TWI483616B - 顯示裝置、顯示控制模組及顯示控制方法 - Google Patents

Description

顯示裝置、顯示控制模組及顯示控制方法

本發明是有關於一種顯示裝置，且特別是有關於一種可調整背光模組亮度及顯示資料的顯示裝置、顯示控制模組及顯示控制方法。

近幾年來，由於發光二極體的發光效率不斷提升，使得發光二極體在某些領域已漸漸取代日光燈與白熱燈泡，例如需要高速反應的掃描器之燈源、液晶顯示器(liquid crystal display,LCD)的背光源、汽車的儀表板照明、交通號誌燈以及一般的照明裝置等。以發光二極體作為背光源而言，為了節省背光源的電耗，並且提高顯示的動態對比，於是在背光源的控制方式中加入區域控制(Local dimming)的概念。

一般而言，區域控制為應用於分為多個顯示區域的顯示面板，並且將背光模組的發光二極體分為多個發光群組以分別提供這些顯示區域所需的面光源。每一個發光群組會依據對應的顯示區域的顯示資料調整發光的亮度。因此，每個顯示區域的亮度可能會出現差異，以致於每一顯示區域可能會受到相鄰發光群組的干擾，致使顯示的亮度會不正確。

以現有的技術而言，僅會對每一顯示區域邊緣的畫素所對應的顯示資料進行調整，並且會依據每一邊緣畫素所 相鄰的發光群組的亮度來進行調整，以降低相鄰發光群組的干擾。然而，上述顯示資料的調整僅參照相鄰的發光群組的亮度，由於每一發光群組皆會影響整個顯示面板，因此上述顯示資料的調整會顯得不夠全面性，以致於在畫面的顯示上仍會有些瑕疵。

本發明提供一種顯示裝置、顯示控制模組及顯示控制方法，可依據每一發光群組的發光亮度取得每一顯示資料對應的干擾值，並依據干擾值進行顯示資料的調整，以消除發光群組對非對應的顯示區域的光學干擾。並且，可依據每一顯示區域的灰階分佈調整對應的發光群組的發光亮度，以及調整對應的顯示資料的灰階值。

本發明提出一種顯示控制模組，適用於具有背光模組及顯示面板的顯示裝置，其中背光模組具有多個發光群組，顯示面板具有多個顯示區域。顯示控制模組包括資料分析單元、干擾資料儲存單元及資料調整單元。資料分析單元接收對應一畫面的多個顯示資料，並分析這些顯示資料以取得對應這些顯示區域的多個灰階分佈。資料分析單元依據這些灰階分佈產生背光控制信號以調整這些發光群組的發光亮度。干擾資料儲存單元耦接資料分析單元，以依據背光控制信號輸出對應這些顯示資料的多個干擾值。資料調整單元耦接資料分析單元及干擾資料儲存單元，以接收這些顯示資料及這些干擾值。資料調整單元依據這些 干擾值對應地調整這些顯示資料的灰階值。

在本發明之一實施例中，上述之每一干擾值為對應的顯示資料所欲寫入的畫素自非對應的發光群組所接收到的受光量的總和。

在本發明之一實施例中，上述之資料分析單元更依據這些灰階分佈產生多個資料調整信號至資料調整單元，資料調整單元依據這些資料調整信號對應地調整這些顯示區域所對應的顯示資料的灰階值。

在本發明之一實施例中，上述之資料分析單元依據每一灰階分佈決定每一灰階分佈的最大分佈灰階值，並且依據每一灰階分佈對應的最大分佈灰階值決定每一灰階分佈對應的調整增益，依據這些灰階分佈的這些調整增益產生這些資料調整信號。

在本發明之一實施例中，上述之調整增益為最大灰階值與最大分佈灰階值的比值。

在本發明之一實施例中，上述之最大分佈灰階值的統計值大於等於臨界值。

在本發明之一實施例中，上述之資料分析單元依據這些灰階分佈的這些調整增益調整這些發光群組的亮度，並據此產生背光控制信號。

本發明另提出一種顯示控制方法，適用於上述之顯示控制模組。顯示控制方法包括下列步驟：接收一畫面的這些顯示資料；分析這些顯示資料以取得對應這些顯示區域的這些灰階分佈；依據這些灰階分佈產生背光控制信號以 調整這些發光群組的發光亮度；依據背光控制信號取得對應這些顯示資料的這些干擾值；依據這些干擾值對應地調整這些顯示資料的灰階值。

在本發明之一實施例中，顯示控制方法更包括：依據這些灰階分佈產生這些資料調整信號；依據這些資料調整信號對應地調整這些顯示區域所對應的顯示資料的灰階值。

在本發明之一實施例中，上述之依據這些灰階分佈產生這些資料調整信號的步驟包括：依據每一灰階分佈決定每一灰階分佈的最大分佈灰階值；依據每一灰階分佈對應的最大分佈灰階值決定每一灰階分佈對應的調整增益；依據這些灰階分佈的這些調整增益產生這些資料調整信號。

在本發明之一實施例中，上述之依據這些灰階分佈產生背光控制信號的步驟包括：依據這些灰階分佈的這些調整增益調整這些發光群組的亮度，並據此產生背光控制信號。

本發明亦提出一種顯示裝置，其包括背光模組、顯示面板及如上述之顯示控制模組。背光模組具有多個發光群組。顯示面板對應於上述發光群組分割為多個顯示區域。各發光群組之亮度依對應之顯示區域之灰階分佈而決定。

在本發明之一實施例中，上述之背光模組為側邊入光式背光模組。

基於上述，本發明的顯示裝置、顯示控制模組及顯示控制方法，其可依據這些發光群組的發光亮度取得每一顯 示資料對應的干擾值，並依據干擾值進行顯示資料的調整，以消除發光群組對非對應的顯示區域的光學干擾。

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為依據本發明一實施例的顯示裝置的系統示意圖。請參照圖1，在本實施例中，顯示裝置100包括縮放器110、顯示控制模組120、時序控制器130、源極驅動器140、閘極驅動器150、顯示面板160、背光控制器170、背光模組171及173。背光模組171及173為側邊入光式(side emitting)背光模組，並且背光模組171及173會分別具有多個發光群組(如BG1、BG2、BG3及BG4)，而顯示面板160會對應的分為多個顯示區域(如161、163、165及167)，而每個顯示區域則由對應的發光群組提供面光源，亦即顯示區域161、163、165及167分別由發光群組BG1、BG2、BG3及BG4提供面光源。

縮放器110接收一個畫面的多個原始顯示資料ODD，並依據一個畫面的原始顯示資料ODD產生一個畫面的多個縮放(scale)顯示資料SDD，其中一個畫面中縮放顯示資料SDD的數量會對應顯示面板160上畫素的數量，亦即每一縮放顯示資料SDD會對應一個畫素，以將縮放顯示資料SDD寫入對應的畫素中。

顯示控制模組120接收一個畫面的縮放顯示資料SDD 後，會依據這些縮放顯示資料SDD分析顯示區域161、163、165及167的灰階分佈。依據顯示區域161、163、165及167的灰階分佈，顯示控制模組120會對應地調整發光群組BG1、BG2、BG3及BG4的發光亮度，並據此產生背光控制信號BLC至背光控制器170，同時會對應地調整顯示區域161、163、165及167所對應的縮放顯示資料SDD的灰階值。並且，顯示控制模組120會依據每個縮放顯示資料所對應的干擾值進行調整，據此產生多個調整後之顯示資料RDD。

背光控制器170會依據背光控制信號BLC控制發光群組BG1、BG2、BG3及BG4的發光亮度。時序控制器140會依據調整後之顯示資料RDD控制閘極驅動器150輸出掃描信號SC至顯示面板160，以開啟顯示面板160每一列的畫素。並且，時序控制器140會控制閘極驅動器150輸出對應調整後之顯示資料RDD的驅動電壓VD至顯示面板160中被開啟的畫素。當顯示面板160中的畫素皆寫入對應的驅動電壓VD後，則顯示面板160可以經由透射背光模組171及173的光線來顯示影像。

值得一提的是，在其他實施例中，顯示控制模組120可整合於縮放器110或時序控制器130之中，此可依據本領域通常知識者自行設計，並且本發明實施例不受限於此。

圖2為圖1依據本發明一實施例的顯示控制模組120的系統示意圖。請參照圖1及圖2，在本實施例中，顯示控制模組120包括資料分析單元210、干擾資料儲存單元 220及資料調整單元230。資料分析單元210接收一畫面的多個縮放顯示資料SDD，並分析這些縮放顯示資料SDD以取得對應顯示面板160上顯示區域161、163、165及167的灰階分佈。資料分析單元210依據這些灰階分佈產生背光控制信號BLC以調整控制發光群組BG1、BG2、BG3及BG4的發光亮度。並且，資料分析單元210會依據這些灰階分佈產生多個資料調整信號DRS至資料調整單元230。

干擾資料儲存單元220耦接資料分析單元210，以依據背光控制信號BLC輸出對應這些縮放顯示資料SDD的多個干擾值ICV。資料調整單元230耦接資料分析單元210及干擾資料儲存單元220，以接收這些縮放顯示資料SDD、這些資料調整信號DRS及這些干擾值ICV。資料調整單元230會依據這些資料調整信號DRS對應地調整顯示區域161、163、165及167所對應的縮放顯示資料SDD的灰階值，並且依據這些干擾值對應地調整這些縮放顯示資料SDD的灰階值。

圖3A為依據本發明一實施例的顯示區域161的灰階分佈示意圖。圖3B為圖3A延展後的灰階分佈示意圖。請參照圖3B，在本實施例中以顯示區域161的灰階值分佈為例，但不以此為限，並且依據顯示區域163、165及167的灰階分佈所進行的調整動作可參照下述說明。在圖3A中，列出灰階值0~255的統計值，以圖示來看，統計值非0的最大灰階值為160，因此本實施例可以灰階值160作為 最大分佈灰階值。

接著，將灰階值0~160延展為灰階值0~255，亦即將灰階值0~160同時乘上調整增益1.6(約為255/160)。換言之，每個縮放顯示資料SDD原本的灰階值會乘上調整增益1.6，以使灰階分佈的範圍會等於灰階值0~255，其灰階分佈如圖3B所示，亦即圖2中的資料調整信號DRS為依據調整增益而產生，以使資料調整單元230延展圖3A所示灰階分佈。

由於原本有統計值的灰階值為0~160，因此在延展之後會有部分灰階值沒有統計值。此時，由於延展之後，每個縮放顯示資料SDD對應的亮度會提升，為了使顯示面板160顯示原本縮放顯示資料SDD的亮度，因此可調整對應的發光群組(即BG1)的亮度。舉例來說，若發光群組BG1的發光亮度預設為100%，在延展之後則可調整為62.5%(即100%/1.6)。藉此，可維持原本畫面的亮度，並且可降低發光群組BG1的發光亮度，以降低發光群組的電力消耗。

此外，由於畫面中較亮的部分較不易察覺亮度的變化，亦即在高灰階值的部份中較不易察覺灰階值間的差異。因此，如參照圖3A所示，在本實施例中，亦可設置一臨界值TH來決定最大分值灰階值。依據上述，由於灰階值151~160的統計值小於臨界值，因此灰階值151~160可被忽略而不影響畫面整體的顯示，並且由於灰階值150的統計值大於臨界值，因此灰階值150可被當作最大分佈 灰階值。而灰階分佈的延展及發光群組的調整相似於上述說明，故不再重述。由於最大分佈灰階值由160變成150，因此調整增益值會由1.6變成1.7，以致於發光群組的亮度可調低為59%，以此可更降低發光群組的電力消耗。

圖4為圖1依據本發明一實施例的顯示面板160與背光模組171及173的結構示意圖。請參照圖4，在本實施例中，每個發光群組以具有4顆發光二極體為例，亦即發光群組BG1具有發光二極體L11~L14，發光群組BG2具有發光二極體L21~L24，發光群組BG3具有發光二極體L31~L34，發光群組BG4具有發光二極體L41~L44。每個顯示區域具有以陣列排列的n×m個畫素，亦即顯示區域161具有畫素A11~Anm，顯示區域163具有畫素B11~Bnm，顯示區域165具有畫素C11~Cnm，顯示區域167具有畫素D11~Dnm，其中n及m為一正整數。

在顯示畫面時，發光二極體L11~L14會提供畫素A11~Anm所需的面光源，但會對畫素B11~Bnm、C11~Cnm及D11~Dnm產生光學干擾。同樣地，發光二極體L2~L24會提供畫素B11~Bnm所需的面光源，但會對畫素A11~Anm、C11~Cnm及D11~Dnm產生光學干擾，其餘則以此類推。依據上述，每一發光群組會提供所需的面光源至對應的顯示區域，但亦會其他顯示區域產生光學干擾。因此，可將發光群組BG1、BG2、BG3及BG4依序打開，以分別量測每一畫素(如A11~Anm、B11~Bnm、C11~Cnm及D11~Dnm)自非對應的發光群組的受光量。

在量測時，假設發光群組BG1、BG2、BG3及BG4的發光亮度分為x等級，並且畫素A11~Anm、B11~Bnm、C11~Cnm及D11~Dnm的灰階值設定為255，亦即畫素A11~Anm、B11~Bnm、C11~Cnm及D11~Dnm呈現完全透光的狀態。當發光群組BG1的發光亮度等級為1時，畫素B11的受光量為f(B11,BG1,1)，畫素B12的受光量為f(B12,BG1,1)，其餘則以此類推，並且畫素C11~Cnm及D11~Dnm的受光量的表示方式相同，在此則不再贅述。當發光群組BG1的發光亮度等級為2時，畫素B11的受光量為f(B11,BG1,2)，畫素B12的受光量為f(B12,BG1,2)，其餘則以此類推。當發光群組BG1的發光亮度等級為x時，畫素B11的受光量為f(B11,BG1,x)，畫素B12的受光量為f(B12,BG1,x)，其餘則以此類推。而發光群組BG1為其餘發光亮度等級則可依據上述類推，不再此贅述。

接著，當發光群組BG2為不同等級的發光亮度時，則量測畫素A11~Anm、C11~Cnm及D11~Dnm的受光量。當發光群組BG3為不同等級的發光亮度時，則量測畫素A11~Anm、B11~Bnm及D11~Dnm的受光量。當發光群組BG4為不同等級的發光亮度時，則量測到畫素A11~Anm、B11~Bnm及C11~Cnm的受光量。而上述量測到的受光量可儲存於圖2的干擾資料儲存單元220中。

請參照圖1及圖4，在畫面顯示時，假設縮放顯示資料SDD所欲寫入的畫素為B11，並且此時發光群組BG1、BG2、BG3及BG4的發光亮度的等級為x，則縮放顯示資 料SDD對應的干擾值ICV=f(B11,BG1,x)+f(B11,BG3,x)+f(B11,BG4,x)。若干擾值ICV等於兩度灰階值，則縮放顯示資料SDD的灰階值則須降低兩度，以使畫素B11顯示的亮度為原始畫面的亮度，藉此可對光學干擾進行補償。其於畫素的調整方式可參照上述，在此則不再贅述。

此外，由於量測時畫素的灰階值設定為255，而顯示時畫素的灰階值會依縮放顯示資料SDD而不同，因此調整的灰階值可再依據顯示的灰階值而更動。假設縮放顯示資料SDD的灰階值為150，則調整的灰階值應為2×150/255=1.17(四捨五入後以1灰階值計算)，亦即縮放顯示資料SDD的須再調整為149，以降低非對應發光群組的光學干擾。

依據上述，可彙整為一顯示控制方法，以應用於顯示控制模組120。圖5為依據本發明一實施例的顯示控制方法的流程圖。請參照圖5，在本實施例中，會先接收一畫面的多個縮放顯示資料(步驟S510)，並且分析這些縮放顯示資料以取得對應多個顯示區域的多個灰階分佈(步驟S520)。接著，依據這些灰階分佈產生多個資料調整信號(步驟S530)，並依據這些資料調整信號對應地調整這些顯示區域所對應的縮放顯示資料的灰階值(步驟S540)。並且，依據這些灰階分佈產生背光控制信號以調整這些發光群組的發光亮度(步驟S550)。最後，依據背光控制信號取得對應這些縮放顯示資料的多個干擾值(步驟S560)，並且依據這些干擾值對應地調整這些縮放顯示資 料的灰階值(步驟S570)。其中各步驟的細節可參照上述說明，在此則不再贅述。

綜上所述，本發明實施例的顯示裝置、顯示控制模組及顯示控制方法，其可依據這些發光群組的發光亮度取得每一縮放顯示資料對應的干擾值，並依據干擾值進行縮放顯示資料的調整，以消除發光群組對非對應的顯示區域的光學干擾。並且，可依據每一顯示區域的灰階分佈調整對應的發光群組的發光亮度，以及調整對應的縮放顯示資料的灰階值。藉此，當最大分佈灰階值不等於最大灰階值時，則可降低發光群組的發光亮度，以降低發光群組的電力消耗。

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‧‧‧顯示裝置

110‧‧‧縮放器

120‧‧‧顯示控制模組

130‧‧‧時序控制器

140‧‧‧源極驅動器

150‧‧‧閘極驅動器

160‧‧‧顯示面板

161、163、165、167‧‧‧顯示區域

170‧‧‧背光控制器

171、173‧‧‧背光模組

210‧‧‧資料分析單元

220‧‧‧干擾資料儲存單元

230‧‧‧資料調整單元

A11~Anm、B11~Bnm、C11~Cnm及D11~Dnm‧‧‧畫素

BG1、BG2、BG3、BG4‧‧‧發光群組

BLC‧‧‧背光控制信號

DRS‧‧‧資料調整信號

ICV‧‧‧干擾值

L11~L14、L21~L24、L31~L34、L41~L44‧‧‧發光二極體

ODD‧‧‧原始顯示資料

RDD‧‧‧調整後之顯示資料

SC‧‧‧掃描信號

SDD‧‧‧縮放顯示資料

TH‧‧‧臨界值

VD‧‧‧驅動電壓

S510、S520、S530、S540、S550、S560、S570‧‧‧步驟

圖1為依據本發明一實施例的顯示裝置的系統示意圖。

圖2為圖1依據本發明一實施例的顯示控制模組120的系統示意圖。

圖3A為依據本發明一實施例的顯示區域161的灰階分佈示意圖。

圖3B為圖3A延展後的灰階分佈示意圖。

圖4為圖1依據本發明一實施例的顯示面板160與背光模組171及173的結構示意圖。

圖5為依據本發明一實施例的顯示控制方法的流程圖。

120‧‧‧顯示控制模組

210‧‧‧資料分析單元

220‧‧‧干擾資料儲存單元

230‧‧‧資料調整單元

BLC‧‧‧背光控制信號

DRS‧‧‧資料調整信號

ICV‧‧‧干擾值

RDD‧‧‧調整後之顯示資料

SDD‧‧‧縮放顯示資料

Claims (17)

1. 一種顯示控制模組，包括：一資料分析單元，接收對應一畫面的多個顯示資料，並分析該些顯示資料以取得對應一顯示面板的多個顯示區域的多個灰階分佈，該資料分析單元依據該些灰階分佈產生一背光控制信號以調整一背光模組的多個發光群組的發光亮度；一干擾資料儲存單元，耦接該資料分析單元，以依據該背光控制信號輸出對應該些顯示資料的多個干擾值，其中每一該些干擾值為對應的顯示資料所欲寫入的一畫素自非對應的發光群組所接收到的受光量的總和；以及一資料調整單元，耦接該資料分析單元及該干擾資料儲存單元，以接收該些顯示資料及該些干擾值，該資料調整單元依據該些干擾值對應地調整該些顯示資料的灰階值。
2. 如申請專利範圍第1項所述之顯示控制模組，其中該資料分析單元更依據該些灰階分佈產生多個資料調整信號至該資料調整單元，該資料調整單元依據該些資料調整信號對應地調整該些顯示區域所對應的該些顯示資料的灰階值。
3. 如申請專利範圍第2項所述之顯示控制模組，其中該資料分析單元依據每一該些灰階分佈決定每一該些灰階分佈的一最大分佈灰階值，並且依據每一該些灰階分佈對應的該最大分佈灰階值決定每一該些灰階分佈對應的一調 整增益，依據該些灰階分佈的該些調整增益產生該些資料調整信號。
4. 如申請專利範圍第3項所述之顯示控制模組，其中該調整增益為一最大灰階值與該最大分佈灰階值的比值。
5. 如申請專利範圍第3項所述之顯示控制模組，其中該最大分佈灰階值的統計值大於等於一臨界值。
6. 如申請專利範圍第3項所述之顯示控制模組，其中該資料分析單元依據該些灰階分佈的該些調整增益調整該些發光群組的亮度，並據此產生該背光控制信號。
7. 一種顯示控制方法，適用於如申請專利範圍第1項所述之顯示控制模組，該顯示控制方法包括：接收該畫面的該些顯示資料；分析該些顯示資料以取得對應該些顯示區域的該些灰階分佈；依據該些灰階分佈產生該背光控制信號以調整該些發光群組的發光亮度；依據該背光控制信號取得對應該些顯示資料的該些干擾值，其中每一該些干擾值為對應的顯示資料所欲寫入的一畫素自非對應的發光群組所接收到的受光量的總和；以及依據該些干擾值對應地調整該些顯示資料的灰階值。
8. 如申請專利範圍第7項所述之顯示控制方法，更包括：依據該些灰階分佈產生該些資料調整信號；以及 依據該些資料調整信號對應地調整該些顯示區域所對應的顯示資料的灰階值。
9. 如申請專利範圍第8項所述之顯示控制方法，其中依據該些灰階分佈產生該些資料調整信號的步驟包括：依據每一該些灰階分佈決定每一該些灰階分佈的該最大分佈灰階值；依據每一該些灰階分佈對應的該最大分佈灰階值決定每一該些灰階分佈對應的該調整增益；以及依據該些灰階分佈的該些調整增益產生該些資料調整信號。
10. 如申請專利範圍第7項所述之顯示控制方法，其中依據該些灰階分佈產生該背光控制信號的步驟包括：依據該些灰階分佈的該些調整增益調整該些發光群組的亮度，並據此產生該背光控制信號。
11. 一種顯示裝置，包括：一背光模組，具有多個發光群組；一顯示面板，具有多個顯示區域；以及一顯示控制模組，包括：一資料分析單元，接收對應一畫面的多個顯示資料，並分析該些顯示資料以取得對應該些顯示區域的多個灰階分佈，該資料分析單元依據該些灰階分佈產生一背光控制信號以調整該些發光群組的發光亮度；一干擾資料儲存單元，耦接該資料分析單元，以依據該背光控制信號輸出對應該些顯示資料的多個干擾 值，其中每一該些干擾值為對應的顯示資料所欲寫入的一畫素自非對應的發光群組所接收到的受光量的總和；以及一資料調整單元，耦接該資料分析單元及該干擾資料儲存單元，以接收該些顯示資料及該些干擾值，該資料調整單元依據該些干擾值對應地調整該些顯示資料的灰階值。
12. 如申請專利範圍第11項所述之顯示裝置，其中該資料分析單元更依據該些灰階分佈產生多個資料調整信號至該資料調整單元，該資料調整單元依據該些資料調整信號對應地調整該些顯示區域所對應的該些顯示資料的灰階值。
13. 如申請專利範圍第12項所述之顯示裝置，其中該資料分析單元依據每一該些灰階分佈決定每一該些灰階分佈的一最大分佈灰階值，並且依據每一該些灰階分佈對應的該最大分佈灰階值決定每一該些灰階分佈對應的一調整增益，依據該些灰階分佈的該些調整增益產生該些資料調整信號。
14. 如申請專利範圍第13項所述之顯示裝置，其中該調整增益為一最大灰階值與該最大分佈灰階值的比值。
15. 如申請專利範圍第13項所述之顯示裝置，其中該最大分佈灰階值的統計值大於等於一臨界值。
16. 如申請專利範圍第13項所述之顯示裝置，其中該資料分析單元依據該些灰階分佈的該些調整增益調整該些發光群組的亮度，並據此產生該背光控制信號。
17. 如申請專利範圍第11項所述之顯示裝置，其中該背光模組為一側邊入光式背光模組。