TWI453721B - 在場序彩色顯示器裝置中用於改良調光效能的方法及系統 - Google Patents

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Description

在場序彩色顯示器裝置中用於改良調光效能的方法及系統
本發明一般而言係關於顯示器裝置，且更特定而言係關於在場序彩色(FSC)顯示器裝置中用於改良效能的方法及系統。
近年來，液晶顯示器(LCD)及其他平板顯示器裝置已因向交通工具(例如，飛行器)之操作員顯示資訊之機制而變得日益受歡迎。對此之一個原因係在於LCD能夠提供可易於由使用者即使在高環境光情形(例如，日間飛行)下看見之極明亮且清楚的影像。
習用主動矩陣(AM)LCD使用像素空間平均以自三種不同色彩(例如，紅色、綠色及藍色(RGB))之光發射器(例如，發光二極體(LED))連同一濾色片陣列一起產生全色彩。然而，近似三分之二的可用背光功率常常由一顯著削弱功率效率之濾色片陣列吸收。此功率效率損失導致熱管理成為用於需要高顯示器光亮度之習用LCD顯示器中之一顯著問題。
近來，已開發場序彩色(FSC)顯示器供用於各種影像源，例如，LCD、陰極射線管(CRT)、矽上液晶(LCOS)及數位微鏡(DMM)。FSC顯示器不使用濾色片並仍藉由順序地寫入該顯示器中之每一像素結合順序地切換背光中之RGB發射器來產生全色彩。藉由在時間上平均每一像素之RGB發射來在每一像素處產生全色彩。由於不需要濾色片，因此極大地減少了功率消耗，此常常消除在高光亮度應用中對主動冷卻之需要。另外，在與習用LCD相比較時，顯示器解析度有效地增至三倍，此乃因可在每一個別像素處產生全色彩，而非使用多個組合像素。
然而，對FSC顯示器仍存在數個限制。舉例而言，FSC顯示器幾乎不提供調光能力，此防止FSC顯示器用於其中通常需要一為2000:1或更多之調光率之無數軍用及航空電子顯示應用中。當前FSC顯示器之一第二限制係在一寬廣運作溫度範圍內之色彩不穩定性。發光組件(例如，LED)在延伸之運作溫度範圍及驅動條件內展示大的色彩移位。
因此，期望提供一種在一FSC顯示器裝置中用於改良效能的方法及系統，例如在一寬廣溫度範圍及驅動條件內改良調光及色彩效能。此外，本發明之其他期望特徵及特性結合隨附圖式及本發明之此背景自本發明下隨後實施方式及隨附申請專利範圍將變得顯而易見。
提供一種用於在一具有第一及第二光源之顯示器裝置上顯示一影像之方法。向該顯示器裝置提供一視訊信號。該視訊信號包含第一及第二視訊訊框。每一視訊訊框皆包含對應於該各別第一及第二光源之第一及第二子訊框。使該第一光源在該第一視訊訊框之該第一子訊框期間運作一第一持續時間。使該第一光源在該第二視訊訊框之該第一子訊框期間運作一第二持續時間。該第二持續時間不同於該第一持續時間。
提供一種用於在一具有第一及第二複數個光發射器及一成像源之顯示器裝置上顯示一影像之方法。向該顯示器裝置提供一視訊信號。該視訊信號包含第一及第二視訊訊框。每一視訊訊框皆包含對應於該各別第一及第二複數個光發射器之第一及第二子訊框。使該第一複數個光發射器在該第一視訊訊框之該第一子訊框期間運作一第一持續時間。使該第一複數個光發射器在該第二視訊訊框之該第一子訊框期間運作一第二持續時間。該第二持續時間不同於該第一持續時間。使該第二複數個光發射器在該第一視訊訊框之該第二子訊框期間運作一第三持續時間。使該第二複數個光發射器在該第二視訊訊框之該第二子訊框期間運作一第四持續時間。該第四持續時間不同於該第三持續時間。藉助該成像裝置以在該各別第一及第二持續時間期間自該第一及第二複數個光發射器所發射之光產生一影像。
提供一種顯示器裝置系統。該顯示器裝置系統包含：一背光，其包含第一及第二光發射器；一影像源，其耦合至該背光並經組態以藉助自該第一及第二光發射器所發射之光產生一影像；及一控制器，其耦合至該背光及該影像源。該控制器經組態以：向該背光及該影像源提供一視訊信號，該視訊信號包括第一及第二視訊訊框，每一視訊訊框皆包括對應於該背光之該各別第一及第二光發射器之第一及第二子訊框；使該第一光發射器在該第一視訊訊框之該第一子訊框期間運作一第一持續時間；及使該第一光發射器在該第二視訊訊框之該第一子訊框期間運作一第二持續時間，該第二持續時間不同於該第一持續時間。
以下實施方式在實質上僅係例示性且並不意欲限制本發明或本發明之應用及用途。此外，並不意欲受前述技術領域、背景、發明內容或以下實施方式中所呈現之任何明確表示或隱含理論之限制。亦應注意，圖1-13僅係說明性且並未按比例繪製。
圖1至圖13圖解說明用於在一具有第一及第二光源(例如，多種色彩之發光二極體(LED))之顯示器裝置上顯示一影像的方法及系統。向該顯示器裝置提供一視訊信號。該視訊信號包含第一及第二視訊訊框。每一視訊訊框皆包含對應於該各別第一及第二光源之第一及第二子訊框。使該第一光源在該第一視訊訊框之該第一子訊框期間運作一第一持續時間。使該第一光源在該第二視訊訊框之該第一子訊框期間運作一第二持續時間。該第二持續時間不同於該第一持續時間。持續時間差允許顯示器裝置之光亮度經控制以提供調光(及/或增亮)。
本發明之例示性實施例亦提供一顯示器，其包括一耦合至一FSC液晶顯示器(LCD)模組之場序彩色(FSC)背光。背光系統控制器接收並處理紅色、綠色及藍色光發射器之亮度資料及使FSC背光運作與FSC LCD運作同步之視訊定時信號。此外，該背光系統控制器可使用複數個數位控制件構建而成，其包含場可程式化閘陣列(FPGA)、應用專用積體電路(ASIC)、離散邏輯、微處理器、微控制器及數位信號處理器(DSP)或其組合。
圖1示意性地圖解說明一根據本發明之一個實施例之FSC顯示器系統10。FSC系統10包含一LCD面板12、一FSC背光14、一LCD系統控制器16、一背光子系統控制器18、一背光功率控制器20及一電源22。在圖1中所示之實施例，FSC系統10亦包含一溫度感測器21及一發光度感測器23。
LCD面板12可運作地與LCD系統控制器16及電源22通信。圖2根據本發明之一個實施例圖解說明LCD面板12之一部分。在一個實施例中，LCD面板12係一薄膜電晶體(TFT)LCD面板並包含一下部基板24、一上部基板26、一液晶層28及偏光器30。如熟悉此項技術者將瞭解，下部基板24可係由玻璃製成且具有複數個形成於其上之TFT(薄膜電晶體)32及複數個互連電晶體32之各別列及行之閘電極34(亦即，列線)及源電極36(亦即，行線)。如共同理解，閘電極及源電極34及36將下部基板24界定成複數個顯示像素38。上部基板26亦可係由玻璃製成並在其一下部部分處包含一共同電極40。應注意，至少在一個實施例中，LCD面板12並不包含一濾色片陣列層。共同電極40可大致跨越上部基板26延伸。液晶層28可定位於下部基板24與上部基板26之間並包含一適宜於供用於一FSC LCD顯示器之液晶材料。如圖所示，LCD面板12包含兩個偏光器30，一個定位於下部基板24下方且一個在上部基板26上方。雖未圖解說明，但偏光器30可經定向以使LCD面板以一正常白色模式運作。
再次參照圖1，背光14置於接近於LCD面板12並可運作地與背光功率控制器20通信。圖3更詳細地圖解說明背光14。在一個實施例中，背光14係一包含一支撐基板44之發光二極體(LED)面板，該支撐基板安裝有一LED(例如，RGB LED)陣列46。基板支撐件44可包含一導熱(例如，由銅製成)組件，其互連所有LED 46或多(例如，三)組導熱及/或導電構件(其熱及/或電互連每一色彩之LED)。
在一個實施例中，LED 46包含若干列紅色LED 48、若干列綠色LED 50及若干列藍色LED 52。雖然對於總共108個LED，圖3中所示之LED 46係按一12×9陣列配置，但應理解，背光14可包含較少或相當多的LED，例如超過1000個。如共同理解，紅色LED 48在(例如)430與480太赫(THz)之間之一頻率內(或一頻帶中)發射紅色光。綠色LED 50發射在(例如)540與610THz之間之一頻率內之光。藍色LED 52發射在(例如)610與670THz之間之一頻率內之光。熟悉此項技術者將瞭解，LED 46之確切效能特性或輻射性質(例如，頻率、亮度、發射角度等等)且因此整個背光14可端視LED 46之製造商以及一單個製造商所經歷之製造變化而變化。然而，可使用此技術中所衆所周知之技術(例如，光學測試)來確定該等效能特性變化。LED之輻射性質差別可接著用於最佳化顯示器系統之效能，如下文所述。
再次參照圖1，LCD系統控制器16、背光子系統控制器18、背光功率控制器20及電源22如圖所示可運作地通信及/或電連接。在一個實施例中，控制器16、18及20包含電子組件，其包含各種電路及/或積體電路(例如，FPGA、ASIC)、離散邏輯、微處理器、微控制器及DSP；及/或儲存於一電腦可讀媒體上將由電路執行以單獨或共同實施下文所述之方法及過程之指令。LCD系統控制器16、背光子系統控制器18及背光功率控制器20可因此共同形成一處理或控制系統。如熟悉此項技術者將瞭解，溫度感測器21配置成接近背光14並經組態以感測背光14之一運作溫度。該運作溫度可與整個背光14或與背光14上一個或多個特定色彩之LED 46相關聯。如共同理解，發光度感測器23可係一適光(或色彩)感測器，其經組態以分別偵測三種色彩之LED 46中之每一者之亮度。溫度感測器21及發光度感測器23與背光子系統控制器18可運作地通信。
在運作期間，LCD系統控制器16以色彩及亮度的形式向LCD面板12提供視訊資料或一視訊信號。在一個實施例中，並根據FSC顯示運作，視訊資料應用於順序訊框(全部或部分視訊訊框)中，其中每一訊框皆包含多(例如，三)個子訊框，每一子訊框僅對應於一特定色彩(例如，紅色、綠色或藍色)。舉例而言，第一子訊框僅包含每一顯示像素38(圖2)之紅色資料，第二子訊框僅包含每一顯示像素38之綠色資料，且第三子訊框僅包含每一顯示像素38之藍色資料。該三個順序應用之視訊子訊框由一觀察者的眼睛54在時間上平均以針對LCD面板12上每一所顯示像素38產生適當紅色、綠色及藍色混合。
LCD系統控制器16向背光子系統控制器18提供一同步信號以確保由LCD系統控制器16提供之紅色視訊子訊框與紅色LED 48(圖3)之啟動同步。以一類似方式，LCD系統控制器16向背光子系統控制器18提供同步信號以確保由LCD系統控制器16提供之綠色視訊子訊框及藍色視訊子訊框與各別綠色LED 50及藍色LED 52之啟動同步。
參照圖2，跨越規定由位於液晶層28中之液晶分子所展示之移動(傾斜、扭曲等等)量之每一像素38施加一時變電壓以控制通過LCD面板12之光的量。如此，LCD面板12以一向觀察者的眼睛54顯示資訊(例如，以影像、文字、符號等等之形式)之方式來調變通過其之光。
LCD系統控制器16向背光子系統控制器18提供一影像同步信號，其可端視該影像同步信號之原點以子訊框速率之三分之一、以子訊框速率或以一確保LCD面板12與背光14之間之同步運作之替代速率發生。舉例而言，若子訊框速率為180Hz，則可以60Hz或180Hz提供該影像同步信號。
圖4根據本發明之一個實施例在時間上圖解說明背光14結合LCD面板12之運作。雖然圖4中僅顯示一個訊框，但該運作被分割成若干視訊訊框56，該等視訊訊框中之每一者皆包含一紅色子訊框58、一綠色子訊框60及一藍色子訊框62。根據本發明之一個態樣，子訊框58、60及62具有相依於背光14之期望亮度之可調節LED"導通時間"，如共同理解，其可使用脈衝寬度調變(PWM)來加以控制。
訊框56之持續時間等於子訊框58、60及62之持續時間總和並可類似於用於FSC運作之習用訊框時間(例如，對於60Hz運作16.6667ms)。如圖4中所示，子訊框58、60及62包含非活動部分64及活動部分66。如熟悉此項技術者將瞭解，在非活動部分64期間，不運作背光14上之LED 46中之任一者，而閘電極及源電極34及36(圖2)經組態(亦即，"寫入")以向像素38施加適當電壓。在子訊框58、60及62中之每一者之活動部分66期間，啟動各別色彩之LED 46(例如，紅色LED 48、綠色LED 50或藍色LED 52)，而像素38經適當地組態以選擇性地阻擋由LED 46所發射之光。
因此，在一單個視訊訊框56內，背光14及LCD面板12之運作包含組態像素38三次(亦即，針對每一色彩之LED組態一次)並透過LCD面板12發射光三次(亦即，針對每一色彩之LED啟動一次)。在紅色子訊框58期間，像素38經適當地組態用於非活動部分64內之紅色光，且紅色LED 48在活動部分66內運作。在綠色子訊框60期間，像素38經適當地重新組態用於非活動部分64內之綠色光，且綠色LED 50在活動部分66內運作。在藍色子訊框62期間，像素38再次經適當地重新組態用於非活動部分64內之藍色光，且藍色LED 52在活動部分66內運作。
仍參照圖4，向視訊信號施加脈衝寬度調變以藉由調節子訊框58、60及62之活動部分66(或LED"導通時間")(如由脈衝、或"脈衝寬度"59、61及63上所示之虛線所指示，其指示各別LED之導通時間)來實現背光之光亮度改變。隨著紅色LED之導通時間或脈衝寬度增加，子訊框58(或v空白延遲)之非活動部分64(或其持續時間)減少。同樣地，隨著紅色LED之脈衝寬度減少，子訊框58之非活動部分64增加以抵消減少之紅色脈衝寬度。以一類似方式，隨著子訊框60(或綠色脈衝寬度)之活動部分66增加，子訊框60(或rg延遲)之非活動部分64減少。隨著綠色脈衝寬度減少，子訊框60之非活動部分64增加。對藍色LED而言亦如此，乃因在藍色脈衝寬度(或子訊框62之活動部分)增加時，子訊框62(或gb延遲)之非活動部分64減少，且在藍色之脈衝寬度減少時，子訊框62之非活動部分64增加以抵消減少之藍色脈衝寬度。在一個實施例中，每一LED色彩之最小可能脈衝寬度可近似為最大可能脈衝寬度之百分之10。
圖5使用上述脈衝寬度調變調節圖解說明兩個接續視訊訊框56。如圖所示，紅色、綠色及藍色LED之脈衝寬度或導通時間在第一視訊訊框56中(在左方)比在第二視訊訊框56中(在右方)大。更特定而言，紅色LED之運作時間自第一訊框56中之一第一持續時間改變為第二訊框56中之一第二持續時間。綠色LED之運作時間自第一訊框中之一第三持續時間改變為第二訊框中之一第四持續時間。藍色LED之運作時間自第一訊框中之一第五持續時間改變為第二訊框中之一第六持續時間。在圖5中所示之實施例中，第一、第三及第五持續時間相等，且第二、第四及第六持續時間相等。
因此，運作該等LED之總時間量減小，此導致由該等LED所發射之光之量減小。因此，LCD系統10(圖1)之亮度減小。
在一個實施例中，在以相對高的功率位準運作時，使用上述脈衝寬度調節來調節背光14之亮度。在已達到紅色、綠色或藍色之最小脈衝寬度時，可如圖6中所示藉由峰電流控制提供下部亮度控制範圍內之額外調光，圖6圖解說明最小紅色脈衝寬度與一電流程式化值或曲線圖70之間之關係。在所示實例中，一旦已達成最小紅色脈衝寬度，即可藉由程式化峰發射器電流來減少如由曲線圖70之傾斜部分72所指示之值以提供額外調光能力。可降低峰電流直至已達到運作電流下限74(Imin )。在上部亮度控制範圍內或在脈衝寬度超過最小脈衝寬度時，將峰電流設定為一固定最大值76(Imax )。如共同理解，該最大及最小可准許電流值可基於特定顯示器系統10而變化。雖然圖5具體圖解說明紅色脈衝寬度或LED之下部亮度控制範圍，但應理解，亦可將類似控制方案應用於綠色及藍色LED。
如圖7中所指示，在另一實施例中，上部調光範圍係藉由類似於圖5中所示之一電流程式化曲線圖78加以控制，且下部調光範圍係藉由如上所述之脈衝寬度調變調節加以控制。在於一固定最大值84(Imax )處開始之後，可在一傾斜部分80上將峰電流降低為一運作電流下限82(Imin )。如圖所示，在電流減小為下限82之後，自其最大脈衝寬度開始使用脈衝寬度調變調節。
應理解，峰運作電流及脈衝寬度可基於特定系統需要程式化為無限數目之組合及曲線。舉例而言，雖然一個例示性實施例圖解說明在峰電流曲線變更之前將脈衝寬度調節為一最小值，但亦可針對任一既定脈衝寬度設定值來將峰電流設定為任一可接受系統值。同樣地，在變更脈衝寬度之前將峰電流調節為一最小值之例示性實施例可能已將脈衝寬度設定為具有超過最小限制之電流之任一任意值。
亦應理解，可使用溫度感測器21及發光度感測器23來做出對上述調光方案之調節。舉例而言，LED 46之效能特性可相依於背光14之運作溫度及/或LED 46之"年齡"(或使用)。未經補償之LED背光單元常常展示在顯示器運作溫度範圍內且在該背光單元之全尺寸調光範圍內未經控制之色彩移位。此不期望之特性係由LED特性效能曲線引起。該等LED色彩展示唯一亮度對驅動電流效能曲線及亮度對晶片溫度效能曲線，且此對補償該等特性係期望且有益的。使用LED製造商之資料表，可將特性運作資訊程式化至背光控制系統中並根據亮度及溫度補償背光運作。
在一個實施例中，使用一多項式曲線擬合來提供溫度補償。繪製每一色彩之LED之亮度對溫度。自此圖，應用一多項式曲線擬合，並將該多項式方程式程式化至該背光控制系統中。使用所感測之背光溫度來計算LED溫度效能，並根據所儲存之多項式方程式來補償LED之驅動電流。以一類似方式，可藉助一使用具有任意次序之多項式之適當曲線擬合或藉助指數函數來界定LED之亮度對驅動電流。將驅動電流與亮度之間之此數學關係程式化至背光控制單元之處理演算法中，此基於背光溫度及背光亮度補償每一LED驅動電流。如此，本發明之實施例為每一LED色彩提供補償。該色彩補償可使顯示器之色彩效能在整個顯示器運作溫度範圍且在整個調光範圍內穩定。
圖8根據本發明之另一實施例圖解說明利用不對稱脈衝寬度之兩對接續視訊訊框90。以一類似於上述視訊訊框56之方式，視訊訊框90各自包含三個分別對應於紅色、綠色及藍色LED之子訊框92、94及96。子訊框92、94及96中之每一者皆包含類似於上述彼等非活動部分及活動部分之一非活動部分98及一活動部分100。然而，在圖8中所示之實施例中，子訊框92、94及96之活動部分100具有相當大的不同。亦即，雖然用於組態像素38之時間在每一子訊框58、60及62中近似相同，但每一色彩之"導通時間"係唯一的。每一色彩之導通時間可基於來自每一色彩之所需光亮度及如上所述之個別發射器之相對效能特性(亦即，輻射性質差別)以及觀察者的眼睛54對不同色彩之光之感覺最佳化。
仍參照圖8，紅色、綠色及藍色LED之脈衝寬度或導通時間在第一視訊訊框90中(在左方)比在第二視訊訊框90中(在右方)大，同時保持該等LED之脈衝寬度之不對稱性。因此，運作該等LED之總時間量減小，此導致由該等LED所發射之光之量減小。因此，顯示器系統10(圖1)之亮度減小，同時維持不對稱脈衝寬度之效能益處。
每一色彩之導通時間(且因此子訊框持續時間)可基於來自每一色彩之所需光亮度及如上所述之個別發射器之相對效能特性(亦即，輻射性質差別)以及觀察者的眼睛54對不同色彩之光之感覺最佳化。舉例而言，在藍色光亮度需要低時，藍色LED 52背光工作循環且因此藍色子訊框62時間相對於綠色子訊框60時間及紅色子訊框58時間減少。藉由增加綠色及紅色LED 48及50之工作循環來增加其導通時間(且因此增加其子訊框時間)增加彼等色彩之顯示器光亮度。
上述方法及系統之一個優點係FSC顯示器之調光範圍得以極大地改良且可超過2000:1。另一優點係在於FSC顯示器之色彩均勻度及灰度位準光亮度得以改良。
圖9及10根據本發明之另一實施例圖解說明一LCD面板102及一背光104。圖9及10中所示之實施例結合不對稱子訊框時間運作模式使用多個、可獨立控制之背光區。該等背光區配置成垂直於列掃描方向(亦即，平行於圖2中之LCD面板12中之閘極線34)。藉助多個背光區，可在對應顯示區域已被定址且LCD像素已回應之後不久便接通第一區之後之RGB背光，而無須等待直至已定址整個顯示器已被定址且已回應。因此，可增加RGB發射器之工作循環，此進一步增加顯示器光亮度。
現參照圖9，LCD面板102可類似於圖1及2中所示之LCD面板且類似地包含複數個像素106。然而，像素106被分割成一上部(或第一)區段(或區)108、一中部區段(或第二區段)110及一下部(或第三)區段112。在一個實施例中，正如在一習用LCD中，自頂部至底部掃描LCD面板102。多個區或區段108、110及112之預定數目係由掃描過程期間之時間邊界加以界定。在每一區之該等時間邊界處，調節背光運作以維持與所應用之LCD資料之色彩同步。
如圖10中所示，背光104可類似於圖3中所示之背光且包含一基板114及在基板114上並配置成紅色LED列118、綠色LED列120及藍色LED列122之一LED陣列116。類似於圖9中之區段108、110及112，LED 116被分割成一上部群組124、一中部群組126及一下部群組128，該等群組中之每一者分別被啟動，如下文所述。背光104亦包含分割件130以阻擋來自LED 116之光跨越群組124、126及128之邊界。
在運作期間，LCD面板102及背光104經配置以使得LCD面板102之上部、中部及下部區段108、110及112與背光104之各別上部、中部及下部群組124、126及128對準。可使用與圖4中所描繪之彼等信號類似之信號來驅動LCD面板102及背光104。然而，LCD面板102之上部區段108中像素106之照明在中部及下部區段110及112中之像素106之照明之前發生。亦即，在紅色子訊框58(圖4)中，一旦已寫入且組態LCD面板102之上部區段108中之像素106(亦即，在紅色子訊框58之非活動部分64之後)，即啟動背光104之上部群組124中之紅色LED 118(亦即，紅色子訊框58之活動部分66)。在上部群組124中之紅色LED 118之啟動期間，寫入且組態LCD面板102之中部區段110中之像素106。在組態LCD面板102之中部區段110中之像素106之後，啟動背光104之中部群組126中之紅色LED 118。
此實施例之特定益處係在於LCD面板102之上部區段108及背光104之上部群組124繼續執行如由綠色及藍色子訊框60及62所規定之運作，而其他區段及群組仍在紅色子訊框58下運作。
圖11及12分別根據本發明之另一實施例圖解說明一LCD面板132及一背光134。應注意，為清楚地圖解說明，並不顯示LCD面板132上之像素。類似於圖9及10中所示，圖11及12之實施例使用分別對應於LCD面板132之區段142、144及146之多個、可獨立控制之背光區136、138及140。背光134之每一區136、138及140皆包含四個可獨立控制之區域(或背光部分)148、150、152及154，其邊界顯示於圖11及12兩者中。如圖所示，背光區136、138及140中之每一者之區域148、150、152及154可與LCD面板132之區段142、144及146中之一者對準。在此實施例中，如同圖9及10中所示之實施例一樣，背光區136、138及140經配置以垂直於列掃描方向(亦即，平行於圖2中之LCD面板12中之閘極線34)。此外，當使用可調節脈衝寬度運作模式針對一FSC LCD掃描該等背光區時，可個別控制每一區136-140中之每一區域148-154之R、G、B光亮度值。
關於構造，LCD面板132可類似於先前實施例中所使用之LCD面板。如同圖9及10中所示之實施例一樣，區136-140之數目係由列掃描(或訊框重新整理)過程期間之時間邊界加以界定。在每一區136-140之邊界處，調節背光運作以維持與LCD資料之色彩同步。LCD之各個區域係由具有獨立R、G、B光亮度控制之背光134之對應區域來照明。在實際運作中，背光134中之區136-140中之每一者中之區域148-154中之每一者之RGB光亮度值係自該LCD中欲呈現之影像資料計算而得。使用上述可調節脈衝寬度方法，將對應於(該影像資料中)較亮影像區域之LED背光區域148-154驅動至較高光亮度位準，且將對應於該影像資料中較暗區域之LED背光區域148-154驅動至較低光亮度位準。因此，LCD離軸漏光針對低灰度位準像素急劇減小，且顯示反差比在寬闊視角內得以增強。因此，該顯示器之影像品質得以改良。
LED背光134之每一區域148-154之RGB光亮度值係自欲顯示之影像資料計算而得。實質上，可使用自欲顯示於該LCD上之影像資料計算而得之驅動電壓將圖12中所示之LED背光134驅動為一極低解析度顯示器(例如，其中十二個區域148-154中之每一者對應於一"像素")。雖然圖11及12顯示一每一區中具有三個區136-140及四個區域48-154之顯示器，但該顯示器可實際上被分成更多或更少區且每一區又可分割成更多或更少可獨立控制之背光區域。此實施例之一額外優點係在於其允許顯示運作期間之進一步功率節省。
其他實施例可利用不同數目及配置之光源(例如，LED)。數目及配置連同該等LED之大小及形狀一起可變化。舉例而言，可調節特定色彩(例如，藍色)之數目以調節彼特定色彩之光亮度以便脈衝寬度可在一更大範圍內變化。另外，所使用之LCD面板(或其他影像源)之總體大小及形狀可變化。舉例而言，一具有一大致矩形形狀之LCD面板可具有一在3與15英吋之間之長度及一在1.5與12英吋之間之寬度。
圖13根據本發明之一個實施例示意性地圖解說明一其中可構建上述顯示器系統10(圖1)之交通工具200，例如，一飛行器。在一個實施例中，交通工具200可係許多不同類型飛行器中之任一者，諸如例如，一私人螺旋槳或噴射引擎驅動飛機、一商業噴射式客機或一直升機。在所描繪之實施例中，交通工具200包含一飛行甲板202(或座艙)及一航空電子/飛行系統204。雖未具體圖解說明，但應理解，如共同理解，交通工具200亦包含飛行甲板202及航空電子/飛行系統204連接至其之一框架或本體。亦應注意，交通工具200僅係例示***通工具且可在不存在所描繪之組件、系統及資料源中之一者或多者之情形下構建而成。應額外瞭解，交通工具200可在存在一個或多個額外組件、系統或資料源之情形下構建而成。另外，應理解，系統10可用於除飛行器之外之交通工具，例如具有一封閉座艙之有人駕駛地面交通工具(例如，油罐或裝甲運兵車)或敞篷式交通工具(例如，悍馬類交通工具)。此外，顯示器系統10可用於可攜式計算裝置(例如膝上型電腦)或具有LCD顯示器之其他類似行動裝置中。
飛行甲板202包含一使用者介面206、顯示器裝置208(例如，一初級飛行顯示器(PFD))、一通信無線電210、一導航無線電212及一音訊裝置214。使用者介面206經組態以自使用者211(例如，導航員)接收輸入，並回應於該使用者輸入向航空電子/飛行系統204供應命令信號。使用者介面206可包含飛行控制件及各種已知使用者介面裝置中之任一者或其組合，其包含(但不限於)：一遊標控制裝置(CCD)(例如，一滑鼠、一軌迹球或操縱桿)及/或一鍵盤、一個或多個按鈕、開關或旋鈕。在所描繪之實施例中，使用者介面206包含一CCD 216及一鍵盤218。使用者211使用CCD 216(除其他之外)在顯示器裝置208上移動一遊標符號，並可使用鍵盤218來(除其他之外)輸入文本資料。
仍參照圖1，顯示器裝置208(其可包含上述平板顯示器系統)係用於以圖形、圖標及/或文本格式來顯示各種影像及資料，並回應於由使用者211供應至使用者介面206之使用者輸入命令向使用者211供應視覺回饋。
如共同理解，通信無線電210係用於與交通工具200外部之實體進行通信，例如空中交通控制器其他飛行器之導航員。導航無線電212係用於自外部源接收關於交通工具位置之各種類型之資訊並將其傳遞給使用者，例如全球定位衛星(GPS)系統及自動測向儀(ADF)(如下文所述)。在一個實施例中，音訊裝置214係一安裝於飛行甲板202內之音訊揚聲器。
航空電子/飛行系統204包含：一跑道認知及咨詢系統(RAAS)220、一儀錶起降系統(ILS)222、一飛行指示器224、一天氣資料源226、一地形回避警告系統(TAWS)228、一空中防撞系統(TCAS)230、複數個感測器232(例如，一大氣壓力感測器、一溫度計及一風速感測器)、一個或多個地形資料庫234、一個或多個導航資料庫236、一導航及控制系統(或導航電腦)238及一處理器240。航空電子/飛行系統204之各種組件經由一資料匯流排242(或航空電子匯流排)可運作地通信。雖未圖解說明，但導航及控制系統238可包含一飛行管理系統(FMS)、一控制顯示單元(CDU)、一自動導航或自動引導系統、多個飛行控制表面(例如，副翼、升降舵及一方向舵)、一空中資料電腦(ADC)、一高度計、一空中資料系統(ADS)、一全球定位衛星(GPS)系統、一自動測向儀(ADF)、一羅盤、至少一個引擎及傳動裝置(亦即，起落架)。
處理器240可係衆多已知通用微處理器中之任一者或一回應於程式指令運作之應用專用處理器。在所描繪之實施例，處理器240包含板上RAM(隨機存取記憶體)244及板上ROM(唯讀記憶體)246。控制處理器240之程式指令可儲存於RAM 244及ROM 246中之任一者或兩者中。舉例而言，運作系統軟體可儲存於ROM 246中，而各種運作模式軟體常式及各種運作參數可儲存於RAM 244中。應瞭解，此僅係一個用於儲存運作系統軟體及軟體常式之例示性方案，且亦可構建各種其他儲存方案。亦應瞭解，處理器240可使用各種其他電路而不僅是一可程式化處理器來實施。例如，亦可使用數位邏輯電路及類比信號處理電路。
雖然前述實施方式中已呈現至少一個例示性實施例，但應瞭解存在衆多變化。亦應瞭解，該(等)例示性實施例僅係實例，且並不意欲以任何方式限制本發明之範疇、適用性或組態。相反，前述實施方式將為熟悉此項技術者提供用於構建該(等)例示性實施例之方便指導方針。應理解，可對元件之功能及配置做出各種改變，而不背離如隨附申請專利範圍及其合法等效物中所闡明之本發明範疇。
10．．．FSC系統
12．．．LCD面板
14．．．FSC背光
16．．．LCD系統控制器
18．．．背光子系統控制器
20．．．背光功率控制器
21．．．溫度感測器
22．．．電源
23．．．發光度感測器
54．．．觀察者的眼睛
24．．．下部基板
26．．．上部基板
28．．．液晶層
30．．．偏光器
32．．．TFT(薄膜電晶體)
34．．．閘電極
36．．．源電極
38．．．顯示像素
40．．．共同電極
44．．．支撐基板
46．．．LED陣列
48．．．紅色LED
50．．．綠色LED
52．．．藍色LED
56．．．視訊訊框
58．．．紅色子訊框
59．．．綠色子訊框
60．．．藍色子訊框
61．．．脈衝寬度
62．．．子訊框
63．．．脈衝寬度
64．．．非活動部分
66．．．活動部分
70．．．曲線圖
72．．．傾斜部分
74．．．運作電流下限
76．．．固定最大值
78．．．電流程式化曲線圖
80．．．傾斜部分
82．．．運作電流下限
84．．．固定最大值
90．．．視訊訊框
92．．．子訊框
94．．．子訊框
96．．．子訊框
98．．．非活動部分
100．．．活動部分
102．．．LCD面板
106．．．像素
108．．．上部區段
110．．．中部區段
112．．．下部區段
104．．．背光
114．．．基板
118．．．紅色LED列
120．．．綠色LED列
122．．．藍色LED列
124．．．上部群組
126．．．中部群組
128．．．下部群組
130．．．分割件
116．．．LED陣列
132．．．LCD面板
142．．．區段
144．．．區段
146．．．區段
148．．．區域
150．．．區域
152．．．區域
154．．．區域
134．．．背光
136．．．背光區
138．．．背光區
140．．．背光區
200．．．交通工具
202．．．飛行甲板
204．．．航空電子/飛行系統
206．．．使用者介面
208．．．顯示器裝置
210．．．通信無線電
211．．．使用者
212．．．導航無線電
214．．．音訊裝置
216．．．遊標控制裝置(CCD)
218．．．鍵盤
220．．．跑道認知及咨詢系統(RAAS)
222．．．儀錶起降系統(ILS)
224．．．飛行指示器
226．．．天氣資料源
228．．．地形回避警告系統(TAWS)
230．．．空中防撞系統(TCAS)
232．．．感測器
234．．．地形資料庫
236．．．導航資料庫
238．．．導航及控制系統(或導航電腦)
240．．．處理器
242．．．資料匯流排
244．．．板上RAM(隨機存取記憶體)
上文已結合隨附圖式描述了本發明，其中相同編號表示相同元件，且
圖1係一根據本發明之一個實施例之場序彩色(FSC)顯示器系統之一示意性平面圖；
圖2係圖1之顯示器系統內之一LCD面板之一部分之一橫截面等角視圖；
圖3係圖1之顯示器系統內之一背光之一平面圖；
圖4係圖解說明圖1之顯示器系統在根據本發明之一個實施例之一個視訊訊框期間之運作之時間圖；
圖5係一圖解說明圖1之顯示器系統在連續視訊訊框期間之運作之時間圖；
圖6用曲線圖圖解說明一結合類似於圖4中所示之顯示器系統之運作使用之峰電流控制方法；
圖7根據一不同實施例用曲線圖圖解說明一結合類似於圖4中所示之顯示器系統之運作使用之峰電流控制方法；
圖8係一圖解說明圖1之顯示器系統在其中使用不對稱LED導通時間之連續視訊訊框期間之運作之時間圖；
圖9係一根據本發明之另一實施例之液晶顯示器(LCD)面板之一平面圖；
圖10係一供用於與圖9之LCD面板結合之背光之一平面圖；
圖11係一根據本發明之一進一步實施例之LCD面板之一平面圖；
圖12係一供用於與圖11之LCD面板結合之背光之一平面圖；及
圖13係一其中可構建圖1之顯示器系統之交通工具之一示意性方塊圖。
56．．．視訊訊框
58．．．紅色子訊框
59．．．綠色子訊框
60．．．藍色子訊框
61．．．脈衝寬度
62．．．子訊框
63．．．脈衝寬度
64．．．非活動部分
66．．．活動部分

Claims (10)

  1. 一種用於在一具有第一及第二光源(46、48)之顯示器裝置(10)上顯示一影像之方法，該方法包括：向該顯示器裝置(10)提供一視訊信號，該視訊信號包括第一及第二視訊訊框(56)，每一視訊訊框皆包括對應於該等各別第一及第二光源(46、48)之第一及第二子訊框(58、60)，該等第一及第二子訊框具有對於該等第一及第二光源之可調節導通時間；使該第一光源(46)在該第一視訊訊框(56)之該第一子訊框(58)期間運作，以產生一第一複數個第一光發射脈衝，該第一複數個第一光發射脈衝之每一者具有一第一導通時間及一第一脈衝寬度；及使該第一光源(46)在該第二視訊訊框(56)之該第一子訊框(58)期間運作，以產生一第二複數個第一光發射脈衝，該第二複數個第一光發射脈衝之每一者具有一第二導通時間及一第二脈衝寬度，該第二導通時間不同於該第一導通時間，因而該第二脈衝寬度不同於該第一脈衝寬度。
  2. 如請求項1之方法，其進一步包括：使該第二光源(48)在該第一視訊訊框(56)之該第二子訊框(60)期間運作，以產生一第一複數個第二光發射脈衝，該第一複數個第二光發射脈衝之每一者具有一第三導通時間及一第三脈衝寬度；及使該第二光源(48)在該第二視訊訊框(56)之該第二子 訊框(60)期間運作，以產生一第二複數個第二光發射脈衝，該第二複數個第二光發射脈衝之每一者具有一第四導通時間及一第四脈衝寬度。
  3. 如請求項2之方法，其中該第一光源(46)發射在一第一頻帶內之光且該第二光源(48)發射在一第二頻帶內之光，該第二頻帶不同於該第一頻帶。
  4. 如請求項3之方法，其進一步包括基於該視訊信號藉助一影像源(12)以自該等第一及第二光源(46、48)所發射之該光產生一影像。
  5. 如請求項4之方法，其中該第三導通時間及該第三脈衝寬度分別相同於該第一導通時間及該第一脈衝寬度。
  6. 如請求項5之方法，其中該第四導通時間及該第四脈衝寬度分別相同於該第二導通時間及該第二脈衝寬度。
  7. 如請求項4之方法，其中該第三導通時間及該第三脈衝寬度分別不同於該第一導通時間及該第一脈衝寬度，且該第四導通時間及該第四脈衝寬度分別不同於該第二導通時間及該第二脈衝寬度。
  8. 一種顯示器裝置系統(10)，其包括：一背光(14)，其包括第一及第二光發射器(46、48)；一影像源(12)，其耦合至該背光(14)並經組態以藉助自該等第一及第二光發射器(46、48)所發射之光產生一影像；及一控制器(16)，其耦合至該背光(14)及該影像源(12)，該控制器(16)經組態以： 向該背光(14)及該影像源(12)提供一視訊信號，該視訊信號包括第一及第二視訊訊框(56)，每一視訊訊框皆包括對應於該背光(14)之該等各別第一及第二光發射器(46、48)之第一及第二子訊框(58、60)，該等第一及第二子訊框具有對於該等第一及第二光源之可調節導通時間；使該第一光發射器(46)在該第一視訊訊框(56)之該第一子訊框(58)期間運作，以產生一第一複數個第一光發射脈衝，該第一複數個第一光發射脈衝之每一者具有一第一導通時間及一第一脈衝寬度；且使該第一光發射器(46)在該第二視訊訊框(56)之該第一子訊框(58)期間運作，以產生一第二複數個第一光發射脈衝，該第二複數個第一光發射脈衝之每一者具有一第二導通時間及一第二脈衝寬度，該第二導通時間不同於該第一導通時間，因而該第二脈衝寬度不同於該第一脈衝寬度。
  9. 如請求項8之系統，其中該控制器(16)進一步經組態以：使該第二光源(48)在該第一視訊訊框(56)之該第二子訊框(60)期間運作，以產生一第一複數個第二光發射脈衝，該第一複數個第二光發射脈衝之每一者具有一第三導通時間及一第三脈衝寬度；及使該第二光源(48)在該第二視訊訊框(56)之該第二子訊框(60)期間運作，以產生一第二複數個第二光發射脈衝，該第二複數個第二光發射脈衝之每一者具有一第四 導通時間及一第四脈衝寬度，該第四導通時間不同於該第三導通時間，因而該第四脈衝寬度不同於該第三脈衝寬度。
  10. 如請求項9之系統，其中該背光(14)進一步包括一第三光發射器(50)且該視訊信號之每一視訊訊框(56)皆進一步包括一對應於該第三光發射器(50)之第三子訊框(62)，且其中該控制器(16)進一步經組態以：使該第三光源(50)在該第一視訊訊框(56)之該第三子訊框(62)期間運作，以產生一第一複數個第三光發射脈衝，該第一複數個第三光發射脈衝之每一者具有一第五導通時間及一第五脈衝寬度；及使該第三光源(50)在該第二視訊訊框(56)之該第三子訊框(62)期間運作，以產生一第二複數個第三光發射脈衝，該第二複數個第三光發射脈衝之每一者具有一第六導通時間及一第六脈衝寬度，該第六導通時間不同於該第五導通時間，因而該第六脈衝寬度不同於該第五脈衝寬度。
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