TWI401666B - 對比度提昇方法 - Google Patents

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TWI401666B TW097105820A TW97105820A TWI401666B TW I401666 B TWI401666 B TW I401666B TW 097105820 A TW097105820 A TW 097105820A TW 97105820 A TW97105820 A TW 97105820A TW I401666 B TWI401666 B TW I401666B
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Description

對比度提昇方法
本案係指一種應用於顯示裝置的對比度提昇方法，特別是一種應用於液晶顯示裝置的對比度提昇方法。
近年來，液晶顯示器的技術突飛猛進，且製造成本亦不斷下降，使得液晶顯示器(LCD)已幾乎完全取代傳統陰極射線管(CRT)在監視器上的市場。並且隨著液晶顯示技術的進步，液晶電視的市場更是快速地成長，而對液晶電視的性能要求也越來越高。液晶電視相較於傳統的CRT電視，具有諸多優點，例如：體積超薄、畫面更大、解析度大幅提高等。然而液晶電視也有其弱點，例如：對比度不如傳統CRT電視，此乃因為液晶電視的背光模組一直點亮，在暗畫面時，液晶本身性質使然，不易將光線完全阻絕，造成些許漏光所致。因此如何提高對比度成為液晶顯示技術亟待突破的重點。
目前現有技術為了提昇對比度，通常依照畫面的整體輝度值的高低，即時調整背光模組的亮度。例如：當所要顯示的畫面的整體輝度值較低時，即時調低背光模組的亮度；當所要顯示的畫面的整體輝度值較高時，則即時調高背光模組的亮度。然而此種方法容易造成畫面閃爍及忽明忽暗的現象，使得人眼觀看時不舒服，進而容易造成視覺疲勞的問題。同時，當快速且頻繁地調整背光模組的亮度，會顯著地減少背光模組的使用壽命。另一方面， 在暗畫面時，由於背光模組亮度的調降，雖然可提高對比度，但會使得整體畫面變得較為暗沉。
為了克服上述問題，本發明提出嶄新的概念與解決方法，能有效解決畫面閃爍、觀看時不舒服的問題，並同時能提昇液晶顯示器的對比度。
本發明提供一種可應用於液晶顯示裝置的對比度提昇的方法，可提昇液晶顯示器的對比度。
本發明提供一種可應用於液晶顯示裝置的對比度提昇的方法，可提昇液晶顯示器的對比度。
本案提供一種對比度提昇方法，適用於一顯示裝置，其中該顯示裝置包括一背光模組並具有一最大輝度值，該方法包含：持續於每一單位時間內接收一畫面訊號；持續計算每一該畫面訊號所對應的一畫面的一畫面輝度值與該最大輝度值的一比例，並將該比例設定為一即時相對輝度；設定一第一比例及一第一調整時間；當該即時相對輝度小於該第一比例時，將該背光模組的亮度於該第一調整時間內逐漸調降至一最小亮度；設定一第二比例及一第二調整時間；以及當該即時相對輝度大於該第二比例時，將該背光模組的亮度於該第二調整時間內逐漸調昇至一最大亮度。
本案另提供一種對比度提昇方法，適用於一顯示裝置，其中該顯示裝置包括一背光模組並具有一最大輝度值，該方法包含：持續於每一單位時間內接收一畫面訊 號；持續計算每一該畫面訊號所對應的一畫面的一畫面輝度值與該最大輝度值的一比例，並將該比例設定為一即時相對輝度；設定一第一比例、一第一緩衝時間及一第一調整時間；當連續多個該即時相對輝度小於該第一比例的連續時間達該第一緩衝時間時，將該背光模組的亮度於該第一調整時間內逐漸調降至一最小亮度；設定一第二比例、一第二緩衝時間及一第二調整時間；以及當連續多個該即時相對輝度大於該第二比例的連續時間達該第二緩衝時間時，將該背光模組的亮度於該第二調整時間內逐漸調昇至一最大亮度。
根據上述構想，其中該顯示裝置包括複數個像素，且該最大輝度值為所有每一該像素的一最高灰階值的總合，而該即時相對輝度為該畫面中所有每一該像素所發出的光的一灰階值的總合除以該最大輝度值。
根據上述構想，其中該顯示裝置包括複數個像素，且在將該背光模組的亮度於該第一調整時間內逐漸調降至一最小亮度的步驟的同時，更將所有每一該像素的一原灰階值逐漸調整到一補償灰階值。
根據上述構想，其中在將該背光模組的亮度於該第二調整時間內逐漸調昇至一最大亮度的步驟的同時，更將所有每一該像素的該補償灰階值逐漸調回到該原灰階值。
根據上述構想，其中該第一比例的範圍介於8-12%。
根據上述構想，其中該第一緩衝時間為2-5秒。
根據上述構想，其中該第一調整時間大於5秒。
根據上述構想，其中該第二比例的範圍介於17-25%。
根據上述構想，其中該第二緩衝時間小於3秒。
根據上述構想，其中該第二調整時間大於2秒。
本案又提供一種顯示裝置，包括：一接收元件，用以接收一畫面訊號；一計算元件，用以計算該畫面訊號的一輝度值相對於該顯示裝置的一最大輝度值的一比例，設該比例為一輝度比例；一背光模組；以及一控制元件，用以依據該輝度比例與一預設比例的大小關係，來調整該背光模組的亮度。
根據上述構想，其中該預設比例更包括一第一預設比例及一第二預設比例；當該輝度比例小於該第一預設比例時，該控制元件調降該背光模組的亮度；當該輝度比例大於該第二預設比例時，該控制元件調昇該背光模組的亮度。
根據上述構想，其中該控制元件設定一第一控制時間及一第二控制時間；當該輝度比例小於該第一預設比例時，該控制元件於該第一控制時間內，調降該背光模組的亮度；當該輝度比例大於該第二預設比例時，該控制元件於該第二控制時間內，調昇該背光模組的亮度。
根據上述構想，其中該控制元件設定一第一緩衝時間及一第二緩衝時間；當該輝度比例於第一緩衝時間內，皆小於該第一預設比例時，該控制元件調降該背光模組的亮度；當該輝度比例於第二緩衝時間內，皆大於該第二預設比例時，該控制元件調昇 該背光模組的亮度。
本案得藉由下列詳細說明，俾得更深入之了解。
本發明將藉由下述之較佳實施例並配合圖示，作進一步之詳細說明。
[第一實施例]
第一圖為本發明第一實施例的背光模組的亮度調整過程示意圖。一般而言，液晶電視(或液晶顯示器)一秒中約播放60張畫面，因此每隔1/60秒，就會有一張新的畫面顯示。請參照第一圖，橫軸為時間軸，其上方為隨著時間進行，每個時間點的畫面的總輝度值相對於液晶電視最大輝度值的比例，本發明稱其為即時輝度比例。各個畫面的總輝度值可由輸入的畫面訊號來計算出來，此畫面訊號可能來自DVD播放機、藍光光碟播放機、有線電視的同軸電線、存有影像電子檔的硬碟或記憶卡、甚至連接網際網路(Internet)的光纖等。
最大輝度值的計算方法，可以用最大灰階值乘以液晶電視(或液晶顯示器)的總像素(含次像素)。例如：當灰階值分為256階(8bit)時，其中第0階最暗，而第255階最亮，而液晶電視有200萬像素，其中每一像素包括三個各自會發出紅、綠、藍三原色光的次像素，則最大輝度值為255乘以200萬再乘以3，即1,530,000,000。若灰階值分為1024階(10bit)時，其中第0階最暗，而第1023階最亮，而液晶 電視有200萬像素，則最大輝度值為1023乘以200萬再乘以3，即6,138,000,000。另外各畫面的總輝度值的計算方法，則可以為該畫面中所有各次像素的灰階值的總合。最後，即時輝度比例即為各畫面的總輝度值除以最大輝度值，所得到的比例。
當然，此即時輝度比例的計算方法也可以採用加權(weighting)計算的方法。例如對某一段灰階值乘以一個較大或較低的權重值，也可以針對某個顏色進行加權計算，或針對某些灰階值及某些顏色同時進行加權計算。
請參照第一圖，在橫軸的上方為每個時間點的畫面的即時輝度比例，在橫軸的下方為對應每個時間點的背光模組的亮度調整過程。當時間點從零開始時，畫面的即時輝度比例為100%，隨著時間推移，即時輝度比例開始往下降，到達T10 時間點時，即時輝度比例降到10%的預設比例時，本實施例即啟動對背光模組亮度的調降，從最高亮度Imax逐漸往下調降亮度，到T11 時間點時，亮度降至最低亮度Imin。在本實施例中，從T10 到T11 設定為9秒。此種亮度逐漸緩降的設計，可避免使用者感覺到畫面突然地變暗，而有不舒適的感覺。
第二圖為本發明的灰階值補償曲線。請參照第二圖，本發明的灰階值補償曲線約在灰階值為32時補償最多，最亮及最暗則不補償，而灰階值接近32的較低灰階值則補償較多。此灰階值的補償，可使暗畫面不至於變得暗沉，而可使畫面看起來更有鮮明層次感。
在本實施例中，當背光模組亮度從T10 開始逐漸調降 亮度到T11 結束的過程中，灰階值補償功能亦同步啟動，意即將各像素的原本灰階值，從T10 到T11 設定的9秒內，逐漸調昇到所對應的補償灰階值。因為調昇的過程為緩昇，所以使用者不會感覺到畫面突然地變亮，而有不舒適的感覺。
請再參照第一圖，當時間點從T11 到T12 過程中，由於即時輝度比例皆低於10%的預設比例，所以背光模組的亮度仍維持在最低亮度Imin不變。從T12 到開始，即時輝度比例開始往上昇，到T13 時間點時，即時輝度比例超過20%的另一預設比例，此時便啟動對背光模組亮度的調昇。將亮度由最低亮度Imin往上調昇，到T14 時間點時，亮度調到最高亮度Imax。在本實施例中，從T13 到T14 設定為2秒。同樣地，因為調昇的過程為緩昇，所以使用者不會感覺到畫面突然地變亮，而有刺眼不舒適的感覺。
在本實施例中，當背光模組亮度從T13 開始逐漸調昇亮度到T14 結束的過程中，灰階值補償的調回亦同步啟動，意即將各像素的補償灰階值，從T13 到T14 設定的2秒內，逐漸調降回到所對應的原本灰階值。
綜合上述，在本實施例中，設定即時輝度比例在10%以下為作用區，可將背光模組亮度調至最小亮度；設定即時輝度比例在10%至20%為緩衝區，當設定即時輝度比例從10%往上昇時，須超過20%，才開始將背光模組亮度由最小亮度往上調昇，以免過於頻繁地啟動背光模組亮度的調整功能，影響背光模組燈管的壽命。
[第二實施例]
第三圖為本發明第二實施例的背光模組的亮度調整過程示意圖。本實施例的每個時間點的即時輝度比例與第一實施例完全相同，意即輸入完全相同的畫面訊號，以利比較本實施例與第一實施對背光模組亮度的調整方法的不同。在本實施中，特別導入緩衝時間的概念，進一步避免過於頻繁地啟動背光模組亮度的調整功能，詳細說明如下。
請參照第三圖，當時間點從零開始時，畫面的即時輝度比例為100%，隨著時間推移，即時輝度比例開始往下降，到達T20 時間點時，即時輝度比例降到10%的預設比例時，本實施啟動計時功能。當從T20 到達T21 這段時間點內，由於即時輝度比例一直保持在10%以下所持續累積的時間已達預設的緩衝時間(例如設定為3秒)，此時便啟動背光模組亮度的調整功能，將亮度由最高亮度I’max逐漸往下調降亮度，到T22 時間點時，亮度降至最低亮度I’min。
在本實施例中，從T21 到T22 設定為9秒。此種亮度逐漸緩降的設計，可避免使用者感覺到畫面突然地變暗，而有不舒適的感覺或看不清楚的情況。
本實施例與第一實施例同樣亦導入灰階值補償功能。請參照第二圖，當背光模組亮度從T21 開始逐漸調降亮度到T22 結束的過程中，灰階值補償功能亦同步啟動，意即將各像素的原本灰階值，從T21 到T22 設定的9秒內，逐漸調昇到所對應的補償灰階值。因為調昇的過程為緩昇，所以使用者不會感覺到畫面突然地變亮，而有不舒適的感覺。此灰階值的補償，可使暗畫面不至於變得暗沉， 而可使畫面看起來更有鮮明層次感。
請繼續參照第三圖，當時間點從T22 到T23 過程中，由於即時輝度比例皆低於10%的預設比例，所以背光模組的亮度仍維持在最低亮度I’min不變。從T23 到開始，即時輝度比例開始往上昇，到T24 時間點時，即時輝度比例超過20%的另一預設比例，此時便啟動計時功能。從T24 到達T25 這段時間點內，由於即時輝度比例一直保持在20%以上所持續累積的時間已達預設的緩衝時間(例如設定為0.5秒)，此時便啟動背光模組亮度的調整功能，將亮度由最低亮度I’min逐漸往上調昇亮度，到T26 時間點時，亮度調昇至最高亮度I’max。
在本實施例中，從T25 到T26 設定為2秒。同樣地，因為調昇的過程為緩昇，所以使用者不會感覺到畫面突然地變亮，而有刺眼不舒適的感覺。
本實施例在T25 到T26 的背光模組亮度的調昇過程中，與第一實施例同樣導入灰階值補償的調回動作，亦使用緩降的方式，詳細內容，不再重述。
[第三實施例]
請參閱第四圖，其係本發明第三實施例的顯示裝置的示意圖。本實施例提出一種顯示裝置1，具有提昇對比度的功效。顯示裝置1可以是液晶顯示器(例如是液晶電視)或其它需要背光模組的顯示裝置。顯示裝置1(例如是液晶電視)包括接收元件10、計算元件20、控制元件30及背光模組40。
接收元件10可以用來接收畫面訊號，此畫面訊號可能來自DVD播放機、藍光光碟播放機、有線電視的同軸電線、存有影像電子檔的硬碟或記憶卡或磁帶、甚至連接網際網路(Internet)的光纖等。
計算元件20可以是一個積體電路(Integrated Circuit,IC)晶片，可以用來計算由接收元件10所接收到的畫面訊號的每個畫面的輝度值、還有顯示裝置1的最大輝度值，以及前述兩個輝度值的比例。計算的方法已詳述於第一實施例中，請參考第一實施例相關的部分。
控制元件30可以是一個IC晶片，可以根據計算元件20所計算出來的輝度值比例，與一個或多個預設比例進行大小關係的比較，再依照比較結果，來控制是否調整背光模組40的亮度。其比較與控制的方法，可以如第一及第二實施例所述，採用亮度緩降、緩昇，以及導入緩衝時間的概念等。詳細內容請參考第一及第二實施例。另外，控制元件30的比較與控制的方法，也可採用第一及第二實施例所述之外的方法。
本實施例的計算元件20與控制元件30可以是分開的兩個IC晶片，也可以整合成一個IC晶片，甚至可以與背光模組的IC晶片或顯示裝置中的其它IC晶片作整合。
本實施例的顯示裝置1可以依據畫面的輝度值，來動態調整背光模組的亮度，能提高對比度。
綜上所述，本案提供具高對比度的顯示裝置，以及幾種對比度提昇方法，其可應用於液晶顯示裝置或其它具有背光模組的顯示裝置，藉由計算畫面的輝度值，來動態調 整背光模組的亮度，並使用亮度緩降或緩昇的方法，以及導入緩衝時間的方法，可以避免刺眼的情況，或過於頻繁地調整背光模組亮度，所造成的畫面閃爍，同時還能提高液晶顯示裝置的對比度，提昇畫面品質。
本案得由熟悉本技藝之人士任施匠思而為諸般修飾，然皆不脫如附申請專利範圍所欲保護者。
1‧‧‧顯示裝置
10‧‧‧接收元件
20‧‧‧計算元件
30‧‧‧控制元件
40‧‧‧背光模組
T10 、T11 、T12 、T13 、T14 、T20 、T21 、T22 、T23 、T24 、T25 、T26 ‧‧‧時間點
Imax、I’max‧‧‧最高亮度
Imin、I’min‧‧‧最低亮度
第一圖為本發明第一實施例的背光模組的亮度調整過程示意圖。
第二圖為本發明的灰階值補償曲線。
第三圖為本發明第二實施例的背光模組的亮度調整過程示意圖。
第四圖為本發明第三實施例的顯示裝置的示意圖。
T20 、T21 、T22 、T23 、T24 、T25 、T26 ‧‧‧時間點
I’max‧‧‧最高亮度
I’min‧‧‧最低亮度

Claims (21)

  1. 一種對比度提昇方法，適用於一顯示裝置，其中該顯示裝置包括一背光模組並具有一最大輝度值，該背光模組具有一最大亮度與一最小亮度，該方法包含：持續於每一單位時間內接收一畫面訊號；持續計算每一該畫面訊號所對應的一畫面的一總輝度值與該最大輝度值的一比例，並將該比例設定為一即時相對輝度，其中該最大輝度值係由該顯示裝置之總像素以及關聯於每一像素的像素解析度所決定，且該總輝度值係由該畫面之每一像素的灰階值所決定；設定一第一比例及一第一調整時間；當該即時相對輝度小於該第一比例時，將該背光模組的亮度於該第一調整時間內逐漸地且線性地從該最大亮度調降至該最小亮度；設定一第二比例及一第二調整時間；以及當該即時相對輝度大於該第二比例時，將該背光模組的亮度於該第二調整時間內逐漸地且線性地從該最小亮度調昇至該最大亮度。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該最大輝度值為所有每一該像素的一最高灰階值的總合，而該即時相對輝度為該畫面中所有每一該像素所發出的光的一灰階值的總合除以該最大輝度值。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中在將該背光模組的亮度於該第一調整時間內逐漸地且線性地從該最 大亮度調降至該最小亮度的步驟的同時，更將所有每一該像素的一原灰階值逐漸調整到一補償灰階值。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之方法，其中在將該背光模組的亮度於該第二調整時間內逐漸地且線性地從該最小亮度調昇至該最大亮度的步驟的同時，更將所有每一該像素的該補償灰階值逐漸調回到該原灰階值。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該第一比例的範圍介於8-12%。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該第一調整時間大於5秒。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該第二比例的範圍介於17-25%。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該第二調整時間大於2秒。
  9. 一種對比度提昇方法，適用於一顯示裝置，其中該顯示裝置包括一背光模組並具有一最大輝度值，該背光模組具有一最大亮度與一最小亮度，該方法包含：持續於每一單位時間內接收一畫面訊號；持續計算每一該畫面訊號所對應的一畫面的一總輝度值與該最大輝度值的一比例，並將該比例設定為一即時相對輝度，其中該最大輝度值係由該顯示裝置之總像素以及關聯於每一像素的像素解析度所決定，且該總輝度值係由該畫面之每一像素的灰階值所決定；設定一第一比例、一第一緩衝時間及一第一調整時 間；當連續多個該即時相對輝度小於該第一比例的連續時間達該第一緩衝時間時，將該背光模組的亮度於該第一調整時間內逐漸地且線性地從該最大亮度調降至該最小亮度；設定一第二比例、一第二緩衝時間及一第二調整時間；以及當連續多個該即時相對輝度大於該第二比例的連續時間達該第二緩衝時間時，將該背光模組的亮度於該第二調整時間內逐漸地且線性地從該最小亮度調昇至該最大亮度。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之方法，其中該最大輝度值為所有每一該像素的一最高灰階值的總合，而該即時相對輝度為該畫面中所有每一該像素所發出的光的灰階值的總合除以該最大輝度值。
  11. 如申請專利範圍第9項所述之方法，其中在將該背光模組的亮度於該第一調整時間內逐漸地且線性地從該最大亮度調降至該最小亮度的步驟的同時，更將所有每一該像素的一原灰階值逐漸增加到一補償灰階值。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之方法，其中在將該背光模組的亮度於該第二調整時間內逐漸地且線性地從該最小亮度調昇至該最大亮度的步驟的同時，更將所有每一該像素的該補償灰階值逐漸調回到該原灰階值。
  13. 如申請專利範圍第9項所述之方法，其中該第一比 例的範圍介於8-12%。
  14. 如申請專利範圍第9項所述之方法，其中該第一緩衝時間為2-5秒。
  15. 如申請專利範圍第9項所述之方法，其中該第一調整時間大於5秒。
  16. 如申請專利範圍第9項所述之方法，其中該第二比例的範圍介於17-25%。
  17. 如申請專利範圍第9項所述之方法，其中該第二緩衝時間小於3秒。
  18. 如申請專利範圍第9項所述之方法，其中該第二調整時間大於2秒。
  19. 一種顯示裝置，包括：一接收元件，用以接收對應於一畫面的一畫面訊號；一計算元件，用以計算該畫面的一總輝度值相對於該顯示裝置的一最大輝度值的一比例，設該比例為一輝度比例，其中該最大輝度值係由該顯示裝置之總像素以及關聯於每一像素的像素解析度所決定，且該總輝度值係由該畫面之每一像素的灰階值所決定；一背光模組，具有一最大亮度與一最小亮度；以及一控制元件，用以依據該輝度比例與一預設比例的大小關係，來調整該背光模組的亮度，其中，該預設比例包括一第一預設比例及一第二預設比例，且該第二預設比例大於該第一預設比例，其中，當該輝度比例小於該第一預設比例時，該控制 元件逐漸地且線性地調降該背光模組的亮度以從該最大亮度至該最小亮度，其中，當該輝度比例大於該第二預設比例時，該控制元件逐漸地且線性地調昇該背光模組的亮度以從該最小亮度至該最大亮度。
  20. 如申請專利範圍第19項所述之顯示裝置，其中該控制元件設定一第一調整時間及一第二調整時間；當該輝度比例小於該第一預設比例時，該控制元件於該第一調整時間內，逐漸地且線性地調降該背光模組的亮度以從該最大亮度至該最小亮度；當該輝度比例大於該第二預設比例時，該控制元件於該第二調整時間內，逐漸地且線性地調昇該背光模組的亮度以從該最小亮度至該最大亮度。
  21. 如申請專利範圍第19項所述之顯示裝置，其中該控制元件設定一第一緩衝時間及一第二緩衝時間；當該輝度比例於第一緩衝時間內，皆小於該第一預設比例時，該控制元件逐漸地且線性地調降該背光模組的亮度以從該最大亮度至該最小亮度；當該輝度比例於第二緩衝時間內，皆大於該第二預設比例時，該控制元件逐漸地且線性地調昇該背光模組的亮度以從該最小亮度至該最大亮度。
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