TWI740715B

TWI740715B - 灰階產生電路及方法

Info

Publication number: TWI740715B
Application number: TW109139877A
Authority: TW
Inventors: 郭俊廷; 謝政翰
Original assignee: 明陽半導體股份有限公司
Priority date: 2020-11-16
Filing date: 2020-11-16
Publication date: 2021-09-21
Also published as: CN114582271B; CN114582271A; TW202221693A

Abstract

本發明公開一種灰階產生電路及方法。方法包含步驟：將換幀週期的可發光時間劃分成多個可發光單位時間；依據亮度資料的高位元值，以挑選部分可發光單位時間作為第一發光驅動單位時間；依據亮度資料的低位元值，挑選部分個可發光單位時間作為第二發光驅動單位時間，不與第一發光驅動單位時間重疊；決定在各第一發光驅動單位時間內供應第一驅動電流至顯示器；依據亮度資料的低位元值以決定第二驅動電流在單個第二發光驅動單位時間內供應，或是在多個第二發光驅動單位時間內分配供應至顯示器。

Description

灰階產生電路及方法

本發明涉及灰階產生電路及方法，特別是涉及適用於顯示器的一種灰階產生電路及方法。

一般發光二極體(LED)顯示器的畫面改變的頻率定義為換幀率，其倒數為換幀週期，例如換幀率為60Hz時，換幀週期即為1/60sec。理想上整個換幀週期都可以用來點亮LED，但考量同步或是在掃描應用下的消除鬼影時間或是電路的限制，實際上整個換幀週期內會有一些時間不可用來發光。

隨著LED顯示器的發展過程，對灰階數的要求越來越高(n值越來越大)，且利用提高掃描數來降低驅動晶片的數量。因此，在一個換幀週期之中每顆LED被分配到可用來顯示的時間越來越短，例如原本沒有掃描的情況下每顆LED可以使用換幀週期內的整個可發光時間來顯示，但使用4掃描時，每顆LED可使用的顯示時間變為1/4，這表示若要維持一樣的灰階數，那麼可發光單位時間長度就要縮短為四分之一。

理論上大幅縮短可發光單位時間長度，就可以達到高掃描數與高灰階數的需求，但實際應用上考量燈板上的寄生效應與驅動電路本身的物理限制，可發光單位時間長度越短，非理想現象會越嚴重，例如低灰階不均勻或低灰階色偏等現象。

針對現有技術的不足提供一種灰階產生方法，適用於顯示器。顯示器畫面改變的頻率定義為換幀率。換幀率的倒數為換幀週期。灰階產生方法包含以下步驟：依據顯示器的亮度資料的高位元數、低位元數或兩者，以決定將換幀週期的可發光時間劃分成m個可發光單位時間，其中m為整數值，代表可發光單位時間的數量；依據亮度資料的高位元值，以從m個可發光單位時間中，挑選x個可發光單位時間，其中x為不大於m的整數值，x個可發光單位時間中的每一個作為第一發光驅動單位時間；依據亮度資料的低位元值，以從m個可發光單位時間中，挑選y個可發光單位時間，其中y為不大於m的整數值，y個可發光單位時間中的每一個作為第二發光驅動單位時間，第二發光驅動單位時間與第一發光驅動單位時間不重疊；在各第一發光驅動單位時間內供應驅動訊號的第一驅動電流至顯示器；以及依據亮度資料的低位元值以決定驅動訊號的第二驅動電流，其中依據亮度資料的低位元值以決定一第二驅動電流，其中第二驅動電流在單個第二發光驅動單位時間內供應，或是在多個第二發光驅動單位時間內分配供應，第二驅動電流不大於第一驅動電流器。

在一實施方案中，所述灰階產生方法更包含以下步驟：依據亮度資料的高位元數以決定m值的最小值，以方程式表示為：m=2^a，其中a代表亮度資料的高位元數。

在一實施方案中，所述灰階產生方法更包含以下步驟：依據亮度資料的高位元數和低位元數以決定m值的最大值，以方程式表示為：m=(2^a-1)+(2^b-1)，其中a代表亮度資料的高位元數，b代表亮度資料的低位元數。

在一實施方案中，所述灰階產生方法更包含以下步驟：依據亮度資料的低位元值和低位元數以決定第二驅動電流，以方程式表示為：

，其中，Is代表第二驅動電流，K代表亮度資料的低位元值，b代表亮度資料的低位元數，I代表一固定電流。第一驅動電流值等於固定電流值。

在一實施方案中，所述灰階產生方法更包含以下步驟：預設固定m個可發光單位時間中的g個為高位元的可發光單位時間以及固定h個為低位元的可發光單位時間，其中g、h皆為不大於m的整數值，g個可發光單位時間中的任一者與h個可發光單位時間中的任一者不重疊；依據亮度資料的高位元值，以從g個可發光單位時間中挑選x個可發光單位時間，其中x為不大於g的整數值；以及依據亮度資料的低位元值，以從h個可發光單位時間中挑選y個可發光單位時間，其中y為不大於h的整數值。

在一實施方案中，所述灰階產生方法更包含以下步驟：依據亮度資料的高位元數，以預設g值，以方程式表示為：g=2^a-1，其中a代表亮度資料的高位元數。

在一實施方案中，所述灰階產生方法更包含以下步驟：依據亮度資料的低位元數，以預設h值，其中h值落入1至(2^b-1)的數值範圍內，h值最小為1，h值最大為(2^b-1)，其中b代表亮度資料的低位元數。

在一實施方案中，所述灰階產生方法更包含以下步驟：將驅動訊號中的一第一掃驅動訊號分成多個第一掃描段；將驅動訊號中的一第二掃驅動訊號分成多個第二掃描段；掃描多個第一掃描段中的其中一第一掃描段後，等待一鬼影消除時間；以及掃描多個第二掃描段中的其中一第二掃描段後，等待鬼影消除時間，接著再回到上一步驟以掃描多個第一掃描段中的另一第一掃描段，直到掃描完所有多個第一掃描段以及多個第二掃描段。

另外，本發明提供一種灰階產生電路，適用於顯示器。顯示器畫面改變的頻率定義為換幀率。換幀率的倒數為換幀週期。灰階產生電路包含換幀週期劃分電路、發光時間判定電路以及驅動電流分配電路。換幀週期劃分電路配置以依據顯示器的亮度資料的高位元數、低位元數或兩者，以決定將換幀週期的可發光時間劃分成m個可發光單位時間，其中m為整數值，代表可發光單位時間的數量。發光時間判定電路連接換幀週期劃分電路以及顯示器。發光時間判定電路配置以依據顯示器的一亮度資料的高位元值，以從m個可發光單位時間中挑選x個可發光單位時間，依據亮度資料的低位元值，以從m個可發光單位時間中挑選y個可發光單位時間，其中x、y為不大於m的整數值，x個可發光單位時間中的每一個作為第一發光驅動單位時間，y個可發光單位時間中的每一個作為第二發光驅動單位時間。第一發光驅動單位時間與第二發光驅動單位時間不重疊。驅動電流分配電路連接發光時間判定電路以及顯示器。驅動電流分配電路配置以在各第一發光驅動單位時間內供應驅動訊號的第一驅動電流至顯示器。驅動電流分配電路配置以依據亮度資料的低位元值以決定驅動訊號的第二驅動電流。驅動電流分配電路配置以接著決定在單個第二發光驅動單位時間內供應驅動訊號的第二驅動電流，或是在多個第二發光驅動單位時間內分配供應第二驅動電流至顯示器。第二驅動電流不大於第一驅動電流。

在一實施方案中，換幀週期劃分電路依據亮度資料的高位元數以決定m值的最小值，以方程式表示為：m=2^a，其中a代表亮度資料的高位元數。

在一實施方案中，換幀週期劃分電路依據亮度資料的高位元數和低位元數以決定m值的最大值，以方程式表示為：m=(2^a-1)+(2^b-1)，其中a代表亮度資料的高位元數，b代表亮度資料的低位元數。

在一實施方案中，驅動電流分配電路配置以依據亮度資料的低位元值和低位元數以決定第二驅動電流，以方程式表示為：

在一實施方案中，換幀週期劃分電路配置以預設固定m個可發光單位時間中的g個為高位元的可發光單位時間以及固定h個為低位元的可發光單位時間，其中g、h皆為不大於m的整數值，g個可發光單位時間中的任一者與h個可發光單位時間中的任一者不重疊。發光時間判定電路依據亮度資料的高位元值，以從g個可發光單位時間中挑選x個可發光單位時間。發光時間判定電路依據亮度資料的低位元值，以從h個可發光單位時間中挑選y個可發光單位時間。其中，x為不大於g的整數值、y為不大於h的整數值。

在一實施方案中，換幀週期劃分電路依據亮度資料的高位元數，以預設g值，以方程式表示為：g=2^a-1，其中a代表亮度資料的高位元數。

在一實施方案中，換幀週期劃分電路依據亮度資料的低位元數，以預設h值，其中h值落入1至(2^b-1)的數值範圍內，h值最小為1，h值最大為(2^b-1)，其中b代表亮度資料的低位元數。

在一實施方案中，顯示器的掃描控制電路連接顯示器以及灰階產生電路。驅動訊號中的一第一掃驅動訊號分成多個第一掃描段。驅動訊號中的一第二掃驅動訊號分成多個第二掃描段。掃描控制電路配置以掃描多個第一掃描段中的其中一第一掃描段，接著等待一鬼影消除時間後，掃描多個第二掃描段中的其中一第二掃描段，接著等待鬼影消除時間後，掃描多個第一掃描段中的另一第一掃描段，以此方式交替掃描所有多個第一掃描段與多個第二掃描段。

為使能更進一步瞭解本發明的特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明的詳細說明與圖式，然而所提供的圖式僅用於提供參考與說明，並非用來對本發明加以限制。

S101~S115、S201~S219:步驟

10:換幀週期劃分電路

20:發光時間判定電路

30:驅動電流分配電路

TS:可發光單位時間

Tcycle:可發光時間

I:固定電流

Toff:鬼影消除時間

Sc11:第一掃的第一段

Sc21:第二掃的第一段

Sc12:第一掃的第二段

Sc22:第二掃的第二段

圖1為本發明第一實施例的灰階產生方法的步驟流程圖。

圖2為本發明第一實施例的灰階產生電路的方塊圖。

圖3為本發明第一實施例的灰階產生方法的驅動電流與時間的關係圖。

圖4為本發明第一實施例的灰階產生方法的驅動電流與時間的關係圖。

圖5為本發明第二實施例的灰階產生方法的步驟流程圖。

圖6為本發明第二實施例的灰階產生電路的方塊圖。

圖7為本發明第二實施例的灰階產生方法的驅動電流與時間的關係圖。

圖8為本發明第二實施例的灰階產生方法的驅動電流與時間的關係圖。

圖9為本發明第三實施例的灰階產生電路的驅動訊號分段掃描的驅動電流與時間的關係圖。

以下是通過特定的具體實施例來說明本發明的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所公開的內容瞭解本發明的優點與效果。本發明可通過其他不同的具體實施例加以施行或應用，本說明書中的各項細節也可基於不同觀點與應用，在不背離本發明的構思下進行各種修改與變更。另外，本發明的附圖僅為簡單示意說明，並非依實際尺寸的描繪，事先聲明。以下的實施方式將進一步詳細說明本發明的相關技術內容，但所公開的內容並非用以限制本發明的保護範圍。另外，本文中所使用的術語“或”，應視實際情況可能包含相關聯的列出項目中的任一個或者多個的組合。

請參閱圖1至圖3，其中圖1為本發明第一實施例的灰階產生方法的步驟流程圖；圖2為本發明第一實施例的灰階產生電路的方塊圖；圖3為本發明第一實施例的灰階產生方法的驅動電流與時間的關係圖。

如圖1所示，本實施例的灰階產生方法包含步驟S101~S115。可依據實際需求，適當地省略或調整這些步驟的執行順序、次數和內容，本發明不受限於本實施例之舉例。

本實施例的灰階產生方法的步驟S101~S115可例如但不限於使用如圖2所示的灰階產生電路執行，以適用於顯示器。顯示器畫面改變的頻率定義為換幀率，而換幀率的倒數為換幀週期，實際上在整個換幀週期內會有一些時間不可用來發光，如圖3所示的Tcycle代表一換幀週期內的可發光時間。

在步驟S101，使用如圖2所示的灰階產生電路的換幀週期劃分電路10(可包含在顯示器的驅動電路)，依據顯示器的亮度資料的總位元數n中的高位元數、低位元數或兩者，以決定m個可發光單位時間，其中n代表的亮度資料的位元數，m代表可發光單位時間的數量。

舉例而言，使用如圖2所示的灰階產生電路的換幀週期劃分電路10，依據亮度資料的高位元數以決定m值的最小值，以方程式表示為：m=2^a，其中a代表亮度資料的高位元數。如圖3所示，亮度資料具有4bits高位元，計算可發光單位時間TS的數量m=2^a=2⁴=16。

在步驟S103，使用如圖2所示的灰階產生電路的換幀週期劃分電路10，將換幀週期的可發光時間劃分成m個可發光單位時間，其中m為整數值，代表可發光單位時間的數量，例如圖3所示的將換幀週期的可發光時間 Tcycle劃分成16個可發光單位時間TS，以方程式表示為：TS=Tcycle/16，是傳統可發光單位時間TS0的4倍，以方程式表示為：TS0=Tcycle/(2⁶)=Tcycle/(64)，其中TS0代表傳統可發光單位時間。

在步驟S105，使用如圖2所示的灰階產生電路的發光時間判定電路20，依據顯示器的亮度資料的高位元值，以從m個可發光單位時間中，挑選x個可發光單位時間，其中x為不大於m的整數值，x個可發光單位時間中的每一個作為高位元的第一發光驅動單位時間。

在步驟S107，使用如圖2所示的灰階產生電路的發光時間判定電路20，依據顯示器的亮度資料的低位元值，以從m個可發光單位時間中，挑選y個可發光單位時間，其中y為不大於m的整數值，y個可發光單位時間中的每一個作為低位元的第二發光驅動單位時間。前述第二發光驅動單位時間與第一發光驅動單位時間不重疊。

在步驟S109，使用如圖2所示的灰階產生電路的驅動電流分配電路30(可包含在顯示器的驅動電路)，在各第一發光驅動單位時間內供應驅動訊號的第一驅動電流至顯示器，即在每個第一發光驅動單位時間內供應的相同的固定電流值至顯示器。

在步驟S111，使用如圖2所示的灰階產生電路的驅動電流分配電路30，依據亮度資料的低位元值，以決定第二驅動電流，其中第二驅動電流小於第一驅動電流，接著執行步驟S113或S115。

舉例而言，依據亮度資料的低位元值和低位元數以決定第二驅動電流，以方程式表示為：

，其中Is代表第二驅動電流，K代表亮度資料的低位元值，b代表亮度資料的低位元數，I代表固定電流值(等於第一驅動電流值)。

在步驟S113，使用如圖2所示的灰階產生電路的驅動電流分配電路30，依據亮度資料的低位元值，以決定在單個第二發光驅動單位時間內供應驅動訊號的第二驅動電流至顯示器。

在步驟S115，使用如圖2所示的灰階產生電路的驅動電流分配電路30，依據亮度資料的低位元值，以決定在多個第二發光驅動單位時間內分配供應第二驅動電流至顯示器。

舉例而言，如圖3所示，當顯示器的亮度資料的位元值為000001時，利用發光時間判定電路20依據顯示器的亮度資料的二進制的高位元值0000(轉換10進制為0)，以從16個(m=16)可發光單位時間TS中，挑選0個(x=0)/未挑選可發光單位時間TS作為高位元的第一發光驅動單位時間，因此未供應第一驅動電流。另外，驅動電流分配電路30依據顯示器的亮度資料的低位元數(=2)和二進制的低位元值01(轉換10進制為1)，以決定第二驅動電流，以前述方程式計算：

。發光時間判定電路20從16個(m=16)可發光單位時間TS中，挑選1(y=1)個可發光單位時間TS，例如但不限於決定第4個可發光單位時間TS作為低位元的第二發光驅動單位時間。驅動電流分配電路30在第二發光驅動單位時間內供應電流值為

的第二驅動電流至顯示器。以此方程式可得知第二驅動電流小於電流值為I的第一驅動電流。

又例如，如圖3所示，當顯示器的亮度資料的位元值為000011時，驅動電流分配電路30依據顯示器的亮度資料的低位元數(=2)和二進制的低位元值11(轉換10進制為3)，以決定第二驅動電流，以前述方程式計算：

。發光時間判定電路20從16個(m=16)可發光單位時間TS中，挑選1(y=1)個可發光單位時間TS，例如但不限於第1個可發光單位時間TS。驅動電流分配電路30在第1個可發光單位時間TS內供應電流值為

的第二驅動電流至顯示器。

又例如，如圖3所示，當顯示器的亮度資料的位元值為000100時，發光時間判定電路20依據顯示器的亮度資料的二進制的高位元值0001(轉換10進制為1)，以從16個(m=16)可發光單位時間TS中，挑選1個(x=1)可發光單位時間TS作為高位元的第一發光驅動單位時間，例如但不限於第1個可發光單位時間TS，而驅動電流分配電路30在第1個可發光單位時間TS內供應電流值固定為I的第一驅動電流至顯示器。

又例如，如圖3所示，當顯示器的亮度資料的位元值為001010時，發光時間判定電路20依據顯示器的亮度資料的二進制的高位元值0010(轉換10進制為2)，以從16個(m=16)可發光單位時間TS中，挑選2個(x=2)可發光單位時間TS作為高位元的第一發光驅動單位時間，例如第2、9個可發光單位時間TS，驅動電流分配電路30在第2、9個可發光單位時間TS內各供應電流值固定為I的第一驅動電流。另外，驅動電流分配電路30依據顯示器的亮度資料的低位元數(=2)和二進制的低位元值10(轉換10進制為2)，以決定第二驅動電流，以前述方程式計算：

，在此舉例發光時間判定電路20決定在第6、 11個可發光單位時間TS內各供應電流值為

的電流，實務上，亦可替換為在單個可發光單位時間TS內供應電流值為

的電流至顯示器。

又例如，如圖3所示，當顯示器的亮度資料的位元值為111111時，發光時間判定電路20依據顯示器的亮度資料的二進制的高位元值1111(轉換10進制為15)，以從16個(m=16)可發光單位時間TS中，挑選15個(x=15)可發光單位時間TS例如第1、3~16個可發光單位時間TS作為高位元的第一發光驅動單位時間，驅動電流分配電路30在第1、3~16個可發光單位時間TS內各供應電流值固定為I的第一驅動電流。另外，驅動電流分配電路30依據顯示器的亮度資料的低位元數和二進制的低位元值11(轉換10進制為3)，以決定第二驅動電流，以前述方程式計算：

，在發光時間判定電路20所選擇的第2個可發光單位時間TS內決定供應電流值為

的電流至顯示器。

如上所述，當顯示器的亮度資料的灰階值=000001時，顯示器的亮度為

。當顯示器的亮度資料的灰階值=000011時，顯示器的亮度為

。當顯示器的亮度資料的灰階值=000100時，顯示器的亮度為(1×I×TS)/(16×TS)=4/64。當顯示器的亮度資料的灰階值=001010時，顯示器的亮度為

；當顯示器的亮度資料的灰階值=111111時，顯示器的亮度為

。

也就是說，在4bits高位元的值每增加一階，所增加的能量為固定電流值I與可發光單位時間TS的乘積值，且在第一發光時驅動單位時間內電流都採用固定電流值I，而2bits低位元的值每增加一階所增加的能量為電流值I/(2^b)與可發光單位時間TS的乘積值。

請參閱圖1、圖2、圖4，其中圖1為本發明第一實施例的灰階產生方法的步驟流程圖；圖2為本發明第一實施例的灰階產生電路的方塊圖；圖4為本發明第一實施例的灰階產生方法的驅動電流與時間的關係圖。

除了如上述，將亮度資料的高位元數a，代入方程式：m=2^a，以計算換幀週期的可發光時間Tcycle劃分成可發光單位時間TS的數量m外。亦可，如下述將亮度資料的高位元數a和低位元數b，代入方程式：m=(2^a-1)+(2^b-1)，以計算換幀週期的可發光時間Tcycle劃分成可發光單位時間 TS的數量m。

舉例而言，如圖4所示，換幀週期劃分電路10將換幀週期的可發光時間Tcycle劃分成18個(m=18)可發光單位時間TS，以方程式表示為：m=(2⁴-1)+(2²-1)=18，是傳統可發光單位時間TS0=(Tcycle/(2⁶))的64/18倍長。

如圖4所示，當顯示器的亮度資料的位元值為000001時，使用如圖2所示的灰階產生電路的換幀週期劃分電路10，依據顯示器的亮度資料的高位元值為0000(轉換10進制為0)，挑選0(x=0)個/未挑選第一發光驅動單位時間(如圖1所示的步驟S105)。另外，使用如圖2所示的灰階產生電路的驅動電流分配電路30依據低位元數和二進制的低位元值01(轉換10進制為1，以決定第二驅動電流，以前述方程式計算：

。另外，使用如圖2所示的發光時間判定電路20從18個(m=18)可發光單位時間TS中挑選1(y=1)個可發光單位時間TS，例如第1個可發光單位時間TS。在第1個可發光單位時間TS內，驅動電流分配電路30決定供應電流值為

的第二驅動電流至顯示器(如圖1所示的步驟S107、S111、S113)。

又例如，如圖4所示，當顯示器的亮度資料的位元值為000011時，使用驅動電流分配電路30依據顯示器的亮度資料的高位元值為0000(轉換10進制為0)，挑選0(x=0)個/未挑選第一發光驅動單位時間(如圖1所示的步驟S105)。另外，驅動電流分配電路30依據低位元數和二進制的低位元值11(轉換10進制為3)，以決定第二驅動電流，以前述方程式計算：

。另外，發光時間判定電路20從18個(m=18)可發光單位時間TS中挑選2(y=2)個可發光單位時間TS，例如但不限於分配在第3個可發光單位時間TS內供應電流值為

的電流，並在第9個可發光單位時間TS內供應電流值為

的電流(如圖1所示的步驟S107、S111、S113)。實務上，可替換為在單個可發光單位時間TS即供應電流值為

的電流，或在挑選3個可發光單位時間TS中的每一者各供應電流值為

的電流。

又例如，如圖4所示，當顯示器的亮度資料的位元值為000100，發光時間判定電路20依據顯示器的亮度資料的二進制的高位元值0001(轉換10進制為1)，以從18個(m=18)可發光單位時間TS中，挑選1個(x=1)可發光單位時間TS作為高位元的第一發光驅動單位時間，例如第2個可發光單位時間TS。驅動電流分配電路30在此第2個可發光單位時間TS內，供應電流值固定為I的第一驅動電流至顯示器。

又例如，如圖4所示，當顯示器的亮度資料的位元值為001010時，發光時間判定電路20依據顯示器的亮度資料的二進制的高位元值0010(轉換10進制為2)，以從18個(m=18)可發光單位時間TS中，挑選2個(x=2)可發光單位時間TS作為高位元的第一發光驅動單位時間，例如第4、5個可發光單位時間TS。驅動電流分配電路30在第4、5個可發光單位時間TS內各供應電流值固定為I的第一驅動電流。另外，驅動電流分配電路30依據顯示器的亮度資料的低位元數和二進制的低位元值10(轉換10進制為2)，以決定第二驅動電流，以前述方程式計算：

，例如但不限於發光時間判定電路20決定在第1、7個可發光單位時間TS內各供應電流值為

的電流。

又例如，如圖4示，當顯示器的亮度資料的位元值為111111時，發光時間判定電路20依據顯示器的亮度資料的二進制的高位元值1111(轉換10進制為15)，以從18個(m=18)可發光單位時間TS中，挑選15個(x=15)可發光單位時間TS作為高位元的第一發光驅動單位時間，例如在第2~6、8~12、14~18個可發光單位時間TS。驅動電流分配電路30在各每個第一發光驅動單位時間內供應電流值固定為I的第一驅動電流。另外，驅動電流分配電路30依據顯示器的亮度資料的低位元數和二進制的低位元值11(轉換10進制為3)，以決定第二驅動電流，以前述方程式計算：

，並在發光時間判定電路20所判定的第1、7、3個可發光單位時間TS內決定各供應電流值為

的電流。

如上所述，在4bits高位元的值每增加一階所增加的能量為固定電流值I與可發光單位時間TS的乘積值，且在高位元的第一發光驅動單位時間內都採用固定電流值I；而當2bits低位元的值每增加一階所增加為電流值I/(2^b)與可發光單位時間TS的乘積值。

請參閱圖5至圖7，其中圖5為本發明第二實施例的灰階產生方法的步驟流程圖；圖6為本發明第二實施例的灰階產生電路的方塊圖；圖7為本發明第二實施例的灰階產生方法的驅動電流與時間的關係圖。

第二實施例與第一實施例差異在於，第一實施例依據需求隨機挑選任一個可發光單位時間作為高位元的第一發光驅動單位時間或低位元的第二發光驅動單位時間。不同地，第二實施例則會預設特定幾個可發光單位時間固定僅可作為高位元的第一發光驅動單位時間，並預設其他特定幾個可發光單位時間固定僅可作為低位元的第二發光驅動單位時間，具體說明如下。

如圖5所示，本實施例的灰階產生方法可包含步驟S201~S219，可依據實際需求，適當地省略或調整步驟的執行順序、次數和內容。這些步驟S201~S219可例如但不限於使用如圖6所示的灰階產生電路執行，以適用於顯示器。顯示器畫面改變的頻率定義為換幀率，而換幀率的倒數為換幀週期，實際上在整個換幀週期內會有一些時間不可用來發光，如圖7所示的Tcycle代表一換幀週期內的可發光時間。

在步驟S201，使用如圖6所示的灰階產生電路的換幀週期劃分電路10(可包含在顯示器的驅動電路)，依據顯示器的亮度資料的總位元數n中的高位元數、低位元數或兩者，以決定m個可發光單位時間，其中n代表的亮度資料的位元數，m代表可發光單位時間的數量。

在步驟S203，使用如圖6所示的灰階產生電路的換幀週期劃分電路10，將換幀週期的可發光時間劃分成m個可發光單位時間TS，其中m值可採用前述相關的方程式計算得出，例如圖7所示換幀週期的可發光時間Tcycle劃分成16(m=16)個可發光單位時間TS。

在步驟S205，使用換幀週期劃分電路10，預設固定m個可發光單位時間中的g個為高位元的可發光單位時間，其中g為不大於m的整數值。

在步驟S207，使用換幀週期劃分電路10，預設固定m個可發光單位時間中的h個為低位元的可發光單位時間，其中h為不大於m的整數值。h個可發光單位時間中的任一者與g個可發光單位時間中的任一者不重疊。

舉例而言，如圖7所示，以亮度資料的6bits灰階區分為4bits高位元和2bits低位元為例，換幀週期劃分電路10依據高位元數為(a=4)，以預設劃分出的全部的16個可發光單位時間TS中的其中特定的15個(g=15)固定為高位元的可發光單位時間TS，以方程式計算：g=2⁴-1=15，例如但不限於預設第2~16個可發光單位時間TS固定為高位元的可發光單位時間TS。而剩餘的可發光單位時間TS，例如但不限於第1個可發光單位時間TS固定為低位元的可發光單位時間TS。

如上述，本實施例舉例預設第1個可發光單位時間TS固定為低位元的可發光單位時間TS，但本發明不以此為限。實務上，可替換預設其他第2~16個可發光單位時間TS中的任一個可發光單位時間TS固定為低位元的可發光單位時間TS，而第1個可發光單位時間TS固定為高位元的可發光單位時間TS。

又例如，使用換幀週期劃分電路10，依據亮度資料的低位元數，以預設固定為低位元的可發光單位時間的數量(即預設h值)，其中h值落入1至(2^b-1)的數值範圍內，h值最小為1，h值最大為(2^b-1)，其中b代表亮度資料的低位元數，h代表預設固定低位元的可發光單位時間的數量。應理解，h與g的總和不可大於m。如圖7所示，以亮度資料的6bits灰階區分為4bits高位元和2bits低位元為例，預設h值為最小值1。

在步驟S209，使用發光時間判定電路20，依據亮度資料的高位元值，以從g個可發光單位時間中挑選x個可發光單位時間作為第一發光驅動單位時間，其中x為不大於g的整數值。

在步驟S211，使用發光時間判定電路20，依據亮度資料的低位元值，以從h個可發光單位時間中挑選y個可發光單位時間作為第二發光驅動單位時間，其中y為不大於h的整數值。

在步驟S213，使用如圖2所示的灰階產生電路的驅動電流分配電路30，在各第一發光驅動單位時間內供應第一驅動電流。

在步驟S215，使用驅動電流分配電路30，依據低位元值以決定第二驅動電流，接著執行步驟S217或步驟S219。

在步驟S217，在單個第二發光驅動單位時間內供應完整的第二驅動電流。

在步驟S219，在多個第二發光驅動單位時間內分配供應第二驅動電流至顯示器。

舉例而言，如圖7所示，當顯示器的亮度資料的灰階值為000001時，使用發光時間判定電路20，依據亮度資料的二進制的高位元值0000，挑選0(x=0)個可發光單位時間TS作為第一發光驅動單位時間，即未挑選第一發光驅動單位時間，並依據亮度資料的二進制的低位元值01(轉換為10進制為1)，判定低位元的第1個可發光單位時間TS作為第二發光驅動單位時間。使用驅動電流分配電路30，依據低位元值以決定第二驅動電流的電流值，以方程式計算：

，以在預設固定為低位元的第1個可發光單位時間TS供應。

又例如，如圖7所示，當顯示器的亮度資料的灰階值為000011時，使用發光時間判定電路20，依據亮度資料的二進制的高位元值0000，挑選0(x=0)個可發光單位時間TS作為第一發光驅動單位時間，即未挑選第一發光驅動單位時間，並依據亮度資料的二進制的低位元值11(轉換為10進制為3)，判定低位元的第1個可發光單位時間TS作為第二發光驅動單位時間。使用驅動電流分配電路30，依據低位元值以決定第二驅動電流的電流值，以方程式計算：

，以在預設固定為低位元的第1個可發光單位時間TS供應。

又例如，如圖7所示，當顯示器的亮度資料的灰階值為000100時，使用發光時間判定電路20，依據亮度資料的二進制的高位元值0001(轉換為10進制為1)，從預設固定為高位元的第2~16個可發光單位時間TS中，挑選其中1個可發光單位時間TS，例如但不限於第2個可發光單位時間TS，作為第一發光驅動單位時間，驅動電流分配電路30在第一發光驅動單位時間供應固定電流值為I的第一驅動電流，但低位元值為00(轉換為10進制為0)，故決定未供應第二驅動電流。

又例如，如圖7所示，當顯示器的亮度資料的灰階值為001010時，使用發光時間判定電路20，依據亮度資料的二進制的高位元值0010(轉換為10進制為2)，從預設固定為高位元的第2~16個可發光單位時間TS中，挑選其中2個可發光單位時間TS，例如但不限於第2、3個可發光單位時間TS，作為第一發光驅動單位時間。使用驅動電流分配電路30在每個第一發光驅動單位時間內供應固定電流值為I的第一驅動電流。另外，使用驅動電流分配電路30，依據亮度資料的二進制的低位元值10(轉換為10進制為2)，決定電流值為

的第二驅動電流，由於如前述預設僅1個(h=1)可發光單位時間TS(即第1個可發光單位時間TS)作為第二發光驅動單位時間，故在第1個可發光單位時間TS供應電流值為

的完整第二驅動電流。

又例如，如圖7所示，當顯示器的亮度資料的灰階值為111111時，使用發光時間判定電路20，依據亮度資料的二進制的高位元值1111(轉換為10進制為15)，將所有預設固定為高位元的第2~16個可發光單位時間TS皆作為第一發光驅動單位時間。使用驅動電流分配電路30在每個第一發光驅動單位時間內供應固定電流值為I的第一驅動電流。另外，使用驅動電流分配電路30，決依據亮度資料的二進制的低位元值11(轉換為10進制為3)，決定電流值為

的第二驅動電流，由於如前述預設僅1個(h=1)可發光單位時間TS，例如圖7所示的第1個可發光單位時間TS，作為第二發光驅動單位時間，故在第1個可發光單位時間TS供應電流值為

的完整第二驅動電流。

綜上所述，以如圖7所示為例，高位元在可發光時間週期內發光時驅動電流都採用固定電流值I，低位元在可發光時間週期內發光時的驅動電流是依據位元數為2的低位元值來決定，低位元值越大時，第二驅動電流越大。

請參閱圖8，其為本發明第二實施例的灰階產生方法的驅動電流與時間的關係圖。

不同於圖7，如圖8所示使用如圖6所示的灰階產生電路的換幀週期劃分電路10，將換幀週期的可發光時間Tcycle劃分成18個可發光單位時間TS，以方程式表示為：m=(2⁴-1)+(2²-1)=18。

換幀週期劃分電路10依據亮度資料的高位元數，以預設g值，以方程式表示為：g=2^a-1=2⁴-1=15，例如但不限於預設如圖8所示的第2~6、第8~12個、第14~18個可發光單位時間固定為高位元的可發光單位時間TS，其中a代表亮度資料的高位元數，g代表預設固定為高位元的可發光單位時間TS的數量。

另外，換幀週期劃分電路10依據亮度資料的低位元數，以預設h值，以方程式表示為：h=(2^b-1)=(2²-1)=3，例如圖8所示預設第1、7、13個可發光單位時間為低位元的可發光單位時間TS，其中b代表亮度資料的低位元數，h代表預設固定為低位元的可發光單位時間TS的數量。

以下舉例顯示器的亮度資料的灰階值不同時，如何決定在哪幾個發光驅動單位時間內供應多少電流值的驅動電流。

舉例而言，如圖8所示，當顯示器的亮度資料的灰階值為000001時，使用發光時間判定電路20，依據亮度資料的二進制的高位元值0000，挑選0(x=0)個可發光單位時間TS作為第一發光驅動單位時間，即未挑選第一發光驅動單位時間。另外，使用發光時間判定電路20，依據亮度資料的二進制的低位元值01(轉換為10進制為1)，從預設固定為低位元的第1、7、13個可發光單位時間TS中，例如選擇第1個可發光單位時間TS作為第二發光驅動單位時間。驅動電流分配電路30依據低位元值以決定第二驅動電流的電流值，以方程式計算：

，以在第1個可發光單位時間TS供應電流值為

的第二驅動電流至顯示器。

又例如，如圖8所示，當顯示器的亮度資料的位元值為000011時，驅動電流分配電路30依據顯示器的亮度資料的低位元數(=2)和二進制的低位元值11(轉換10進制為3)，以決定第二驅動電流，以前述方程式計算：

，分別在發光時間判定電路20所決定的所有預設固定為低位元的第1、7、13個可發光單位時間TS中，例如但不限於平均分配供應電流值為

的第二驅動電流至顯示器，即在第1、7、13個可發光單位時間TS各供應電流值為

的驅動電流至顯示器。

又例如，如圖8所示，當顯示器的亮度資料的位元值為000100時，發光時間判定電路20依據顯示器的亮度資料的二進制的高位元值0001(轉換10進制為1)，從預設固定為高位元的第2~6、第8~12個、第14~18個可發光單位時間TS中，挑選1個(x=1)可發光單位時間TS作為高位元的第一發光驅動單位時間，例如但不限於第4個可發光單位時間TS。驅動電流分配電路30在第4個可發光單位時間TS內供應電流值固定為I的第一驅動電流至顯示器。

又例如，如圖8所示，當顯示器的亮度資料的位元值為001010時，發光時間判定電路20依據顯示器的亮度資料的二進制的高位元值0010(轉換10進制為2)，以從預設固定為高位元的第2~6、第8~12個、第14~18個可發光單位時間TS中，挑選2個(x=2)可發光單位時間TS作為高位元的第一發光驅動單位時間，例如第3、11個可發光單位時間TS。驅動電流分配電路30在第3、11個可發光單位時間TS各供應電流值固定為I的第一驅動電流。另外，發光時間判定電路20決定依據顯示器的亮度資料的低位元數和二進制的低位元值10(轉換10進制為2)，從預設固定為低位元的第1、7、13個可發光單位時間TS中，挑選2個可發光單位時間TS，例如圖8所示的第1、7個可發光單位時間TS。驅動電流分配電路30依據顯示器的亮度資料的低位元值以決定第二驅動電流，以前述方程式計算：

，在此舉例在第1、7個可發光單位時間TS內各供應電流值為

的電流至顯示器。

又例如，如圖8所示，當顯示器的亮度資料的位元值為111111時，發光時間判定電路20依據顯示器的亮度資料的二進制的高位元值1111(轉換10進制為15)，以選擇所有預設固定為高位元的第2~6、第8~12個、第14~18個可發光單位時間TS(x=15)作為第一發光驅動單位時間。驅動電流分配電路30在每個第一發光驅動單位時間內各供應電流值固定為I的第一驅動電流。另外，驅動電流分配電路30依據顯示器的亮度資料的低位元數和二進制的低位元值11(轉換10進制為3)，以決定第二驅動電流，以前述方程式計算：

，分別在發光時間判定電路20所決定的預設固定為低位元的第1、7、13個可發光單位時間TS中，例如但不限於平均分配供應電流值為

的驅動電流至顯示器。

請參閱圖9，其為本發明第三實施例的灰階產生電路的驅動訊號分段掃描的驅動電流與時間的關係圖。

顯示器的掃描控制電路(未圖示)可連接顯示器以及驅動電流分配電路30。掃描控制電路可將驅動訊號(包含第一驅動電流以及第二驅動電流)中的第一掃驅動訊號分成多個第一掃描段，例如但不限於如圖9所示的兩個第一掃的第一段Sc11、第一掃的第二段Sc12，並將此驅動訊號中的第二掃驅動訊號分成多個第二掃描段，例如但不限於如圖9所示的兩個第二掃的第一段 Sc21、第二掃的第二段Sc22。

如圖9所示，掃描控制電路掃描第一掃的第一段Sc11，接著等待一鬼影消除時間Toff後，掃描第二掃的第一段Sc21，接著再等待一鬼影消除時間Toff後，掃描第一掃的第二段Sc12，接著又再等待一鬼影消除時間Toff後，掃描第二掃的第二段Sc22，以進行交替地掃描。本實施例以第一掃的亮度資料為111101與第二掃的亮度資料為010011為例，但本發明不此為限。

承如上述，在掃描應中將每一掃的可發光單位時間數區分為數段，且每一掃的不同段之間都藉由其它掃的某段區隔開來。再者，相鄰的兩個不同掃的區段之間更可插入鬼影消除時間Toff，藉以解決鬼影的問題。

本發明的其中一有益效果在於，本發明所提供的灰階產生電路及其方法，其不需大幅縮短可發光單位時間長度就可以提高顯示器的灰階數，進而提高顯示器的顯示效果。

以上所公開的內容僅為本發明的優選可行實施例，並非因此侷限本發明的申請專利範圍，所以凡是運用本發明說明書及圖式內容所做的等效技術變化，均包含於本發明的申請專利範圍內。

S101~S115:步驟

Claims

一種灰階產生方法，適用於一顯示器，該顯示器畫面改變的頻率定義為一換幀率，該換幀率的倒數為一換幀週期，該灰階產生方法包含以下步驟：依據該顯示器的一亮度資料的高位元數、低位元數或兩者，以決定將該換幀週期的可發光時間劃分成m個可發光單位時間，其中m為整數值，代表可發光單位時間的數量；依據該亮度資料的高位元值，以從該m個可發光單位時間中，挑選x個可發光單位時間，其中x為不大於m的整數值，x個可發光單位時間中的每一個作為一第一發光驅動單位時間；依據該亮度資料的低位元值，以從該m個可發光單位時間中，挑選y個可發光單位時間，其中y為不大於m的整數值，y個可發光單位時間中的每一個作為一第二發光驅動單位時間，該第二發光驅動單位時間與該第一發光驅動單位時間不重疊；在各該第一發光驅動單位時間內供應一驅動訊號的一第一驅動電流至該顯示器；以及依據該亮度資料的低位元值以決定該驅動訊號的一第二驅動電流，其中該第二驅動電流在單個該第二發光驅動單位時間內供應，或是在該多個第二發光驅動單位時間內分配供應，其中該第二驅動電流小於該第一驅動電流。
如請求項1所述的灰階產生方法，更包含以下步驟：依據該亮度資料的高位元數以決定m值的最小值，以方程式表示為：m=2^a，其中a代表該亮度資料的高位元數。
如請求項1所述的灰階產生方法，更包含以下步驟：依據該亮度資料的高位元數和低位元數以決定m值的最大值，以方程式表示為：m=(2^a-1)+(2^b-1)，其中a代表該亮度資料的高位元數，b代表該亮度資料的低位元數。
如請求項1所述的灰階產生方法，更包含以下步驟：依據該亮度資料的低位元值和低位元數以決定該第二驅動電流，以方程式表示為：
，其中Is代表該第二驅動電流，K代表該亮度資料的低位元值，b代表該亮度資料的低位元數，I代表一固定電流，該第一驅動電流的值等於該固定電流的值。
如請求項1所述的灰階產生方法，更包含以下步驟：預設固定該m個可發光單位時間中的g個為高位元的可發光單位時間以及固定h個為低位元的可發光單位時間，其中g、h皆為不大於m的整數值，g個可發光單位時間中的任一者與h個可發光單位時間中的任一者不重疊；依據該亮度資料的高位元值，以從g個可發光單位時間中挑選x個可發光單位時間，其中x為不大於g的整數值；以及依據該亮度資料的低位元值，以從h個可發光單位時間中挑選y個可發光單位時間，其中y為不大於h的整數值。
如請求項5所述的灰階產生方法，更包含以下步驟：依據該亮度資料的高位元數，以預設g值，以方程式表示為：g=2^a-1，其中a代表該亮度資料的高位元數。
如請求項5所述的灰階產生方法，更包含以下步驟：依據該亮度資料的低位元數，以預設h值，其中h值落入1至(2^b-1)的數值範圍內，h值最小為1，h值最大為(2^b-1)，其中b代表該亮度資料的低位元數。
如請求項1所述的灰階產生方法，更包含以下步驟：將該驅動訊號中的一第一掃驅動訊號分成多個第一掃描段；將該驅動訊號中的一第二掃驅動訊號分成多個第二掃描段；掃描該多個第一掃描段中的其中一該第一掃描段後，等待一鬼影消除時間；以及掃描該多個第二掃描段中的其中一該第二掃描段後，等待該鬼影消除時間，接著再回到上一步驟以掃描該多個第一掃描段中的另一該第一掃描段，直到掃描完所有該多個第一掃描段以及該多個第二掃描段。
一種灰階產生電路，適用於一顯示器，該顯示器畫面改變的頻率定義為一換幀率，該換幀率的倒數為一換幀週期，該灰階產生電路包含：一換幀週期劃分電路，配置以依據一亮度資料的高位元數、低位元數或兩者，以決定將該換幀週期的可發光時間劃分成m個可發光單位時間，其中m為整數值，代表可發光單位時間的數量；一發光時間判定電路，連接該換幀週期劃分電路以及該顯示器，配置以依據該顯示器的該亮度資料的高位元值，以從該m個可發光單位時間中挑選x個可發光單位時間，依據該亮度資料的低位元值，以從該m個可發光單位時間中挑選y個可發光單位時間，其中x、y為不大於m的整數值，x個可發光單位時間中的每一個作為一第一發光驅動單位時間，y個可發光單位時間中的每一個作為一第二發光驅動單位時間，該第二發光驅動單位時間與該第一發光驅動單位時間不重疊；以及一驅動電流分配電路，連接該發光時間判定電路以及該顯示器，在各該第一發光驅動單位時間內供應一驅動訊號的一第一驅動電流至該顯示器，並配置以依據該亮度資料的低位元值以決定該驅動訊號的一第二驅動電流，接著決定在單個該第二發光驅動單位時間內供應該驅動訊號的該第二驅動電流，或是在多個該第二發光驅動單位時間內分配供應該第二驅動電流至該顯示器，其中該第二驅動電流小於該第一驅動電流。
如請求項9所述的灰階產生電路，其中該換幀週期劃分電路依據該亮度資料的高位元數以決定m值的最小值，以方程式表示為：m=2^a，其中a代表該亮度資料的高位元數。
如請求項9所述的灰階產生電路，其中該換幀週期劃分電路依據該亮度資料的高位元數和低位元數以決定m值的最大值，以方程式表示為：m=(2^a-1)+(2^b-1)，其中a代表該亮度資料的高位元數，b代表該亮度資料的低位元數。
如請求項9所述的灰階產生電路，其中該驅動電流分配電路配置以依據該亮度資料的低位元值和低位元數以決定該第二驅動電流，以方程式表示為：
，其中，Is代表該第二驅動電流，K代表該亮度資料的低位元值，b代表該亮度資料的低位元數，I代表一固定電流，該第一驅動電流的值等於該固定電流的值。
如請求項9所述的灰階產生電路，其中該換幀週期劃分電路配置以預設該m個可發光單位時間中的g個高位元的可發光單位時間以及固定h個為低位元的可發光單位時間，其中g、h皆為不大於m的整數值，g個可發光單位時間中的任一者與h個可發光單位時間中的任一者不重疊；其中該發光時間判定電路依據該亮度資料的高位元值，以從g個可發光單位時間中挑選x個可發光單位時間，並依據該亮度資料的低位元值，以從h個可發光單位時間中挑選y個可發光單位時間，其中x為不大於g的整數值、y為不大於h的整數值。
如請求項13所述的灰階產生電路，其中該換幀週期劃分電路依據該亮度資料的高位元數，以預設g值，以方程式表示為：g=2^a-1，其中a代表該亮度資料的高位元數。
如請求項13所述的灰階產生電路，其中該換幀週期劃分電路依據該亮度資料的低位元數，以預設h值，其中h值落入1至(2^b-1)的數值範圍內，h值最小為1，h值最大為(2^b-1)，其中b代表該亮度資料的低位元數。
如請求項9所述的灰階產生電路，其中該顯示器的一掃描控制電路連接該顯示器以及該驅動電流分配電路，該驅動訊號中的一第一掃驅動訊號分成多個第一掃描段，該驅動訊號中的一第二掃驅動訊號分成多個第二掃描段，該掃描控制電路配置以掃描該多個第一掃描段中的其中一該第一掃描段，接著等待一鬼影消除時間後，掃描該多個第二掃描段中的其中一該第二掃描段，接著等待該鬼影消除時間後，掃描該多個第一掃描段中的另一該第一掃描段，以此方式交替掃描所有該多個第一掃描段與該多個第二掃描段。