TWI486936B - 使用於一顯示裝置之時序控制器及其相關方法 - Google Patents

Description

使用於一顯示裝置之時序控制器及其相關方法

本發明係指一種顯示裝置內的時序控制機制，尤指一種顯示裝置內的時序控制器與相關的方法。

一般而言，由於目前可攜式顯示裝置(例如一筆記型電腦)上之顯示面板的解析度係為固定的，所以，繪圖卡的設計係每次直接輸出具有固定解析度的影像資料至顯示面板，中間不會經過任何的影像縮放處理或影像處理，換言之，使用者只能透過內建的繪圖卡進行影像處理來達到等效上調整該可攜式顯示裝置之顯示面板特性的效果。然而，隨著影像資料的複雜度提高以及顯示面板的日新月異，此一調整方式將無法符合使用者(觀賞者)的需求，因此，發展一種可在可攜式顯示裝置中符合使用者需求的顯示機制是相當迫切需要的。

因此，本發明之目的之一在於提供一種使用於一顯示裝置的時序控制器與相關方法，以解決前述的問題；該時序控制器至少整合影像處理電路與背光驅動電路的其中之一，因此可產生較符合觀賞者需求的影像。

依據本發明之一實施例，其係揭露一種使用於一顯示裝置的時序控制器。該時序控制器包含有一影像處理電路、一亮度調整電路、一資料處理電路與一資料處理電路，其中該影像處理電路係用來接收一影像訊號，並對該影像訊號中之一影像資料進行影像處理以產生一處理後影像資料；該亮度調整電路係耦接至該影像處理電路，用來依據該顯示裝置之一面板的電壓至亮度的轉換特性來對該處理後影像資料進行亮度調整，以產生一調整後影像資料；該資料處理電路係耦接至該亮度調整電路，用來依據該面板的像素排列方式，將該調整後影像資料轉換成一顯示資料，以輸出至該面板之一驅動電路；以及該驅動訊號產生電路係用來依據該影像訊號中之一同步訊號來產生複數驅動訊號，以控制該驅動電路。

依據本發明之實施例，其另揭露一種使用於一顯示裝置之一時序控制的方法。該方法包含有：將一影像訊號進行影像處理以產生一處理後影像資料；依據該顯示裝置之一面板的電壓至亮度的轉換特性來對該處理後影像資料進行亮度調整，以產生一調整後影像資料；依據該面板的像素排列方式，將該調整後影像資料轉換成一顯示資料，以輸出至該面板之一驅動電路；以及依據該影像訊號中之一同步訊號來產生複數驅動訊號，以控制該驅動電路。

請參照第1圖，第1圖是本發明一實施例使用於一顯示裝置105中之時序控制器(Timing Controller)100的方塊示意圖。顯示裝置105係可設置於一筆記型電腦(Notebook)或一可攜式電子裝置中，該筆記型電腦(或該可攜式電子裝置)除了包含有顯示裝置105外，仍包括有一繪圖卡(或稱為繪圖控制器)110。實際上，顯示裝置105包含有未顯示於第1圖中的一面板(Panel)，該面板係為一液晶顯示面板，且顯示裝置105另包含有時序控制器100、液晶驅動電路120、發光二極體驅動電路125與發光二極體背光模組130。

時序控制器100包含有一影像處理電路1005、一背光控制電路1010、一亮度調整電路1015、一圖框比率控制電路(Frame Rate Control Circuit)1020、一資料處理電路1025及一驅動訊號產生電路1030。詳細來說，影像處理電路1005係用來接收來自於繪圖卡110的一影像訊號，並對該影像訊號中的影像資料S_IN進行影像處理以產生一處理後影像資料S_IN’；亮度調整電路1015則耦接於影像處理電路1005，並用來依據顯示裝置105之面板的電壓至亮度的轉換特性來對該處理後影像資料S_IN’進行亮度調整，以產生一調整後影像資料S_G；而圖框比率控制電路1020則耦接於亮度調整電路1015，並用來對該調整後影像資料S_G進行圖框比率控制處理以產生一圖框比率處理後影像資料S_FRC；資料處理電路1025則耦接於圖框比率控制電路1020，並依據該面板的像素排列方式，將該圖框比率處理後影像資料S_FRC(由圖框比率控制電路1020處理調整後影像資料S_G後所得到)轉換成一顯示資料S_D，該顯示資料S_D係符合該面板所需要的資料格式。特別來說，顯示資料S_D的影像資料係被正確地傳輸至該面板的一驅動電路，以便將影像資料傳輸至該面板上的相對應像素位置。實作上，該資料處理電路1025係直接將該圖框比率處理後影像資料S_FRC轉換為該顯示資料S_D；驅動訊號產生電路1030則依據前述影像訊號中的一同步訊號S_E來產生複數驅動訊號S_C，以控制液晶驅動電路120，其中驅動訊號S_C例如包括水平起始訊號、資料載入(Data Load)訊號、垂直起始訊號及閘極致能訊號等。

在本實施例中，影像處理電路1005所執行之影像處理並不限定於一種實作方式，舉例來說，影像處理電路1005可包含一影像銳利度調整單元及/或一色彩六軸調整單元等執行影像數值調整的元件，亦即，該影像處理的機制可以包含影像銳利度調整及/或色彩六軸調整等影像處理機制。請參照第2圖，第2圖是第1圖所示之影像處理電路之一實施例的方塊示意圖，影像處理電路1005包含有一影像銳利度調整單元10051與一色彩六軸調整單元10052，其中影像銳利度調整單元10051係利用銳化(Peaking)處理來處理該影像資料S_IN以使影像中物件的邊緣部位更加銳利，加強影像物件邊緣的視覺效果，舉例來說，影像銳利度調整單元10051可以使用一高通濾波器來濾除該影像資料S_IN中的低頻資訊並留下高頻資訊，以強調影像中較高頻的影像邊緣。另一方面，色彩六軸調整單元10052係可接著獨立調整該影像資料S_IN中色彩的紅/綠/藍/青/洋紅/黃(R/G/B/C/M/Y)六色的彩度與飽和度來產生該處理後影像資料S_IN’，以更精確地調整色彩的顏色，如此使紅/綠/藍/青/洋紅/黃等六色的色彩更為順暢，並針對每一色彩的亮度、對比、色調與飽和度逐一調校，以使某一軸線上的顏色更加受到人眼的喜愛，例如，調整綠色軸線上的彩度來使人眼感受到較濃的綠色，換言之，使用者可藉由色彩六軸調整單元10052的運作來自行設定個人的色彩預設值。由於目前習知的可攜式電子裝置(例如筆記型電腦)並未具有上述影像處理電路1005內之電路的運作與功能，因此，對於設置有上述時序控制器100的筆記型電腦，其優點在於，可使廠商在筆記型電腦出廠之前，利用時序控制器100的影像處理電路1005進行影像處理以達到調整筆記型電腦之螢幕顯示特性的目的，而習知筆記型電腦之時序控制器未具有影像處理電路，因此不能在筆記型電腦本身出廠之前進行螢幕顯示特性的調整，所以，本實施例的時序控制器100可視為一智慧型時序控制裝置。

由於各種不同面板係具有不同的電壓至亮度的轉換特性，亦即，對相同的輸入電壓而言，不同面板可能會產生不同的亮度(即光線強度)，因此，亮度調整電路1015即根據目前所應用的面板的電壓至亮度的轉換特性，來調整該處理後影像資料S_IN’的像素資料，使時序控制器100後端的數位類比轉換器(未繪示於第1圖中)將調整後的像素資料轉換為適當的顯示驅動電壓來驅動顯示面板(例如液晶顯示面板)，在此，亮度調整電路1015可為一伽瑪(Gamma)調整電路，用以根據面板的伽瑪特性(即電壓至亮度的轉換關係)，進行對應的伽瑪值調整，亦即，亮度調整電路1015係對該處理後影像資料S_IN’進行伽瑪值的調整以產生該調整後影像資料S_G。在亮度調整電路1015產生該調整後影像資料S_G之後，圖框比率控制電路1020接著對該調整後影像資料S_G進行圖框比率控制處理以產生該圖框比率處理後影像資料S_FRC，圖框比率控制電路1020的目的在於控制畫面圖框轉換/圖框比率並利用人眼視覺暫留的特性，使人眼感受到不同色彩的影像，例如，當兩種顏色高速轉換時，人眼所感受到的會是兩種顏色之間的漸層色，所以，圖框比率控制電路1020可控制圖框轉換的速率或圖框的比率，在有限的影像資料位元條件下顯示出更多種的顏色，實際運用上，若紅、綠、藍三色各具有6位元的資料輸出，則透過圖框比率控制電路1020的處理，可增加至相當於8位元之資料輸出的顯示效果。

資料處理電路1025主要是用以根據液晶顯示面板像素的排列方式，將影像資料轉換成適當的格式，在一實施例中，若該液晶顯示面板上每一像素之三原色子像素的資料排列方式為綜向排列(例如依照紅、綠、藍由上至下垂直排列)，則液晶驅動電路120中所需要的資料驅動電路數目只需原本數目的三分之一，因此，資料處理電路1025會對應將影像資料轉換成符合液晶顯示面板所需要的格式。請參照第3圖，第3圖是第1圖所示之資料處理電路1025之一實施例的方塊示意圖。在本實施例中，資料處理電路1025的功用在於依據面板驅動電路的數目來處理不同面板之影像資料的排序，其包含有一緩衝器選擇單元301及兩掃描線緩衝器305與310，資料處理電路1025於此之運作係將所接收之連續的該圖框比率處理後影像資料S_FRC轉換成可顯示於前述該面板上的資料，亦即該顯示資料S_D，舉例來說，某一面板之顯示區域的像素可分成兩組(例如螢幕左半邊的像素與螢幕右半邊的像素)，分別由兩組不同的驅動電路進行驅動，而掃描線緩衝器305與310係用來分別緩衝該圖框比率處理後影像資料S_FRC。實作上，緩衝器選擇單元301係輸出一選擇訊號S_SE並通過一反向相器產生另一選擇訊號S_SE’，藉由兩選擇訊號S_SE與S_SE’於同一時間下只選擇掃描線緩衝器305與310其中一緩衝器進行資料緩衝，可達成將不同部分的資料儲存於不同掃描線緩衝器的結果，例如，該圖框比率處理後影像資料S_FRC中的第一部分資料DATA_1與第二部分資料DATA_2可被分別儲存至掃描線緩衝器305與310中，接著，掃描線緩衝器305與310再將第一、第二部分資料DATA_1與DATA_2分別輸出並提供給前述兩組驅動電路。當應用於一高解析度面板的情況下，利用兩組驅動電路來驅動面板可降低驅動電路的操作頻率。此外，資料處理電路1025並不限定於只包括兩個掃描線緩衝器(元件305與310)，在另外實施例中，資料處理電路1025亦可包含有三個、四個等複數個掃描線緩衝器，而此亦符合本發明的精神。由上可知，資料處理電路1025係針對可攜式電子裝置(例如筆記型電腦)的顯示面板特性進行適當的設計，當某一筆記型電腦的顯示面板具有不同種類的影像資料驅動方式，則資料處理電路1025的設計亦隨之不同，因此，在筆記型電腦出廠前，製造商可針對不同特性的顯示面板，採用相對應之資料處理電路1025的設計來因應。

請參照第4圖，第4圖是第1圖所示之背光控制電路之一實施例的方塊示意圖。背光控制電路1010係用來接收該影像資料S_IN，並依據該影像資料S_IN產生至少一背光控制訊號S_BC來控制顯示裝置105之一背光模組(未顯示於第1圖中)以達到動態背光控制的目的，舉例來說，背光控制電路1010包含有一亮度轉換單元405、一亮度分布分析單元410與一控制單元415，其中亮度轉換單元405係用來接收該影像資料S_IN，並依據該影像資料S_IN中像素資料的三原色(紅、綠、藍)來產生該影像資料S_IN所對應之一亮度訊號(Luminance Signal)S_L，而亮度分布分析單元410係耦接至亮度轉換單元405並用來分析該亮度訊號S_L以產生一亮度分布結果訊號S_A，以及控制單元415係耦接至亮度分布分析單元410並用來依據該亮度分布結果訊號S_A以產生一背光控制訊號S_BC來控制顯示裝置405的背光模組。

亮度分布分析單元410的分析方式，例如係分析並計算該影像資料S_IN中每一圖框的平均亮度或是分析並計算每一連續複數張圖框的平均亮度，來產生該亮度分布結果訊號S_A，換言之，亮度轉換單元405係將每一像素資料轉換為其相對應的亮度訊號S_L，而亮度分布分析單元410接著再依據圖框中不同像素所對應到的亮度訊號S_L來產生該亮度分布結果訊號S_A，因此，控制單元415則參考每一圖框的平均亮度或連續複數張圖框的平均亮度(亦即該亮度分布結果訊號)來產生該背光控制訊號S_BC，在平均亮度不同下，該背光控制訊號S_BC將使背光模組產生不同的照光度，如此，當某一圖框的亮度較暗時，控制單元415所輸出之該背光控制訊號S_BC將可藉由控制例如發光二極體驅動電路125而降低整張圖框的背光，而當該圖框的亮度較亮時，該背光控制訊號S_BC將可控制發光二極體驅動電路125來提高整張圖框的背光，此種動態背光控制的機制可除了在應用於可攜式電子裝置時減少電力損耗外，亦可使實際畫面的顯示效果更為精緻。當然，最簡單直覺的動態背光控制機制係在整張圖框畫面全黑時直接關閉背光源，此種方式亦落入本發明的範疇。實作上，控制單元415可藉由使用等式或對照表以便依據所接收的亮度分布結果訊號S_A來產生適當的背光控制訊號S_BC，而發光二極體驅動電路125再依據該背光控制訊號S_BC產生對應的脈波寬度調變控制訊號S_PWM來驅動發光二極體背光模組130。此外，在另一實施例中，亮度分布分析單元410的分析方式亦可預先設定幾組對應於不同亮度的群組，依據該亮度訊號S_L所對應之亮度落入的群組來決定該亮度分布結果訊號S_A。由於前述影像處理電路1005與背光控制電路1010係皆整合於時序控制器100之內，所以，使用者可經由時序控制器100來調整/選擇所想要的顯示效能與效果，而不需透過繪圖卡110，此外，時序控制器100也可達到適應性地調整面板背光的效果。

第5圖係繪示第1圖中所示之時序控制器100產生資料S_D與訊號S_C的操作流程圖。倘若大體上可達到相同的結果，並不需要一定照第5圖所示之流程中的步驟順序來進行，且第5圖所示之步驟不一定要連續進行，亦即其他步驟亦可***其中；詳細的步驟說明係描述於下：步驟500：開始；步驟505：影像處理電路1005接收來自於繪圖卡110的影像訊號，並對影像訊號中的影像資料S_IN進行影像處理以產生一處理後影像資料S_IN’；步驟510：亮度調整電路1015依據顯示裝置105之面板的電壓至亮度的轉換特性來對處理後影像資料S_IN’進行亮度調整，以產生一調整後影像資料S_G；步驟515：圖框比率控制電路1020對調整後影像資料S_G進行圖框比率控制處理以產生一圖框比率處理後影像資料S_FRC；步驟520：資料處理電路1025依據面板的像素排列方式，將圖框比率處理後影像資料S_FRC(由圖框比率控制電路1020處理調整後影像資料S_G後所得到)轉換成一顯示資料S_D，以輸出至面板的驅動電路120；步驟525：驅動訊號產生電路1030依據該影像訊號中之一同步訊號S_E來產生複數驅動訊號S_C，以控制驅動電路120；以及步驟530：結束。

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。

100．．．時序控制器

105．．．顯示裝置

110．．．繪圖卡

120．．．液晶驅動電路

125．．．發光二極體驅動電路

130．．．發光二極體背光模組

301．．．緩衝器選擇單元

305、310．．．掃描線緩衝器

405．．．亮度轉換單元

410．．．亮度分布分析單元

415．．．控制單元

1005．．．影像處理電路

1010．．．背光控制電路

1015．．．亮度調整電路

1020．．．圖框比率控制電路

1025‧‧‧資料處理電路

1030‧‧‧驅動訊號產生電路

10051‧‧‧影像銳利度調整單元

10052‧‧‧色彩六軸調整單元

第1圖為本發明一實施例使用於一顯示裝置中之時序控制器的方塊示意圖。

第2圖為第1圖所示之影像處理電路的方塊示意圖。

第3圖為第1圖所示之資料處理電路的方塊示意圖。

第4圖為第1圖所示之背光控制電路的方塊示意圖。

第5圖為第1圖中所示之時序控制器產生資料S_D與訊號S_C的操作流程圖。

100．．．時序控制器

105．．．顯示裝置

110．．．繪圖卡

120．．．液晶驅動電路

125．．．發光二極體驅動電路

130．．．發光二極體背光模組

1005．．．影像處理電路

1010．．．背光控制電路

1015．．．亮度調整電路

1020．．．圖框比率控制電路

1025．．．資料處理電路

1030．．．驅動訊號產生電路

Claims (16)

1. 一種使用於一顯示裝置之時序控制器，其包含有：一影像處理電路，用來接收一影像訊號，並對該影像訊號中之一影像資料進行影像處理以產生一處理後影像資料；一亮度調整電路，用來依據該顯示裝置之一面板的電壓至亮度的轉換特性來對該處理後影像資料進行亮度調整，以產生一調整後影像資料；一資料處理電路，用來依據該面板的像素排列方式，將該調整後影像資料轉換成一顯示資料，以輸出至該面板之一驅動電路；以及一驅動訊號產生電路，用來依據該影像訊號中之一同步訊號來產生複數驅動訊號，以控制該驅動電路；其中該影像處理電路包含有：一色彩六軸調整單元，用來對該影像資料進行一色彩六軸調整以產生該處理後影像資料。
2. 如申請專利範圍第1項所述之時序控制器，其另包含有：一背光控制電路，用來接收該影像資料，並依據該影像資料產生一背光控制訊號來控制該顯示裝置之一背光模組。
3. 如申請專利範圍第2項所述之時序控制器，其中該背光控制電路包含有：一亮度轉換單元，用來接收該影像資料，並依據該影像資料產 生該影像資料所對應之一亮度訊號；一亮度分布分析單元，用來分析該亮度訊號以產生一亮度分布結果訊號；以及一控制單元，用來依據該亮度分布結果訊號以產生該背光控制訊號。
4. 如申請專利範圍第1項所述之時序控制器，其另包含有：一圖框比率控制電路，耦接於該亮度調整電路與該資料處理電路之間，用來對該調整後影像資料進行圖框比率控制處理以產生一圖框比率處理後影像資料；其中該資料處理電路係將該圖框比率處理後影像資料轉換成該顯示資料。
5. 如申請專利範圍第4項所述之時序控制器，其中該資料處理電路包含有：一緩衝器選擇單元，用來產生一選擇訊號以決定一緩衝器進行資料緩衝；以及複數個緩衝器，耦接至該緩衝器選擇單元，用來依據該選擇訊號以緩衝該圖框比率處理後影像資料，並依據該顯示裝置之驅動電路的數目產生該顯示資料。
6. 如申請專利範圍第1項所述之時序控制器，其中該影像處理電路另包含有： 一影像銳利度調整單元，用來對該影像資料進行一影像銳利度調整以產生該處理後影像資料。
7. 如申請專利範圍第1項所述之時序控制器，其中該顯示裝置係設置於一筆記型電腦(notebook)。
8. 如申請專利範圍第1項所述之時序控制器，其中該顯示裝置係為一液晶顯示裝置。
9. 一種使用於一顯示裝置之一時序控制的方法，其包含有：將一影像訊號進行影像處理以產生一處理後影像資料；依據該顯示裝置之一面板的電壓至亮度的轉換特性來對該處理後影像資料進行亮度調整，以產生一調整後影像資料；依據該面板的像素排列方式，將該調整後影像資料轉換成一顯示資料，以輸出至該面板之一驅動電路；以及依據該影像訊號中之一同步訊號來產生複數驅動訊號，以控制該驅動電路；其中對該影像訊號進行影像處理以產生該處理後影像資料之步驟包含有：對該影像訊號進行一色彩六軸調整以產生該處理後影像資料。
10. 如申請專利範圍第9項所述之方法，其另包含有：接收該影像訊號，並依據該影像訊號產生一背光控制訊號來控 制該顯示裝置之一背光模組。
11. 如申請專利範圍第10項所述之方法，其中驅動該顯示裝置之該背光模組之步驟包含有：接收該影像訊號，並依據該影像訊號產生該影像訊號所對應之一亮度訊號；分析該亮度訊號以產生一亮度分布結果訊號；以及依據該亮度分布結果訊號以產生該背光控制訊號。
12. 如申請專利範圍第9項所述之方法，其另包含有：對該調整後影像資料進行圖框比率控制處理以產生一圖框比率處理後影像資料；以及將該調整後影像資料轉換成該顯示資料之步驟包含有：將該圖框比率處理後影像資料轉換為該顯示資料。
13. 如申請專利範圍第12項所述之方法，其中將該圖框比率處理後影像資料轉換為該顯示資料包含有：產生一選擇訊號以決定一緩衝器進行資料緩衝；以及依據該選擇訊號，使用複數個緩衝器來緩衝該圖框比率處理後影像資料，並依據該顯示裝置之驅動電路的數目產生該顯示資料。
14. 如申請專利範圍第9項所述之方法，其中對該影像訊號進行影 像處理以產生該處理後影像資料之步驟另包含有：對該影像訊號進行一影像銳利度調整以產生該處理後影像資料。
15. 如申請專利範圍第9項所述之方法，其中該顯示裝置係設置於一筆記型電腦。
16. 如申請專利範圍第9項所述之方法，其中該顯示裝置係為一液晶顯示裝置。