以及 統計該複數個區域之該複數個區域顏色特徵值，並據此決定各該畫框訊號之該顏色特徵值。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之顯示方法，其中該控制模組係利用各該畫框訊號對應各該區域之部分，分別計算各該區域之一色飽和度值及一色相值，並根據該色飽和度值及該色相值決定各該區域之該區域顏色特徵值。
  6. 一種顯示器之顯示方法，該顯示器包含一顯示面板、一背光模組以及一控制模組，該背光模組包含複數個發光二極體，該顯示方法包含下列步驟：以該控制模組接受複數個畫框訊號，並根據該複數個畫框訊號控制該背光模組以一第一週期發光，進而使該顯示面板顯示畫面；以該控制模組將該顯示面板劃分為複數個區域，各該區域所顯示之畫面係對應各該畫框訊號之一部分；以該控制模組利用各該畫框訊號對應各該區域之部分，分別計算各該區域之一區域特徵值；以及以該控制模組統計該複數個區域之該複數個區域顏色特徵值，並據此決定各該畫框訊號之一顏色特徵值；以及以該控制模組根據各該畫框訊號之該顏色特徵值，調整該複數個發光二極體之發光順序及發光時間其中之一或兩者。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之顯示方法，其中該控制模組係利用各該畫框訊號對應各該區域之部分，分別計算各該區域之一色飽和度值及一色相值，並根據該色飽和度值及該色相值決定各該區域之該區域顏色特徵值。
  8. 如申請專利範圍第6項所述之顯示方法，其中更包含下列步驟：以該控制模組接受該複數個畫框訊號，並將該複數個畫框訊號中任二相鄰者之一差值與一門檻值進行比對；以及當該差值較該門檻值為大時，該控制模組即控制該背光模組以一第二週期發光，進而使該顯示面板顯示一動態畫面。
  9. 一種顯示器，其包含：一顯示面板，係用以顯示畫面；一背光模組，包含複數個發光二極體，並以一第一週期發光使該顯示面板顯示畫面；以及一控制模組，係電性連接該顯示面板及該背光模組，並在接受複數個畫框訊號後將該複數個畫框訊號中任二相鄰者之一差值與一門檻值進行比對，當該差值較該門檻值大的時候，該控制模組即控制該背光模組以一第二週期發光。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之顯示器，其中當該差 值較該門檻值小的時候，該控制模組即控制該背光模組以一第三週期發光。
  11. 如申請專利範圍第9項所述之顯示器，其中該控制模組更根據該複數個畫框訊號之一顏色特徵值，調整該複數個發光二極體之發光順序及發光時間其中之一或兩者。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之顯示器，其中該控制模組係將該顯示面板劃分為複數個區域，各該區域所顯示之畫面係對應各該畫框訊號之一部分，再利用各該畫框訊號對應各該區域之部分，分別計算各該區域之一區域顏色特徵值後，統計該複數個區域之該複數個區域顏色特徵值，並據此決定各該畫框訊號之該顏色特徵值。
  13. 一種顯示器，其包含：一顯示面板，係用以顯示畫面；一背光模組，包含複數個發光二極體，並以一第一週期發光使該顯示面板顯示畫面；以及一控制模組，係電性連接該顯示面板及該背光模組，並於接受複數個畫框訊號後根據該複數個畫框訊號之一顏色特徵值，調整該複數個發光二極體之發光順序及發光時間其中之一或兩者，其中該控制模組係將該顯示面板劃分為複數個區域，各該區域所顯示之畫面係對應各該畫框訊號之一部分，再利用各該畫框訊號對應各該區域之部分，分別計算各 該區域之一區域顏色特徵值後，統計該複數個區域之該複數個區域顏色特徵值，並據此決定各該畫框訊號之該顏色特徵值。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之顯示器，其中該控制模組係利用各該畫框訊號對應各該區域之部分，分別計算各該區域之一色飽和度值及一色相值，並根據該色飽和度值及該色相值決定各該區域之該區域顏色特徵值。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之顯示器，其中該控制模組更在接受該複數個畫框訊號後將該複數個畫框訊號中任二相鄰者之一差值與一門檻值進行比對，當該差值較該門檻值大的時候，該控制模組即控制該背光模組以一第二週期發光。
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