TW201342346A - 背光控制方法與背光系統 - Google Patents
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Abstract
一種背光控制方法,用於控制對應於顯示面板之背光模組,包含有:將背光模組分成複數個背光源區域;計算出一顯示畫面之第一非畫面顯示期間、一畫面顯示期間以及第二非畫面顯示期間;於該第一非畫面顯示期間之後,依序開啟該複數個背光源區域中之光源,以於該顯示畫面之該畫面顯示期間提供背光予該顯示面板,其中每一背光源區域之光源被開啟並持續一點亮期間;其中,畫面顯示期間為顯示第一個有效像素的時間點到顯示最後一個有效像素的時間點之間隔期間。
Description
本發明係有關於一種背光控制方法及其相關背光系統,尤指一種可降低電源消耗與改善畫面閃爍的背光控制方法及其相關背光系統。
相較於傳統所使用之光源,發光二極體(Light Emitting Diode,LED)由於具有省電、元件壽命長、無汞、色域豐富、無須暖燈時間以及反應速度快等優勢,因此,發光二極體已被廣泛應用於顯示與照明用之光源。例如,傳統液晶顯示面板之背光模組是以冷陰極螢光燈管(Cold Cathode Fluorescent Lamp,CCFL)作為光源。如今,隨著發光二極體的發光效率不斷提升且成本日益降低,發光二極體有逐漸取代冷陰極螢光燈管來作為背光模組光源的趨勢。
請參考第1圖,第1圖為傳統使用發光二極體為背光源之一液晶顯示系統10之示意圖。當主機102接收到影像訊號S後,會將其提供至面板驅動晶片106。面板驅動晶片106則據以控制顯示裝置108之顯示面板110的影像輸出。同時,顯示裝置108之背光模組112則使用發光二極體作為光源,以提供背光源予顯示面板110,進而達到顯示影像的效果。主機102包含一影像縮放器104,用來對影像訊號S進行影像縮放處理,以產生符合輸出標準(例如水平與垂直畫面的解析度或縱橫比)之影像訊號與解析度資訊,以提供至面板驅動晶片106與背光控制晶片114。背光控制晶片114根據影像縮放器104所傳來的資訊來驅動背光模組112,以提供顯示面板110達到顯示影像的效果。
一般來說,背光控制晶片會以全開/全關或是掃描式背光(scanning backlight)的方式來控制背光模組112上的發光二極體。其中,掃描式背光方式會比全開/全關的控制方式更為節省功率消耗。然而,習知以掃描式為基礎的背光控制方法,常會因設計不當而導致頻率不足或掃描區域的亮度不均,進而造成畫面閃爍的現象。因此,如何能有效解決前述問題,便成為此一技術領域的重要課題。
因此,本發明之主要目的之一即在於提供一種背光控制方法及背光系統。
本發明揭露一種背光控制方法,用於對應於一顯示面板之一背光模組,包含有:將該背光模組分成複數個背光源區域;根據一顯示畫面之解析度資訊及該顯示面板之一畫面更新率,計算出該顯示畫面之一第一非畫面顯示期間、一畫面顯示期間以及一第二非畫面顯示期間;以及於該第一非畫面顯示期間之後,依序開啟該複數個背光源區域中之光源,以於該顯示畫面之該畫面顯示期間提供背光予該顯示面板,其中每一背光源區域之光源被開啟並持續一點亮期間;其中,該第一非畫面顯示期間為該顯示畫面開始時到顯示該顯示畫面之第一個有效像素的時間點之間隔期間,該畫面顯示期間為顯示該顯示畫面之第一個有效像素的時間點到顯示該顯示畫面之最後一個有效像素的時間點之間隔期間,以及該第二非畫面顯示期間為顯示該顯示畫面之最後一個有效像素的時間點到該顯示畫面結束時之間隔期間。
本發明另揭露一種背光系統,包含有:一背光模組,對應於一顯示面板;以及一背光驅動裝置,包含有:一處理單元,用來將該背光模組分成複數個背光源區域,並根據一顯示畫面之解析度資訊及該顯示面板之一畫面更新率,計算出該顯示畫面之一第一非畫面顯示期間、一畫面顯示期間以及一第二非畫面顯示期間;以及一背光控制單元,用來於該第一非畫面顯示期間之後,依序開啟該複數個背光源區域中之光源,以於該顯示畫面之該畫面顯示期間提供背光予該顯示面板,其中每一背光源區域之光源被開啟並持續一點亮期間;其中,該第一非畫面顯示期間為該顯示畫面開始時到顯示該顯示畫面之第一個有效像素的時間點之間隔期間,該畫面顯示期間為顯示該顯示畫面之第一個有效像素的時間點到顯示該顯示畫面之最後一個有效像素的時間點之間隔期間,以及該第二非畫面顯示期間為顯示該顯示畫面之最後一個有效像素的時間點到該顯示畫面結束時之間隔期間。
請參考第2圖,第2圖為本發明之背光系統20之一實施例示意圖。背光系統20用來提供一顯示面板之背光源。較佳地,顯示面板可為一液晶顯示面板,但不以此為限。背光系統20包含有一背光驅動裝置202以及一背光模組204。背光驅動裝置202包含有一處理單元206以及一背光控制單元208。處理單元206用來將背光模組204分成複數個背光源區域。舉例來說,如第2圖所示,背光模組204分成背光源區域B1~Bn。每一背光源區域包含有至少一個發光源。較佳地,該至少一個發光源可由發光二極體(Light Emitting Diode,LED)來實現。請參考第3圖,第3圖為本發明背光模組204與相應的顯示面板302之一實施例示意圖。如第3圖所示,在顯示裝置30中,顯示面板302經由面板驅動裝置304之控制來顯示影像。背光模組204分成背光源區域B1~Bn。背光源區域B1之光源用來提供顯示面板302之顯示區域A1所需的背光源,背光源區域B2之光源用來提供顯示面板302之顯示區域A2所需的背光源,依此類推,背光源區域Bn之光源用來提供顯示面板302之顯示區域An所需的背光源。
請繼續參考第2圖,處理單元206會接收一顯示畫面之解析度資訊SR,並根據解析度資訊SR及顯示面板之一畫面更新率(Frame Rate),計算出該顯示畫面之第一非畫面顯示期間、一畫面顯示期間以及一第二非畫面顯示期間。其中,第一非畫面顯示期間為該顯示畫面開始時到顯示該顯示畫面之第一個有效像素的時間點之間隔期間,畫面顯示期間為顯示該顯示畫面之第一個有效像素的時間點到顯示該顯示畫面之最後一個有效像素的時間點之間隔期間,以及第二非畫面顯示期間為顯示該顯示畫面之最後一個有效像素的時間點到該顯示畫面結束時之間隔期間。在此情況下,背光控制單元208可於第一非畫面顯示期間之後,依序地開啟背光源區域B1~Bn中之光源,以於該顯示畫面之畫面顯示期間提供背光予該顯示面板。換言之,背光控制單元208會於顯示該顯示畫面之第一個有效像素時開始點亮背光源區域之光源,並依序開啟背光源區域B1~Bn中之光源,直到顯示該顯示畫面之最後一個有效像素。較佳地,每一背光源區域之光源被開啟時,每一背光源區域之光源會持續開啟一點亮期間。
舉例來說,當處理單元206計算出該顯示畫面之第一非畫面顯示期間、一畫面顯示期間以及一第二非畫面顯示期間後,背光控制單元208可於顯示面板顯示第一個有效像素之時,開啟背光源區域B1之光源,並且會持續開啟一點亮期間。接著,關閉背光源區域B1之光源,並開啟背光源區域B2之光源。同時,背光源區域B2之光源也會持續開啟一點亮期間。依此類推,直到開啟背光源區域Bn之光源並持續開啟一點亮期間之後,關閉背光源區域Bn之光源,此時,畫面顯示期間結束,進入第二非畫面顯示期間。
此外,背光控制單元208可於該顯示畫面之第一非畫面顯示期間以及一第二非畫面顯示期間,控制背光模組204以關閉背光源區域B1~Bn之光源。
簡言之,本發明可於第一非畫面顯示期間以及一第二非畫面顯示期間將背光模組204的光源關掉,因而得以大幅節省電源消耗。同時,本發明可於畫面顯示期間,依序地開啟背光源區域B1~Bn中之光源,並且每一被開啟的背光源區域之光源會持續開啟一個點亮期間,如此一來,將可有效降低畫面閃爍的問題。
請參考第4圖,第4圖為顯示畫面之一實施例示意圖。其中陰影處為顯示畫面之一有效像素區域(Active Pixel Area)APA,有效像素區域APA中包含顯示面板實際所顯示出的有效像素。其中區域UB表示顯示畫面的上遮沒區域(Up blanking Area),區域DB表示顯示畫面的下遮沒區域(Down blanking Area)。線段BP與FP分別表示水平遮沒之後廊部分(back porch)與前廊部分(front porch)。區域A1~A4表示顯示面板之顯示區域。因此,第一非畫面顯示期間為自顯示畫面開始之時到有效像素區域APA之第一個有效像素被顯示出時之間的持續期間。詳言之,第一非畫面顯示期間包含顯示畫面之上遮沒區域UB的持續時間與單一水平遮沒線之後廊部分BP的持續時間。也就是說,第一非畫面顯示期間之長度為顯示畫面之上遮沒區域UB的持續時間與單一水平遮沒線之後廊部分BP的持續時間之總和。上遮沒區域UB的持續時間為上遮沒區域UB中之水平遮沒線的個數與單一水平遮沒線的持續時間之乘積,且單一水平遮沒線的持續時間為一水平遮沒線之像素個數與單一像素時間之乘積,單一像素時間為該顯示畫面的畫面時間(frame time)除以該顯示畫面之像素個數。因此。當獲得顯示畫面之相關解析度資訊及畫面更新率資訊時,處理單元206將可據以計算出前述的相關數值,進而估測出第一非畫面顯示期間。
請繼續參考第4圖,第二非畫面顯示期間為自有效像素區域APA之最後一個有效像素被顯示出到顯示畫面結束時之間的持續期間。詳言之,第二非畫面顯示期間包含顯示畫面之下遮沒區域DB的持續時間與單一水平遮沒線之前廊部分FP的持續時間。也就是說,第二非畫面顯示期間之長度為顯示畫面之下遮沒區域DB的持續時間與單一水平遮沒線之前廊部分FP的持續時間之總和。下遮沒區域DB的持續時間為下遮沒區域DB中之水平遮沒線的個數與單一水平遮沒線的持續時間之乘積。並且,如同前述,單一水平遮沒線的持續時間為一水平遮沒線之像素個數與單一像素時間之乘積,單一像素時間為該顯示畫面的畫面時間除以該顯示畫面之像素個數。同理。當獲得顯示畫面之相關解析度資訊及畫面更新率資訊時,即可估測出第二非畫面顯示期間。
請繼續參考第4圖,畫面顯示期間為有效像素區域APA之第一個有效像素被顯示出到最後一個有效像素被顯示出時之間的持續期間。因此,畫面顯示期間之長度即為顯示畫面的畫面時間減掉第一非畫面顯示期間與該第二非畫面顯示期間的時間長度。此外,前述的點亮期間可以是畫面顯示期間之長度除以背光源區域之個數,但不以此為限,可針對不同的應用與系統需求而做適當的調整。
進一步地說明本發明實施例之運作方式,以顯示面板顯示解析度為1920×1080P,畫面更新率為120Hz的顯示畫面為例來作說明,請參考第5圖與第6圖,第5圖為解析度為1920×1080P之顯示畫面之一實施例示意圖。第6圖為解析度為1920×1080P時之水平畫面的解析度之一實施例示意圖。假設經由一多媒體播放器輸出解析度為1920×1080P,畫面更新率為60Hz的影像訊號至一主機之影像縮放器。影像縮放器會將所收到的影像訊號進行縮放處理以產生符合顯示面板的輸出標準,並將相關的解析度資訊提供至背光驅動裝置202。背光驅動裝置202之處理單元206會根據相關的解析度資訊計算出之第一非畫面顯示期間、畫面顯示期間以及第二非畫面顯示期間。
如第5圖所示,首先,顯示畫面的像素個數為(2200×1125),水平像素點數為2200個像素,水平遮沒像素點數為280個像素,垂直線數為1125,垂直遮沒線數為45。如第6圖所示,水平遮沒之後廊部分BP與前廊部分FP分別為192個像素與88個像素。如前所述,顯示畫面的畫面時間為畫面更新率之倒數,即1/120=8.3毫秒(ms)。單一像素時間為該顯示畫面的畫面時間除以顯示畫面之像素個數,即8.3毫秒/(2200×1125)。因此,單一水平遮沒線的持續時間為:
2200×[8.3毫秒/(2200×1125)]=7.38微秒(us)。
當上遮沒區域UB與下遮沒區域DB中之水平遮沒線的個數分別為23與22時,上遮沒區域UB的持續時間為7.38微秒×23,單一水平遮沒線之後廊部分BP的持續時間為192×[8.3毫秒/(2200×1125)],因此,第一非畫面顯示期間之長度為:
7.38微秒×23+192×[8.3毫秒/(2200×1125)]=0.17614毫秒(ms)
也就是說,自顯示畫面的開始時直到第0.17614毫秒之前的這段時間為第一非畫面顯示期間,而在第0.17614毫秒之時也是顯示有效像素區域APA之第一個有效像素的時間點。
進一步地,下遮沒區域DB的持續時間為7.38微秒×22,單一水平遮沒線之前廊部分FP的持續時間為88×[8.3毫秒/(2200×1125)],第二非畫面顯示期間之長度為:
7.38微秒×22+88×[8.3毫秒/(2200×1125)]=0.162294毫秒(ms)
在此情況下,顯示有效像素區域APA之最後一個有效像素的時間點(即第二非畫面顯示期間的開始)為8.3毫秒-0.162294毫秒=8.1377毫秒。也就是說,自顯示畫面的開始後的第8.1377毫秒一直到顯示畫面的結束點的這段時間為第二非畫面顯示期間。畫面顯示期間則是自顯示畫面的開始後的第0.17614毫秒一直到第8.1377毫秒的這段時間。
請繼續參考第5圖,假設背光模組204分成4個背光源區域B1~B4,分別負責顯示面板之顯示區域A1~A4的背光源。點亮時間可設定為7.96156毫秒/4=1.99039毫秒。因此,當背光驅動裝置202之處理單元206計算出之第一非畫面顯示期間、畫面顯示期間以及第二非畫面顯示期間等資訊後,背光控制單元208會於顯示畫面的開始後的控制背光模組204,以關閉所有背光源區域之光源。接著,背光控制單元208會於顯示畫面的開始後的第0.17614毫秒之時開始開啟背光源區域之光源。舉例來說,首先,背光控制單元208於顯示畫面的開始後的第0.17614毫秒之時開啟背光源區域B1之光源,並維持點亮1.99039毫秒。接著,關閉背光源區域B1之光源並開啟背光源區域B2之光源。同理,背光源區域B2之光源也維持點亮1.99039毫秒。依此類推,當背光源區域B4之光源也被開啟並維持點亮1.99039毫秒後,即進入第二非畫面顯示期間。背光控制單元208會於第二非畫面顯示期間控制背光模組204以關閉所有背光源區域之光源。
關於背光控制的實現,以下說明背光系統20於畫面顯示期間時的運作狀況之範例,請參考第7圖至第9圖。第7圖表示於第一非畫面顯示期間之後(即畫面顯示期間開始),背光控制單元208首先開啟光源區域B1之光源(對應於顯示區域A1),並持續一點亮時間。接著,依序地開啟光源區域B2~B4之光源(分別對應於顯示區域A2~A4),同時開啟光源區域B2~B4之光源也都分別持續一點亮時間。第7圖所示的方法是採取一次開啟單一個光源區域的光源的方式來進行。如第8圖與第9圖所示,是採取一次開啟複數個光源區域的光源的方式來進行。
值得注意的是,背光系統20係為本發明之一實施例,本領域具通常知識者當可據以做不同之變化。舉例來說,本發明的背光模組204可以採用任何的發光源排列方式或是發光源種類。處理單元206不拘於被設置於背光驅動裝置之中,處理單元206亦可被整合於一主機之中。
綜上所述,本發明可於第一非畫面顯示期間以及一第二非畫面顯示期間將背光模組204的光源關掉,因而得以大幅節省電源消耗。同時,本發明可於畫面顯示期間,依序地開啟背光模組中各背光源區域中之光源,同時,每一被開啟的背光源區域之光源將會持續開啟一個點亮期間,如此一來,將可有效降低畫面閃爍的問題。
以上所述僅為本發明之較佳實施例,凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾,皆應屬本發明之涵蓋範圍。
10...液晶顯示系統
102...主機
104...影像縮放器
106...面板驅動晶片
108、30...顯示裝置
110、302...顯示面板
112、204...背光模組
114...背光控制晶片
20...背光系統
202...背光驅動裝置
206...處理單元
208...背光控制單元
304...面板驅動裝置
A1~An...顯示區域
APA...有效像素區域
B1~Bn...背光源區域
BP...後廊部分
DB...下遮沒區域
FP...前廊部分
S...影像訊號
SR...解析度資訊
UB...上遮沒區域
第1圖為傳統使用發光二極體為背光源之一液晶顯示系統之示意圖。
第2圖為本發明之背光系統之一實施例示意圖。
第3圖為第2圖之背光模組與相應的顯示面板之一實施例示意圖。
第4圖為本發明之顯示畫面之一實施例示意圖。
第5圖為本發明之解析度為1920×1080P之顯示畫面之一實施例示意圖。
第6圖為本發明之解析度為1920×1080時之水平畫面的解析度之一實施例示意圖。
第7圖至第9圖之本發明之背光系統於畫面顯示期間時的運作狀況之實施例示意圖。
20...背光系統
202...背光驅動裝置
204...背光模組
206...處理單元
208...背光控制單元
B1~Bn...背光源區域
SR...解析度資訊
Claims (21)
- 一種背光控制方法,用於對應於一顯示面板之一背光模組,包含有:將該背光模組分成複數個背光源區域;根據一顯示畫面之解析度資訊及該顯示面板之一畫面更新率,計算出該顯示畫面之一第一非畫面顯示期間、一畫面顯示期間以及一第二非畫面顯示期間;以及於該第一非畫面顯示期間之後,依序開啟該複數個背光源區域中之光源,以於該顯示畫面之該畫面顯示期間提供背光予該顯示面板,其中每一背光源區域之光源被開啟並持續一點亮期間;其中,該第一非畫面顯示期間為該顯示畫面開始時到顯示該顯示畫面之第一個有效像素的時間點之間隔期間,該畫面顯示期間為顯示該顯示畫面之第一個有效像素的時間點到顯示該顯示畫面之最後一個有效像素的時間點之間隔期間,以及該第二非畫面顯示期間為顯示該顯示畫面之最後一個有效像素的時間點到該顯示畫面結束時之間隔期間。
- 如請求項1所述之背光控制方法,其中於該第一非畫面顯示期間,關閉該複數個背光源區域之光源。
- 如請求項1所述之背光控制方法,其中於該第二非畫面顯示期間,關閉該複數個背光源區域之光源,直到該顯示畫面結束時。
- 如請求項1所述之背光控制方法,該第一非畫面顯示期間之長度為該顯示畫面之一上遮沒區域的持續時間與單一水平遮沒線之後廊部分的持續時間之總和。
- 如請求項4所述之背光控制方法,其中該第二非畫面顯示期間之長度為該顯示畫面之一下遮沒區域的持續時間與單一水平遮沒線之前廊部分的持續時間之總和。
- 如請求項5所述之背光控制方法,其中該畫面顯示期間之長度為該顯示畫面的畫面時間與一非畫面顯示期間之差值,其中該非畫面顯示期間為該第一非畫面顯示期間與該第二非畫面顯示期間之總和以及該顯示畫面的畫面時間為該畫面更新率之倒數。
- 如請求項6所述之背光控制方法,其中該點亮期間等於該畫面顯示期間之長度除以複數個背光源區域之個數。
- 如請求項4所述之背光控制方法,其中該上遮沒區域的持續時間為該上遮沒區域中之水平遮沒線的個數與單一水平遮沒線的持續時間之乘積,每一水平遮沒線的持續時間為該每一水平遮沒線之像素個數與單一像素時間之乘積,以及每一像素時間為該顯示畫面的畫面時間除以該顯示畫面之像素個數。
- 如請求項5所述之背光控制方法,其中該下遮沒區域的持續時間為該下遮沒區域中之水平遮沒線的個數與單一水平遮沒線的持續時間之乘積,每一水平遮沒線的持續時間為該每一水平遮沒線之像素個數與單一像素時間之乘積,以及每一像素時間為該顯示畫面的畫面時間除以該顯示畫面之像素個數。
- 如請求項1所述之背光控制方法,其中於該第一非畫面顯示期間之後,依序開啟該複數個背光源區域中之光源之步驟,包含有:於該第一非畫面顯示期間之後,開啟該複數個背光源區域中之至少一個第一背光源區域之光源並持續該點亮期間;以及於開啟該至少一個第一背光源區域之光源並持續該點亮期間之後,開啟該複數個背光源區域中之至少一個第二背光源區域之光源並持續該點亮期間。
- 一種背光系統,包含有:一背光模組,對應於一顯示面板;以及一背光驅動裝置,包含有:一處理單元,用來將該背光模組分成複數個背光源區域,並根據一顯示畫面之解析度資訊及該顯示面板之一畫面更新率,計算出該顯示畫面之一第一非畫面顯示期間、一畫面顯示期間以及一第二非畫面顯示期間;以及一背光控制單元,用來於該第一非畫面顯示期間之後,依序開啟該複數個背光源區域中之光源,以於該顯示畫面之該畫面顯示期間提供背光予該顯示面板,其中每一背光源區域之光源被開啟並持續一點亮期間;其中,該第一非畫面顯示期間為該顯示畫面開始時到顯示該顯示畫面之第一個有效像素的時間點之間隔期間,該畫面顯示期間為顯示該顯示畫面之第一個有效像素的時間點到顯示該顯示畫面之最後一個有效像素的時間點之間隔期間,以及該第二非畫面顯示期間為顯示該顯示畫面之最後一個有效像素的時間點到該顯示畫面結束時之間隔期間。
- 如請求項11述之背光系統,其中於該第一非畫面顯示期間,該背光控制單元關閉該複數個背光源區域之光源。
- 如請求項11所述之背光系統,其中於該第二非畫面顯示期間,該背光控制單元關閉該複數個背光源區域之光源,直到該顯示畫面結束時。
- 如請求項11所述之背光系統,該第一非畫面顯示期間之長度為該顯示畫面之一上遮沒區域的持續時間與單一水平遮沒線之後廊部分的持續時間之總和。
- 如請求項14所述之背光系統,其中該第二非畫面顯示期間之長度為該顯示畫面之一下遮沒區域的持續時間與單一水平遮沒線之前廊部分的持續時間之總和。
- 如請求項15所述之背光系統,其中該畫面顯示期間之長度為該顯示畫面的畫面時間與一非畫面顯示期間之差值,其中該非畫面顯示期間為該第一非畫面顯示期間與該第二非畫面顯示期間之總和以及該顯示畫面的畫面時間為該畫面更新率之倒數。
- 如請求項16所述之背光系統,其中該點亮期間等於該畫面顯示期間之長度除以複數個背光源區域之個數。
- 如請求項14所述之背光系統,其中該上遮沒區域的持續時間為該上遮沒區域中之水平遮沒線的個數與單一水平遮沒線的持續時間之乘積,每一水平遮沒線的持續時間為該每一水平遮沒線之像素個數與單一像素時間之乘積,以及每一像素時間為該顯示畫面的畫面時間除以該顯示畫面之像素個數。
- 如請求項15所述之背光系統,其中該下遮沒區域的持續時間為該下遮沒區域中之水平遮沒線的個數與單一水平遮沒線的持續時間之乘積,每一水平遮沒線的持續時間為該每一水平遮沒線之像素個數與單一像素時間之乘積,以及每一像素時間為該顯示畫面的畫面時間除以該顯示畫面之像素個數。
- 如請求項11所述之背光系統,其中於該第一非畫面顯示期間之後,依序開啟該複數個背光源區域中之光源之步驟,包含有:於該第一非畫面顯示期間之後,開啟該複數個背光源區域中之至少一個第一背光源區域之光源並持續該點亮期間;以及於開啟該至少一個第一背光源區域之光源並持續該點亮期間之後,開啟該複數個背光源區域中之至少一個第二背光源區域之光源並持續該點亮期間。
- 如請求項11所述之背光系統,其中該處理單元可整合於一主機之中。
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