TWI484820B - A image correction circuit, and a display device including the image correction circuit - Google Patents

Description

影像修正電路及包含此影像修正電路的顯示裝置

本發明是有關於一種影像修正電路及包含此影像修正電路的顯示裝置，特別是指一種以伽瑪參考電壓進行校正的影像修正電路及包含此影像修正電路的顯示裝置。

一般顯示裝置的輸入信號強度與輸出信號強度呈非線性相關，所以需透過伽瑪(Gamma)曲線來對應調整，以使亮度灰階變化更為接近人眼對光強度的反應，得到比較理想的畫面對比表現。

參閱圖1，習知一種顯示裝置，包含一參考電壓產生器72、一背光模組731、一顯示面板73、一時序控制器74、一掃描驅動器75及一資料驅動器71。

該參考電壓產生器72存有複數個參考電壓，並依據使用者的設定提供不同亮度灰階的參考電壓給該資料驅動器71。該背光模組731包括一背光驅動器76，該背光驅動器76依據使用者的設定，產生一背光控制信號並傳送到該顯示面板73。

該顯示面板73包括N ×M 個呈N ×M 矩陣排列的畫素單元732、N條掃描線L_S (1)、L_S (2)…L_S (N)及M條資料線L_D (1)、L_D (2)…L_D (M)。而該顯示面板73受該背光控制信號控制以調整背光源亮度。該等掃描線與該等資料線相互交錯，且該等畫素單元732分別位於該等掃描線與該等資料線的交會處。

該時序控制器74輸出一時序控制信號，來驅動該掃描驅動器75及該資料驅動器71。該掃描驅動器75對每一掃描線L_S (1)、L_S (2)…L_S (N)輸出一掃描信號。且該掃描驅動器75受該時序控制信號驅動，而逐一致能該等掃描信號。

該資料驅動器71接收一影像資料及來自該參考電壓產生器72的該等參考電壓，並依據該等參考電壓修正該影像資料的亮度灰階值。當該掃描線L_S (n)的掃描信號被致能時，該資料驅動器71受該時序控制信號驅動，將修正後之影像資料傳送到第n列的相關畫素單元732，其中n =1…N 。

習知顯示裝置必須透過使用者的設定以提供參考電壓來調整明暗對比，並藉由該背光驅動器76產生的背光控制信號來決定背光源的亮度。由於無法依據該影像資料隨時調整更換參考電壓，造成該顯示面板73所呈現出的影像內容產生對比不佳的現象。再者，不能隨該影像資料即時改變該背光控制信號，除了導致不合宜的影像亮度，更增加了背光源的耗電量。

因此，本發明之目的，即在提供一種可以自動調整伽瑪參考電壓與背光源亮度的影像修正電路及包含此影像修正電路的顯示裝置。

於是，本發明顯示裝置適用於接收一影像資料，包含：一資料驅動器，接收該影像資料；一顯示面板，電連接該資料驅動器；一影像修正電路，包括一感測處理器及一控制處理器，該感測處理器依據該資料驅動器的消耗電流 資料，統計該影像資料的整體亮度分布，該控制處理器接收該統計結果，並據以產生一背光控制信號；及一背光模組，受該背光控制信號控制來調整該顯示面板的背光源亮度。

本發明影像修正電路適用於與一接收一影像資料的資料驅動器電連接，包括：一感測處理器，依據該資料驅動器的消耗電流資料，統計該影像資料的整體亮度分布；及一控制處理器，接收該統計結果，並據以產生一背光控制信號。

而本發明另一顯示裝置適用於接收一影像資料，包含：一資料驅動器，接收該影像資料；一顯示面板，電連接該資料驅動器；及一影像修正電路，包括一感測處理器、一控制處理器及一參考電壓產生器，該感測處理器依據該資料驅動器的消耗電流資料，統計該影像資料的整體亮度分布，該控制處理器依據該統計結果輸出一參考電壓控制信號，而該參考電壓產生器存有複數參考電壓組，且接收該參考電壓控制信號來選取其中一參考電壓組，並依此輸出複數個分別代表不同亮度灰階的參考電壓；該資料驅動器依據該等參考電壓修正該影像資料，而該顯示面板受該資料驅動器驅動以顯示修正後的影像資料。

而本發明另一影像修正電路適用於與一接收一影像資料的資料驅動器電連接，包括：一感測處理器，依據該資料驅動器的消耗電流資料，統計該影像資料的整體亮度分布；一控制處理器，依據該統計結果輸出一參考電壓控制 信號；及一參考電壓產生器，存有複數參考電壓組，且接收該參考電壓控制信號來選取其中一參考電壓組，並依此輸出複數個分別代表不同亮度灰階的參考電壓。

有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之二個較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。

在本發明被詳細描述之前，要注意的是，在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。

第一較佳實施例

參閱圖2，本發明顯示裝置之第一較佳實施例包含一資料驅動器1、一影像修正電路2、一顯示面板3、一背光模組31、一時序控制器4及一掃描驅動器5。且該影像修正電路2輸出複數參考電壓到該資料驅動器1。

該資料驅動器1接收一影像資料及來自該影像修正電路2的該等參考電壓，並依據該等參考電壓修正該影像資料的亮度灰階值，且將修正後的影像資料從數位形式轉換成類比形式，得到一類比資料作為輸出。本較佳實施例中，該影像資料的亮度灰階值可以是灰階電壓值或灰階電流值，且不以此為限。

假設本較佳實施例的顯示裝置為一平常黑(normally black)顯示裝置，顯示裝置呈現高亮度畫面時將提高該資料驅動器1的電流消耗值，而顯示裝置呈現低亮度畫面時將減少該資料驅動器1的電流消耗值。假設本較佳實施例的 顯示裝置為一平常白(normally white)顯示裝置，電流消耗情形相反。

該影像修正電路2包括一感測處理器21、一控制處理器22及一參考電壓產生器23。

該感測處理器21具有一電流偵測器211、一類比數位轉換器212及一統計器213。該電流偵測器211能偵測該資料驅動器1的消耗電流資料，並轉換為一感應電壓當作輸出。而該電流偵測器211的實施例將於稍後再加以說明。該類比數位轉換器212接收該感應電壓，並將其從類比形式轉換成數位形式。該統計器213接收該數位形式的感應電壓，以統計每一畫面的整體亮度分布。

該控制處理器22接收該統計結果，並據以輸出一參考電壓控制信號及一背光控制信號。該參考電壓產生器23存有複數相關伽瑪曲線的參考電壓組，且接收該參考電壓控制信號，並據以選取其中一參考電壓組。該參考電壓產生器23能依據該選出的參考電壓組輸出該等分別代表不同亮度灰階的參考電壓。

該背光模組31包括一背光驅動器24，該背光驅動器24接收該背光控制信號，並據以調整該顯示面板3的背光源亮度。

該顯示面板3包括N ×M 個呈N ×M 矩陣排列的畫素單元32、N條掃描線L_S (1)、L_S (2)…L_S (N)及M條資料線L_D (1)、L_D (2)…L_D (M)。該等掃描線L_S (1)、L_S (2)…L_S (N)與該等資料線L_D (1)、L_D (2)…L_D (M)相互交錯，且該等畫素單元32分別 位於該等掃描線L_S (1)、L_S (2)…L_S (N)與該等資料線L_D (1)、L_D (2)…L_D (M)的交會處。

該時序控制器4輸出一時序控制信號，來驅動該掃描驅動器5及該資料驅動器1。該掃描驅動器5對每一掃描線輸出一掃描信號。且該掃描驅動器5受該時序控制信號驅動，而逐一致能該等掃描信號。

當該掃描線L_S (n)的掃描信號被致能時，該資料驅動器1器受該時序控制信號驅動，並將該類比資料透過該等資料線L_D (1)、L_D (2)…L_D (M)傳送到該顯示面板3的第n列相關畫素單元32，其中n =1…N 。

本發明顯示裝置主要運用該資料驅動器1的消耗電流資料，來作為調整影像資料與背光源亮度的依據。參閱圖3，一般顯示裝置如採用伽瑪值為2.2(如γ1)的伽瑪曲線，來校正輸入影像資料的亮度灰階值，當輸入影像資料的亮度灰階值介於A和B間(高亮度畫面)，該顯示裝置將呈現A'至B'間的顯示亮度。

此時，該電流偵測器211將偵測到較大的消耗電流資料，該統計器213對每一畫面之感應電壓值所計算得出的統計結果偏高，致使該控制處理器22令該參考電壓產生器23輸出相關於較大伽瑪值的參考電壓，來修正下一畫面或下n個畫面(n可為1~10)的影像資料之亮度灰階值，以達到適當的對比。

而當該顯示裝置採用一較大伽瑪值(如γ2)的伽瑪曲線時，若輸入影像資料的亮度灰階值介於A和B間，整體顯示 亮度範圍將介於A"和B'間，所呈現的對比變大。此外，該控制處理器22也令該背光驅動器24改變該顯示面板3的背光源亮度，以彈性地調整消耗功率與畫面亮度、對比值。

參閱圖4，一般顯示裝置如採用伽瑪值為2.2(如γ1)的伽瑪曲線，當輸入影像資料的亮度灰階值介於C和D間(低亮度畫面)，該顯示裝置將呈現C'至D'間的顯示亮度。

此時，該電流偵測器211將偵測到較小的消耗電流資料，該統計器213對每一畫面之感應電壓值所計算得出的統計結果偏低，致使該控制處理器22令該參考電壓產生器23輸出相關於較小伽瑪值的參考電壓，來修正下一畫面或下n個畫面(n可為1~10)的影像資料之亮度灰階值，以達到適當的對比。

而當該顯示裝置採用一較小伽瑪值(如γ3)的伽瑪曲線時，若輸入影像資料的亮度灰階值介於C和D間，整體顯示亮度範圍將介於C'和D"間，所呈現的對比變大。此外，該控制處理器22也令該背光驅動器24改變該顯示面板3的背光源亮度，以達到適當的對比。

電流偵測器

該電流偵測器211能偵測該資料驅動器1的消耗電流資料，並轉換為一感應電壓當作輸出。該電流偵測器211可採用以下三種實施態樣，且不以此為限。

該電流偵測器211的第一實施態樣是：參閱圖5，該電流偵測器211具有一電阻器R1及一放大器AMP1。該電阻 器R1的第一端接收一外界電壓VDD，而該電阻器R1的第二端電連接於該放大器AMP1的輸入端。該電阻器R1與該放大器AMP1的電連接處接收該資料驅動器1的消耗電流資料，且該放大器AMP1的輸出端輸出該感應電壓AxV₁ ，其中，A為放大器AMP1的電壓增益，V₁ 為放大器AMP1的輸入端電壓。

該電流偵測器211的第二實施態樣是：參閱圖6，該電流偵測器211具有一電阻器R1及一放大器AMP1。該電阻器R1的第一端電連接於該放大器AMP1的輸入端，且該電阻器R1的第二端接地。該電阻器R1與該放大器AMP1的電連接處接收該資料驅動器1的消耗電流資料，而該放大器AMP1的輸出端輸出該感應電壓AxV₁ ，其中，A為放大器AMP1的電壓增益，V₁ 為放大器AMP1的輸入端電壓。

該電流偵測器211的第三實施態樣是：參閱圖7，該電流偵測器211具有一電阻器R1及一差動放大器DIFF1。該電阻器R1的第一端與第二端分別電連接該差動放大器DIFF1的第一端與第二端。而電阻器R1的跨壓V_R1 將等於電阻器R1乘以流過其上的電流I，且該差動放大器DIFF1的輸出端輸出該感應電壓AxV_R1 ，其中，A為差動放大器DIFF1的電壓增益。

第二較佳實施例

參閱圖8，本發明顯示裝置之第二較佳實施例包含一資料驅動器1、一影像修正電路6、一背光模組31、一顯示面板3、一時序控制器4及一掃描驅動器5。其中，該影像修 正電路6包括一感測處理器61、一控制處理器22及一參考電壓產生器23。除了該感測處理器61，其餘元件及相關作動情形皆相似於第一較佳實施例，在此不予贅述。

該感測處理器61具有一電流複製器611、一電流比較器612及一統計器613。

該電流複製器611能複製該資料驅動器1的消耗電流資料當作輸出。本較佳實施例中，該電流複製器611是一如圖9所示的電流鏡(current mirror)，且不以此為限。該電流鏡具有二個N型電晶體M1、M2。該電晶體M2的第一端電連接於該電晶體M2的控制端及該電晶體M1的控制端。該電晶體M2的第一端接收一外界電壓VDD，且該等電晶體M1、M2的第二端分別接地。該電晶體M2的第一端接收該資料驅動器1的消耗電流資料，若該等電晶體M1、M2相互匹配，則該電晶體M1之第一端的輸出電流值相等於該資料驅動器1的消耗電流資料。

該電流比較器612接收該電流複製器611的輸出電流及一參考電流，並比較兩者輸出一對應電壓值。而該統計器613接收該電流比較器612的輸出，以為統計每一畫面的整體亮度分布。

本較佳實施例中，該電流比較器612可採用如圖10所示的電路，且不以此為限。該電流比較器612具有二個P型電晶體M3、M4及二個N型電晶體M5、M6。

該電晶體M5的第一端電連接於該電晶體M5的控制端及該電晶體M6的控制端。該電晶體M6的第一端電連接該 電晶體M3的第二端。且該電晶體M3的控制端電連接於該電晶體M4的控制端與第二端。其中，該等電晶體M5、M6的第二端分別接地，而該等電晶體M3、M4的第一端分別接收一外界電壓VDD。

該電晶體M5的第一端接收該電流複製器611的輸出電流，而該電晶體M4的第二端接收一參考電流I_REF ，且由該等電晶體M3、M6的電連接處輸出一電壓值V_CMP 。

當該電流複製器611的輸出電流大於該參考電流I_REF 時，該電晶體M6導通且該電晶體M3不導通，而該電壓值V_CMP 的電壓值近似零。當該電流複製器611的輸出電流小於該參考電流I_REF 時，該電晶體M6不導通且該電晶體M3導通，而該電壓值V_CMP 的電壓值近似該外界電壓VDD。

值得注意的是，該感測處理器61也可具有複數個如上述的電流比較器612，分別接收不同的參考電流值，以更精確地比較出該電流複製器611之輸出電流的範圍。

值得注意的是，以上實施例中的影像修正電路2、6可獨立出於顯示裝置。

綜上所述，本發明影像修正電路及包含此影像修正電路的顯示裝置可透過該資料驅動器1的消耗電流資料，自動地彈性更換多種相關於不同伽瑪值的參考電壓來修正影像資料的亮度灰階值，並適切地調整背光源亮度以降低耗電量或增加亮度對比值，故確實能達成本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利 範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

1‧‧‧資料驅動器

2‧‧‧影像修正電路

21‧‧‧感測處理器

211‧‧‧電流偵測器

212‧‧‧類比數位轉換器

213‧‧‧統計器

22‧‧‧控制處理器

23‧‧‧參考電壓產生器

24‧‧‧背光驅動器

3‧‧‧顯示面板

31‧‧‧背光模組

32‧‧‧畫素單元

4‧‧‧時序控制器

5‧‧‧掃描驅動器

6‧‧‧影像修正電路

61‧‧‧感測處理器

611‧‧‧電流複製器

612‧‧‧電流比較器

613‧‧‧統計器

AMP1‧‧‧放大器

DIFF1‧‧‧差動放大器

L_S (1~N)‧‧‧掃描線

L_D (1~M)‧‧‧資料線

M1~M6‧‧‧電晶體

R1‧‧‧電阻器

圖1是一習知顯示裝置之電路方塊圖；圖2是一本發明顯示裝置之第一較佳實施例的電路方塊圖；圖3是一轉換曲線圖，說明顯示裝置接收高亮度畫面的影像資料；圖4是一轉換曲線圖，說明顯示裝置接收低亮度畫面的影像資料；圖5是一電路圖，說明電流偵測器的第一實施態樣；圖6是一電路圖，說明電流偵測器的第二實施態樣；圖7是一電路圖，說明電流偵測器的第三實施態樣；圖8是一本發明顯示裝置之第二較佳實施例的電路方塊圖；圖9是一電路圖，說明第二較佳實施例的電流複製器；及圖10是一電路圖，說明第二較佳實施例的電流比較器。

1‧‧‧資料驅動器

2‧‧‧影像修正電路

21‧‧‧感測處理器

211‧‧‧電流偵測器

212‧‧‧類比數位轉換器

213‧‧‧統計器

22‧‧‧控制處理器

23‧‧‧參考電壓產生器

24‧‧‧背光驅動器

3‧‧‧顯示面板

31‧‧‧背光模組

32‧‧‧畫素單元

4‧‧‧時序控制器

5‧‧‧掃描驅動器

L_S (1~N)‧‧‧掃描線

L_D (1~M)‧‧‧資料線

Claims (6)

1. 一種顯示裝置，適用於接收一影像資料，包含：一資料驅動器，接收該影像資料；一顯示面板，電連接該資料驅動器；一影像修正電路，包括：一感測處理器，依據該資料驅動器的消耗電流資料，統計該影像資料的整體亮度分布得到一統計結果，該消耗電流資料是類比形式；一控制處理器，接收該統計結果，並依據該統計結果產生一背光控制信號及一參考電壓控制信號；及一參考電壓產生器，存有複數參考電壓組，且接收該參考電壓控制信號來選取其中一參考電壓組，並依此輸出複數個分別代表不同亮度灰階的參考電壓，使該資料驅動器依據該等參考電壓修正該影像資料，且將修正後的影像資料傳送到該顯示面板；及一背光模組，受該背光控制信號控制來調整該顯示面板的背光源亮度。
2. 依據申請專利範圍第1項所述之顯示裝置，其中，該感測處理器具有一電流偵測器、一類比數位轉換器及一統計器，該電流偵測器能偵測該資料驅動器的消耗電流資料，並轉換為一感應電壓當作輸出，該類比數位轉換器 接收該感應電壓，且將其從類比形式轉換成數位形式，而該統計器接收該數位形式的感應電壓，以統計該影像資料的整體亮度分布。
3. 依據申請專利範圍第1項所述之顯示裝置，其中，該感測處理器具有一電流複製器、一電流比較器及一統計器，該電流複製器能複製該資料驅動器的消耗電流資料當作輸出，該電流比較器接收該電流複製器的輸出電流及一參考電流，並比較兩者輸出一對應電壓值，而該統計器接收該電流比較器的輸出，以統計該影像資料的整體亮度分布。
4. 一種影像修正電路，適用於與一接收一影像資料的資料驅動器電連接，包括：一感測處理器，依據該資料驅動器的消耗電流資料，統計該影像資料的整體亮度分布以得到一統計結果，該消耗電流資料是類比形式；一控制處理器，接收該統計結果，並據以產生一背光控制信號，且依據該統計結果輸出一參考電壓控制信號；及一參考電壓產生器，存有複數參考電壓組，且接收該參考電壓控制信號來選取其中一參考電壓組，並依此輸出複數個分別代表不同亮度灰階的參考電壓。
5. 依據申請專利範圍第4項所述之影像修正電路，其中，該感測處理器具有一電流偵測器、一類比數位轉換器及一統計器，該電流偵測器能偵測該資料驅動器的消耗電 流資料，並轉換為一感應電壓當作輸出，該類比數位轉換器接收該感應電壓，且將其從類比形式轉換成數位形式，而該統計器接收該數位形式的感應電壓，以統計該影像資料的整體亮度分布。
6. 依據申請專利範圍第4項所述之影像修正電路，其中，該感測處理器具有一電流複製器、一電流比較器及一統計器，該電流複製器能複製該資料驅動器的消耗電流資料當作輸出，該電流比較器接收該電流複製器的輸出電流及一參考電流，並比較兩者輸出一對應電壓值，而該統計器接收該電流比較器的輸出，以為統計該影像資料的整體亮度分布。