CN113496678B - 显示装置及背光模块的操作方法 - Google Patents

显示装置及背光模块的操作方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种显示装置及背光模块的操作方法，显示装置包括：液晶面板，具有可变更新率；背光模块，与液晶面板重叠设置；以及控制单元，耦接至背光模块，且被配置用以执行：判断是否接收到第一影像同步讯号；回应于接收到第一影像同步讯号的判断，启动计时器，并控制背光模块以第一亮度持续第一时间发光特定次数；判断是否计时器逾时且未接收到第二影像同步讯号；回应于计时器逾时且未接收到第二影像同步讯号的判断，控制背光模块于第二时间内多次于发光及不发光之间切换。本发明的显示装置及背光模块的操作方法在液晶面板的更新率会随时变动的情况下，使用者仍然能够感受到液晶面板所显示的画面亮度一致。

Description

显示装置及背光模块的操作方法
技术领域
本发明涉及显示领域，尤其是涉及一种显示装置及背光模块的操作方法。
背景技术
由于液晶显示器的显示方式为持续显示(hold type)，因此在人眼追踪荧幕上移动的物件时会因视觉暂留而令使用者产生动态模糊(motion blur)的视觉现象。为了解决上述问题，传统的液晶荧幕会采用插黑的方式。所谓「插黑」是指在图帧显示(framedisplay)期间，间隔地让液晶显示器显示黑画面。然而，这种方式适合应用在固定更新率(fixed refresh rate)的液晶显示器。对于可变更新率(VRR:Variable refresh rate)的液晶显示器则会因更新率会随时变动而导致使用者在视觉上会产生以不同更新率所显示的画面亮度不一的视觉感受。
发明内容
鉴于现有技术中的问题，本发明的目的在于提供一种显示装置及背光模块的操作方法，在液晶面板的更新率会随时变动的情况下，使用者仍然能够感受到液晶面板所显示的画面亮度一致。
为了达到上述目的，本发明提出一种显示装置，包括：液晶面板，具有可变更新率，该可变更新率的范围为自第一频率至第二频率，且该第二频率大于该第一频率；背光模块，与该液晶面板重叠设置；以及控制单元，耦接至该背光模块，且被配置用以执行：判断是否接收到第一影像同步讯号；回应于接收到该第一影像同步讯号的判断，启动计时器，并控制该背光模块以第一亮度持续第一时间发光特定次数；判断是否该计时器逾时且未接收到第二影像同步讯号；回应于该计时器逾时且未接收到该第二影像同步讯号的判断，控制该背光模块于第二时间内多次于发光及不发光之间切换。
作为可选的方案，该计时器的计算时间为该第二频率的倒数。
作为可选的方案，于控制该背光模块于第二时间内多次于发光及不发光之间切换的操作中，该控制单元于该第二时间内控制该背光模块以第二亮度持续第三时间周期性地发光，且该第二亮度不小于该第一亮度。
作为可选的方案，该第二亮度及该第三时间依据该第一亮度、该第一时间、该特定次数、该背光模块以第二亮度持续第三时间周期性地发光的总次数、该第一频率及该第二频率决定。
作为可选的方案，控制该背光模块于第二时间内多次于发光及不发光之间切换的操作之后，该控制单元还被配置用以执行：判断是否接收到该第二影像同步讯号；以及回应于接收到该第二影像同步讯号的判断，重置并启动该计时器，控制该背光模块以该第一亮度持续该第一时间发光该特定次数。
作为可选的方案，该控制单元还被配置用以执行：依据接收该第二影像同步讯号与接收该第一影像同步讯号的间隔时间决定先前更新率；以及依据该先前更新率调整该第二亮度。
作为可选的方案，当该液晶面板操作于该第二频率时，该第二时间为零。
作为可选的方案，当该液晶面板操作于该第一频率时，该第二时间为该第二频率的倒数与该第一频率的倒数的差值。
作为可选的方案，当该第二频率为该第一频率的两倍，且该液晶面板操作于该第一频率时，该背光模块于接收到该第一影像同步讯号至该计时器逾时之前的期间内亮度对时间的积分值等于该第二时间内亮度对时间的积分值。
作为可选的方案，该控制单元回应于接收到该第一影像同步讯号的该判断，传送资料讯号给该液晶面板，该第二时间开始于该资料讯号传送完毕后。
本发明还提供一种背光模块的操作方法，该操作方法由显示装置的控制单元执行，该显示装置包括液晶面板及该背光模块，该液晶面板具有可变更新率，该可变更新率的范围包括第一频率至第二频率，且该第二频率大于该第一频率，该操作方法包括：判断是否接收到第一影像同步讯号；回应于接收到该第一影像同步讯号的判断，控制该背光模块以第一亮度持续第一时间发光特定次数，并启动计时器；判断是否该计时器逾时且未接收到第二影像同步讯号；回应于该计时器逾时且未接收到该第二影像同步讯号的判断，控制该背光模块于第二时间内多次于发光及不发光之间切换。
作为可选的方案，该计时器的计算时间为该第二频率的倒数。
作为可选的方案，于控制该背光模块于第二时间内多次于发光及不发光之间切换的步骤中，该控制单元于该第二时间内控制该背光模块以第二亮度持续第三时间周期性地发光，且该第二亮度不小于该第一亮度。
作为可选的方案，该第二亮度及该第三时间依据该第一亮度、该第一时间、该特定次数、该背光模块以第二亮度持续第三时间周期性地发光的总次数、该第一频率及该第二频率决定。
作为可选的方案，控制该背光模块于第二时间内多次于发光及不发光之间切换的步骤之后，还包括：判断是否接收到该第二影像同步讯号；以及回应于接收到该第二影像同步讯号的判断，重置并启动该计时器，控制该背光模块以该第一亮度持续该第一时间发光该特定次数。
作为可选的方案，该操作方法还包括：依据接收该第二影像同步讯号与接收该第一影像同步讯号的间隔时间决定先前更新率；以及依据该先前更新率调整该第二亮度。
作为可选的方案，当该液晶面板操作于该第二频率时，该第二时间为零。
作为可选的方案，当该液晶面板操作于该第一频率时，该第二时间为该第二频率的倒数与该第一频率的倒数的差值。
作为可选的方案，当该第二频率为该第一频率的两倍，且该液晶面板操作于该第一频率时，该背光模块于接收到该第一影像同步讯号至该计时器逾时之前的期间内亮度对时间的积分值等于该第二时间内亮度对时间的积分值。
作为可选的方案，该控制单元回应于接收到该第一影像同步讯号的该判断，传送资料讯号给该液晶面板，该第二时间开始于该资料讯号传送完毕后。
与现有技术相比，本发明的显示装置及背光模块的操作方法通过在计时器逾时且未收到第二影像同步讯号的时间段(即第二时间)内，控制背光模块多次于发光及不发光之间切换，从而使得使用者感受到的液晶面板所显示的画面亮度一致。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
附图说明
图1绘示本发明的显示装置一实施例的方块图；
图2绘示本发明的背光模块的操作方法一实施例的流程图；
图3绘示本发明的背光模块的发光时间一实施例的示意图。
具体实施方式
为使对本发明的目的、构造、特征及其功能有进一步的了解，兹配合实施例详细说明如下。
请参照图1，图1绘示本发明的显示装置10一实施例的方块图。显示装置10包括液晶面板102、背光模块104以及控制单元106。
液晶面板102具有可变更新率(VRR:Variable refresh rate)，即液晶面板102的更新率是动态的、可随时间变动的。可变更新率的范围为自第一频率至第二频率，且第二频率大于第一频率。在一实施例中，第一频率f1可为60Hz，第二频率f2可为120Hz。本发明不限定液晶面板102的种类，任何液晶面板也可适用于本发明。在一实施例中，显示装置10可耦接至显示界面卡(未绘示)。在显示界面卡运行的状态下，显示界面卡的帧率(frame rate)会随着所要描绘的图帧的复杂程度而变动。具有可变更新率的液晶面板102的更新率可根据显示界面卡的帧率变动。
背光模块104与液晶面板102重叠设置。背光模块104可包括面光源。在一实施例中，面光源可包括多个发光元件，例如各种发光二极管。
控制单元106耦接至背光模块104，用以控制背光模块104发光或不发光。在一实施例中，控制单元106还耦接至液晶面板102，且用以控制液晶面板102的更新率。控制单元106可为专用目的的控制芯片、微控制器或专用目的的电路，被配置以执行本发明提供的背光模块的操作方法。为了更清楚理解本发明，以下搭配图2及图3进一步说明背光模块的操作方法。
请参照图2，图2绘示本发明的背光模块的操作方法一实施例的流程图。
S201中，控制单元106判断是否接收到第一影像同步讯号。第一影像同步讯号可由显示界面卡传送。第一影像同步讯号代表的是一个帧的结束以及一个新的帧的开始。第一影像同步讯号例如是垂直同步讯号(vertical synchronization，V-sync)。若控制单元106判断接收到第一影像同步讯号，执行S203；反之，回到S201。
S203中，控制单元启动计时器，并控制背光模块104以第一亮度持续第一时间发光特定次数(特定次数例如为可设定数值的第一总次数)。在一实施例中，计时器的时间为第二频率f2的倒数。以第二频率f2为120Hz为例，计时器的计算时间为1/120秒。在一实施例中，控制背光模块104以第一亮度持续第一时间发光特定次数的操作会在计时器逾时之前完成。举例来说，控制单元106在接收到第一影像同步讯号后且在计时器逾时前，可控制背光模块104以第一亮度持续1/480秒(第一时间)发光一次(特定次数)。在另一实施例中，控制单元106在接收到第一影像同步讯号后且在计时器逾时前，可控制背光模块104以第一亮度持续1/960秒(第一时间)发光二次(特定次数)。
S205中，控制单元106判断是否计时器逾时且未接收到第二影像同步讯号。若计时器尚未逾时，则继续回到步骤S205进行判断(本实施例中，计时器逾时之前不会收到第二影像同步讯号)。计时器逾时之后控制单元106会持续判断是否接收到第二影像同步讯号，在接收到第二影像同步讯号之前会执行S207的操作，而在接收到第二影像同步讯号之后则会在重置计时器后执行S203的操作。第二影像同步讯号可以是不同于第一影像同步讯号的另一个垂直同步讯号。
S207中，控制单元106控制背光模块104于第二时间内多次于发光及不发光之间切换。
为了更加清楚说明图2的操作方法，请参照图3，图3绘示本发明的背光模块的发光时间一实施例的示意图。在此实施例中，假设液晶面板的更新率与显示界面卡的帧率是实质同步变动的(可能存在少量延迟)，也就是液晶面板的更新率与显示界面卡的帧率实质相等。在图3中，「V-sync」代表的是控制单元106用以接收影像同步讯号的讯号线/接脚，其传输的讯号的频率等于显示界面卡的帧率，「Video」代表的是控制单元106用以传送资料讯号至液晶面板的讯号线/接脚，其传输的讯号的频率等于液晶面板的更新率，故「V-sync」讯号线/接脚与「Video」讯号线/接脚传输的讯号的频率实质相等，「BL on」代表的是控制单元106用以控制背光模块104发光或不发光的讯号线/接脚。
当显示界面卡的帧率为120Hz时，液晶面板的更新率亦为120Hz，且垂直同步讯号的发送频率为120Hz。也就是说，第一影像同步讯号S1与第二影像同步讯号S2之间的时间差为1/120秒(即计时器的时间D1＝1/120秒)。在D1的期间，控制单元106控制背光模块104以第一亮度L1持续第一时间t1发光一次(在某些实施例中可以多于1次)。于是，可以得到在D1期间液晶面板操作于第二频率f2(120Hz)时背光模块104的平均亮度为(L1*t1*k)/(1/f2)，其中k为特定次数，f2为第二频率的值，在本实施例中k为1且f2为120。在这个情况下，第二时间为零。此外，控制单元106在接收到第一影像同步讯号之后，会接收到来自显示界面卡的描绘完成的图帧资料，并根据图帧资料产生资料讯号DS，再将资料讯号DS传送至液晶面板102。
需要注意的是，第一亮度可以是固定的或是可改变的。例如，在另一实施例中，控制单元106可控制背光模块104于D1期间以第一亮度发光三次，而第一亮度的值会随着次数的增加而增加/减少。
接着来看显示界面卡的帧率为60Hz的情况。在此情况下，液晶面板的更新率亦为60Hz，且垂直同步讯号的发送频率为60Hz。也就是说，第一影像同步讯号S1’与第二影像同步讯号S2’之间的时间差为1/60秒。在D1的期间，控制单元106控制背光模块104以第一亮度L1持续第一时间t1发光一次(特定次数)。如上面的计算，在D1期间液晶面板操作于第一频率f1(60Hz)时背光模块104的平均亮度会相同于液晶面板操作于第二频率f2(120Hz)时背光模块104的平均亮度，为(L1*t1*k)/(1/f2)。而当计时器逾时之后且在接收到第二影像同步讯号S2’之前(即第二时间T2的期间)，控制单元106控制背光模块104多次于发光及不发光之间切换。在本实施例中，第二时间为第一频率f1的倒数与第二频率f2的倒数的差值。于第二时间T2内，控制单元106控制背光模块104以第二亮度L2持续第三时间t3周期性地发光。为了使第二时间内的平均亮度相同于D1期间的平均亮度，可以针对第二亮度L2、第三时间t3及液晶面板102操作于第一频率f1下第二时间内的周期性发光的总次数n进行设计，使得(L2*t3*n)/((1/f1)-(1/f2))等于(L1*t1)/(1/f2)。于是，可以得到(L2*t3*n)/(L1*t1)＝(f2-f1)/f1。换言之，在第二频率f2为第一频率f1的两倍的情况下，背光模块104于第一影像同步讯号至计时器逾时之前的期间内亮度对时间的积分值等于第二时间内亮度对时间的积分值。也就是说，第二亮度及第三时间可根据第一亮度、第一时间、特定次数、总次数n、第一频率f1及第二频率f2来决定。在本实施例中，由于用来表示背光模块发光的脉冲是均匀的分布在第二时间T2内，因此从计时器逾时开始到第二时间内的任一个时间点之间的平均亮度皆会实质相同于D1期间的平均亮度。换言之，对于液晶面板102的更新率为第一频率至第二频率之间的任意频率时，控制单元106可将计时器逾时的时间点作为控制背光模块104以第二亮度持续第三时间周期性地发光的操作的起始点，并将接收到第二影音同步讯号的时间点作为控制背光模块104以第二亮度持续第三时间周期性地发光的操作的终止点，在起始点与终止点之间的时间区段(即第二时间)的平均亮度便会实质相等于接收到第一影像同步讯号开始至计时器逾时为止的时间区段的平均亮度。
再请看到帧率为90Hz的情况。也就是，液晶面板102操作于更新率为90Hz之下，第一影像同步讯号S1”与第二影像同步讯号S2”之间的时间差为1/90秒。D1期间的操作与更新率120Hz相同，故不赘述。第二时间T2’的长度为1/90秒-1/120秒＝1/360秒，为液晶面板操作于更新率60Hz下的第二时间T2(1/120秒)的三分之一。因此，用来表示背光模块发光的脉冲数量理论上为n/3。换言之，第二时间T2’期间背光模块104的平均亮度仍实质相同于D1期间背光模块104的平均亮度。
在一些情况下，控制单元106可能会在第二时间的期间将背光模块切换至发光时接收到第二影像同步讯号。为了避免上述情况，可将第三时间设计得较短，并将第二亮度设计得较亮，例如大于第一亮度，一般而言第二亮度不小于第一亮度。
此外，控制单元106在接收到第一影像同步讯号之后，会接收到来自显示界面卡的描绘完成的图帧资料，并根据图帧资料产生资料讯号DS，再将资料讯号DS传送至液晶面板102。在一实施例中，第二时间是开始于资料讯号DS传送完毕之后。
在一实施例中，控制单元106可根据接收第二影像同步讯号与接收第一影像同步讯号的间隔时间决定先前更新率，并根据先前更新率调整第二亮度。也就是说，控制模块106可根据先前更新率来对背光模块进行的亮度的适应性调整。
总结来说，本发明提出的显示装置及背光模块的操作方法可以有效解决液晶面板具有可变更新率时，插黑操作造成前后画面平均亮度不一的问题。
综上所述，本发明的显示装置及背光模块的操作方法通过在计时器逾时且未收到第二影像同步讯号的时间段(即第二时间)内，控制背光模块多次于发光及不发光之间切换，从而使得使用者感受到的液晶面板所显示的画面亮度一致。
藉由以上较佳具体实施例的详述，是希望能更加清楚描述本发明的特征与精神，而并非以上述所揭露的较佳具体实施例来对本发明的保护范围加以限制。相反地，其目的是希望能涵盖各种改变及具相等性的安排于本发明所欲申请的权利要求的保护范围内。因此，本发明的权利要求的保护范围应该根据上述的说明作最宽广的解释，以致使其涵盖所有可能的改变以及具相等性的安排。

Claims (18)

1.一种显示装置，其特征在于，包括：
液晶面板，具有可变更新率，该可变更新率的范围为自第一频率至第二频率，且该第二频率大于该第一频率；
背光模块，与该液晶面板重叠设置；以及
控制单元，耦接至该背光模块，且被配置用以执行：
判断是否接收到第一影像同步讯号；
回应于接收到该第一影像同步讯号的判断，启动计时器，并控制该背光模块以第一亮度持续第一时间发光特定次数；
判断是否该计时器逾时且未接收到第二影像同步讯号；
回应于该计时器逾时且未接收到该第二影像同步讯号的判断，控制该背光模块于第二时间内多次于发光及不发光之间切换，其中该第二时间为该计时器逾时且未收到该第二影像同步讯号的时间段，该计时器的计算时间为该第二频率的倒数。
2.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，于控制该背光模块于该第二时间内多次于发光及不发光之间切换的操作中，该控制单元于该第二时间内控制该背光模块以第二亮度持续第三时间周期性地发光，且该第二亮度不小于该第一亮度。
3.如权利要求2所述的显示装置，其特征在于，该第二亮度及该第三时间依据该第一亮度、该第一时间、该特定次数、总次数、该第一频率及该第二频率决定；
其中，该总次数为该液晶面板操作于该第一频率下该第二时间内的周期性发光的次数。
4. 如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，控制该背光模块于该第二时间内多次于发光及不发光之间切换的操作之后，该控制单元还被配置用以执行：
判断是否接收到该第二影像同步讯号；以及
回应于接收到该第二影像同步讯号的判断，重置并启动该计时器，控制该背光模块以该第一亮度持续该第一时间发光该特定次数。
5. 如权利要求2所述的显示装置，其特征在于，该控制单元还被配置用以执行：
依据接收该第二影像同步讯号与接收该第一影像同步讯号的间隔时间决定先前更新率；以及
依据该先前更新率调整该第二亮度。
6.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，当该液晶面板操作于该第二频率时，该第二时间为零。
7.如权利要求6所述的显示装置，其特征在于，当该液晶面板操作于该第一频率时，该第二时间为该第二频率的倒数与该第一频率的倒数的差值。
8.如权利要求6所述的显示装置，其特征在于，当该第二频率为该第一频率的两倍，且该液晶面板操作于该第一频率时，该背光模块于接收到该第一影像同步讯号至该计时器逾时之前的期间内亮度对时间的积分值等于该第二时间内亮度对时间的积分值。
9.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，该控制单元回应于接收到该第一影像同步讯号的该判断，传送资料讯号给该液晶面板，该第二时间开始于该资料讯号传送完毕后。
10.一种背光模块的操作方法，其特征在于，该操作方法由显示装置的控制单元执行，该显示装置包括液晶面板及该背光模块，该液晶面板具有可变更新率，该可变更新率的范围包括第一频率至第二频率，且该第二频率大于该第一频率，该操作方法包括：
判断是否接收到第一影像同步讯号；
回应于接收到该第一影像同步讯号的判断，控制该背光模块以第一亮度持续第一时间发光特定次数，并启动计时器；
判断是否该计时器逾时且未接收到第二影像同步讯号；
回应于该计时器逾时且未接收到该第二影像同步讯号的判断，控制该背光模块于第二时间内多次于发光及不发光之间切换，其中该第二时间为该计时器逾时且未收到该第二影像同步讯号的时间段，该计时器的计算时间为该第二频率的倒数。
11.如权利要求10所述的操作方法，其特征在于，于控制该背光模块于该第二时间内多次于发光及不发光之间切换的步骤中，该控制单元于该第二时间内控制该背光模块以第二亮度持续第三时间周期性地发光，且该第二亮度不小于该第一亮度。
12.如权利要求11所述的操作方法，其特征在于，该第二亮度及该第三时间依据该第一亮度、该第一时间、该特定次数、总次数、该第一频率及该第二频率决定；
其中，该总次数为该液晶面板操作于该第一频率下该第二时间内的周期性发光的次数。
13. 如权利要求10所述的操作方法，其特征在于，控制该背光模块于该第二时间内多次于发光及不发光之间切换的步骤之后，还包括：
判断是否接收到该第二影像同步讯号；以及
回应于接收到该第二影像同步讯号的判断，重置并启动该计时器，控制该背光模块以该第一亮度持续该第一时间发光该特定次数。
14. 如权利要求11所述的操作方法，其特征在于，该操作方法还包括：
依据接收该第二影像同步讯号与接收该第一影像同步讯号的间隔时间决定先前更新率；以及
依据该先前更新率调整该第二亮度。
15.如权利要求10所述的操作方法，其特征在于，当该液晶面板操作于该第二频率时，该第二时间为零。
16.如权利要求15所述的操作方法，其特征在于，当该液晶面板操作于该第一频率时，该第二时间为该第二频率的倒数与该第一频率的倒数的差值。
17.如权利要求15所述的操作方法，其特征在于，当该第二频率为该第一频率的两倍，且该液晶面板操作于该第一频率时，该背光模块于接收到该第一影像同步讯号至该计时器逾时之前的期间内亮度对时间的积分值等于该第二时间内亮度对时间的积分值。
18.如权利要求10所述的操作方法，其特征在于，该控制单元回应于接收到该第一影像同步讯号的该判断，传送资料讯号给该液晶面板，该第二时间开始于该资料讯号传送完毕后。
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