TWI406262B - 液晶顯示器及其背光模組控制方法與裝置 - Google Patents

Description

液晶顯示器及其背光模組控制方法與裝置

本發明是有關於一種液晶顯示器及其背光模組控制裝置與方法，且特別是有關於一種液晶顯示器及其不需加大畫素跨壓而能致使畫素之目標灰階提早達到的背光模組控制裝置與方法。

隨著光電與半導體技術的演進，所以帶動了平面顯示器之蓬勃發展，而在諸多平面顯示器中，液晶顯示器因具有高空間利用效率、低消耗功率、無輻射以及低電磁干擾等優越特性，隨即已成為市場之主流。液晶顯示器一般包括面板與背光模組，而由於面板本身並不具備自發光的特性，因此必須將背光模組配置在面板下方，藉以提供面板所需之面光源，如此液晶顯示器才能顯示影像給使用者觀看。

然而，由於現今面板之畫素的液晶分子之反應速度皆不夠快之緣故，所以當畫素之液晶分子未達到穩態之前(亦即畫素之液晶分子未轉到其所對應之畫素電壓的角度)就點亮背光模組的話，此時便會造成液晶顯示器所顯示的影像畫面產生拖影(motion blur)。也亦因如此，習知為了要解決此現象，一般都會在畫素之液晶分子達到穩態之時，才會將背光模組點亮來藉以提供面板所需的面光源，但如此一來便會壓縮背光模組於一畫面期間被點亮的時間，進而衍生出液晶顯示器所顯示的影像畫面之亮度不足 的問題。

故基於上述，若要同時解決上述影像畫面之拖曳與亮度不足之問題的話，習知技術已發展出一種過驅動(over driving)的方法來驅動面板的各畫素，藉以來同時解決上述影像畫面之拖曳與亮度不足的問題。而簡單來說，習知過驅動的方法就是加大畫素跨壓(亦即縮短畫素之液晶分子的反應時間)，藉以致使畫素之目標灰階提早達到的一種技術。

然而，雖然習知過驅動的方法可以同時解決上述影像畫面之拖曳與亮度不足的問題，但由於現今每一種類之液晶分子(例如：OCB、TN...等)的光電特性並不一致，所以針對不同種類之液晶分子的畫素所設計的過驅動方法也會隨之不同。舉例來說，針對OCB型之液晶分子的畫素所設計的過驅動方法並不能適用於針對TN型或其他類型之液晶分子的畫素所設計的過驅動方法，而此等因素便會喪失設計全面適用性之目的。

本發明的目的就是提供一種液晶顯示器及其背光模組控制裝置與方法，其藉由特殊的調節機制來控制背光模組，並且於畫素之液晶分子尚處於暫態時就點亮背光模組，如此即可達到同時解決液晶顯示器所顯示之影像畫面的拖曳與亮度不足之問題的目的，且更具設計全面適用性。

基於上述及其所欲達成之目的，本發明提出一種背光模組控制方法，其包括下列步驟：首先，檢知一面板之畫 素的狀態。接著，當所述畫素的液晶分子處於第一暫態時，依據所述畫素中擁有最高之目標灰階者，而於一補償查找表中查找出其所對應的亮度補償值，並據以來調節背光模組原先供應至面板的面光源強度，藉以致使所述畫素快速達到既定的目標灰階。

於本發明的一實施例中，本發明所提出的背光模組控制方法更包括下列步驟：當所述畫素的液晶分子處於穩態時，將背光模組供應至面板的面光源強度恢復至其原先供應的狀態。

於本發明的一實施例中，本發明所提出的背光模組控制方法更包括下列步驟：當所述畫素的液晶分子處於第二暫態之前，致使背光模組不供應任何面光源給面板。

於本發明的一實施例中，檢知面板之畫素的狀態之步驟包括：透過查找一狀態查找表來得知所述畫素的狀態，其中此狀態查找表係依據所述畫素之液晶分子的特性與其目標灰階間的關係而建立。

從另一觀點來看，本發明提供一種背光模組控制裝置，其包括檢知單元與控制單元。其中，檢知單元用以檢知面板之畫素的狀態。控制單元耦接檢知單元與背光模組，用以當檢知單元檢知所述畫素的液晶分子處於第一暫態時，控制單元會依據所述畫素中擁有最高之目標灰階者，而於一補償查找表中查找出其所對應的亮度補償值，並據以來調節背光模組原先供應至面板的面光源強度，藉以致使所述畫素至少達到既定的目標灰階。

於本發明的一實施例中，當檢知單元檢知所述畫素的液晶分子處於穩態時，控制單元會將背光模組供應至面板的面光源強度恢復至其原先供應的狀態。

於本發明的一實施例中，當檢知單元檢知所述畫素的液晶分子處於第二暫態之前，控制單元會致使背光模組不供應任何面光源給面板。

於本發明的一實施例中，檢知單元會透過查找一狀態查找表來得知所述畫素的狀態，其中此狀態查找表係依據所述畫素之液晶分子的特性與其目標灰階間的關係而建立。

於上述本發明的一實施例中，所述補償查找表用以紀錄每一畫素之目標灰階值所對應的亮度補償值，且調節背光模組原先供應至面板的面光源強度之方式為增強背光模組原先供應至面板的面光源強度。

再從另一觀點來看，本發明提供一種液晶顯示器，其包括用以顯示影像畫面的面板、用以提供面板所需之面光源的背光模組，以及本發明用以控制背光模組的控制裝置於其中。

本發明所提出的背光模組控制裝置與方法主要是藉由當施加畫素電壓至畫素之液晶分子，且此畫素之液晶分子還處於暫態時就點亮背光模組，並且以增強背光模組所供應之面光源強度的方式來致使畫素之目標灰階提早達到。藉此，本發明所提出的背光模組控制裝置與方法不但可以有效地解決液晶顯示器所顯示之影像畫面的拖曳，且更不 需考慮畫素之液晶分子的種類，所以可以達到設計全面適用性之目的。

再者，由於背光模組於畫素之液晶分子還處於暫態時就被點亮，所以背光模組於一畫面期間被點亮的時間就會比較足夠，如此本發明所提供的液晶顯示器之影像畫面的亮度就會足夠於傳統需於畫素之液晶分子處於穩態後才點亮背光模組的液晶顯示器之影像畫面的亮度。

為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉幾個實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

本發明所欲達成的技術目的就是為了要同時解決液晶顯示器所顯示之影像畫面的拖曳(motion blur)與亮度不足之問題，進而達到設計全面適用性之目的，但所實行的技術手段並非以傳統過驅動之方法來實現之。而以下內容將係針對本案之技術特徵來做一詳加描述，藉以提供給本發明相關領域之技術人員參詳。

圖1繪示為本發明一實施例之液晶顯示器100的系統方塊圖。請參照圖1，液晶顯示器100包括用以顯示影像畫面的面板(panel)101、用以提供面光源給面板101的背光模組(backlight module)103、背光模組控制裝置105、時序控制器(timing controller,T－con)107、閘極驅動器(gate driver)109，以及源極驅動器(source driver)111。其中，閘極驅動器109受控於時序控制器107，藉以輸出掃描訊 號(scan signal)來逐一開啟面板101內的每一列畫素(未繪示)

源極驅動器111亦受控於時序控制器107，藉以提供對應的畫素電壓(或謂資料電壓)給面板101內被閘極驅動器109開啟的列畫素。背光模組控制裝置105耦接背光模組103，用以控制背光模組103的點亮與否，且此背光模組控制裝置105包括檢知單元105a與控制單元105b，其中檢知單元105a用以檢知面板101之畫素的狀態。

一般而言，面板101之畫素於一畫面期間的狀態大致可分為三種狀態。其一為第一暫態，也就是當源極驅動器111提供畫素電壓至面板101之畫素時，面板101之畫素的液晶分子開始轉動但並未轉到其該有之角度的狀態；其二為穩態，也就是面板101之畫素的液晶分子大致已轉到其該有之角度的狀態；其三為第二暫態，也就是面板101之畫素的液晶分子欲回復至其關閉之狀態。

於本實施例中，檢知單元105a會透過查找一狀態查找表(未繪示)來得知面板101之畫素的狀態，其中此狀態查找表主要是依據面板101內畫素之液晶分子的特性與其目標灰階間的關係而建立。更清楚來說，假設面板101之畫素的最高灰階解析度為8位元(亦即面板101之畫素可以呈現0~255灰階，但不限制於此)，且面板101之畫素的液晶分子為OCB型液晶分子(不限制於此類型的液晶分子)的話，本實施例可以透過實驗的方式先將每一目標灰階施加至具有OCB型液晶分子之畫素經過多少時間所 呈現的各種狀態予以記錄之，如此即可建立上述的狀態查找表。

也亦因如此，當時序控制器107依據其所接收的影像資料(image data)而控制源極驅動器111提供畫素電壓至面板101之畫素的同時，時序控制器107亦會提供相應的資訊給檢知單元105a知曉，所以檢知單元105a才能據以於事先所建立的狀態查找表查找並得知面板101之畫素的狀態。於本實施例中，上述狀態查找表可以儲存在檢知單元105a的內部，或者獨立於液晶顯示器100的系統當中，但皆不限制於此。

請繼續參照圖1，控制單元105b會耦接至檢知單元105a與背光模組103，用以當檢知單元105a檢知面板101之畫素的液晶分子處於第一暫態時，依據面板101之畫素中擁有最高之目標灰階者，而於一補償查找表中查找出其所對應的亮度補償值，並據以來調節背光模組103原先供應至面板101的面光源強度，藉以致使面板101之畫素至少達到既定的目標灰階。

於本實施例中，所述補償查找表主要是用以紀錄每一畫素之目標灰階值所對應的亮度補償值，且控制單元105b調節背光模組103原先供應至面板101的面光源強度之方式為增強背光模組103原先供應至面板101的面光源強度。於此先值得一提的是，由於畫素之液晶分子處於第一暫態時，其並未轉到其該有的角度，所以此時若背光模組103還是供應原有面光源強度時，可輕易推知的是，畫素 並不會達到其所欲呈現的目標灰階之亮度。

也亦因如此，本實施例可透過實驗的方式先將每一目標灰階值於其畫素之液晶分子處於第一暫態之期間需提升多少背光模組103之面光源強度的大小才能致使其畫素呈現既定之目標灰階的亮度予以記錄之，並據以來當作其所對應的亮度補償值，如此即可建立上述的補償查找表，且此補償查找表亦可儲存在控制單元105b的內部，或者獨立於液晶顯示器100的系統當中，但皆不限制於此。

舉例來說，當某一畫素欲呈現50灰階之亮度時，此畫素之液晶分子於其第一暫態所轉動的角度必定不會轉到其該有的角度。換言之，畫素之液晶分子於其第一暫態所轉動的角度可能落於0~49灰階的轉動角度，所以當畫素之液晶分子於其第一暫態所轉動的角度例如為0灰階的轉動角度時，此時背光模組103所提升的面光源強度應該為最大，藉以致使背光模組103提升過後的面光源強度搭配0灰階的轉動角度之等效灰階即可達到50灰階。

類推之，當畫素之液晶分子於其第一暫態所轉動的角度例如為30灰階的轉動角度時，此時背光模組103所提升的面光源強度就不需強於0灰階之轉動角度所提升的面光源強度，但背光模組103提升過後的面光源強度搭配30灰階的轉動角度之等效灰階依然可以達到50灰階。再者，當畫素之液晶分子於其第一暫態所轉動的角度例如為49灰階的轉動角度時，此時背光模組103所提升的面光源強度就不需強於30灰階之轉動角度所提升的面光源強度，但 背光模組103提升過後的面光源強度搭配49灰階的轉動角度之等效灰階仍然可以達到50灰階。

故基於上述可知，面板101之畫素的液晶分子處於其第一暫態時，控制單元105b調節背光模組103原先供應至面板101的面光源強度之方式即為增強背光模組103原先供應至面板101的面光源強度，但背光模組103所增強的面光源強度會逐漸遞減之。另外，為了要讓面板101之畫素的液晶分子可以在於其處於第一暫態時就至少達到既定的目標灰階，控制單元105b就必須以面板101之畫素中擁有最高之目標灰階者為依據，如此才能達到此目的。

除此之外，當檢知單元105a檢知面板101之畫素的液晶分子處於穩態時(亦即面板101之畫素的液晶分子大致已轉到該有的角度)，此時控制單元105b就會將背光模組103供應至面板101的面光源強度恢復至其原先供應的狀態。再者，當檢知單元105a檢知面板101之畫素的液晶分子處於第二暫態之前(亦即面板101之畫素的液晶分子欲回復至其關閉之狀態)，控制單元105b即便會致使背光模組103不供應任何面光源給面板101。

圖2繪示為本發明一實施例之背光模組103所供應之面光源強度與面板101之畫素的液晶分子間的對應示意圖。請合併參照圖1及圖2，當閘極驅動器109輸出掃描訊號至面板101時，源極驅動器111會提供畫素電壓給相應的畫素，從而使得接收畫素電壓之畫素的液晶分子於一畫面期間便會經歷第一暫態、穩態以及第二暫態的三種狀 態。

從圖2所揭露的圖示應可輕易看出，當畫素之液晶分子於其第一暫態的期間，背光模組103供應至面板101的面光源強度會增強，且增強的面光源強度會逐漸遞減之，直到畫素之液晶分子於其穩態的期間時，背光模組103供應至面板101的面光源強度才會恢復至其原先供應的狀態。

最後，當畫素之液晶分子於其第二暫態之前的期間，背光模組103就不供應任何面光源給面板101，如此即可使得面板101每於兩個畫面期間就顯示一個黑畫面，而此動作亦等效於現今畫面插黑的技術，藉此即可更有效率地趨緩液晶顯示器100所顯示之影像的拖曳(motion blur)現象。

基於上述所揭示的內容可知，本實施例所述及的背光模組控制裝置105不但可以有效地解決液晶顯示器100所顯示之影像的拖曳現象，且其更可以克服傳統需於畫素之液晶分子處於穩態後才點亮背光模組的液晶顯示器之影像畫面亮度不足的問題。據此，本實施例即能同時解決傳統液晶顯示器所顯示之影像畫面的拖曳(motion blur)與亮度不足之問題，且解決的技術手段並非以傳統過驅動之方法來達到。因此，本實施例所提出的解決方式更可以達到設計全面適用性的目的。

再者，依據上述實施例所揭露的內容，以下將彙整出一種背光模組控制方法給本發明領域具有通識者參詳。圖 3繪示為本發明一實施例之背光模組控制方法的流程圖。請參照圖3，本實施例之背光模組控制方法包括下列步驟：首先，如步驟S301所述，檢知一面板之畫素的狀態。於本實施例中，檢知面板之畫素的狀態主要是透過查找一狀態查找表來得知所述畫素的狀態，其中此狀態查找表係依據所述畫素之液晶分子的特性與其目標灰階間的關係而建立。

更清楚來說，假設面板之畫素的最高灰階解析度為8位元(亦即面板之畫素可以呈現0~255灰階，但不限制於此)，且面板之畫素的液晶分子為TN型液晶分子(不限制於此類型的液晶分子)的話，本實施例可以透過實驗的方式先將每一目標灰階施加至具有TN型液晶分子之畫素經過多少時間所呈現的各種狀態予以記錄之，如此即可建立上述的狀態查找表。

緊接著，如步驟S303所述，當所述畫素的液晶分子處於第一暫態時，依據所述畫素中擁有最高之目標灰階者，而於一補償查找表中查找出其所對應的亮度補償值，並據以來調節背光模組原先供應至面板的面光源強度，藉以致使所述畫素至少達到既定的目標灰階。於本實施例中，所述補償查找表用以紀錄每一畫素之目標灰階值所對應的亮度補償值，且調節背光模組原先供應至面板的面光源強度之方式為增強背光模組原先供應至面板的面光源強度。

更清楚來說，本實施例可透過實驗的方式先將每一目 標灰階值於其畫素之液晶分子處於第一暫態之期間需提升多少背光模組之面光源強度的大小才能致使其畫素呈現既定之目標灰階的亮度予以記錄之，並據以來當作其所對應的亮度補償值，如此即可建立上述的補償查找表。

再者，於本實施例中，當所述畫素的液晶分子處於穩態時，將背光模組供應至面板的面光源強度恢復至其原先供應的狀態，並且當所述畫素的液晶分子處於第二暫態之前，致使背光模組不供應任何面光源給面板，藉以來執行插黑畫面之技術。

綜上所述，本發明所提出的背光模組控制裝置與方法主要是藉由當施加畫素電壓至畫素之液晶分子，且此畫素之液晶分子還處於暫態時就點亮背光模組，並且以增強背光模組所供應之面光源強度的方式來致使畫素之目標灰階提早達到。藉此，本發明所提出的背光模組控制裝置與方法不但可以有效地解決液晶顯示器所顯示之影像畫面的拖曳，且更不需考慮畫素之液晶分子的種類，所以可以達到設計全面適用性之目的。

再者，由於背光模組於畫素之液晶分子還處於暫態時就被點亮，所以背光模組於一畫面期間被點亮的時間就會比較足夠，如此本發明所提供的液晶顯示器之影像畫面的亮度就會足夠於傳統需於畫素之液晶分子處於穩態後才點亮背光模組的液晶顯示器之影像畫面的亮度。

雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神 和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧液晶顯示器

101‧‧‧面板

103‧‧‧背光模組

105‧‧‧背光模組控制裝置

105a‧‧‧檢知單元

105b‧‧‧控制單元

107‧‧‧時序控制器

109‧‧‧閘極驅動器

111‧‧‧源極驅動器

S301、S303‧‧‧本發明一實施例之背光模組控制方法的流程圖各步驟

圖1繪示為本發明一實施例之液晶顯示器100的系統方塊圖。

圖2繪示為本發明一實施例之背光模組103所供應之面光源強度與面板101之畫素的液晶分子間的對應示意圖。

圖3繪示為本發明一實施例之背光模組控制方法的流程圖。

100‧‧‧液晶顯示器

101‧‧‧面板

103‧‧‧背光模組

105‧‧‧背光模組控制裝置

105a‧‧‧檢知單元

105b‧‧‧控制單元

107‧‧‧時序控制器

109‧‧‧閘極驅動器

111‧‧‧源極驅動器

Claims (15)

1. 一種背光模組控制方法，包括下列步驟：檢知一面板之畫素的狀態；當該些畫素的液晶分子處於一第一暫態時，依據該些畫素中擁有最高之目標灰階者，而於一補償查找表中查找出其所對應的一亮度補償值，並據以來調節該背光模組原先供應至該面板的面光源強度，藉以致使該些畫素至少達到既定的目標灰階；以及當該些畫素的液晶分子處於穩態時，將該背光模組供應至該面板的面光源強度恢復至其原先供應的狀態。
2. 如申請專利範圍第1項所述之背光模組控制方法，更包括下列步驟：當該些畫素的液晶分子處於一第二暫態之前，致使該背光模組不供應任何面光源給該面板。
3. 如申請專利範圍第2項所述之背光模組控制方法，其中”檢知該面板之該些畫素的狀態”之步驟包括：透過查找一狀態查找表來得知該些畫素的狀態，其中該狀態查找表係依據該些畫素之液晶分子的特性與其目標灰階間的關係而建立。
4. 如申請專利範圍第1項所述之背光模組控制方法，其中該補償查找表用以紀錄每一畫素之目標灰階值所對應的該亮度補償值。
5. 如申請專利範圍第1項所述之背光模組控制方法，其中調節該背光模組原先供應至該面板的面光源強度之方 式為增強該背光模組原先供應至該面板的面光源強度。
6. 一種背光模組控制裝置，包括：一檢知單元，用以檢知一面板之畫素的狀態；以及一控制單元，耦接該檢知單元與該背光模組，用以當該檢知單元檢知該些畫素的液晶分子處於一第一暫態時，該控制單元會依據該些畫素中擁有最高之目標灰階者，而於一補償查找表中查找出其所對應的一亮度補償值，並據以來調節該背光模組原先供應至該面板的面光源強度，藉以致使該些畫素至少達到既定的目標灰階，其中，當該檢知單元檢知該些畫素的液晶分子處於穩態時，該控制單元會將該背光模組供應至該面板的面光源強度恢復至其原先供應的狀態。
7. 如申請專利範圍第6項所述之背光模組控制裝置，其中當該檢知單元檢知該些畫素的液晶分子處於一第二暫態之前，該控制單元會致使該背光模組不供應任何面光源給該面板。
8. 如申請專利範圍第7項所述之背光模組控制裝置，其中該檢知單元會透過查找一狀態查找表來得知該些畫素的狀態，其中該狀態查找表係依據該些畫素之液晶分子的特性與其目標灰階間的關係而建立。
9. 如申請專利範圍第6項所述之背光模組控制裝置，其中該補償查找表用以紀錄每一畫素之目標灰階值所對應的該亮度補償值。
10. 如申請專利範圍第6項所述之背光模組控制裝 置，其中該控制單元調節該背光模組原先供應至該面板的面光源強度之方式為增強該背光模組原先供應至該面板的面光源強度。
11. 一種液晶顯示器，包括：一面板，用以顯示一影像畫面；一背光模組，用以提供該面板所需的面光源；以及一背光模組控制裝置，耦接該背光模組，該背光模組控制裝置包括：一檢知單元，用以檢知該面板之畫素的狀態；以及一控制單元，耦接該檢知單元與該背光模組，用以當該檢知單元檢知該些畫素的液晶分子處於一第一暫態時，該控制單元會依據該些畫素中擁有最高之目標灰階者，而於一補償查找表中查找出其所對應的一亮度補償值，並據以來調節該背光模組原先供應至該面板的面光源強度，藉以致使該些畫素至少達到既定的目標灰階，其中，當該檢知單元檢知該些畫素的液晶分子處於穩態時，該控制單元會將該背光模組供應至該面板的面光源強度恢復至其原先供應的狀態。
12. 如申請專利範圍第11項所述之液晶顯示器，其中當該檢知單元檢知該些畫素的液晶分子處於一第二暫態之前，該控制單元會致使該背光模組不供應任何面光源給該面板。
13. 如申請專利範圍第12項所述之液晶顯示器，其中 該檢知單元會透過查找一狀態查找表來得知該些畫素的狀態，其中該狀態查找表係依據該些畫素之液晶分子的特性與其目標灰階間的關係而建立。
14. 如申請專利範圍第11項所述之液晶顯示器，其中該補償查找表用以紀錄每一畫素之目標灰階值所對應的該亮度補償值。
15. 如申請專利範圍第11項所述之液晶顯示器，其中該控制單元調節該背光模組原先供應至該面板的面光源強度之方式為增強該背光模組原先供應至該面板的面光源強度。