TWI654592B - 顯示影像的方法及顯示系統 - Google Patents

Abstract

顯示影像的方法包含取得資料時脈訊號；依據資料時脈訊號，產生背光驅動訊號；及顯示系統至少根據資料時脈訊號及背光驅動訊號顯示影像。資料時脈訊號包含第一資料方波及第二資料方波。第一資料方波及第二資料方波以資料週期傳遞。背光驅動訊號包含第一背光方波及第二背光方波。第一背光方波及第二背光方波以背光週期傳遞。資料週期大於背光週期。

Description

顯示影像的方法及顯示系統

本發明描述了一種顯示影像的方法及顯示系統，尤指一種具有防止畫面閃爍之顯示影像的方法及顯示系統。

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、電腦顯示器、或平面電視等電子產品上。

傳統的顯示器在顯示影像時，會利用脈波調變訊號驅動背光裝置以產生背光訊號，並持續地開啟或關閉背光訊號。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。並且，顯示器在顯示影像時，由於背光裝置所產生的背光訊號頻率要配合影像資料的時脈頻率，當影像資料的時脈頻率很低時，背光裝置所產生的背光訊號之頻率也會降低。然而，過低的背光訊號頻率將難以觸發人眼的視覺暫留機制。換句話說，當人眼在觀看背光訊號頻率過低的顯示器時，會有畫面閃爍的視覺體驗。畫面閃爍的現象也會對人眼產生不良的影響。

本發明一實施例提出一種顯示影像的方法，包含取得資料時脈訊號；依據資料時脈訊號，產生背光驅動訊號；及顯示系統至少根據資料時脈訊號及背光驅動訊號顯示影像。資料時脈訊號包含第一資料方波及第二資料方波。第一資料方波及第二資料方波以資料週期傳遞。背光驅動訊號包含第一背光方波及第二背光方波。第一背光方波及第二背光方波以背光週期傳遞。資料週期大於背光週期。

本發明另一實施例提出一種顯示系統，包含處理裝置、畫素陣列、影像驅動裝置、背光模組及背光驅動裝置。處理裝置用以取得資料時脈訊號，並依據該資料時脈訊號，產生背光驅動訊號。畫素陣列用以產生影像。影像驅動裝置耦接於處理裝置及畫素陣列，用以根據資料時脈訊號控制畫素陣列。背光模組用以發出背光訊號。背光驅動裝置，耦接於處理裝置及背光模組，用以根據背光驅動訊號控制背光模組。資料時脈訊號包含第一資料方波及第二資料方波。第一資料方波及第二資料方波以資料週期傳遞。背光驅動訊號包含第一背光方波及第二背光方波。第一背光方波及第二背光方波以背光週期傳遞。資料週期大於背光週期。

第1圖係為本發明之顯示系統100之實施例的方塊圖。顯示系統100包含處理裝置10、影像驅動裝置11、畫素陣列12、背光驅動裝置13以及背光模組14。處理裝置10可為任何形式的運算元件，例如處理晶片(Scalar)、中央處理器、微處理器、可程序化控制單元等等。影像驅動裝置11耦接於處理裝置10，用於產生驅動畫素陣列12所需的電壓。背光驅動裝置13耦接於處理裝置10，用於產生驅動背光模組14所需的電壓。影像驅動裝置11可為任何形式的掃描線/資料線驅動裝置，或是包含移位暫存器的驅動裝置。影像驅動裝置11可使用列驅動模式(Row by Row)來驅動畫素陣列12。畫素陣列12可為任何具有顯示色彩功能的元件。背光驅動裝置13可為任何依據脈波調變訊號(Pulse Width Modulation，PWM)驅動背光模組14的驅動裝置。背光模組14可為任何具備發光功能的裝置。舉例而言，背光模組14可為至少一串發光二極體(Light-Emitting Diodes，LEDs)。在顯示系統100中，處理裝置10用以產生資料時脈訊號，並依據資料時脈訊號，產生背光驅動訊號。資料時脈訊號可為具有預定或自訂頻率的脈波調變訊號，例如60赫茲(Hz)。影像驅動裝置11可依據資料時脈訊號及由外部輸入的影像資料，調整畫素陣列12內的子畫素之液晶的極性而產生影像。背光驅動裝置13可依據背光驅動訊號控制背光模組14以產生背光訊號。顯示系統100顯示影像的方法將描述於後文。

第2圖顯示系統100中，資料時脈訊號DK及背光驅動訊號BL的示意圖。資料時脈訊號DK可為具有週期性的方波訊號。舉例而言，資料時脈訊號DK之頻率可為60赫茲。資料時脈訊號DK可包含複數個方波訊號，例如第一資料方波D1以及第二資料方波D2。第一資料方波D1以及第二資料方波D2可為具有相同寬度的方波。換句話說，第一資料方波D1及第二資料方波D2的寬度對應第一時間區間T1。並且，第一資料方波D1與第二資料方波D2間隔一段空白時間(Blanking Time)區間BLK。第一資料方波D1與第二資料方波D2可利用一個資料週期DP而傳遞。資料週期DP的定義可為第一資料方波D1的升緣時間至第二資料方波D2的升緣時間。以資料時脈訊號DK之頻率為60赫茲而言，資料週期DP的長度為(1/60)秒。背光驅動訊號BL可為複數個方波訊號所組成的脈波調變訊號(Pulse Width Modulation，PWM)。例如，背光驅動訊號BL可包含第一背光方波B1以及第二背光方波B2。第一背光方波B1的寬度對應第二時間區間T2。第二背光方波B2的寬度對應第三時間區間T3。第一背光方波B1對應之第二時間區間T2在第一時間區間T1內，且第二背光方波B2對應之第三時間區間T3在空白時間區間BLK內。第一背光方波B1與第二背光方波B2可利用一個背光週期BP而傳遞。背光週期BP的定義可為第一背光方波B1的升緣時間至第二背光方波B2的升緣時間。並且，資料週期DP大於背光週期BP。舉例而言，前述的資料週期DP的長度可為(1/60)秒，背光週期BP的長度可為(1/120)秒。若背光週期BP的長度為(1/120)秒，背光驅動訊號BL之頻率等同為120赫茲。然而，本發明不被資料時脈訊號DK之頻率為60赫茲以及背光驅動訊號BL之頻率為120赫茲所侷限。舉例而言，背光驅動訊號BL的頻率可為資料時脈訊號DK的N倍，且N為大於1的正整數。在第2圖中，由於背光驅動訊號BL的頻率比資料時脈訊號DK的頻率要大，因此，以人眼可視的時間區間而言，在一個資料週期DP內，除了可以在第三時間區間T3看到影像外，也可以在第二時間區間T2看到影像。因此，人眼的視覺暫留機制會被啟動，能防止畫面閃爍的視覺體驗。

第3圖是顯示系統100中，第一背光方波B1及第二背光方波B2的寬度與高度的示意圖。為了描述簡化，以下以一個資料週期DP內對應的第一背光方波B1以及第二背光方波B2進行說明。然而應當理解的是，背光驅動訊號BL內成對的背光方波都有相同的特性。在第3圖中，第二背光方波B2的高度設定為第一值V1，第二背光方波B2的寬度設定為第二值V2。第一背光方波B1的高度設定為第三值V3，第一背光方波B1的寬度設定為第四值V4。第一值V1、第二值V2、第三值V3及第四值V4為大於零的正數。並且，第一值V1、第二值V2、第三值V3及第四值V4可決定單位時間內(例如一個資料週期DP內)的影像亮度。舉例而言，當影像亮度為L時，L可表示為(V1×V2)+(V3×V4)。換句話說，單位時間內的影像亮度L即為第一背光方波B1以及第二背光方波B2的面積總和。並且，在本發明的顯示系統100中，在一個資料週期DP內，背光模組14中之發光元件陣列中的每一個發光元件(例如LED燈)於第二時間區間T2(如第2圖所示，對應了第一背光方波B1的第四值V4)及第三時間區間T3(如第2圖所示，對應了第二背光方波B2的第二值V2)內同時開啟，且每一個發光元件於第二時間區間T2及第三時間區間T3外同時關閉。因此，在一個資料週期DP內，人眼可視的時間區間與第二背光方波B2的第二值V2有關，以及與第一背光方波B1的第四值V4有關。如第3圖所述，第二背光方波B2之人眼可視的時間區間為第二值V2。然而，由於第二背光方波B2對應的時間區間是在空白時間區間BLK內，因此，背光模組14依據第二背光方波B2開啟時，人眼所見到的影像為畫素陣列12之液晶極性已經變為穩態的影像。相對地，第一背光方波B1之人眼可視的時間區間為第四值V4。由於第一背光方波B1對應的時間區間是在第一資料方波D1之第一時間區間T1內，因此，背光模組14依據第一背光方波B1開啟時，人眼所見到的影像為畫素陣列12之液晶極性為暫態的影像。為了降低人眼在一個資料週期DP內所看到之不穩定影像的時間，因此第一值V1、第二值V2、第三值V3及第四值V4也會依據影像亮度L有所調整。調整的規則描述於下文。

第4圖是顯示系統100中，當影像亮度L的設定高於設定值時，第一背光方波B1及第二背光方波B2的寬度與高度的示意圖。如前述提及，背光模組14依據第一背光方波B1開啟時，人眼所見到的影像為畫素陣列12之液晶極性為暫態的影像。背光模組14依據第二背光方波B2開啟時，人眼所見到的影像為畫素陣列12之液晶極性已經變為穩態的影像。因此，當影像亮度L的設定高於設定值時，例如影像亮度L高於最大影像亮度的50%時，顯示系統100會優先將第二背光方波B2的寬度和高度最大化，再將剩下的影像亮度L對應到第一背光方波B1。舉例而言，顯示系統100會優先將第二背光方波B2的第一值V1(高度)設定至方波高度設定最大值MAXV1，並將第二背光方波B2的第二值V2(寬度)設定至寬度設定最大值MAXV2。在此，方波高度設定最大值MAXV1實質上等於對應空白時間區間BLK內的最大高度設定值。方波寬度設定最大值MAXV2實質上等於對應空白時間區間BLK內的最大寬度設定值。當第二背光方波B2的寬度和高度都被設定至最大值時，第一背光方波B1的第三值V3(高度)和第四值V4(寬度)將會符合(V3×V4)=L-(MAXV1×MAXV2)。換句話說，第一背光方波B1的第三值V3以及第四值V4可依據影像亮度L、第一值V1(此實施例等於方波高度設定最大值MAXV1)以及第二值V2(此實施例等於方波寬度設定最大值MAXV2)決定。並且，在(V3×V4)=L-(MAXV1×MAXV2)的條件中，為了最小化人眼可視影像之不穩定的時間，顯示系統100在分配第三值V3以及第四值V4時，會優先將第三值V3最大化，以減少第四值V4的需求，而達到縮短可視影像之不穩定時間的功能。例如，第四值V4可表示為[L-(MAXV1×MAXV2)]/V3。當第三值V3為方波高度設定最大值時，第四值V4將被減少。最終，利用第一背光方波B1以及第二背光方波B2驅動的背光模組14將發出符合影像亮度L的背光訊號，且影像可維持良好的穩定性。

第5圖是顯示系統100中，當影像亮度L的設定低於設定值時，第一背光方波B1及第二背光方波B2的寬度與高度的示意圖。如前述提及，背光模組14依據第一背光方波B1開啟時，人眼所見到的影像為畫素陣列12之液晶極性為暫態的影像。背光模組14依據第二背光方波B2開啟時，人眼所見到的影像為畫素陣列12之液晶極性已經變為穩態的影像。因此，當影像亮度L的設定低於設定值時，例如影像亮度L低於最大影像亮度的50%時，顯示系統100會避免將影像亮度L所需要的所有能量分配到第二背光方波B2。這原因在於，當影像亮度L所需要的所有能量被分配到第二背光方波B2時，第一背光方波B1實質上不存在(沒有面積)。因此，背光驅動訊號BL的頻率將會減半，導致影像發生閃爍的現象。因此，即便當影像亮度L的設定低於設定值，顯示系統100也要維持第一背光方波B1及第二背光方波B2的存在性。為了保證第一背光方波B1及第二背光方波B2的存在性，顯示系統100會將第二背光方波B2的第一值V1(高度)調整至低於方波高度設定最大值之高度設定值，在此表示為V1’。顯示系統100會將第二背光方波B2的第二值V2(寬度)調整至低於方波寬度設定最大值之寬度設定值，在此表示為V2’。當第二背光方波B2的寬度和高度都被設定完成後，第一背光方波B1的第三值V3(高度)和第四值V4(寬度)將會符合(V3×V4)=L-(V1’×V2’)，並且(V3×V4)＞0。由於(V3×V4)＞0，表示第一背光方波B1存在(面積為正數)，背光驅動訊號BL可維持較高的頻率而避免影像發生閃爍的現象。類似地，為了最小化人眼可視影像之不穩定的時間，顯示系統100在分配第三值V3以及第四值V4時，會優先將第三值V3最大化，以減少第四值V4的需求，而達到縮短可視影像之不穩定時間的功能。最終，利用第一背光方波B1以及第二背光方波B2驅動的背光模組14將發出符合影像亮度L的背光訊號。而上述實施例中的第一值V1以及第三值V3可為對應方波的電壓或功率。第二值V2以及第四值V4可為對應方波的升緣時間至降緣時間的時間長度。

上述提及之影像亮度L可為使用者自訂的畫面預設亮度。例如，使用者可用螢幕的視控調整功能(如，On Screen Display，OSD)調整欲顯示的畫面亮度。或是，使用者也可用遙控器直接設定畫面預設亮度。然而，影像亮度L也可為系統自動調整的畫面亮度或是預設的畫面亮度。例如，當顯示器具有根據外部環境光而自動調整畫面亮度的功能時，影像亮度L即可被顯示器自動調整。任何設定影像亮度L的方式都屬於本發明所揭露的範疇。

第6圖是顯示系統100中，顯示影像的方法之流程圖。顯示影像的方法包含步驟S601至步驟S603。任何合理的步驟變更都屬於本發明所揭露的範疇。步驟S601至步驟S603描述於下： <TABLE border="1" borderColor="#000000" width="85%"><TBODY><tr><td> 步驟S601： </td><td> 取得資料時脈訊號DK； </td></tr><tr><td> 步驟S602： </td><td> 依據資料時脈訊號DK，產生背光驅動訊號BL； </td></tr><tr><td> 步驟S603： </td><td> 顯示系統100至少根據資料時脈訊號DK及背光驅動訊號BL顯示影像。 </td></tr></TBODY></TABLE>

步驟S601至步驟S603的詳細說明已於前文中描述，故於此將不再贅述。資料時脈訊號DK包含第一資料方波D1及第二資料方波D2。第一資料方波D1及第二資料方波D2以資料週期DP傳遞。背光驅動訊號BL包含第一背光方波B1及第二背光方波B2。第一背光方波B1及第二背光方波B2以背光週期BP傳遞，且資料週期DP大於背光週期BP。

綜上所述，本發明描述了一種顯示影像的方法及顯示系統。顯示系統利用了大於資料時脈訊號之頻率的背光驅動訊號以防止影像閃爍的不討喜現象。並且，為了進一步增加影像被觀看時的穩定性，顯示系統會將背光驅動訊號的波形最佳化。當影像亮度的設定高於設定值時，顯示系統會將對應空白時間區間內的背光驅動訊號的方波面積最大化，以使每一個資料週期內的可視影像保持穩定。當影像亮度的設定小於設定值時，顯示系統會限制對應空白時間區間內的背光驅動訊號的方波面積，以使對應資料時脈訊號之方波時間內的背光驅動訊號的方波仍存在。因此可以使背光驅動訊號的頻率不會降低。在背光驅動訊號的頻率能維持大於資料時脈訊號之頻率的情況下，可以避免影像發生閃爍的現象。因此，本發明的顯示系統，無論在任何的影像亮度下，都能提供良好的視覺體驗。 以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

<TABLE border="1" borderColor="#000000" width="85%"><TBODY><tr><td> 100 </td><td> 顯示系統 </td></tr><tr><td> 10 </td><td> 處理裝置 </td></tr><tr><td> 11 </td><td> 影像驅動裝置 </td></tr><tr><td> 12 </td><td> 畫素陣列 </td></tr><tr><td> 13 </td><td> 背光驅動裝置 </td></tr><tr><td> 14 </td><td> 背光模組 </td></tr><tr><td> DK </td><td> 資料時脈訊號 </td></tr><tr><td> BL </td><td> 背光驅動訊號 </td></tr><tr><td> D1 </td><td> 第一資料方波 </td></tr><tr><td> D2 </td><td> 第二資料方波 </td></tr><tr><td> B1 </td><td> 第一背光方波 </td></tr><tr><td> B2 </td><td> 第二背光方波 </td></tr><tr><td> T1 </td><td> 第一時間區間 </td></tr><tr><td> T2 </td><td> 第二時間區間 </td></tr><tr><td> T3 </td><td> 第三時間區間 </td></tr><tr><td> BLK </td><td> 空白時間區間 </td></tr><tr><td> DP </td><td> 資料週期 </td></tr><tr><td> BP </td><td> 背光週期 </td></tr><tr><td> V1 </td><td> 第一值 </td></tr><tr><td> V2 </td><td> 第二值 </td></tr><tr><td> V3 </td><td> 第三值 </td></tr><tr><td> V4 </td><td> 第四值 </td></tr><tr><td> MAXV1 </td><td> 方波高度設定最大值 </td></tr><tr><td> MAXV2 </td><td> 方波寬度設定最大值 </td></tr><tr><td> V1’ </td><td> 高度設定值 </td></tr><tr><td> V2’ </td><td> 寬度設定值 </td></tr></TBODY></TABLE>

第1圖是本發明之顯示系統之實施例的方塊圖。 第2圖是第1圖之顯示系統中，資料時脈訊號及背光驅動訊號的示意圖。 第3圖是第1圖之顯示系統中，第一背光方波及第二背光方波的寬度與高度的示意圖。 第4圖是第1圖之顯示系統中，當影像亮度的設定高於設定值時，第一背光方波及第二背光方波的寬度與高度的示意圖。 第5圖是第1圖之顯示系統中，當影像亮度的設定低於設定值時，第一背光方波及第二背光方波的寬度與高度的示意圖。 第6圖是第1圖之顯示系統中，顯示影像的方法之流程圖。

Claims (14)

1. 一種顯示影像的方法，包含：取得包含一第一資料方波及一第二資料方波的一資料時脈訊號；依據該資料時脈訊號，產生包含一第一背光方波及一第二背光方波的一背光驅動訊號；依據一影像亮度設定，將該第二背光方波的一高度設定為一第一值，將該第二背光方波的一寬度設定為一第二值，將該第一背光方波的一高度設定為一第三值，將該第一背光方波的一寬度設定為一第四值；及一顯示系統至少根據該資料時脈訊號及該背光驅動訊號顯示一影像；其中該第一資料方波及該第二資料方波以一資料週期傳遞，該第一背光方波及該第二背光方波以一背光週期傳遞，且該資料週期大於該背光週期，該第一資料方波及/或該第二資料方波對應一第一時間區間，該第一資料方波與該第二資料方波間隔一空白時間區間，該第一背光方波對應之一第二時間區間在該第一時間區間內，該第二背光方波對應之一第三時間區間在該空白時間區間內，且該第一值、該第二值、該第三值及該第四值是大於零的正數。
2. 如請求項1所述之方法，其中該背光驅動訊號的一頻率是該資料時脈訊號的N倍，且N係為大於1的正整數。
3. 如請求項1所述之方法，其中該資料時脈訊號之頻率係為60赫茲，且該背光驅動訊號之頻率係為120赫茲。
4. 如請求項1所述之方法，其中該第三值及該第四值由一畫面預設亮 度、該第一值及該第二值決定。
5. 如請求項4所述之方法，其中當該第一值及該第二值係為兩最大設定值時，該第二值等於該空白時間區間內的方波寬度設定最大值，且該第一值等於該空白時間區間內的方波高度設定最大值。
6. 如請求項4所述之方法，其中在分配該第三值及該第四值時，先將該第三值設定為一方波高度設定最大值，以減少該第四值，使該第二背光方波與該第一背光方波符合該畫面預設亮度。
7. 如請求項1所述之方法，其中若該影像亮度設定高於一設定值時，該第一值係為一方波高度設定最大值，且該方波高度設定最大值等於該空白時間區間內的最大設定值；若該影像亮度設定低於一設定值時，該第一值係為低於該方波高度設定最大值之一高度設定值，及/或該第二值係為低於一方波寬度設定最大值之一寬度設定值。
8. 如請求項1至7中任一項所述之方法，另包含：一背光模組中之一發光元件陣列中的每一發光元件於該第二時間區間及該第三時間區間內同時開啟，且該每一發光元件於該第二時間區間及該第三時間區間外同時關閉。
9. 一種顯示系統，包含：一處理裝置，用以產生一資料時脈訊號，並依據該資料時脈訊號，產生一背光驅動訊號； 一畫素陣列，用以產生一影像；一影像驅動裝置，耦接於該處理裝置及該畫素陣列，用以根據該資料時脈訊號控制該畫素陣列；一背光模組，用以發出一背光訊號；及一背光驅動裝置，耦接於該處理裝置及該背光模組，用以根據該背光驅動訊號控制該背光模組；其中該資料時脈訊號包含一第一資料方波及一第二資料方波，該第一資料方波及該第二資料方波以一資料週期傳遞，該背光驅動訊號包含一第一背光方波及一第二背光方波，該第一背光方波及該第二背光方波以一背光週期傳遞，且該資料週期大於該背光週期，該第一資料方波及/或該第二資料方波對應一第一時間區間，且該第一資料方波與該第二資料方波間隔一空白時間區間，該第一背光方波對應之一第二時間區間在該第一時間區間內，該第二背光方波對應之一第三時間區間在該空白時間區間內，該第二背光方波的一高度係為一第一值，該第二背光方波的一寬度係為一第二值，該第一背光方波的一高度係為一第三值，該第一背光方波的一寬度係為一第四值，且該第一值、該第二值、該第三值及該第四值是大於零的正數。
10. 如請求項9所述之系統，其中該第三值及該第四值由一畫面預設亮度、該第一值及該第二值決定。
11. 如請求項10所述之系統，其中當該第一值及該第二值係為兩最大設定值時，該第二值等於該空白時間區間內的方波寬度設定最大值，且該第一值等於該空白時間區間內的方波高度設定最大值。
12. 如請求項10所述之系統，其中在分配該第三值及該第四值時，先將該第三值設定為一方波高度設定最大值，以減少該第四值，使該第二背光方波與該第一背光方波符合該畫面預設亮度。
13. 如請求項9所述之系統，其中若該影像亮度設定高於一設定值時，該第一值係為一方波高度設定最大值，且該方波高度設定最大值等於該空白時間區間內的最大設定值；若該影像亮度設定低於一設定值時，該第一值係為低於該方波高度設定最大值之一高度設定值，及/或該第二值係為低於一方波寬度設定最大值之一寬度設定值。
14. 如請求項9至13中任一項所述之系統，其中該背光模組中之一發光元件陣列中的每一發光元件於該第二時間區間及該第三時間區間內同時開啟，且該每一發光元件於該第二時間區間及該第三時間區間外同時關閉。