TWI799241B - 灰階電流調光方法、led驅動晶片、顯示裝置及資訊處理裝置 - Google Patents

灰階電流調光方法、led驅動晶片、顯示裝置及資訊處理裝置 Download PDF

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Abstract

一種灰階電流調光方法，其特徵在於包含：在一幀顯示資料之像素平均灰階低於一預設值時執行一脈衝調整程序，該脈衝調整程序包括依一比例提升與該幀顯示資料之各像素的灰階值對應之一電流脈衝信號之脈衝幅值，及依該比例減少該電流脈衝信號在一單位時間內之脈衝數；以及依該些電流脈衝信號驅動一LED面板以顯示一低亮度畫面。

Description

灰階電流調光方法、LED驅動晶片、顯示裝置及資訊處理裝置
本發明係有關於LED面板之驅動方法，特別是關於一種LED面板之灰階電流調光方法。
一般LED(light emission diode；發光二極體)面板的調光技術大致可分為兩類：PWM(pulse width modulation；脈衝寬度調變)調光，PAM(pulse amplitude modulation；脈衝幅值調變)調光。
PWM調光是通過將灰階資料轉化為一PWM信號之占空比，並依該PWM信號控制一LED單元之亮度。占空比越大，單位時間內導通時間與非導通時間的比例就越高，單位時間內的平均電流就越大，該LED單元之顯示亮度就越高，反之亦然。
PAM調光，又稱電流調光，是通過改變脈衝幅值的方式控制一LED單元之亮度，脈衝幅值越高，該LED單元之導通電流就越大，該LED單元之顯示亮度就越高，反之亦然。
然而，現有的電流調光方法在灰階較低時，隨著灰階降低，脈衝幅值會降低， 此時該LED單元之電流回路中之元件的導通閾值或者走線阻抗所引起的任何微小的變動都有可能造成輸出電流不準而影響輸出電流對灰階的線性表現，亦即，在低灰階時，現有的電流調光方法的線性表現和抗干擾能力會比較差。
為解決上述的問題，本領域亟需一新穎的灰階電流調光方法。
本發明之主要目的在於揭露一種灰階電流調光方法，其可在PAM調光期間，藉由提高一電流脈衝信號之幅值及減少該電流脈衝信號在一幀顯示周期內之脈衝數以提高低灰階顯示之抗干擾能力及線性表現，從而提升低亮度畫面之顯示品質。
本發明之另一目的在於揭露一種LED驅動晶片，其可藉由上述的灰階電流調光方法提升低亮度畫面之顯示品質。
本發明之另一目的在於揭露一種顯示裝置，其可藉由上述的LED驅動晶片提升其低亮度畫面之顯示品質。
本發明之又一目的在於揭露一種資訊處理裝置，其可藉由上述的LED驅動晶片提升其LED螢幕之顯示品質。
為達前述目的，一種灰階電流調光方法乃被提出，其特徵在於包含： 在一幀顯示資料之像素平均灰階低於一預設值時執行一脈衝調整程序，該脈衝調整程序包括依一比例提升與該幀顯示資料之各像素的灰階值對應之一電流脈衝信號之脈衝幅值，及依該比例減少該電流脈衝信號在一單位時間內之脈衝數；以及 依該些電流脈衝信號驅動一LED面板以顯示一低亮度畫面。
在一實施例中，該單位時間係一垂直同步信號之周期。
在一實施例中，所述之灰階電流調光方法進一步包括依該比例調整一分配基數，並使該幀顯示資料之各該像素的所述灰階值除以該分配基數以獲得一子灰階值，及依各該子灰階值決定各該電流脈衝信號之所述脈衝幅值。
在一實施例中，所述之灰階電流調光方法進一步包括在該幀顯示資料之所述像素平均灰階不低於該預設值時執行一脈衝幅值驅動程序，該脈衝幅值驅動程序包括： 依一預設數決定各該電流脈衝信號在該單位時間內之所述脈衝數之數目，及依與該幀顯示資料之各該像素的所述灰階值成正比的方式對應產生各該電流脈衝信號之所述脈衝幅值；以及 依該些電流脈衝信號驅動該LED面板以顯示一非低亮度畫面。
為達前述目的，本發明進一步提出一種LED驅動晶片，其具有一控制電路以執行一灰階電流調光程序，該灰階電流調光程序包含： 在一幀顯示資料之像素平均灰階低於一預設值時執行一脈衝調整程序，該脈衝調整程序包括依一比例提升與該幀顯示資料之各像素的灰階值對應之一電流脈衝信號之脈衝幅值，及依該比例減少該電流脈衝信號在一單位時間內之脈衝數；以及 依該些電流脈衝信號驅動一LED面板以顯示一低亮度畫面。
在一實施例中，該單位時間係一垂直同步信號之周期。
在一實施例中，該灰階電流調光程序進一步包括依該比例調整一分配基數，並使該幀顯示資料之各該像素的所述灰階值除以該分配基數以獲得一子灰階值，及依各該子灰階值決定各該電流脈衝信號之所述脈衝幅值。
在一實施例中，該灰階電流調光程序進一步包括在該幀顯示資料之所述像素平均灰階不低於該預設值時執行一脈衝幅值驅動程序，該脈衝幅值驅動程序包括： 依一預設數決定各該電流脈衝信號在該單位時間內之所述脈衝數之數目，及依與該幀顯示資料之各該像素的所述灰階值成正比的方式對應產生各該電流脈衝信號之所述脈衝幅值；以及 依該些電流脈衝信號驅動該LED面板以顯示一非低亮度畫面。
為達前述目的，本發明進一步提出一種顯示裝置，其具有至少一顆如前述之LED驅動晶片。
在可能的實施例中，所述之顯示裝置可為次毫米發光二極體顯示裝置、微發光二極體顯示裝置、量子點發光二極體顯示裝置或有機發光二極體顯示裝置。
為達前述目的，本發明進一步提出一種資訊處理裝置，其具有一中央處理單元及如前述之顯示裝置，其中，該中央處理單元係用以與該顯示裝置通信。
在可能的實施例中，所述之資訊處理裝置可為一智慧型手機、一可攜式電腦、一車載電腦、一穿戴式電子裝置或一廣告看板。
為使　貴審查委員能進一步瞭解本發明之結構、特徵及其目的，茲附以圖式及較佳具體實施例之詳細說明如後。
請參照圖1，其為本發明之顯示裝置之一實施例之方塊圖。如圖1所示，一顯示裝置100具有一LED驅動晶片110及一LED面板120，其中LED驅動晶片110具有一接收電路111、一控制電路112及一輸出級113。
接收電路111係用以接收一幀顯示資料D IMG。
控制電路112係用以執行一灰階電流調光程序，該灰階電流調光程序包含： (一)在一幀顯示資料D IMG之像素平均灰階低於一預設值時執行一脈衝調整程序，該脈衝調整程序包括依一比例提升與該幀顯示資料D IMG之各像素的灰階值對應之一電流脈衝信號I P之脈衝幅值，及依該比例減少該電流脈衝信號I P在一單位時間內之脈衝數，其中，該單位時間可為一垂直同步信號之周期；以及 (二)使輸出級113輸出該些電流脈衝信號I P以驅動LED面板120，從而顯示一低亮度畫面。
另外，該灰階電流調光程序包括依該比例調整一分配基數(等於所述脈衝數)，並使該幀顯示資料D IMG之各該像素的所述灰階值除以該分配基數以獲得一子灰階值，及依各該子灰階值決定各該電流脈衝信號I P之所述脈衝幅值。
請參照圖2，其為用以說明圖1之顯示裝置之工作原理之一工作時序示意圖。如圖2所示，在一垂直同步信號VSYNC之一周期內，電流脈衝信號I P1代表一低灰階像素以傳統的PAM調光機制所產生的電流脈衝信號，電流脈衝信號I P2代表該低灰階像素以本發明的PAM調光機制所產生的電流脈衝信號，其中，電流脈衝信號I P2的脈衝幅值為2A，電流脈衝信號I P1的脈衝幅值為A，亦即電流脈衝信號I P2的脈衝幅值為電流脈衝信號I P1的脈衝幅值的兩倍；且電流脈衝信號I P2的脈衝數為2，電流脈衝信號I P1的脈衝數為4，亦即電流脈衝信號I P2的脈衝數為電流脈衝信號I P1的脈衝數的二分之一。亦即，在垂直同步信號VSYNC之一周期內，電流脈衝信號I P2的平均值和電流脈衝信號I P1的平均值相同。舉例而言，假設在垂直同步信號VSYNC之一周期內的預設脈衝數為4，所述比例為2，且所述預設值為15；當一幀顯示資料D IMG之像素平均灰階為10時，由於10＜15，因此LED驅動晶片110會執行該灰階電流調光程序，且在該灰階電流調光程序的執行過程中，假設該幀顯示資料D IMG之一像素灰階為8，則該分配基數 = (所述預設脈衝數/所述比例) = (4/2) = 2，且各所述子灰階值 = (8/2) = 4。相對地，依傳統的PAM調光機制，各所述子灰階值 = (8/4) = 2。亦即，在此例中，本發明的電流脈衝信號的脈衝幅值會變為傳統的PAM調光機制的電流脈衝信號的脈衝幅值的兩倍，而本發明的電流脈衝信號的脈衝數變為傳統的PAM調光機制的電流脈衝信號的脈衝數的二分之一，從而提高電流抗干擾能力並保持整體電流積分值不變。
另外，該灰階電流調光程序進一步包括在該幀顯示資料D IMG之所述像素平均灰階不低於該預設值時執行一脈衝幅值驅動程序，該脈衝幅值驅動程序包括： (三)依一預設數決定各該電流脈衝信號I P在該單位時間內之所述脈衝數之數目，及依與該幀顯示資料D IMG之各該像素的所述灰階值成正比的方式對應產生各該電流脈衝信號I P之所述脈衝幅值；以及 (四)依該些電流脈衝信號I P驅動該LED面板120以顯示一非低亮度畫面。
由上述的說明可知本發明提出了一種灰階電流調光方法。請參照圖3，其繪示本發明之灰階電流調光方法之一實施例之流程圖。如圖3所示，該灰階電流調光方法包括：在一幀顯示資料之像素平均灰階低於一預設值時執行一脈衝調整程序，該脈衝調整程序包括依一比例提升與該幀顯示資料之各像素的灰階值對應之一電流脈衝信號之脈衝幅值，及依該比例減少該電流脈衝信號在一單位時間內之脈衝數(步驟a)；以及依該些電流脈衝信號驅動一LED面板以顯示一低亮度畫面(步驟b)。
在上述的中，該單位時間係一垂直同步信號之周期。
另外，所述之灰階電流調光方法可進一步包括依該比例調整一分配基數，並使該幀顯示資料之各該像素的所述灰階值除以該分配基數以獲得一子灰階值，及依各該子灰階值決定各該電流脈衝信號之所述脈衝幅值。
另外，所述之灰階電流調光方法可進一步包括在該幀顯示資料之所述像素平均灰階不低於該預設值時執行一脈衝幅值驅動程序，該脈衝幅值驅動程序包括：依一預設數決定各該電流脈衝信號在該單位時間內之所述脈衝數之數目，及依與該幀顯示資料之各該像素的所述灰階值成正比的方式對應產生各該電流脈衝信號之所述脈衝幅值；以及依該些電流脈衝信號驅動該LED面板以顯示一非低亮度畫面。
值得一提的是，在進行PAM調光時，一般係採用DAC(數位-類比轉換器)調節輸出電流的大小，DAC的精度越高，輸出電流的改變量就越微小。在輸入灰階很低的情況下，元件或者走線的尺寸偏差對輸出電流的影響可能會遮罩DAC的輸出電壓對輸出電流的變化效果。因此，在輸入灰階小於某個預定值時，藉由將DAC的輸出電壓翻倍，同時將脈衝數減半，本發明即可提高電流抗干擾能力並保持整體電流積分不變。
另外，本發明的一個應用實例是96個通道次毫米LED調光，其中，每個通道採用14位元灰階以及7位元的電流調光；適配30~1000Hz動態刷新率；以及通過可配置的分組顯示方案實現高達15k的實際顯示刷新率。在另一個應用實例中，刷新率等於120Hz,，在一垂直同步信號之一周期內之脈衝數等於32，實際的刷新頻率=120*32=3.8K。另外，以峰值電流為1mA為例，在DAC精度為7位元的情況下，對應2 7= 128個電流調光單位，電流精度為1mA/2 7= 7.8微安培。
Figure 02_image001
請參照圖4，其繪示本發明之通道電流隨灰階變化之一線性曲線。由圖4可看出，本發明之測試結果在低灰階情況下的電流線性度依然良好。
依上述的說明，本發明進一步提出一種資訊處理裝置。請參照圖5，其繪示本發明之資訊處理裝置之一實施例的方塊圖。如圖5所示，一資訊處理裝置200具有一中央處理單元210及一顯示裝置220，其中，顯示裝置220係由圖1所示之顯示裝置100實現，且中央處理單元210係用以與顯示裝置220通信。另外，資訊處理裝置200可為一智慧型手機、一可攜式電腦、一車載電腦、一穿戴式電子裝置或一廣告看板。
藉由前述所揭露的設計，本發明乃具有以下的優點： 一、本發明之灰階電流調光方法可在PAM調光期間，藉由提高一電流脈衝信號之幅值及減少該電流脈衝信號在一幀顯示周期內之脈衝數以提高低灰階顯示之抗干擾能力及線性表現，從而提升低亮度畫面之顯示品質。 二、本發明之LED驅動晶片可藉由上述的灰階電流調光方法提升低亮度畫面之顯示品質。 三、本發明之顯示裝置可藉由上述的LED驅動晶片提升其低亮度畫面之顯示品質。 四、本發明之資訊處理裝置可藉由上述的LED驅動晶片提升其LED螢幕之顯示品質。
本案所揭示者，乃較佳實施例，舉凡局部之變更或修飾而源於本案之技術思想而為熟習該項技藝之人所易於推知者，俱不脫本案之專利權範疇。
綜上所陳，本案無論目的、手段與功效，皆顯示其迥異於習知技術，且其首先發明合於實用，確實符合發明之專利要件，懇請　貴審查委員明察，並早日賜予專利俾嘉惠社會，是為至禱。
100:顯示裝置
110:LED驅動晶片
111:接收電路
112:控制電路
113:輸出級
120:LED面板
200:資訊處理裝置
210:中央處理單元
220:顯示裝置
步驟a:在一幀顯示資料之像素平均灰階低於一預設值時執行一脈衝調整程序，該脈衝調整程序包括依一比例提升與該幀顯示資料之各像素的灰階值對應之一電流脈衝信號之脈衝幅值，及依該比例減少該電流脈衝信號在一單位時間內之脈衝數
步驟b:依該些電流脈衝信號驅動一LED面板以顯示一低亮度畫面
圖1為本發明之顯示裝置之一實施例之方塊圖。 圖2為用以說明圖1之顯示裝置之工作原理之一工作時序示意圖。 圖3繪示本發明之灰階電流調光方法之一實施例之流程圖。 圖4繪示本發明之通道電流隨灰階變化之一線性曲線。 圖5繪示本發明之資訊處理裝置之一實施例的方塊圖。
步驟a:在一幀顯示資料之像素平均灰階低於一預設值時執行一脈衝調整程序，該脈衝調整程序包括依一比例提升與該幀顯示資料之各像素的灰階值對應之一電流脈衝信號之脈衝幅值，及依該比例減少該電流脈衝信號在一單位時間內之脈衝數
步驟b:依該些電流脈衝信號驅動一LED面板以顯示一低亮度畫面

Claims (10)

  1. 一種灰階電流調光方法，其特徵在於包含：在一幀顯示資料之像素平均灰階低於一預設值時執行一脈衝調整程序，該脈衝調整程序包括依一比例提升與該幀顯示資料之各像素的灰階值對應之一電流脈衝信號之脈衝幅值，及依該比例減少該電流脈衝信號在一單位時間內之脈衝數；以及依該些電流脈衝信號驅動一LED面板以顯示一低亮度畫面；其中，該單位時間係一垂直同步信號之周期。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之灰階電流調光方法，其進一步包括依該比例調整一分配基數，並使該幀顯示資料之各該像素的所述灰階值除以該分配基數以獲得一子灰階值，及依各該子灰階值決定各該電流脈衝信號之所述脈衝幅值。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之灰階電流調光方法，其進一步包括在該幀顯示資料之所述像素平均灰階不低於該預設值時執行一脈衝幅值驅動程序，該脈衝幅值驅動程序包括：依一預設數決定各該電流脈衝信號在該單位時間內之所述脈衝數之數目，及依與該幀顯示資料之各該像素的所述灰階值成正比的方式對應產生各該電流脈衝信號之所述脈衝幅值；以及依該些電流脈衝信號驅動該LED面板以顯示一非低亮度畫面。
  4. 一種LED驅動晶片，具有一控制電路以執行一灰階電流調光程序，該灰階電流調光程序包含： 在一幀顯示資料之像素平均灰階低於一預設值時執行一脈衝調整程序，該脈衝調整程序包括依一比例提升與該幀顯示資料之各像素的灰階值對應之一電流脈衝信號之脈衝幅值，及依該比例減少該電流脈衝信號在一單位時間內之脈衝數；以及依該些電流脈衝信號驅動一LED面板以顯示一低亮度畫面；其中，該單位時間係一垂直同步信號之周期。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之LED驅動晶片，其中，該灰階電流調光程序進一步包括依該比例調整一分配基數，並使該幀顯示資料之各該像素的所述灰階值除以該分配基數以獲得一子灰階值，及依各該子灰階值決定各該電流脈衝信號之所述脈衝幅值。
  6. 如申請專利範圍第4項所述之LED驅動晶片，其中，該灰階電流調光程序進一步包括在該幀顯示資料之所述像素平均灰階不低於該預設值時執行一脈衝幅值驅動程序，該脈衝幅值驅動程序包括：依一預設數決定各該電流脈衝信號在該單位時間內之所述脈衝數之數目，及依與該幀顯示資料之各該像素的所述灰階值成正比的方式對應產生各該電流脈衝信號之所述脈衝幅值；以及依該些電流脈衝信號驅動該LED面板以顯示一非低亮度畫面。
  7. 一種顯示裝置，具有至少一顆如申請專利範圍第4至6項中任一項所述之LED驅動晶片。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之顯示裝置，其係由次毫米發光二極體顯示裝置、微發光二極體顯示裝置、量子點發光二極體顯示裝置和有機發光二極體顯示裝置所組成群組所選擇的一種顯示裝置。
  9. 一種資訊處理裝置，其具有一中央處理單元及如申請專利範圍第7項所述之顯示裝置，其中，該中央處理單元係用以與該顯示裝置通信。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之資訊處理裝置，其係由一智慧型手機、一可攜式電腦、一車載電腦、一穿戴式電子裝置和一廣告看板所組成群組中所選擇的一種裝置。
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