显示器的驱动装置与其驱动方法

专利名称：显示器的驱动装置与其驱动方法
技术领域：
本发明是关于一种显示器的驱动装置与方法，且特别是关于一种可用于画 面插黑/插灰的驱动装置与方法。
背景技术：
在消费性电子产品中，液晶显示器提供娱乐及即时影像等多种功能，所以 经常需要显示动态影像，尤其是液晶电视。然而，由于液晶显示器是属于持续
型式(hold-type)的发光模式，且液晶的反应速度较慢，因此当使用者在观看液 晶显示器所播放的动态影像时，往往会因人眼的积分效应影响，而使得观看到 的影像产生边缘残像(edge blur)等问题。
在传统技术中，动态影像的显示品质的改善方式主要有液晶加速驱动 (overdrive)与画面插黑(blackinsertion)两种方式。在画面插黑方面，主要有资料 插黑与动态背光(dynamic backlight)两种，所谓资料插黑是经由源极驱动器写 入黑画面资料至面板中以达成插黑的效果，而动态背光则是利用背光的关闭来 达到插黑的效果。单纯使用资料插黑会有画面亮度/对比度下降的问题，而且在 暗态期间中，背光源的功率则形同浪费，而单纯使用动态背光则会因液晶有漏 光的问题，无法产生较黑的画面。
此外，在传统技术中，通常以固定比例的画面时间来写入黑画面资料，或 是采用画面间隔的方式来写入黑画面，并未考虑当时显示的画面亮度。因此， 若能先对图象资料进行分析与修正，并配合资料插黑与动态背光来调整背光的 关闭/开启时间，便可提高面板动态画面响应时间(moving picture response time， MPRT)的表现与大幅降低功率消耗。

发明内容
本发明为解决上述问题而提出一种显示器的驱动装置与驱动方法，同时结合资料插黑/插灰与动态背光来进行画面插黑/插灰，并且根据影像资料的分析 结果来调整动态背光的控制信号，使液晶面板达到最佳显示品质高对比与降低 功率消耗。
本发明提出一种显示器的驱动装置与驱动方法，先将影像资料倍频，并 将一个帧时间分割为影像期间与暗态期间，分别用来显示影像资料与灰阶画面 资料。在其影像期间中，本发明更根据影像资料，调整其背光的关闭/开启时间， 并于暗态期间中，结合扫描式背光与资料插黑/插灰，以提升画面插黑/插灰的 效果与画面对比度。
本发明提出一种驱动装置，用以驱动一显示器以显示一影像信号，影像信 号至少包括一帧期间，此驱动装置包括影像处理单元、时序控制器以及背光控 制器。影像处理单元用以分析并调整该影像资料，并将帧期间分为影像期间与 暗态期间。于暗态期间中，时序控制器输出灰阶画面资料，而背光控制器配合 时序控制器的扫描方式，依序调整多数个背光源的亮度或依序关闭背光源。
在本发明的驱动装置中，上述影像处理单元包括倍频单元与影像运算单 元。其中倍频单元用以调整影像资料的工作周期，以及影像运算单元根据调整 后的影像资料，输出动态背光控制信号与显示资料。其中，时序控制器根据显 示资料，在暗态期间输出灰阶画面资料，而背光控制器根据动态背光控制信号 调整背光源的亮度。
在本发明的驱动装置中，上述的时序控制器在影像期间输出调整后的影像
资料，背光控制器配合调整后的影像资料与时序控制器的扫描方式，于影像调 整期间依序调整该些背光源的亮度。
在本发明的驱动装置中，上述的时序控制器在影像期间输出调整后的影像 资料，背光控制器配合调整后的影像资料，依序开启并调整该些背光源的亮度。 而背光控制器配合时序控制器的扫描方式，在暗态期间依序关闭背光源。
在本发明的驱动装置中，上述背光控制器包括脉波宽度调制产生电路与背 光驱动电路，其中脉波宽度调制产生电路，用以产生一脉波调制信号，而背光 驱动电路则根据脉波调制信号，调整背光源的亮度或是调整背光源的开启/关闭 时间。
在本发明的驱动装置中，上述灰阶画面资料包括黑画面资料或灰画面资料。
从另一个观点来看，本发明提出一种驱动方法，用以驱动显示器以显示影 像资料，影像资料至少包括一帧期间，此驱动方法包括下列步骤首先，接收 影像资料；然后调整影像资料的工作周期，并将帧期间分为影像期间与暗态期 间；接着，于暗态期间，输出灰阶画面资料；以及于该暗态期间，配合显示器 的扫描方式，依序调整多数个背光源的亮度。
本发明上述的驱动方法，其中于该暗态期间输出该灰阶画面资料的步骤中 还包括下列步骤根据显示资料，在影像期间输出调整后的影像资料；以及根 据动态背光控制信号调整背光源的亮度或是调整背光源的开启/关闭时间。上述 驱动方法的其余细节已详述于上述驱动装置以及本发明的实施例中，在此不加 累述。
本发明由于结合了资料控制与背光动态控制，利用资料插黑/插灰与时序扫 描背光并根据影像资料的分析结果，即时调整动态背光的亮度，可有效提升面 板整体的MPRT、对比度与降低功率消耗。


为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发 明的具体实施方式
作详细说明，其中
图1A为根据本发明一实施例的驱动装置的架构图。
图1B为根据本发明一实施例的阴极萤光灯管配置示意图。
图1C为根据本发明一实施例的发光二极管配置示意图。
图2为根据图1A的实施例的工作时序图。
图3为根据图1A的实施例的扫描示意图。
图4为根据本发明另一实施例的扫描方式示意图。
图5为根据本发明另一实施例的资料插黑/插灰与时序扫描背光示意图。
图6为根据本发明另一实施例的扫描时序图。
图7为根据本发明另一实施例的扫描时序图。
图8为根据本发明另一实施例的驱动方法的流程图。
具体实施例方式
图1A为根据本发明一实施例的驱动装置的架构图。驱动装置100包括影 像处理单元110、时序控制器130、背光控制器，其中影像处理单元110上包 括倍频单元115与影像运算单元120，而背光控制器则包括脉波宽度调制产生 电路140与背光驱动电路150。时序控制器130用来控制源极驱动器172与栅 极驱动器174，而背光单元160受控于背光驱动电路，用以提供光源至面板170， 其中背光单元160由多个背光源，例如冷阴极萤光灯管(Cold Cathode Fluorescent Lamp, CCFL)或发光二极管(light emitted diode, LED),分别由背光 控制信号LS来控制其开启/关闭时间。
图1B与图IC则分别绘示阴极萤光灯管与发光二极管两种背光源的配置示 意图。若背光源由冷阴极萤光所组成，则其设置如图1B所示，由多根冷阴极 萤光灯管所组成。若背光源由发光二极管所组成，则其配置如图1C所示，由 多个发光单元所组成。图1B与图IC仅为根据实施例列举的背光源配置方式， 本发明并不限定于上述两种配置方式。在控制方面，背光控制信号LS则可包 括背光控制信号L, Lx以分别对应于面板上的扫描区域，每一个背光控制信号 " Lx则分别用来控制一个扫描区域(包括多数条扫描线)的背光源。若背光 源由冷阴极萤光灯管所组成，则背光控制信号L, Lx可用以分别控制每一根冷 阴极萤光灯管的亮度。
驱动装置100用以驱动显示器以显示一影像资料，此影像资料至少包括一 帧期间，显示器包括源极驱动器172、栅极驱动器174以及面板170。时序控 制器130耦接于影像运算单元110，用来控制源极驱动器172与栅极驱动器174， 背光控制器(包括脉波宽度调制产生电路140与背光驱动电路150)根据影像 处理单元110所输出的动态背光控制信号DLS，负责驱动背光单元160中的背 光源。参考电压源176则是提供参考电压至源极驱动器172。
当驱动装置100接收到一影像资料时，影像运算单元110负责分析并调整 影像资料，然后将影像资料中的帧期间分为影像期间与暗态期间。在暗态期间 中，时序控制器130输出一灰阶画面资料以对面板170进行资料插黑/插灰，而 背光控制器则配合时序控制器130的扫描方式，依序调整多数个背光源的亮度。 换言之，背光控制器会同时利用时序扫描背光技术与资料插黑/插灰，依序对面板170进行插黑/插灰。在影像期间，则用来显示影像资料，并根据影像资料所 显示的画面内容，以动态背光技术调整背光的开启/关闭时间长度。
在影像运算单元110中，当倍频单元115接收到影像资料时，会根据一同 步信号，对影像资料进行倍频的动作，例如进行60Hz的影像倍频以縮减影像 资料所需的工作周期。若影像资料的原频率为60Hz，则倍频后的影像资料，其 所需的帧时间可縮小为原先的一半，其余的时间便可用来进行资料插黑/插灰。 影像运算单元120会将一帧期间分为影像期间与暗态期间，在影像期间中显示 影像资料，在暗态期间中插入灰阶画面资料，形成正常画面与黑画面相间的显 示效果。上述灰阶画面资料包括黑画面资料或灰画面资料，若欲进行画面插黑 则输入黑画面资料，若欲进行画面插灰则输入灰画面资料。
影像运算单元120会根据倍频后的影像资料，输出动态背光控制信号DLS 至脉波调制产生电路140与显示资料DS至时序控制器130，显示资料DS包括 影像期间与暗态期间。因此，每一个帧时间中的影像资料都会有相对应的资料 插黑/插灰，当进行资料插黑/插灰时，背光控制器根据动态背光控制信号DLS 调整背光源的亮度，以加强插黑/插灰的效果。当进行影像资料的画面显示时， 背光源则会对应开启。背光控制器中的脉波宽度调制产生电路140用以产生脉 波调制信号PWMS，而背光驱动电路150则根据脉波调制信号PWMS，调整背 光源的亮度或开启/关闭时间。
接下来，进一步说明本实施例的工作时序，请同时参照图1A与图2，图2 为根据图1A实施例的工作时序图。影像资料中的帧资料F(n) F(n+2)表示第 n (n+2)帧(frame)的画面资料。在倍频与影像处理后，影像运算单元120会 在显示资料DS中插入灰阶画面资料BID，因此在帧期间T中会包括一影像期 间TP1与一暗态期间TP2，在影像期间TP1中则包括倍频后的影像资料中相对 应的帧资料F(n-l)，在暗态期间TP2中则包括灰阶画面资料BID。由于显示资 料DS是经由影像资料所运算出来的，所以会有时序上的延迟，在本实施例中 则令其延迟一个帧期间，所以在帧期间T，显示资料DS是包括帧资料F(n-l)， 而其下一个帧期间才会是帧资料F(n)。
由于显示资料DS中的画面为正常画面与插黑/插灰画面相间，所以在影像 期间TP1中，相对应的背光源会根据背光控制信号L, Lx而依序开启。在暗态期间TP2中，相对应的背光源则会依序关闭/开启以增强插黑/插灰效果。如
图2所示，当背光控制信号L, Lx为逻辑高电位时，其相对应的背光源开启， 当背光控制信号Li Lx为逻辑低电位时，其相对应的背光源关闭。请参照图3， 图3为根据本实施例的扫描示意图。在暗态期间中，请参照如图3(a)，面板中 的画面开始进行资料插黑/插灰，而背光单元中的背光源则随着面板端的扫描方 式依序关闭。在影像期间中，请参照图3(b)，面板中的画面开始进行影像资料 的更新与显示，而背光单元则随着面板的扫描方式(由时序控制器所控制)， 依序开启背光源。换言之，驱动装置100在进行画面的显示与插黑/插灰时，会 同时以时序扫描的方式来开启/关闭背光源，以增进插黑/插灰的效果。
关于时序控制器的扫描方式包括由上而下、由下而上、由中间向外、由上 下至中间或区块扫描方式。请参照图4，图4为根据本发明另一实施例的扫描 方式示意图。图4(a) 图4(f)分别表示不同的扫描方式，图4(a)为由上而下的方 式，其中插黑/插灰的扫描顺序会与背光的扫描顺序同向，图4(b)为由下而上， 图4(c)为由中间向夕卜，图4(d)为由上下向中间，图4(e)与图4(f)为区块扫描方式。 本发明并不受限于上述扫描方式，本技术领域的技术人员，经由本发明的揭示 应可轻易推知其余可行的扫描方式，在此不加累述。
在本实施例中，背光源的开启与关闭时间的比例并不限定为1: 1，可以依 照设计需求而定。在本实施例中，以一演算法参数L设定其背光源在整个帧期 间中所占的比例。影像运算单元120即根据演算法参数L来调整显示资料DS。 请参照图5，图5为根据本发明另一实施例的资料插黑/插灰与时序扫描背光示 意图。在图5实施例中，演算法参数L表示脉波调制信号PWMS的工作周 期(duty cycle)，当脉波调制信号PWMS为逻辑低电位(失能)时，相对 应的背光源关闭。当1^=100%时，脉波调制信号PWMS的失能期间为50%(如 脉波调制信号PWMSl)，即半个帧期间，当I^60。/。时，脉波调制信号PWMS 的致能期间为40% (如脉波调制信号PWMS2)，当1^30%时，脉波调制 信号PWMS的失能期间为30% (如脉波调制信号PWMS3)，当L-OM时， 脉波调制信号PWMS的失能期间为20% (如脉波调制信号PWMS4)。其 中演算法参数L与脉波调制信号PWMS1 4之间的波形关系可依照设计需 求而定。背光源的驱动电流波形LCW1 4则根据脉波调制信号PWMS1 4的致能期间而定，当脉波调制信号PWMS致能时，背光驱动电路150便会产
生相对应的驱动电流波形，以驱动相对应位置的背光源。
此外，在本发明另一实施例中，在影像期间中，亦可依照所显示的影像资
料，动态调整背光的开启/关闭时间，也就是利用动态背光(dynamic backlight, DBL)技术来增加画面的对比度与加强插黑/插灰的效果。请参照图6，图6为 根据本发明另一实施例的扫描时序图。以帧期间T为例，其中包括影像期间TP1 与暗态期间TP2。配合演算法参数L，可决定暗态期间TP2中背光源的关闭时 间，而配合动态背光DBL，可决定影像期间TP1中的背光源的开启/关闭时间。 在影像期间TP1中，背光源的开启/关闭时间会根据影像资料而定，当画面较亮 时，可设定较久的幵启时间，当画面较暗时，可设定较短的开启时间，以加强 画面的对比度。
图6中，以1^=100%为例，当DBI^30X时，表示脉波调制信号PWMS的 工作周期为50%，而在脉波调制信号PWMS致能的期间中，有30%的时间， 背光源为关闭状态。当DBI^50X时，表示脉波调制信号PWMS致能的期间中， 有50%的时间，背光源为关闭状态。当DBI^70X时，表示脉波调制信号PWMS 致能的期间中，有70%的时间，背光源为关闭状态。
在本发明另一实施例中，其动态背光DBL可配合不同的演算法参数L来 调整背光源的开启与关闭时间。图7为根据本发明另一实施例的扫描时序图。 图7与图6主要不同在于演算法参数L为60% ，表示脉波调制信号PWMS的 工作周期为40%。因此，在图7中，背光源关闭的时间更长，而配合动态背光 DBL，不仅可以达到画面插黑/插灰的效果，也可以达到增加画面对比的效果。
从另一个观点来看，本发明还提出一种驱动方法，适用于驱动一显示器以 显示一影像资料，此影像资料至少包括一帧期间。图8为根据本发明另一实施 例的驱动方法的流程图。步骤S810接收影像资料，然后步骤S820调整影像资 料的工作周期(例如以倍频的方式调整)，并将帧时间分为影像期间与暗态期 间。接着，步骤S830于暗态期间，输出灰阶画面资料，而步骤S840于暗态期 间，配合显示器的扫描方式，依序调整多数个背光源的亮度或依序关闭背光源。 换言之，上述步骤S830与S840即结合资料插黑/插灰与时序扫描背光技术，同 步配合显示的扫描方式，对画面进行插黑/插灰。关于显示器的扫描方式则包括
10由上而下、由下而上、由中间向外、由上下至中间或区块扫描方式等，本实施 例也可适用于其余扫描方式，并不限定于上述所提及的扫描方式。
在本发明另一实施例中，步骤S820还根据调整后的影像资料，输出一动 态背光控制信号与一显示资料，上述显示资料包括影像期间与暗态期间。而步
骤S830还包括下列步骤首先，根据显示资料，在影像期间输出调整后的影 像资料，以及根据动态背光控制信号调整背光源的亮度。步骤S840更包括下
列步骤首先，于暗态期间中，依序关闭背光源，以及于影像期间中，依序开
启背光源，并配合动态背光调整背光源的开启/关闭时间。上述驱动方法中的资 料插黑与动态背光。
综合上述，以画面显示的观点来看，驱动装置会将影像资料倍频后，然后 配合时序扫描背光进行资料插黑/插灰。而在其影像期间中，会根据所要显示的 影像资料的分析结果，结合动态背光的技术来调整画面的亮度，以增加影像的 对比度与降低功率消耗。此外，本发明也可用于光学补偿弯曲模式液晶显示器
(Optically Compensated Bend Mode Liquid Crystal Display, OCB LCD )，利用
OCB液晶的快速反应速度，可增加资料插黑/插灰的效果。
本发明结合资料插黑/插灰、动态背光以及时序扫描背光等相关技术，使插 黑/插灰时的画面可以得到更黑的灰阶，而在正常显示时可以增加其画面对比度 与降低背光源的功率消耗。
虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本 领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善， 因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。
权利要求
1.一种驱动装置，用以驱动一显示器以显示一影像信号，该影像信号至少包括一帧期间，该驱动装置包括一影像处理单元，用以分析并调整该影像资料，并将上述帧期间分为一影像期间与一暗态期间；一时序控制器，于该暗态期间，输出一灰阶画面资料；以及一背光控制器，于该暗态期间，配合该时序控制器的扫描方式，依序调整多数个背光源的亮度。
2. 如权利要求1所述的驱动装置，其特征在于，该影像处理单元包括 一倍频单元，用以调整该影像资料的工作周期；以及一影像运算单元，根据调整后的影像资料，输出一动态背光控制信号与一 显示资料，该显示资料包括该影像期间与该暗态期间，其中，该时序控制器根据该显示资料，在该暗态期间输出该灰阶画面资料， 该背光控制器根据该动态背光控制信号调整该些背光源的亮度。
3. 如权利要求2所述的驱动装置，其特征在于，该时序控制器在该影像期 间输出调整后的该影像资料，该背光控制器配合调整后的该影像资料与该时序 控制器的扫描方式，于该影像调整期间依序调整该些背光源的亮度。
4. 如权利要求1所述的驱动装置，其特征在于，该时序控制器在该影像期 间输出调整后的该影像资料，该背光控制器配合调整后的该影像资料，依序开 启并调整该些背光源的亮度。
5. 如权利要求1所述的驱动装置，其特征在于，背光控制器配合时序控制 器的扫描方式，在该暗态期间依序开启/关闭该些背光源。
6. 如权利要求l所述的驱动装置，其特征在于，该背光控制器包括 一脉波宽度调制产生电路，用以产生一脉波调制信号；以及一背光驱动电路，根据该脉波调制信号，调整该些背光源的亮度。
7. 如权利要求1所述的驱动装置，其特征在于，该些背光源包括冷阴极萤 光灯管或发光二极管。
8. 如权利要求1所述的驱动装置，其特征在于，该时序控制器的扫描方式包括由上而下、由下而上、由中间向外、由上下至中间或区块扫描方式。
9. 如权利要求1所述的驱动装置，其特征在于，该灰阶画面资料包括黑画 面资料或灰画面资料。
10. —种驱动方法，用以驱动一显示器以显示一影像资料，该影像资料至少包括一帧期间，该驱动方法包括下列步骤 接收该影像资料；调整该影像资料的工作周期，并将上述帧期间分为一影像期间与一暗态期间；于该暗态期间，输出一灰阶画面资料；以及于该暗态期间，配合该显示器的扫描方式，依序调整多数个背光源的亮度。
11. 如权利要求IO所述的驱动方法，其特征在于，在调整该影像资料的步 骤中，还包括下列步骤根据调整后的影像资料，输出一动态背光控制信号与一显示资料，该显示 资料包括该影像期间与该暗态期间。
12. 如权利要求11所述的驱动方法，其特征在于，于该暗态期间输出该灰 阶画面资料的步骤中还包括根据该显示资料，在该影像期间输出调整后的该影像资料；以及 根据该动态背光控制信号调整该些背光源的亮度。
13. 如权利要求IO所述的驱动方法，其特征在于，在配合该显示器的扫描 方式，依序调整多数个背光源的亮度的步骤中，还包括于该暗态期间中，依序关闭该些背光源；以及 于该影像期间中，依序开启该些背光源。
14. 如权利要求IO所述的驱动方法，其特征在于，该显示器的扫描方式包 括由上而下、由下而上、由中间向外、由上下至中间或区块扫描方式。
15. 如权利要求IO所述的驱动方法，其特征在于，该灰阶画面资料包括黑 画面资料或灰画面资料。
全文摘要
本发明公开了一种显示器的驱动装置与其驱动方法，其中驱动装置包括影像处理单元、时序控制器以及背光控制器。影像处理单元将帧期间分为影像期间与暗态期间，在暗态期间中，利用灰阶画面与时序扫描背光对画面进行插黑(插灰)，在影像期间中，影像资料则配合动态背光来显示，借此使显示器达到最佳对比度与最低功率消耗。
文档编号G09G3/36GK101315748SQ20071010985
公开日2008年12月3日 申请日期2007年5月31日 优先权日2007年5月31日
发明者徐名潭, 徐天助, 郑戎杰, 陈司芬 申请人:中华映管股份有限公司