TWI581242B - 可操作於二維顯示模式與三維顯示模式之顯示器 - Google Patents

可操作於二維顯示模式與三維顯示模式之顯示器 Download PDF

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Description

可操作於二維顯示模式與三維顯示模式之顯示器
本發明係關於一種可操作於二維顯示模式與三維顯示模式之顯示器，尤指一種可根據播放影像的模式調整輸出電壓方式之顯示器。
液晶顯示裝置(Liquid Crystal Display，LCD)及有機發光二極體(Organic light emitting diode，OLED)顯示裝置因具有外型輕薄、省電以及無輻射等優點，目前已被普遍地應用於多媒體播放器、行動電話、個人數位助理(PDA)、電腦顯示器(monitor)、或平面電視等電子產品上。此外，伴隨著3D影像的盛行，具備三維(three-dimension,3D)影像顯示功能的顯示器已逐漸有大量需求。
習知顯示器在顯示二維(two-dimension,2D)影像時，係以脈寬調變(pulse width modulation,PWM)的方式驅動背光源，然而此方法係持續地開啟/關閉背光，因此使用者在觀賞畫面時容易感覺到畫面閃爍而降低視覺品質，即便在高速的閃爍下使用者未察覺畫面有閃爍現象，在觀賞一段時間後仍將造成使用者眼睛疲勞甚至在視覺上受到傷害。
本發明之一實施例係關於一種顯示器，該顯示器可操作於二維顯示模式與三維顯示模式，且該顯示器包含一背光源、一第一開關及一驅動電路。該背光源包含一組發光單元，該第一開關係耦接於該組發光單元，且該 驅動電路係耦接於該第一開關。該顯示器分別根據二維顯示模式與三維顯示模式產生一直流訊號與一脈寬調變訊號。當該顯示器於二維顯示模式時，該驅動電路根據該直流訊號控制該第一開關驅動該組發光單元。當該顯示器於三維顯示模式時，該驅動電路根據該脈寬調變訊號控制該第一開關驅動該組發光單元。
本發明之另一實施例係關於一種顯示器操作方法，該顯示器可操作於二維顯示模式與三維顯示模式。該方法包含該顯示器分別根據二維顯示模式與三維顯示模式產生一直流訊號與一脈寬調變訊號；當該顯示器於二維顯示模式時，該驅動電路根據該直流訊號控制一開關驅動一背光源之一組發光單元；當該顯示器於三維顯示模式時，該驅動電路根據該脈寬調變訊號控制該開關驅動該組發光單元。
本發明透過顯示器在二維顯示模式設置為採用直流訊號，可大幅改善習知顯示器畫面閃爍的問題，而提昇顯示品質。另外，在三維顯示模式下，當使用者配戴3D眼鏡觀賞顯示器時，由於顯示器設置為採用脈寬調變訊號，能夠增加顯示器的背光亮度來補償視覺明亮度被3D眼鏡降低的現象。因此使用者無論在觀賞2D或3D影片都能有較佳的視覺品質。
100‧‧‧顯示器
110‧‧‧背光源
1201至120N‧‧‧發光單元
130‧‧‧驅動電路
140‧‧‧升壓器
144‧‧‧電感
146‧‧‧齊納二極體
148‧‧‧電容
170‧‧‧限流器
190‧‧‧發光二極體
202至218‧‧‧步驟
300‧‧‧直流訊號
400‧‧‧脈寬調變訊號
SW1‧‧‧第一開關
SW2‧‧‧第二開關
ADJ‧‧‧訊號輸入端
Vin‧‧‧輸入電壓
Vout‧‧‧電源輸出端
Comp1至CompN‧‧‧第一端點
Isen1至IsenN‧‧‧第二端點
Pin‧‧‧第三端點
ID‧‧‧電流
ID’‧‧‧電流
第1圖係為本發明顯示器之示意圖。
第2圖係為本發明操作第1圖顯示器之流程圖。
第3A圖係為直流訊號之示意圖。
第3B圖係為2D顯示模式流經發光單元的電流之示意圖。
第4A圖係為脈寬調變訊號之示意圖。
第4B圖係為2D顯示模式流經發光單元的電流之示意圖。
第5圖係為驅動電路增加流經發光單元的電流以降低第一開關的控制端的工作週期之示意圖。
在說明書及後續的申請專利範圍當中使用了某些詞彙來指稱特定的元件。所屬領域中具有通常知識者應可理解，製造商可能會用不同的名詞來稱呼同樣的元件。本說明書及後續的申請專利範圍並不以名稱的差異來作為區別元件的方式，而是以元件在功能上的差異來作為區別的基準。在通篇說明書及後續的請求項當中所提及的「包含」係為開放式的用語，故應解釋成「包含但不限定於」。此外，「耦接」一詞在此係包含任何直接及間接的電氣連接手段。因此，若文中描述第一裝置係耦接於第二裝置，則代表該第一裝置可直接連接於該第二裝置，或透過其他裝置或連接手段間接地連接至該第二裝置。
請參考第1圖，第1圖係為本發明顯示器100之示意圖，顯示器100可操作於二維顯示模式與三維顯示模式，且顯示器100包含一背光源110、N個第一開關SW11至SW1N、一驅動電路130及一升壓器140。背光源110包含N組發光單元1201至120N，第一開關SW11至SW1N中每一第一開關係耦接於對應之一組發光單元，且驅動電路130包含複數第一端點Comp1至CompN、複數第二端點Isen1至IsenN以及第三端點Pin。第一端點Comp1係耦接於第一開關SW11，以此類推，第一端點CompN係耦接於第一開關SW1N。第二端點Isen1係經由第一開關SW11耦接於發光單元1201，以此類推，第二端點IsenN係經由第一開關SW1N耦接於發光單元120N。在本發明中，並不限制發光單元的組數及第一開關的數量，亦可將顯示器100設置為只包含一組發光單元1201及一個第一開關SW11。第一開關SW11至SW1N可例如是N型或P型金氧半電晶體，或是其他開關元件。
升壓器140係耦接於發光單元1201至120N，用以提升輸入電壓Vin，以於電源輸出端Vout產生提昇後之電壓並提供給N組發光單元1201至120N。升壓器140包含一第二開關SW2、一電感144、一齊納二極體146及一電容148。第二開關SW2係耦接於驅動電路130之第三端點Pin，用以控制驅動電路130與升壓器140之間的耦接。電感144係耦接於第二開關SW2，用以接收輸入電壓Vin。齊納二極體146係耦接於第二開關SW2、電感144及電源輸出端Vout，用以防止電壓倒流。且電容148係耦接於齊納二極體146，用以穩定輸出電壓。驅動電路130耦接於一訊號輸入端ADJ，並會根據N組發光單元1201至120N的電流對應調整第一開關SW11至SW1N的準位或工作週期，以調整N組發光單元1201至120N的電流。N組發光單元1201至120N中每一組發光單元包含複數個串聯之發光二極體190，但亦可設置為僅包含一個發光二極體190。顯示器100可選擇性地設置電阻170，耦接於驅動電路130與第一開關SW11至SW1N之間及/或驅動電路130與N組發光單元1201至120N之間。
請參考第2圖至第4B圖，第2圖係為本發明操作第1圖顯示器100之流程圖，第3A圖係為直流訊號300之示意圖，第3B圖係為2D顯示模式流經發光單元的電流之示意圖，第4A圖係為脈寬調變訊號400之示意圖，第4B圖係為3D顯示模式流經發光單元的電流之示意圖。第2圖之流程圖說明如下：步驟202：判斷顯示器100係以2D顯示模式或3D顯示模式來播放影像；若顯示器100係以2D顯示模式來播放影像，執行步驟204；若顯示器100係以3D顯示模式來播放影像，執行步驟210；步驟204：顯示器100根據2D顯示模式產生直流訊號300，並透過訊號輸入端ADJ輸入直流訊號300至驅動電路130； 步驟206：驅動電路130根據直流訊號300控制第一開關SW11至SW1N驅動背光源110之N組發光單元1201至120N；步驟208：顯示器100根據N組發光單元1201至120N的電流調整第一開關SW11至SW1N的控制端的準位，跳至步驟216；步驟210：顯示器100根據3D顯示模式產生脈寬調變訊號400，並透過訊號輸入端ADJ輸入脈寬調變訊號400至驅動電路130；步驟212：驅動電路130根據脈寬調變訊號400控制第一開關SW11至SW1N驅動發光單元1201至120N；步驟214：顯示器100根據N組發光單元1201至120N的電流調整第一開關SW11至SW1N的控制端的工作週期；步驟216：顯示器100根據N組發光單元1201至120N的電流，調整升壓器140輸出至發光單元1201至120N的輸出電壓；步驟218：結束。
在以上實施例中，顯示器100可根據2D顯示模式產生直流訊號300，及根據3D顯示模式產生脈寬調變訊號400。當顯示器100於2D顯示模式時，驅動電路130根據N組發光單元1201至120N的電流調整第一開關SW11至SW1N的控制端的準位；當顯示器100於3D顯示模式時，驅動電路130根據N組發光單元1201至120N的電流調整第一開關SW11至SW1N的控制端的工作週期。詳言之，在2D顯示模式下，驅動電路130之第一端點Comp1至CompN會根據第二端點Isen1至IsenN偵測到的電流大小來對應地調整輸入至第一開關SW11至SW1N的控制端之直流訊號300的準位，以調整第一開關SW11至SW1N控制端電壓的大小，用以調整輸入至N組發光單元1201至120N的電流；在3D顯示模式下，驅動電路130之第一端點Comp1至CompN會根據第二端點Isen1至IsenN偵測到的電流大小來對應地調整輸入至第一開關SW11至SW1N的控制端之脈寬調變訊號400的工作週期(duty cycle)，以調整輸入至N組發光單元1201至120N的電流。在2D顯示模式下，若透過第一端點Comp1至CompN仍無法將對應之第一開關SW11至SW1N的準位調整到理想值，則可再透過第三端點Pin調整第二開關SW2的工作週期，以使顯示器100達到所需的發光表現。在3D顯示模式下，若透過第一端點Comp1至CompN仍無法將對應之第一開關SW11至SW1N的工作週期調整到理想值，則可再透過第三端點Pin調整第二開關SW2的工作週期，以使顯示器100達到所需的發光表現。
本發明透過顯示器100在2D顯示模式設置為採用直流訊號300，可大幅改善習知顯示器畫面閃爍的問題，而提昇顯示品質。另外，在3D顯示模式下，當使用者配戴3D眼鏡觀賞顯示器100時，由於顯示器100設置為採用脈寬調變訊號400，能夠增加顯示器100的背光亮度來補償視覺明亮度被3D眼鏡降低的現象，且避免3D時以直流驅動背光造成左眼影像及右演影像之間的影像錯位(crosstalk)問題。
請參考第5圖，第5圖係為驅動電路調整亮度之示意圖。當提高亮度時，一般將第一開關SW11至SW1N的控制端的工作週期加大，但可能會產生3D顯示模式中影像錯位，為了要進一步減少3D顯示模式中影像錯位的影響，本發明提高亮度時，驅動電路130可將流經發光單元的電流從ID增加為ID’(例如增加第一開關SW11至SW1N的控制端的電壓)，降低第一開關SW11至SW1N的控制端的工作週期；或驅動電路130可將流經發光單元的電流從ID增加為ID’(例如增加第一開關SW11至SW1N的控制端的電壓)，但維持第一開關SW11至SW1N的控制端的工作週期，第一開關SW11至SW1N的控制端的工作週期可控制於10%至40%之間(較佳可為25%至35%之間)，如此在3D顯示模式中顯示器100較不易漏光，以避免影像錯位的問題。另外，電流ID和時間軸的包覆面積可以相同於電流ID’和時間軸的包覆面積，以 使電流改變前後的亮度相同，但本發明不以此為限。
綜上所述，本發明顯示器100主動對顯示器播放的影像模式進行偵測，調整輸出電壓的模式使得使用者無論在觀賞2D或3D影片都能有較佳的視覺品質。
100‧‧‧顯示器
110‧‧‧背光源
1201至120N‧‧‧發光單元
130‧‧‧驅動電路
140‧‧‧升壓器
144‧‧‧電感
146‧‧‧齊納二極體
148‧‧‧電容
170‧‧‧限流器
190‧‧‧發光二極體
SW1‧‧‧第一開關
SW2‧‧‧第二開關
ADJ‧‧‧訊號輸入端
Vin‧‧‧輸入電壓
Vout‧‧‧電源輸出端
Comp1至CompN‧‧‧第一端點
Isen1至IsenN‧‧‧第二端點
Pin‧‧‧第三端點
ID‧‧‧電流

Claims (16)

  1. 一種顯示器，可操作於二維顯示模式與三維顯示模式，該顯示器包含：一背光源，包含一組發光單元；一第一開關，耦接於該組發光單元；及一驅動電路，耦接於該第一開關；其中：該顯示器分別根據二維顯示模式與三維顯示模式產生一直流訊號與一脈寬調變訊號；當該顯示器於二維顯示模式時，該驅動電路根據該直流訊號控制該第一開關的工作週期為100%以驅動該組發光單元；及當該顯示器於三維顯示模式時，該驅動電路根據該脈寬調變訊號控制該第一開關的工作週期以驅動該組發光單元。
  2. 如請求項1所述之顯示器，其中該驅動電路另耦接於該組發光單元，用以當該顯示器於二維顯示模式時，根據該組發光單元的電流調整該第一開關的控制端的準位，及當該顯示器於三維顯示模式時，根據該組發光單元的電流調整該第一開關的控制端的工作週期。
  3. 如請求項1所述之顯示器，另包含一升壓器，耦接於該驅動電路，用以將一輸入電壓提升至一輸出電壓，以透過該驅動電路對該組發光單元提供該輸出電壓。
  4. 如請求項3所述之顯示器，其中該升壓器包含：一第二開關，耦接於該驅動電路；一電感，耦接於該第二開關，用以接收該輸入電壓；一齊納二極體，耦接於該第二開關及該電感；及 一電容，耦接於該齊納二極體，用以輸出該輸出電壓；其中當該驅動電路會根據該組發光單元的電流調整該第二開關的工作週期，以調整該輸出電壓的準位。
  5. 如請求項1所述之顯示器，其中該組發光單元包含複數個串聯之發光二極體。
  6. 如請求項1所述之顯示器，其中當該顯示器於三維顯示模式調整亮度時，該驅動電路係調整該組發光單元的電流，並調整該第一開關的控制端的工作週期。
  7. 如請求項1所述之顯示器，其中當該顯示器於三維顯示模式調整亮度時，該驅動電路係調整該組發光單元的電流，並維持該第一開關的控制端的工作週期。
  8. 如請求項6或7所述之顯示器，其中該第一開關的控制端的工作週期為10%至40%之間。
  9. 如請求項6或7所述之顯示器，其中該第一開關的控制端的工作週期為25%至35%之間。
  10. 如請求項1所述之顯示器，其中當該顯示器於三維顯示模式中增加亮度時，該驅動電路增加流經該組發光單元的電流，且減少該第一開關的工作週期。
  11. 一種顯示器操作方法，該顯示器可操作於二維顯示模式與三維顯示模式，該方法包含： 該顯示器分別根據二維顯示模式與三維顯示模式產生一直流訊號與一脈寬調變訊號；當該顯示器於二維顯示模式時，該驅動電路根據該直流訊號控制一開關的工作週期為100%以驅動一背光源之一組發光單元；及當該顯示器於三維顯示模式時，該驅動電路根據該脈寬調變訊號控制該開關的工作週期以驅動該組發光單元。
  12. 如請求項11所述之方法，另包含：當該顯示器於二維顯示模式時，根據該組發光單元的電流調整該開關的控制端的準位。
  13. 如請求項12所述之方法，另包含：當該顯示器於三維顯示模式時，根據該組發光單元的電流調整該開關的控制端的工作週期。
  14. 如請求項11所述之方法，另包含：當該顯示器於三維顯示模式時，根據該組發光單元的電流調整該開關的控制端的工作週期。
  15. 如請求項11所述之方法，其中該顯示器另包含一升壓器，該方法另包含根據該組發光單元的電流調整該升壓器輸出至該組發光單元的輸出電壓。
  16. 如請求項11所述之方法，另包含：當該顯示器於三維顯示模式中增加亮度時，該驅動電路增加流經該組發光單元的電流，且減少該第一開關的工作週期。
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