CN101388168B

CN101388168B - 时序控制器、显示装置与调整迦玛电压方法

Info

Publication number: CN101388168B
Application number: CN2007101542426A
Authority: CN
Inventors: 周志升; 张笔伦; 陈鸿祥
Original assignee: Chunghwa Picture Tubes Ltd
Current assignee: Chunghwa Picture Tubes Ltd
Priority date: 2007-09-10
Filing date: 2007-09-10
Publication date: 2010-12-15
Anticipated expiration: 2027-09-10
Also published as: CN101388168A

Abstract

本发明涉及一种时序控制器包括资料分析器、增益处理器、运算单元与原始迦玛电压产生器。因利用资料分析器分析视频资料的灰阶分布，接着增益处理器选用一个增益值。运算单元依据增益值将原始迦玛电压产生器产生的原始迦玛电压转换成实际迦玛电压。因此能随着视频资料的灰阶分布调整迦玛电压，借以增加显示品质。

Description

时序控制器、显示装置与调整迦玛电压方法

技术领域

本发明是有关于一种显示装置的迦玛电压调整方法，且特别是有关于一种可随动态画面调整迦玛电压的方法的显示装置及时序控制器。

背景技术

随着显示装置(Display Device)的蓬勃发展，消费者对于显示装置的要求也愈来愈高，不但要求产品重量轻、体积小，同时也要求画面色彩鲜艳、清晰明亮。针对现代人的需求，各家厂商皆开发出许多技术，来改善画面呈现的品质。

以薄膜晶体管液晶显示装置(Thin-Film Transistor Liquid Crystal Display，简称TFT-LCD)为例。图1描绘现有阶调参考电压装置的电路方块图。请参照图1，现有阶调参考电压装置主要是由一块控制板(Control Board)11与源极驱动电路(Source Driver Integrated Circuit)12所组成。其中，控制板11包括了时序控制器(Timing Controller，TCON)113与串接电阻与缓冲单元(Resistance-string and Buffers)115。时序控制器113用以接收视频资料(VideoData)，并输出视频资料同时搭配适当的控制信号给源极驱动电路12。

图2描绘现有串接电阻与缓冲单元的电路图。图3描绘现有固定式伽玛曲线图。请合并参考图2与图3，一般传统的TFT-LCD的阶调参考电压是由串接的电阻分压而成，而阶调参考电压在串接电阻设定后是无法改变的。此外，传统技术中又仅只以一组伽玛特性曲线的阶调电压值提供给源极驱动电路12，接着再由源极驱动电路12输出至面板21。

故依据上述可知，因串接电阻与缓冲单元(Resistance-string and Buffers)115的分压电阻值已经固定，故导致伽玛(Gamma)特性曲线为固定无法改变的。因此，源极驱动电路12不管任何画面皆是使用如图3的固定的伽玛特性曲线作为调整，故而无法随画面的显示特性作适当的伽玛曲线调整。简而言之，此架构的主要缺点为动态画面下无法对于偏暗或偏亮的画面作适当的补偿，而此缺点会大幅降低显示品质。

有鉴于此，面板的相关制造商莫不急于寻求适当的解决方式，以克服上述的问题。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种时序控制器，借由分析视频资料的明暗程度选择不同的增益值将原始迦玛电压转换成实际迦玛电压，借以改善显示品质。

本发明的另一目的是提供一种显示装置，随着视频资料的灰阶分布，调整迦玛电压，借以增加显示装置的显示品质。

本发明再一目的是提供一种调整迦玛电压方法，依据视频资料的灰阶分布选择不同的增益值，再依据增益值将原始迦玛电压转换成实际迦玛电压，借以改善过亮或过暗的画面。

本发明提出一种时序控制器，包括资料分析器、增益处理器、原始迦玛电压产生器与运算单元。资料分析器动态分析视频资料的画面的灰阶分布借以判别画面暗或亮。增益处理器耦接于资料分析器，此增益处理器依据画面暗或亮选用增益值。原始迦玛电压产生器提供原始迦玛电压。运算单元耦接于增益处理器与原始迦玛电压产生器，依据增益值与原始迦玛电压计算实际迦玛电压并提供给阶调电压产生器。

在本发明的一实施例中，其中阶调电压耦接运算单元与一驱动电路。阶调电压产生器依据实际迦玛电压产生阶调电压，驱动电路依据阶调电压将视频资料映射转换为驱动电压。在另一实施例中，上述的时序控制器，其中资料分析器针对画面的灰阶分布统计一个区域的暗灰阶与一个区域的亮灰阶所占画面的资料量比例，借以判别画面暗或亮。

本发明提出一种显示装置，包括资料分析器、增益处理器、原始迦玛电压产生器、运算单元、阶调电压产生器、驱动电路与面板。资料分析器动态分析视频资料的画面的灰阶分布借以判别画面暗或亮。增益处理器耦接于资料分析器，此增益处理器依据画面暗或亮选用增益值。原始迦玛电压产生器提供原始迦玛电压。运算单元耦接于增益处理器与原始迦玛电压产生器，并依据增益值与原始迦玛电压计算实际迦玛电压。阶调电压产生器依据实际迦玛电压产生阶调电压。驱动电路耦接于阶调电压产生器，驱动电路依据阶调电压将视频资料映射转换为驱动电压。面板耦接于驱动电路，此面板接收驱动电压借以呈现画面。

本发明提出一种调整迦玛电压方法，包括下列步骤：步骤A，动态分析视频资料的一画面的灰阶分布借以判别画面暗或亮。步骤B，依据画面暗或亮选用增益值。步骤C，提供原始迦玛电压。步骤D，依据增益值与原始迦玛电压计算实际迦玛电压。

在本发明的一实施例中，上述的调整迦玛电压方法，其中步骤A还包括下列步骤。针对画面的灰阶分布统计一个区域的暗灰阶与一个区域的亮灰阶所占画面的资料量比例，借以判别画面暗或亮。

本发明因采用资料分析器分析视频资料的灰阶分布，接着增益处理器选用一个增益值。运算单元依据增益值将原始迦玛电压转换成实际迦玛电压。阶调电压产生器依据实际迦玛电压产生阶调电压。因此能随着视频资料的灰阶分布调整迦玛电压，以增加显示品质。

附图说明

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1描绘现有阶调参考电压装置的电路方块图。

图2描绘现有串接电阻与缓冲单元的电路图。

图3描绘现有固定式伽玛曲线图。

图4A是依照本发明的第一实施例的一种时序控制器示意图。

图4B是依照本发明的第一实施例的一种调整迦玛电压方法的流程图。

图5A是依照本发明的第一实施例的一种正极性电压的原始迦玛电压转换成实际迦玛电压的示意图。

图5B是依照本发明的第一实施例的一种负极性电压的原始迦玛电压转换成实际迦玛电压的示意图。

图6是依照本发明的第一实施例的另一种时序控制器示意图。

图7是依照本发明的第二实施例的一种显示装置示意图。

图8是依照本发明的第二实施例的另一种显示装置示意图。

主要元件符号说明

11：控制板

12：源极驱动电路

30、31、113：时序控制器

115：串接电阻与缓冲单元

21、100：面板

40：资料分析器

50：增益处理器

60：运算单元

70：原始迦玛电压产生器

80：阶调电压产生器

90：驱动电路

110：串行信号产生器

V₁～V₁₀：原始迦玛电压

V’₁～V’₁₀：实际迦玛电压

A₁、A₂、B₁、B₂、C₁、C₂：曲线

S401～S404：本发明的第一实施例的一种调整迦玛电压方法的各步骤

具体实施方式

图4A是依照本发明的第一实施例的一种时序控制器示意图，图4B是依照本发明的第一实施例的一种调整迦玛电压方法的流程图，请同时参考图4A与图4B。时序控制器(Timing controller)30包括了资料分析器(Data Analyzer)40、增益处理器(Gain Processor)50、原始迦玛电压产生器(Original GammaVoltage Generator)70与运算单元(Operator Unit)60。

首先，于步骤S401所述，由资料分析器40接收视频资料，并动态分析视频资料的画面的灰阶分布借以判别画面暗或亮。接着，于步骤S402所述，由增益处理器50依据画面暗或亮选用一增益值。之后，如步骤S403所述，由原始迦玛电压产生器70提供原始迦玛电压。最后，如步骤S404所述，运算单元60依据增益值与原始迦玛电压计算实际迦玛电压并提供给阶调电压产生器80。其中阶调电压产生器80依据实际迦玛电压产生阶调电压并输出给驱动电路90。驱动电路90则依据阶调电压将视频资料映射转换为驱动电压，借以使面板100显示画面。

本实施例中，面板100以液晶面板(Liquid Crystal Display，LCD)为例说明，在另一实施例中面板100也可是其他类型的面板，例如是有机发光二极管(Organic Light Emitting Diode，简称OLED)的面板或TFT-LCD等。如此一来即可使过亮的画面变暗，并使过暗的画面变亮。接下来则针对各个单元作更进一步详细的说明。

请继续参照图4A，资料分析器40接收视频资料后即分析画面中的视频资料的前30％与后30％的灰阶资料所占画面(Frame)的资料量的比例。举例来说，视频资料的灰阶若分为0～255阶，则前30％的灰阶资料则为0～76阶(画面较暗部分)，而后30％的灰阶资料则为179～255阶(画面较亮部分)。换言之即计算画面中落于0～76阶的资料量占画面的资料量的比例以判断画面偏暗程度，并计算画面中落于179～255阶的资料量占画面的资料量的比例以判断画面偏亮程度。以此方式来分析画面暗或亮程度可大幅减少存储器的使用，而不需统计出画面中0～255阶的灰阶分布情形。

在此值得一提的是，本实施例所举例的“分析视频资料的前30％与后30％的灰阶资料所占画面的资料量的比例”仅是一特定实施例，本领域具有通常知识者也可依其需求将其改为“分析视频资料的前20％与后20％的灰阶资料所占画面的资料量的比例”、“分析视频资料的前15％与后15％的灰阶资料所占画面的资料量的比例”等等，故本发明不应当限定于此种特定实施例。而在另一实施例中，也可利用其他方式来实现判别画面暗或亮，例如以亮度直方萃取(Luminance Histogram)技术，也可得知视频资料的灰阶分布情形借以判别画面暗或亮，在此则不予赘述。

接着，由增益处理器50依据画面暗或亮来选用增益值G。若画面的资料量大多落于前30％的灰阶则选用负值的增益值G来作增益补偿；若画面的资料量大多落于后30％的灰阶则选用正值的增益值G来作增益补偿；若画面的资料量的灰阶分布正常则不作增益补偿。增益值G的大小可依据视频资料的前30％与后30％的灰阶资料所占画面的资料量的比例来决定，例如可参照表一与表二来选用增益值。

暗画面的累积量所占画面的资料量的百分比	增益值G
		76％～80％	-2％
81％～85％	-4％
		86％～90％	-6％
91％～95％	-8％
		96％～100％	-10％

表一：暗画面的增益值G的选用表

亮画面的累积量所占画面的资料量的百分比	增益值G
		76％～80％	2％
81％～85％	4％
		86％～90％	6％
91％～95％	8％
		96％～100％	10％

表二：亮画面的增益值G的选用表

为了要避免增益值G过大或过小而造成画面色彩失真，增益值G的范围以(±10％)之间亮度补偿效果会较佳。值得一提的是，虽然上述表一与表二已经对增益值G的选用表描绘出了一个可能的型态，但所属技术领域中具有通常知识者应当知道，各厂商对于增益值G的选用表都不一样，因此本发明的应用当不限制于此种可能的型态。换言之，本领域具有通常知识者也可依其需求改变增益值G的选用表。

承接上述，增益处理器50将增益值G输出给运算单元60。此外原始迦玛电压产生器70也提供原始迦玛电压给运算单元60。例如，原始迦玛电压包括了电压V₁～V₁₀与共通电压V_com，其中电压V₁～V₅为正极性的迦玛电压，V₆～V₁₀为负极性的迦玛电压，而其电压大小依序为V₁＞V₂＞V₃＞V₄＞V₅＞V_com＞V₆＞V₇＞V₈＞V₉＞V₁₀。而设计正极性的迦玛电压与负极性的迦玛电压的好处在于，可供面板100的液晶分子进行正负极性反转之用。然而在本实施例中，原始迦玛电压虽然以10个电压(V₁～V₁₀)与共通电压V_com为例进行说明，在其他实施例中，本领域具有通常知识者也可将迦玛电压划分成其他不同数目的电压。

接着，运算单元60则依据增益值G与原始迦玛电压计算实际迦玛电压。例如依据原始迦玛电压V₁～V₅与下列公式(1)计算实际迦玛电压的正极性电压。依据原始迦玛电压V₆～V₁₀与下列公式(2)计算实际迦玛电压的负极性电压。

V’_m＝V_m+(V_m-V_com-ΔV_p)×G...(1)

上述公式(1)中，V’_m为实际迦玛电压的正极性电压，V_m为原始迦玛电压的正极性电压(本实施例中V_m分别为为V₁～V₅)，V_com为共通电压，ΔV_p 为补偿电压借以补偿馈通电压(Through Voltage)，G为增益值。

V’_n＝V_n-(V_com-V_n+ΔV_p)×G...(2)

上述公式(2)中，V’_n为实际迦玛电压的负极性电压，V_n为原始迦玛电压的负极性电压(本实施例中V_n分别为为V₆～V₁₀)，V_com为共通电压，ΔV_p 为补偿电压借以补偿馈通电压，G为增益值。值得一提的是，上述公式(1)与公式(2)并非用以限制本发明。熟习本领域技艺者也可依其需求适当地调整公式(1)与公式(2)，借以求得正极性与负极性的实际迦玛电压。

图5A是依照本发明的第一实施例的一种正极性电压的原始迦玛电压转换成实际迦玛电压的示意图。图5B是依照本发明的第一实施例的一种负极性电压的原始迦玛电压转换成实际迦玛电压的示意图。本实施例面板100是以白色为其常态(Normally White)为例进行说明，亦即面板100的液晶分子不加电压时，画面呈现亮画面。请先参照图5A，曲线A₁为正极性的原始迦玛电压。当增益值G为正值时，实际迦玛电压则会较原始迦玛电压为高，例如实际迦玛电压可为曲线B₁。当增益值G为负值时，实际迦玛电压则会较原始迦玛电压为低，例如实际迦玛电压可为曲线C₁。

请再参照图5B，曲线A₂为负极性的原始迦玛电压。当增益值G为正值时，实际迦玛电压则会较原始迦玛电压为低，例如实际迦玛电压可为曲线B₂。当增益值G为负值时，实际迦玛电压则会较原始迦玛电压为高，例如实际迦玛电压可为曲线C₂。

本技术领域具有通常知识者也可视其需求，而依据本发明的精神与前述诸实施例的教示改变实施方式。例如，当面板100是以黑色为其常态(NormallyBlack)时，将偏暗画面所使用的增益值改为正值，并将偏亮画面所使用的增益值改为负值。

承接上述，运算单元60则将实际迦玛电压输出给阶调电压产生器80。阶调电压产生器80则依据实际迦玛电压产生新的阶调电压以提供给驱动电路90将视频资料转换成驱动电压。驱动电路90例如是源极驱动电路，驱动电路90透过内部的数字模拟转换电路(Digital Analog Converter)即可将视频资料转换成驱动电压借以驱动面板100。而面板100则用来以显示画面。换言之，本实施例依据视频资料的暗或亮，将原始迦玛电压转换成实际迦玛电压，并利用实际迦玛电压将视频资料映射转换成驱动电压，借以显示画面，因此可大幅提升显示品质。

本技术领域具有通常知识者也可视其需求，而依据本发明的精神与前述诸实施例的教示改变时序控制器30的架构。例如，图6是依照本发明的第一实施例的另一种时序控制器示意图，请参考图6。其中资料分析器40、增益处理器50、运算单元60、原始迦玛电压产生器70、阶调电压产生器80、驱动电路90及面板100与图4A的实施例相同，在此不再赘述。

承接上述，值得注意的是时序控制器31还包括了串行信号产生器(SerialSignal Generator)110。串行信号产生器110耦接于运算单元60与阶调电压产生器80之间。串行信号产生器110利用串行传送方式将实际迦玛电压从运算单元60传送至阶调电压产生器80。本领域具有通常知识者应当知道串行传送方式仅是一特定实施例，在另一实施例中也可使用其他传输方式传递实际迦玛电压，在此则不予赘述。如此一来也可改善过暗与过亮画面。

上述的图4A的实施例虽然将资料分析器40、增益处理器50、运算单元60与原始迦玛电压产生器70配置于时序控制器30中，但本领域具有通常知识者也可依其需求将其配置于显示装置的任何地方，例如图7是依照本发明的第二实施例的一种显示装置示意图，请参照图7。同样地串行信号产生器110也可随之更动其配置位置，例如图8是依照本发明的第二实施例的另一种显示装置示意图，请参照图8。如此一来亦可针对视频资料的亮或暗程度，改善显示品质。换言之，只要是依据视频资料的暗或亮程度将原始迦玛电压转换成实际迦玛电压以使过暗或过亮的画面得到补偿，就已经是符合了本发明的精神所在。

综上所述，本发明的实施例至少具有下列优点：

1.将资料分析器、增益处理器、原始迦玛电压产生器与运算单元配置于时序控制器中可利用较低成本的数字电路来改善过暗或过亮画面，如此一来可大幅节省成本。

2.依据视频资料的暗或亮程度将原始迦玛电压转换成实际迦玛电压，如此一来则在不需对视频资料进行调整的情况下，即可改善画面过暗或过亮的问题。

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。

Claims

1.一种时序控制器，其特征在于包括：

一资料分析器，动态分析一视频资料的一画面的灰阶分布借以判别该画面暗或亮；

一增益处理器，耦接于该资料分析器，依据该画面暗或亮选用一增益值；

一原始迦玛电压产生器，提供一原始迦玛电压；以及

一运算单元，耦接于该增益处理器与该原始迦玛电压产生器，依据该增益值与该原始迦玛电压计算一实际迦玛电压并提供给一阶调电压产生器。

2.如权利要求1所述的时序控制器，其特征在于，该阶调电压产生器耦接该运算单元与一驱动电路，该阶调电压产生器依据该实际迦玛电压产生一阶调电压，该驱动电路依据该阶调电压将该视频资料映射转换为一驱动电压。

3.如权利要求1所述的时序控制器，其特征在于，还包括一串行信号产生器，耦接于该运算单元与该阶调电压产生器之间，该串行信号产生器利用串行传送方式将该实际迦玛电压从该运算单元传送至该阶调电压产生器。

4.如权利要求1所述的时序控制器，其特征在于，该资料分析器针对该画面的灰阶分布统计一区域的暗灰阶与一区域的亮灰阶所占该画面的资料量比例，借以判别该画面暗或亮。

5.如权利要求1所述的时序控制器，其特征在于，该运算单元依据公式V’_m＝V_m+(V_m-V_com-ΔV_p)×G计算该实际迦玛电压的正极性电压，其中V’_m为该实际迦玛电压的正极性电压，V_m为该原始迦玛电压的正极性电压，V_com为一共通电压，ΔV_p为一补偿电压，G为该增益值。

6.如权利要求1所述的时序控制器，其特征在于，该运算单元依据公式V’_n＝V_n-(V_com-V_n+ΔV_p)×G计算该实际迦玛电压的负极性电压，其中V’_n为该实际迦玛电压的负极性电压，V_n为该原始迦玛电压的负极性电压，V_com为一共通电压，ΔV_p为一补偿电压，G为该增益值。

7.一种显示装置，其特征在于包括：

一原始迦玛电压产生器，提供一原始迦玛电压；

一运算单元，耦接于该增益处理器与该原始迦玛电压产生器，依据该增益值与一原始迦玛电压计算一实际迦玛电压；

一阶调电压产生器，依据该实际迦玛电压产生一阶调电压；

一驱动电路，耦接于该阶调电压产生器，该驱动电路依据该阶调电压将该视频资料映射转换为一驱动电压；以及

一面板，耦接于该驱动电路，该面板接收该驱动电压借以呈现画面。

8.如权利要求7所述的显示装置，其特征在于，还包括一串行信号产生器，耦接于该运算单元与该阶调电压产生器之间，该串行信号产生器利用串行传送方式将该实际迦玛电压从该运算单元传送至该阶调电压产生器。

9.如权利要求7所述的显示装置，其特征在于，该资料分析器针对该画面的灰阶分布统计一区域的暗灰阶与一区域的亮灰阶所占该画面的资料量比例，借以判别该画面暗或亮。

10.如权利要求7所述的显示装置，其特征在于，该运算单元依据下列公式V’_m＝V_m+(V_m-V_com-ΔV_p)×G计算该实际迦玛电压的正极性电压，其中V’_m为该实际迦玛电压的正极性电压，V_m为该原始迦玛电压的正极性电压，V_com为一共通电压，ΔV_p为一补偿电压，G为该增益值。

11.如权利要求7所述的显示装置，其特征在于，该运算单元依据公式V’_n＝V_n-(V_com-V_n+ΔV_p)×G计算该实际迦玛电压的负极性电压，其中V’_n为该实际迦玛电压的负极性电压，V_n为该原始迦玛电压的负极性电压，V_com为一共通电压，ΔV_p为一补偿电压，G为该增益值。

12.一种调整迦玛电压方法，其特征在于包括下列步骤：

动态分析一视频资料的一画面的灰阶分布借以判别该画面暗或亮；

依据该画面暗或亮选用一增益值；

提供一原始迦玛电压；以及

依据该增益值与一原始迦玛电压计算一实际迦玛电压。

13.如权利要求12所述的调整迦玛电压方法，其特征在于，动态分析该视频资料的一画面的灰阶分布借以判别该画面暗或亮还包括下列步骤：

针对该画面的灰阶分布统计一区域的暗灰阶与一区域的亮灰阶所占该画面的资料量比例，借以判别该画面暗或亮。

14.如权利要求12所述的调整迦玛电压方法，其特征在于，依据该增益值与一原始迦玛电压计算一实际迦玛电压包括下列步骤：

依据公式V’_m＝V_m+(V_m-V_com-ΔV_p)×G计算该实际迦玛电压的正极性电压，其中V’_m为该实际迦玛电压的正极性电压，V_m为该原始迦玛电压的正极性电压，V_com为一共通电压，ΔV_p为一补偿电压，G为该增益值。

15.如权利要求12所述的调整迦玛电压方法，其特征在于，依据该增益值与一原始迦玛电压计算一实际迦玛电压包括下列步骤：

依据公式V’_n＝V_n-(V_com-V_n+ΔV_p)×G计算该实际迦玛电压的负极性电压，其中V’_n为该实际迦玛电压的负极性电压，V_n为该原始迦玛电压的负极性电压，V_com为一共通电压，ΔV_p为一补偿电压，G为该增益值。