TW200903435A - Frame-shifted backlight-scaled display system and frame-shifted backlight scaling method - Google Patents

Description

200903435 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關一種顯示系統，特別是關於一種具有背 光調節的顯示系統及其調節方法。 【先前技術】 以電池為電源之可攜式電子裝置，例如行動電話、個 人數位助理（PDA)、數位相機及數位攝影機等，主要的功 率消耗來自顯示系統，而顯示系統中又以背光裳置的消耗 功率最大，為了減少顯示系統的消耗功率以延長電池壽 命，提出使背光變暗以減少背光裝置的消耗功率，以及增 加顯示面板的穿透率以維持相同的亮度的技術，此技術即 為所謂的背光調節（backlight scaling)技術。以穿透式薄膜 電晶體液晶顯示（TFT-LCD)系統為例，在TFT-LCD面板上 觀察到的亮度L與背光亮度（backlight luminance)b及 TFT-LCD面板的穿透率t(x)的關係為 L=t(x) · b 公式 1 其中，穿透率t(X)為像素值X的函數。背光裝置消耗的功 率與背光亮度b成強烈正相關，亦即背光亮度b越大所消 耗的功率就越多，相反地，TFT-LCD面板的消耗功率幾乎 是固定的而與其穿透率t(x)無關，藉由背光調節降低背光 亮度b減少消耗功率，以及增加TFT-LCD面板的穿透率 200903435 t⑻維持相同的亮度L，使經背光調節後的影像與原影像在 每-個像素的亮度上相同’因此在經背光調節後影像不會 有精確度的損失，達到降低顯示系統的消耗功率以延長^ 池壽命的目的。此外，對TFT_LCD面板而言，較高^穿 透率可以減少液晶的漏光現象增加影像的品質。 圖1係習知具有背光調節的顯示系統100 , 一訊框n 的像素值x(n)由像素序列介面經輸入連接器11〇輸入至時 間控制器130並儲存至訊框緩衝器12〇中 及-經輸入連接器no至直流/直流轉換低器 產生器140以產生適當的電源提供給時間控制器13〇、掃 描驅動器積體電路(iC)152及資料驅動器Ic 154，背光驅 動器150經連接器112耦接高壓輸入HV_VDD及 HV_GND。時間控制器130從訊框緩衝器12〇取出訊框n 的所有像素值χ(η)以算出訊框η的灰階或然率分佈產生一 直方圖，根據該直方圖產生訊框η的最佳背光亮度b(n)， 以及根據最佳背光亮度b(n)重新計算訊框n的所有像素值 χ(η)產生新的像素值X (n),接著時間控制器1將新的像 素值χ’(η)提供給資料驅動器1C 154及掃描驅動器IC 152,以驅動顯示面板（例如一 TFT_LCD面板）16〇產生對應 的牙透率t(x’），以及將最佳背光亮度b(n)提供給背光驅動 器150驅動背光裝置170產生背光172給顯示面板16〇, 以顯示出訊框η的影像。在習知的顯示系統1〇〇中，需要 訊框緩衝器120在直方圖產生前儲存訊框η的所有像素值 以達到即時的背光調節，由於訊框緩衝器12〇由巨大的記 6 200903435 憶體所組成，導致製造成本過高。 降低成本的訊框位移背 乃為所冀。 因此，一種不需訊框緩衝器以 光調節的顯示系統及其調節方法， 【發明内容】 具有訊框位移背光 本發明的目的之一，在於提出一種 調節的顯示系統及其調節方法。 本發明的目的之 種具有框位移背光調 〜〜 你於從® —種 節的顯示系統及其調節方法以降低成本 根$本發明’―種具有訊框位移背光㈣的顯示系統 包括-㈣控制ϋ根據當前訊框的像素#料產生一背光 亮度’並根據該背光亮度計算下—訊框的像素資料，一顯 不面板根據該第二訊框重新計算後的像素#料產生對應 的穿透率，以及—背光裝置根據該背光亮度產生-背光提 供給該顯示面板以顯示該第二訊框的影像。 本發明利用當前訊框的像素資料調節顯示下一訊樞 ，背光，度及顯示面板的穿透率，以訊框位移的方式進行 背光調節，因此不需龐大的訊框緩衝器儲存訊框資料，且 此訊框位移的概念可應用於白背職置及彩色背光敦 置’達到降低成本的目的。 【實施方式】 圖2係根據本發明的一個實施例，具有訊框位移背光 凋節的顯不系統200包括直流/直流轉換器及伽瑪電壓產 200903435 生器230經輸入連接器210耦接低壓輸入vcc及GND， 以產生電源提供給時間控制器22〇、掃描驅動器（ic) 242 及資料驅動器1C 244 ’背光驅動裝置240經連接器212耦 接高壓輸入HV—VDD及HV—GND，資料驅動器IC 244及 掃描驅動器1C 242組成的驅動裝置根據時間控制器22〇產 生的像素資料驅動顯示面板250，以及背光裝置260由背 光驅動裝置240根據時間控制器220產生的背光亮度而驅 動’以產生背光262提供給顯示面板250。當第一個訊框 的像素資料x( 1)從像素序列介面經輸入連接器21 〇及時間 才工制益220輸入至為料驅動ic 244時，時間控制器220計 算像素資料x(l)得到第一個訊框對應的統計圖hl，並根據 统計圖hi產生對應的背光亮度b(1)，當第二個訊框的像 素貧料x(2)從像素序列介面經輪入連接器21〇輸入時間控 制器220時，時間控制器220根據背光亮度b(1)重新計算 像素資料x(2)產生像素資料x’(2)提供給資料驅動器IC 244 以驅動顯示面板250產生對應的穿透率t (χ，，2)，背光驅動 裝置240根據時間控制器220提供的背光亮度b(l)驅動背 光裝置260產生背光262給顯示面板250以顯示第二個訊 框的影像，此時，時間控制器220計算像素資料x(2)得到 第二個訊框對應的統計圖h2，並根據統計圖產生對應 的者光责度b(2)進行弟三個訊框的背光調整，換言之，在 本發明中，公式1可修正為 公式2 L(n)=t(x,,n) · b(n-l) 200903435 其中’ L(n)為第n個訊框在顯示面板25〇上被觀察到的真 ^，X’為第η個訊框的像素資料x經第n-1個訊框產生的υ 背光亮度b(n-l)重新計算後的像素資料。由於相鄰的訊框 典型地具有非常相似的統計圖，且人類的眼睛無法察覺在 二個連續訊框之間的差異，因此利用當前訊框（第訊 的像素資料的統計圖得到下—訊框（第η個訊框）的背光 梵度及對應的像f資料並不會影響到景錄的品質，如此以 當前訊框（第個訊框）的像素資料進行下—訊框（第η個 訊框）的背光調整，僅需要少量的像素緩衝器進行處理，而 不需龐大的訊框緩衝器，達到減少背光裝置26〇消 及降低成本的目的。 此外，由於顯示系統200能顯示的像素資料具有一範 若經背光調節後產生的像素資料不在該範圍内，則會 ^致顯示系統扇顯示的影像失真，因此最佳的背光亮产 to ^ 〇 像素資料範圍在〇〜255日夺，在未經背光調節 ，亦即當背光亮度b=1 a夺，若當前訊框的像素資 直方圖分佈在1〇〜1〇〇,則根據當前訊框產生的背光亮 度的最小值、為^由於在本發明中，當前訊框產生的 f光調節，且下一訊框的 ' θ /、虽刖訊框的像素資料完全相同，因此取 200903435 以避免下-訊框的像素資料經背光調節後超出〇〜⑸ 的範圍造成影像失真。在此範财，f光亮度由！減少為 2 故消耗功率減少為原來的丄 在一實施例中’訊框的像素由紅色、綠色及藍色次像 素構成’顯示面板25G包括TFT_LCD面板，背光裝置26〇 包括由白光光源及彩色濾光片組成的白背光裝置，其中白 光光源包括冷陰極螢光燈（CCFL)、白光發光二極體 (WLED)、白光有機發光二極體(w〇led)或由紅色、綠色 :七色光源此口產生的白光，以及訊框的像素資料X包括 日夺間控制盗22(κ統計訊框的像素灰階值產生該像 值的直方圖’並根據該灰階值的直方圖產生白光背 素的亮度經由白光背光亮度一穿 V L〇 =V ’G A Jb — 公式3 度^^ ^及1^分別為紅色、綠色及藍色次像素的亮 色次像素:及穿=^=:= = ^ A IS - , ^ l tR 4及tB以產生不同的顏 色顯不在顯示面板25〇上 」 度比LR:L :L Ah. '、、工色 色及藍色的亮 ° B . . 1時，顯示在顯示面板250上 200903435 的顏色為白色。 在另一實施例中，背光裝置260包括由色彩光源組成 的彩色背光裝置’例如背光裝置260具有紅色光源、綠色 光源及藍色光源，以及訊框的像素資料χ包括色彩值，例 如紅色、綠色及藍色色彩值，時間控制器22〇統計訊框的 像素色彩值產生该像素色彩值的直方圖，並根據該色彩值 的直方圖產生對應的色光背光亮度bR、^及bB，次像素 的亮度經由色光背光亮度bR、〜及bB及各色穿透率的乘 積決定，因此公式3可修正為 lr La ld bR 0 0 公式4

0 bG 0 〇 0 bB 八中bR 及为別為紅光背光亮度、綠光背光亮度 及1光5光党度。公式4可應用在空間（啊㈣及時間 H〇ral)一種合成顏色的方法中，例如經由將彩色濾、光片 的=一：知TFT_LCD顯示面板上而實現空間合成顏色 终’或者㈣在非常短的時_期中連續地產生紅 現色使人類視覺無法察覺的時間上的差異而實 連續;(t純的方法’此時間合成顏色的方法稱為色彩 trrntialdisplay)，由於空間合成顏色的 色及藍色-欠像2紅色、綠色及藍色成分分別由紅色、綠 中W Γί ，而㈣合成顏色的方法係—個像辛 色、綠色及藍色成分使用相同的像素結構，因此時間 200903435 合成顏色的方法可提升像素密度，而增加顯示面板解析度 或減少顯示面板的尺寸。 在不同的實施例中，彩色背光裝置包括色彩光源及色 心轉換單元，该色彩光源包括藍色光源，例如藍色發光二 極體或藍色有機發光二極體，以及訊框的像素資料X包括 藍色色彩值，時間控制器220統計訊框的像素的藍色色彩 值產生藍色色彩值的直方圖，並根據該藍色色彩值的直方 圖產生監色光背光亮度bB進行背光調節以產生藍色亮度 ’經由色彩轉換單元根據藍色亮度Lb產生對應的紅色 免度lr及綠色亮度。 【圖式簡單說明】 圖1係驾知具有背光調節的顯示系統的示意圖；以及 圖2係本發明具有訊框位移背光調節的顯示系統的示 【主要元件符號說明】 100 110 112 120 130 140 150 具有背光調節的顯示系統 輸入連接器 連接器 訊框緩衝器 時間控制器 直流/直流轉換器及伽瑪電壓產生器 背光驅動器 12 200903435 152 154 160 170 172 200 210 212 220 230 240 242 244 250 260 262 掃描驅動器積體電路 資料驅動器積體電路 顯示面板 背光裝置 背光 具有訊框位移背光調節的顯示系統 輸入連接器 連接器 時間控制器 直流/直流轉換器及伽瑪電壓產生器 背光驅動裝置 掃描驅動器積體電路 資料驅動器積體電路 顯示面板 背光裝置 背光 13

Claims (1)

1. 200903435 十、申請專利範圍： 1. —種具有訊框位移背光調節的顯示系統，包括： 一時間控制器，統計一第一訊框的像素資料產生一背 光亮度，以及根據該背光亮度重新計算一第二訊框 的像素資料； 一顯不面板，根據該第二訊框重新計算後的像素資料 產生對應的穿透率；以及 一背光裝置，根據m亮度產生—f練供給該顯 示面板以顯示該第二訊框的影像。 2. 如明求項1的顯示系統’其中該第—訊框及該第二 訊框為相鄰的二個訊框。 ^ ^如請求項1的顯示系統，更包括一驅動裝置根據該 第二訊框重新計算後的像素資料驅動該顯示面板。 4.如請求項3的顯示系統，其中該驅動裝置包括資料 驅動器積體電路及掃描驅動器積體電路。 > ^如印求項i的顯示系統，更包括一背光驅動裝置根 據該背光亮度驅動該背光裝置。 6.如睛求項1的顯示系統，其中該像素資料包括灰階 值。 7·如凊求項1的顯示系統’其中該像素資料包括色彩 值。 8.如睛求項1的顯示系統，其中該背光包括 背光亮度。 如明求項1的顯示系統’其中該背光亮度包括色光 14 200903435 背光亮度。 10. 如請求項1的顯示系統，其中該顯示面板包括薄 膜電晶體液晶顯示面板。 11. 如請求項1的顯示系統’其中該背光裝置包括彩 . 色背光裝置或白背光裝置。 12. 如請求項n的顯示系統，其中該彩色背光裝置包 括紅色光源、綠色光源及藍色光源。 , 13.如請求項丨丨的顯示系統，其中該彩色背光裝置 括： 一色彩光源；以及 一色彩轉換單元。 14. 如睛求項13的顯示系統，其中該色彩光源包括藍 色光源。 15. 如睛求項14的顯示系統，其中該藍色光源包括藍 色發光二極體或藍色有機發光二極體。 16. 如請求項U的顯示系統，其中該白背光裝置包 括： 一白光光源；以及 一彩色濾光片。 • 17.如請求項16的顯示系統，其中該白光光源包括以 - 下之一.冷陰極螢光燈、白光發光二極體、白光有機發光 二極體或由紅色、綠色及藍色光源混合產生的白光。 18. —種顯示系統的訊框位移背光調節方法，包括下 列步驟： 15 200903435 根據當前訊框的像素資料產生一背光亮度； 光冗度重新計算下-訊框的像素資料;以及 匡重新計算後的像素資料及該背光亮 度顯不该下一訊框的影像。 生二18的訊框位移背光調節方法，其中該產 生省方光冗度的步驟包括下列步驟： 統計該當前訊框的像素的灰階值以產生該灰階值的 直方圖；以及 根據該灰階值的直方圖產生一白光背光亮度。 20.如請求項18的訊框位移背光調節方法，其中該產 生該背光党度的步驟包括下列步驟： 統計該當前訊框的像素的色彩值產生該色彩值的直 方圖；以及 根據該色彩值的直方圖產生該色彩值顏色的色光背 光亮度。