TWI719795B - 具有動態背光調整機制的顯示器控制裝置及方法 - Google Patents

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Abstract

一種具有動態背光調整機制的顯示器控制方法，包含：產生背光週期為垂直同步訊號的垂直同步週期的1/N倍的背光控制訊號；計算垂直同步週期由第一週期長度改變為第二週期長度運作後的第一個垂直同步週期結束時間；選擇垂直同步週期結束時間後的第一個背光週期結束時間做為過渡週期起始時間；計算過渡週期起始時間與垂直同步週期結束時間的時間差；計算第二週期長度與時間差間的過渡週期長度並分割為第三週期長度；以及在過渡週期產生具有第三週期長度的背光控制訊號。

Description

具有動態背光調整機制的顯示器控制裝置 及方法
本發明係有關於一種顯示技術，且特別是有關於一種具有動態背光調整機制的顯示器控制裝置及方法。
在影像顯示裝置如液晶顯示器中，除了顯示資料外，需要依賴同步訊號才能在正確的時序讓液晶面板中排列成陣列的液晶分子顯示對應的影像。其中，影像更新率(refresh rate)是由垂直同步訊號(Vsync)決定，以達到顯示螢幕的圖像切換頻率。同時，背光電路也必須對應垂直同步訊號決定開關的頻率，以在對應的畫面打開背光，讓使用者獲得較佳的觀看體驗。
然而，在進階的應用中，顯示器可能會使垂直同步訊號在不同時間點改變不同的垂直同步頻率。在這樣的狀況下，如果背光電路無法彈性地對應調整背光控制訊號的頻率，將會造成使用者觀察到畫面上產生的水波紋。
因此，如何設計一個新的具有動態背光調整機 制的顯示器控制裝置及方法，以解決上述的缺失，乃為此一業界亟待解決的問題。
發明內容旨在提供本揭示內容的簡化摘要，以使閱讀者對本揭示內容具備基本的理解。此發明內容並非本揭示內容的完整概述，且其用意並非在指出本發明實施例的重要/關鍵元件或界定本發明的範圍。
本發明內容之一目的是在提供一種具有動態背光調整機制的顯示器控制裝置及方法，藉以改善先前技術的問題。
為達上述目的，本發明內容之一技術態樣係關於一種具有動態背光調整機制的顯示器控制裝置，包含：垂直同步訊號(Vsync)相位偵測電路、背光控制訊號產生電路以及運算電路。垂直同步訊號相位偵測電路配置以接收並偵測垂直同步訊號的垂直同步週期。背光控制訊號產生電路配置以產生背光控制訊號至顯示器，其中背光控制訊號的背光週期為垂直同步週期的1/N倍。運算電路配置以：在垂直同步週期由第一週期長度改變為第二週期長度時，計算垂直同步訊號開始以第二週期長度運作後的第一個垂直同步週期結束時間；選擇背光控制訊號在垂直同步週期結束時間後的第一個背光週期結束時間做為過渡週期起始時間；計算過渡週期起始時間與垂直同步週期結束時間之間的時間差；計算第二週期長度與時間差之間的過渡週期長度，其中過渡週期長度對應於過渡週期；將過 渡週期長度平均分割為至少一個區間長度，各做為第三週期長度，其中各區間長度最接近第二週期長度的1/N；以及產生調整訊號，以控制背光控制訊號產生電路在過渡週期中，產生具有第三週期長度的背光控制訊號。
本發明內容之另一技術態樣係關於一種具有動態背光調整機制的顯示器控制方法，包含：使垂直同步訊號相位偵測電路接收並偵測垂直同步訊號的垂直同步週期；使背光控制訊號產生電路產生背光控制訊號至顯示器，其中背光控制訊號的背光週期為垂直同步週期的1/N倍；使運算電路在垂直同步週期由第一週期長度改變為第二週期長度時，計算垂直同步訊號開始以第二週期長度運作後的第一個垂直同步週期結束時間；使運算電路選擇背光控制訊號在垂直同步週期結束時間後的第一個背光週期結束時間做為過渡週期起始時間；使運算電路計算過渡週期起始時間與垂直同步週期結束時間之間的時間差；使運算電路計算第二週期長度與時間差之間的過渡週期長度，其中過渡週期長度對應於過渡週期；使運算電路將過渡週期長度平均分割為至少一個區間長度，各做為第三週期長度，其中各區間長度最接近第二週期長度的1/N；以及使運算電路產生調整訊號，以控制背光控制訊號產生電路在過渡週期中，產生具有第三週期長度的背光控制訊號。
本發明具有動態背光調整機制的顯示器控制裝置及方法，可依據垂直同步訊號的垂直同步週期的改變，動態地調整背光控制訊號的背光週期，以與垂直同步訊號同步，避免畫面產生水波紋現象。
100:顯示器
110:顯示面板
120:驅動電路
130:背光電路
150:顯示器控制裝置
200:垂直同步訊號產生電路
210:垂直同步訊號相位偵測電路
220:背光控制訊號產生電路
240:畫素資料產生電路
230:運算電路
401-408:步驟
400:顯示器控制方法
BC:背光控制訊號
AS:調整訊號
dX、dY:時間差
DD:顯示資料
T1-T11:時間點
PD:畫素資料
VP:垂直同步週期
T51、T91:時間點
X、Y:週期長度
Vsync:垂直同步訊號
為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：
第1圖為本發明一實施例中，一種顯示器以及具有動態背光調整機制的顯示器控制裝置的方塊圖；
第2圖為本發明一實施例中，顯示器控制裝置方塊圖；
第3圖為本發明一實施例中，顯示器控制裝置在運作中所產生的訊號的波形圖；以及
第4圖為本發明一實施例中，一種具有動態背光調整機制的顯示器控制方法的流程圖。
請參照第1圖。第1圖為本發明一實施例中，一種顯示器100以及具有動態背光調整機制的顯示器控制裝置150的方塊圖。
顯示器100包含：顯示面板110、驅動電路120以及背光電路130。在本實施例中，顯示器100是一液晶顯示器，顯示面板110是一液晶面板，然本發明不限於此。
驅動電路120配置以根據畫素資料PD以及同步訊號，例如但不限於垂直同步訊號Vsync驅動顯示面板110。其中，垂直同步訊號Vsync為畫面同步訊號。於一實施例中，驅動電路120亦可產生為掃描線同步訊號的水平同步訊號(未繪示)，以使顯示面板110根據垂直與水平的同步訊號，在正 確的時序中接收畫素資料PD進行顯示。
背光電路130配置以接收背光控制訊號BC而開關，以在開啟的時間區間中產生光源照亮顯示面板110，讓使用者得以依據顯示面板110所接收的畫素資料PD以及背光電路130的照明觀看畫面。
於一實施例中，背光控制訊號BC的背光週期，是與垂直同步訊號Vsync的垂直同步週期成整數比例的關係，以對應各顯示畫面照射顯示面板110。於一實施例中，背光週期是垂直同步週期的1/N倍。需注意的是，在每個背光週期中，背光控制訊號BC將具有高態與低態，其長度是由工作週期(duty cycle)決定，以使背光電路130依據高態打開提供光源，並依據低態關閉。
顯示器控制裝置150配置以接收並根據顯示資料DD產生畫素資料PD、至少包含垂直同步訊號Vsync的同步訊號以及背光控制訊號BC。
於一實施例中，為更彈性地使顯示器100進行顯示，垂直同步訊號Vsync可動態地改變其垂直同步週期，以使顯示器100以不同的畫面率(frame rate)來進行顯示，例如：支援可變刷新率(variable refresh rate，VRR)功能。在這樣的情形下，顯示器控制裝置150可依據垂直同步訊號Vsync的改變，動態地調整背光控制訊號BC的背光週期，以與垂直同步訊號Vsync同步，避免畫面產生水波紋現象。
以下將針對顯示器控制裝置150的架構以及動態背光調整機制進行更詳細的說明。
請同時參照第2圖及第3圖。第2圖為本發明一實施例中，顯示器控制裝置150的方塊圖。第3圖為本發明一實施例中，顯示器控制裝置150在運作中所產生的訊號的波形圖。
顯示器控制裝置150包含：垂直同步訊號產生電路200、垂直同步訊號相位偵測電路210、背光控制訊號產生電路220以及運算電路230。
垂直同步訊號產生電路200配置以接收顯示資料DD，並據以產生垂直同步訊號Vsync至顯示器100之驅動電路120。
垂直同步訊號相位偵測電路210配置以接收垂直同步訊號Vsync，並偵測與輸出垂直同步訊號Vsync的垂直同步週期VP。其中，垂直同步週期VP具有可變動的週期長度。
如第3圖所示，於一個範例中，在時間點T1到T4，垂直同步訊號Vsync是以週期長度X運作，並在時間點T4到T8改以週期長度Y運作，最後再於時間點T8到T11中回復至以週期長度X運作。其中，在本範例中，週期長度Y小於週期長度X。
背光控制訊號產生電路220配置以產生背光控制訊號BC至顯示器100之背光電路130。背光控制訊號BC的背光週期為垂直同步週期的1/N倍。於一實施例中，N為大於或等於2的正整數。
如第3圖所示，在本實施例中，是以N為2為範例。亦即，背光控制訊號BC是以具有垂直同步週期的1/2倍的背光 週期運作。更詳細地說，在每一個垂直同步週期中，將存在兩個背光週期。以時間點T1到T4中垂直同步訊號Vsync的週期長度X為例，此時間區間中的每個背光週期的長度將為X/2。
運算電路230配置以在垂直同步週期由週期長度改變時進行運算，並根據運算結果動態調整背光控制訊號BC的背光週期，以避免水波紋現象的產生。
以垂直同步訊號Vsync在時間點T4由週期長度X改變為週期長度Y為例，運算電路230計算垂直同步訊號開始以週期長度Y運作後的第一個垂直同步週期結束時間，亦即時間點T5的位置。
接著，運算電路230選擇背光控制訊號BC在垂直同步週期結束時間(時間點T5)後的第一個背光週期結束時間做為過渡週期起始時間。其中，第一個背光週期結束時間是標示為時間點T51。
進一步地，運算電路230計算過渡週期起始時間(時間點T51)與垂直同步週期結束時間(時間點T5)之間的時間差dY。並且，運算電路230計算週期長度Y與時間差dY之間的過渡週期長度Y-dY。其中，過渡週期長度Y-dY對應於背光控制訊號BC的背光週期長度由X/2轉換至Y/2的一個過渡週期。於本實施例中，過渡週期是對應於時間點T51至時間點T6的區間。
運算電路230將過渡週期長度Y-dY平均分割為至少一個區間長度，各做為過渡的週期長度。其中，各區間長度最接近週期長度Y的1/N。由於在本實施例中N為2，因此各 區間長度將最接近週期長度Y/2。
於一實施例中，運算電路230使週期長度Y的1/N倍做為參考長度。當過渡週期長度Y-dY分割為N-1個區間長度時，每個區間長度將為(Y-dY)/(N-1)。此時，運算電路230可計算出在這樣的狀況下，每個區間長度與參考長度的差距D1為|Y/N-(Y-dY)/(N-1)|。
而當過渡週期長度Y-dY分割為N個區間長度時，每個區間長度將為(Y-dY)/N。此時，運算電路230可計算出在這樣的狀況下，每個區間長度與參考長度的差距D2為|Y/N-(Y-dY)/N|。
運算電路230將比較兩種狀況下的差距的大小關係。於一實施例中，當差距D2小於差距D1時，運算電路230將選擇使過渡週期長度Y-dY分割為N個區間長度。而當差距D2不小於差距D1時(即差距D2大於或等於差距D1時)，運算電路230將選擇使過渡週期長度Y-dY分割為N-1個區間長度。
以第3圖的過渡週期長度Y-dY以及N為2的狀況為例，當過渡週期長度Y-dY分割為1個區間長度時，每個區間長度將為Y-dY。差距D1為|Y/2-(Y-dY)|。而當過渡週期長度Y-dY分割為2個區間長度時，每個區間長度將為(Y-dY)/2。差距D2為|Y/2-(Y-dY)/2|。
當差距D1較小時，表示過渡週期長度Y-dY本身即已接近新的背光週期長度Y/2。因此，運算電路230將選擇使過渡週期長度Y-dY分割為1個區間長度，並以此區間長度做 為過渡的週期長度。
而當差距D2較小時，表示過渡週期長度Y-dY要分割成2個區間長度，各區間長度才會接近新的背光週期長度Y/2。因此，運算電路230將選擇使過渡週期長度Y-dY分割為2個區間長度，並分別以各區間長度做為一個過渡的週期長度。以第3圖為例，因差距D2小於差距D1，運算電路230將過渡週期長度Y-dY分割為2個區間長度。
根據上述的選擇，運算電路230將產生調整訊號AS，以控制背光控制訊號產生電路220在過渡週期中，產生具有過渡的週期長度(例如Y-dY或(Y-dY)/2)的背光控制訊號BC。
接著，背光控制訊號產生電路220將在過渡週期後，亦即時間點T6後，產生以週期長度Y的1/N倍做為背光週期的背光控制訊號BC。以本實施例中N為2的狀況而言，背光控制訊號產生電路220將在過渡週期後產生背光週期為Y/2的背光控制訊號BC。
類似地，當垂直同步訊號Vsync在時間點T8回復至以週期長度X運作時，運算電路230亦可根據垂直同步訊號Vsync改變為週期長度X後的第一個垂直同步週期結束時間(時間點T9)以及背光控制訊號BC在垂直同步週期結束時間後的第一個背光週期結束時間(時間點T91)決定過渡週期起始時間並計算時間差dX。
進一步地，運算電路230可根據新的週期長度X與時間差dX計算過渡週期長度X-dX，再根據過渡週期長度 X-dX在不同的分割狀況下產生的區間長度與新的週期長度X的關係，來決定過渡週期長度X-dX欲進行分割的區間數目，進而產生調整訊號AS，以控制背光控制訊號產生電路220在時間點T91至時間點T10的過渡週期中，產生具有過渡的週期長度的背光控制訊號BC。在過渡週期後，亦即時間點T10後，背光控制訊號產生電路220將產生背光週期為X/2的背光控制訊號BC。
於一實施例中，顯示器控制裝置150亦包含其他電路，用以產生顯示相關的驅動訊號來對驅動電路120進行驅動。舉例而言，顯示器控制裝置150包含畫素資料產生電路240，配置以接收顯示資料DD，並據以產生畫素資料PD至顯示器100之驅動電路120。本發明並不以此為限。
因此，本發明的具有動態背光調整機制的顯示器控制裝置150可依據垂直同步訊號Vsync的垂直同步週期的改變，動態地調整背光控制訊號BC的背光週期，以與垂直同步訊號Vsync同步，避免畫面產生水波紋現象。
需注意的是，上述的運算電路230可以各種硬體的運算單元電路例如加法器、乘法器、比較器的組合實現。並且，顯示器控制裝置150中的各個電路亦可整合為一個系統單晶片(system on a chip；SoC)。
第4圖為本發明一實施例中，一種具有動態背光調整機制的顯示器控制方法400的流程圖。
顯示器控制方法400可應用於如第2圖所示的顯示器控制裝置150中。顯示器控制方法400包含下列步驟(應 瞭解到，在本實施方式中所提及的步驟，除特別敘明其順序者外，均可依實際需要調整其前後順序，甚至可同時或部分同時執行)。
於步驟401，使垂直同步訊號相位偵測電路200接收垂直同步訊號Vsync，並偵測與輸出垂直同步訊號Vsync的垂直同步週期VP。
於步驟402，使背光控制訊號產生電路220產生背光控制訊號BC至顯示器100之背光電路130，其中背光控制訊號BC的背光週期為垂直同步週期VP的1/N倍。
於步驟403，使運算電路230在垂直同步週期VP由第一週期長度(例如第3圖中的週期長度X)改變為第二週期長度(例如第3圖中的週期長度Y)時，計算垂直同步訊號Vsync開始以第二週期長度運作後的第一個垂直同步週期結束時間(例如第3圖中的時間點T5)。
於步驟404，使運算電路230選擇背光控制訊號BC在垂直同步週期結束時間後的第一個背光週期結束時間(例如第3圖中的時間點T51)做為過渡週期起始時間。
於步驟405，使運算電路230計算過渡週期起始時間與垂直同步週期結束時間之間的時間差(例如第3圖中的時間差dY)。
於步驟406，使運算電路230計算第二週期長度與時間差之間的過渡週期長度(例如第3圖中的週期長度Y-dY)，其中過渡週期長度對應於過渡週期。
於步驟407，使運算電路230將過渡週期長度平均 分割為至少一個區間長度，各做為第三週期長度。其中，各區間長度最接近第二週期長度的1/N。
於步驟408，使運算電路230產生調整訊號，以控制背光控制訊號產生電路220在過渡週期中，產生具有第三週期長度的背光控制訊號BC。
雖然上文實施方式中揭露了本發明的具體實施例，然其並非用以限定本發明，本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不悖離本發明之原理與精神的情形下，當可對其進行各種更動與修飾，因此本發明之保護範圍當以附隨申請專利範圍所界定者為準。
400‧‧‧顯示器控制方法
401-408‧‧‧步驟

Claims (10)

  1. 一種具有動態背光調整機制的顯示器控制裝置，包含：一垂直同步訊號(Vsync)相位偵測電路，配置以接收一垂直同步訊號，並偵測該垂直同步訊號的一垂直同步週期；一背光控制訊號產生電路，配置以產生一背光控制訊號至一顯示器，其中該背光控制訊號的一背光週期為該垂直同步週期的1/N倍，N為大於或等於2的正整數；以及一運算電路，配置以：在該垂直同步週期由一第一週期長度改變為一第二週期長度時，計算該垂直同步訊號開始以該第二週期長度運作後的第一個垂直同步週期結束時間；選擇該背光控制訊號在該垂直同步週期結束時間後的第一個背光週期結束時間做為一過渡週期起始時間；計算該過渡週期起始時間與該垂直同步週期結束時間之間的一時間差；計算該第二週期長度與該時間差之間的一過渡週期長度，其中該過渡週期長度對應於一過渡週期；將該過渡週期長度平均分割為至少一個區間長度，各做為一第三週期長度，其中各該區間長度最接近該第二週期長度的1/N；以及產生一調整訊號，以控制該背光控制訊號產生電路在該過渡週期中，產生具有該第三週期長度的該背光控制訊號。
  2. 如請求項1所述之顯示器控制裝置，其中該運算電路更配置以：使該第二週期長度的1/N倍做為一參考長度；將該過渡週期長度分割為N-1個該等區間長度，以分別做為一第一長度，並計算該第一長度與該參考長度間的一第一差距；將該過渡週期長度分割為N個該等區間長度，以分別做為一第二長度，並計算該第二長度與該參考長度間的一第二差距；當該第二差距小於該第一差距時，使該過渡週期長度分割為N個該等區間長度；以及當該第二差距不小於該第一差距時，使該過渡週期長度分割為N-1個該等區間長度。
  3. 如請求項1所述之顯示器控制裝置，其中該背光控制訊號產生電路在該過渡週期後，產生以該第二週期長度的1/N倍做為該背光週期的該背光控制訊號。
  4. 如請求項1所述之顯示器控制裝置，更包含：一垂直同步訊號產生電路，配置以接收一顯示資料，並據以產生該垂直同步訊號至該顯示器之一驅動電路。
  5. 如請求項4所述之顯示器控制裝置，更包含：一畫素資料產生電路，配置以接收該顯示資料，並據以產生一畫素資料至該顯示器之該驅動電路。
  6. 一種具有動態背光調整機制的顯示器控制方法，包含：使一垂直同步訊號相位偵測電路接收一垂直同步訊號，並偵測該垂直同步訊號的一垂直同步週期；使一背光控制訊號產生電路產生一背光控制訊號至一顯示器，其中該背光控制訊號的一背光週期為該垂直同步週期的1/N倍，N為大於或等於2的正整數；使一運算電路在該垂直同步週期由一第一週期長度改變為一第二週期長度時，計算該垂直同步訊號開始以該第二週期長度運作後的第一個垂直同步週期結束時間；使該運算電路選擇該背光控制訊號在該垂直同步週期結束時間後的第一個背光週期結束時間做為一過渡週期起始時間；使該運算電路計算該過渡週期起始時間與該垂直同步週期結束時間之間的一時間差；使該運算電路計算該第二週期長度與該時間差之間的一過渡週期長度，其中該過渡週期長度對應於一過渡週期；使該運算電路將該過渡週期長度平均分割為至少一個區間長度，各做為一第三週期長度，其中各該區間長度最接近 該第二週期長度的1/N；以及使該運算電路產生一調整訊號，以控制該背光控制訊號產生電路在該過渡週期中，產生具有該第三週期長度的該背光控制訊號。
  7. 如請求項6所述之顯示器控制方法，更包含：使該運算電路使該第二週期長度的1/N倍做為一參考長度；使該運算電路將該過渡週期長度分割為N-1個該等區間長度，以分別做為一第一長度，並計算該第一長度與該參考長度間的一第一差距；使該運算電路將該過渡週期長度分割為N個該等區間長度，以分別做為一第二長度，並計算該第二長度與該參考長度間的一第二差距；當該第二差距小於該第一差距時，使該運算電路使該過渡週期長度分割為N個該等區間長度；以及當該第二差距不小於該第一差距時，使該運算電路使該過渡週期長度分割為N-1個該等區間長度。
  8. 如請求項6所述之顯示器控制方法，更包含：使該背光控制訊號產生電路在該過渡週期後，產生以該第二週期長度的1/N倍做為該背光週期的該背光控制訊號。
  9. 如請求項6所述之顯示器控制方法，更包含：使一垂直同步訊號產生電路接收一顯示資料，並據以產生該垂直同步訊號至該顯示器之一驅動電路。
  10. 如請求項9所述之顯示器控制方法，更包含：使一畫素資料產生電路接收該顯示資料，並據以產生一畫素資料至該顯示器之該驅動電路。
TW109100101A 2019-09-26 2020-01-02 具有動態背光調整機制的顯示器控制裝置及方法 TWI719795B (zh)

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