TWI744089B - 顯示器背光源控制方法 - Google Patents

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Abstract

一種顯示器背光源控制方法可控制一顯示器背光源以適應複數種更新率。該方法包含下列步驟：判斷一更新率與一閾值之間的關係；在該關係指出該更新率從大於該閾值變成小於該閾值後，發送一低更新率模式背光控制訊號，以令該顯示器背光源先於一高至低過渡期內提供高至低過渡期背光，然後提供非過渡期固定背光，其中該高至低過渡期背光包含高至低過渡期頻閃背光與高至低過渡期固定背光；以及在該關係指出該更新率從小於該閾值變成大於該閾值後，發送一高更新率模式背光控制訊號，以令該顯示器背光源先於一低至高過渡期內提供低至高過渡期背光，然後提供非過渡期頻閃背光，其中該低至高過渡期背光包含低至高過渡期頻閃背光與低至高過渡期固定背光。

Description

顯示器背光源控制方法
本發明是關於顯示器背光源控制方法，尤其是關於暫留型顯示器(hold-type display)的背光控制方法。
當一暫留型顯示器(例如：液晶顯示器(LCD))顯示移動的物體時，人眼會因視覺暫留現象(visual staying phenomenon)而覺得物體影像模糊，這稱為動態模糊(motion blur)。
為了解決動態模糊的問題，一般做法會快速啟閉一暫留型顯示器的背光模組，以達到背光插黑(black insertion)的效果，這稱為頻閃背光(strobe backlight)技術。頻閃背光技術只在一圖框時間(frame time)的一小部分內開啟一顯示器背光源，而在該圖框時間的其它部分內關閉該顯示器背光源,以減少視覺暫留現象。一般頻閃背光技術的原理如圖1所示(根據時序呈現)，其中垂直同步訊號(V-Sync)、後廊(back-porch)、有效區(active)、前廊(front-porch)等等為本領域的通常知識，本說明書在此不予詳述。如圖1所示，每個頻閃背光(右側網點填滿示意訊號)維持一段同樣的時間，通常會在一目前圖框更新完後出現，而在下一圖框開始更新前消失，讓觀看者只看到每張圖框極短的時間。
然而，現今的影像顯示技術有一種「動態更新率(variable refresh rate(VRR)/dynamic refresh rate(DRR))」的技術，此技術可讓更新率不侷限在特定的更新率，而是隨著輸入信號(即圖框內容)而變。然而，動態更新率技術與減少動態模糊的頻閃背光技術無法以直觀的方式實作共存；例如，當更新率隨著輸入信號而變小時，或說二垂直同步訊號的間隔變大時，若頻閃背光出現的時間仍固定在下一圖框更新前的時點如圖2所示，相鄰二頻閃背光之間的間隔變得較長，導致亮度不一致或閃爍的問題。
雖然有些文獻討論如何解決前述問題，但該些文獻未深入考量如何改善使用者體驗。
本揭露的目的之一在於提供一種顯示器背光源控制方法，以作為先前技術的改善。
本揭露之顯示器背光源控制方法的一實施例用來控制一顯示器背光源以適應複數種更新率，該實施例包含下列步驟：判斷一更新率與一預設閾值之間的一關係；在該關係指出該更新率從大於該預設閾值變成小於該預設閾值後，發送一低更新率模式背光控制訊號，以令該顯示器背光源先於一高至低過渡期內提供高至低過渡期背光，然後提供非過渡期固定背光，其中該高至低過渡期背光包含高至低過渡期頻閃背光與高至低過渡期固定背光；以及在該關係指出該更新率從小於該預設閾值變成大於該預設閾值後，發送一高更新率模式背光控制訊號，以令該顯示器背光源先於一低至高過渡期內提供低至高過渡期背光，然後提供非過渡期頻閃背光，其中該低至高過渡期背光包含低至高 過渡期頻閃背光與低至高過渡期固定背光。於本實施例的一實作樣態中，該高至低過渡期背光的變化相反於該低至高過渡期背光的變化。於本實施例的一實作樣態中，該高至低過渡期頻閃背光與該低至高過渡期頻閃背光的至少其中之一按時間先後順序包含複數種頻閃背光，該複數種頻閃背光的持續時間不同。於本實施例的一實作樣態中，該複數種頻閃背光的持續時間的變化是漸進的。
有關本發明的特徵、實作與功效，茲配合圖式作較佳實施例詳細說明如下。
310~330:步驟
610~620:步驟
TMAX:圖4a(圖5a)之高至低(低至高)過渡期內最早(最晚)出現之頻閃背光的持續時間、該頻閃背光的在前插黑時間與該頻閃背光的在後插黑時間的總和
DMAX:圖4b(圖5b)之高至低(低至高)過渡期內最早(最晚)出現之頻閃背光的持續時間
P1:圖4c(圖5c)的第一(第二)在前插黑時間
D1:圖4c(圖5c)的第一(第二)頻閃背光的持續時間
Q1:圖4c(圖5c)的第一(第二)在後插黑時間
P2:圖4c(圖5c)的第二(第一)在前插黑時間
D2:圖4c(圖5c)的第二(第一)頻閃背光的持續時間
Q2:圖4c(圖5c)的第二(第一)在後插黑時間
〔圖1〕顯示一般頻閃背光技術的原理；〔圖2〕顯示相鄰二頻閃背光之間的間隔變化或太長而導致亮度不一致或閃爍的問題；〔圖3〕顯示本揭露之顯示器背光源控制方法的一實施例；〔圖4a〕顯示圖3之高至低過渡期背光與非過渡期固定背光的一實施例；〔圖4b〕顯示圖3之高至低過渡期背光與非過渡期固定背光的另一實施例；〔圖4c〕顯示圖4a之頻閃背光的持續時間及插黑時間依特定比例變化；〔圖5a〕顯示圖3之低至高過渡期背光與非過渡期頻閃背光的一實施例；〔圖5b〕顯示圖3之低至高過渡期背光與非過渡期頻閃背光的另一實施例；以及〔圖5c〕顯示圖5a之頻閃背光的持續時間及插黑時間依特定比例變化；〔圖6〕顯示本揭露之顯示器背光源控制方法的另一實施例。
本揭露揭示一種顯示器背光源控制方法，該方法可控制一顯示器背光源以適應複數種更新率(refresh rate)，適用於一暫留型顯示器(hold-type display)像是一液晶顯示器。該方法除能減少動態模糊(motion blur)，也能避免亮度不均或閃爍等問題。該方法可以是一韌體及/或軟體的形式，可由已知或自行開發的一顯示器控制電路來執行；該顯示器控制電路包含但不限於一縮放器/驅動器積體電路，像是申請號109100102之中華民國專利申請案所述的控制晶片。本領域具有通常知識者可瞭解「更新率」在本說明書中是指顯示器於單位時間中更新(refresh)螢幕上之影像的次數。
圖3顯示本揭露之顯示器背光源控制方法的一實施例。圖3之實施例用來控制一顯示器背光源以適應複數種更新率，包含下列步驟：
S310：判斷一更新率與一預設閾值之間的關係。通常而言，該預設閾值不小於一般人的視覺所能容忍的閃爍頻率；舉例而言，該預設閾值為75Hz。
S320：在該關係指出該更新率從大於該預設閾值變成小於該預設閾值後，發送一低更新率模式背光控制訊號，以令該顯示器背光源先於一高至低過渡期內提供高至低過渡期背光，然後提供非過渡期固定背光，其中該高至低過渡期背光包含高至低過渡期頻閃背光(strobe backlight)與高至低過渡期固定背光。本步驟的細節說明於後。
S330：在該關係指出該更新率從小於該預設閾值變成大於該預設閾值後，發送一高更新率模式背光控制訊號，以令該顯示器背光源先於一低至高過渡期內提供低至高過渡期背光，然後提供非過渡期頻閃背光，其中該低至 高過渡期背光包含低至高過渡期頻閃背光與低至高過渡期固定背光。本步驟的細節說明於後。
圖4a顯示步驟S320之高至低過渡期背光與非過渡期固定背光的一實施例。如圖4a所示，該高至低過渡期頻閃背光按時間先後順序(in chronological order)包含K種頻閃背光，該K為大於1的整數；於該高至低過渡期內，在每一頻閃背光的一在前插黑時間與一在後插黑時間中，該顯示器背光源被關閉；該在前插黑時間、該頻閃背光的持續時間與該在後插黑時間是連續的；該在後插黑時間與下一個頻閃背光的在前插黑時間之間為該高至低過渡期固定背光。此外，該K種頻閃背光具有不同持續時間；更明確地說，該K種頻閃背光的持續時間(例如：TMAX、
Figure 109139372-A0305-02-0007-1
TMAX、
Figure 109139372-A0305-02-0007-2
TMAX，其中TMAX之定義說明於後)的變化是漸進的；該K種頻閃背光中，較早出現之背光的持續時間長於較晚出現之背光的持續時間，以讓觀看者逐漸地適應該背光變化。值得注意的是，圖4a的高至低過渡期內，最早出現之頻閃背光的持續時間、該頻閃背光的在前插黑時間與該頻閃背光的在後插黑時間的總和(TMAX)可依實施需求而定；舉例而言，該總和等於該複數種更新率中最大者的倒數(亦即：該複數種更新率所對應之複數種更新週期中的最小者)(例如：
Figure 109139372-A0305-02-0007-3
)。另值得注意的是，在該高至低過渡期前，圖3的實施例可令該顯示器背光源依實施需求提供背光；舉例而言，在該高至低過渡期前，圖3的實施例令該顯示器背光源重複地實現以下背光：該非過渡期頻閃背光的在前插黑、該非過渡期頻閃背光(例如：圖4a之最早出現的頻閃背光)、該非過渡期頻閃背光的在後插黑以及該非過渡期固定背光。
圖4b顯示步驟S320之高至低過渡期背光與非過渡期固定背光的另一實施例。圖4b的實施例中，在該高至低過渡期內的插黑時間，該顯示器背光源未被完全關閉，因此，相較於圖4a的實施例，每個頻閃背光的在前插黑時間與在後插黑時間中仍存在低亮度的背光，但該頻閃背光的亮度較低。值得注意的是，為達到較佳視覺效果，圖4a與圖4b的高至低過渡期內的平均背光亮度(亦即：「頻閃背光」與「插黑時間內之背光」的平均亮度)可等於該非過渡期固定背光的亮度；然本發明之實施不限於此。另值得注意的是，圖4b的高至低過渡期內，最早出現之頻閃背光的持續時間可依實施需求而定；舉例而言，該最早出現之頻閃背光的持續時間(DMAX)等於該複數種更新率中最大者的倒數(亦即：該複數種更新率所對應之複數種更新週期中的最小者)(例如：
Figure 109139372-A0305-02-0008-4
)的
Figure 109139372-A0305-02-0008-5
。另值得注意的是，圖4b的高至低過渡期內，該些頻閃背光的持續時間(例如：DMAX、
Figure 109139372-A0305-02-0008-6
DMAX、
Figure 109139372-A0305-02-0008-7
DMAX)的變化是漸進的。再值得注意的是，在該高至低過渡期內，每種頻閃背光可視實施需求連續出現複數次。
圖5a顯示該低至高過渡期背光與該非過渡期頻閃背光的一實施例。如圖5a所示，該低至高過渡期頻閃背光按時間先後順序包含K種頻閃背光，該K為大於1的整數；於該低至高過渡期中，在每一頻閃背光的一在前插黑時間與一在後插黑時間中，該顯示器背光源被關閉；該在前插黑時間、該頻閃背光的持續時間與該在後插黑時間是連續的；該在後插黑時間與下一個頻閃背光的在前插黑時間之間為該低至高過渡期固定背光。此外，該K種頻閃背光具有不同持續時間；更明確地說，該K種頻閃背光的持續時間(例如：
Figure 109139372-A0305-02-0008-8
TMAX、
Figure 109139372-A0305-02-0008-9
TMAX、TMAX，其中TMAX之定義說明於後)的變化是漸進的；該K種頻閃背光中，較早出現之背光的持續時間短於較晚出現之背光的持續時間，以讓觀看者 逐漸地適應該背光變化。值得注意的是，圖5a的低至高過渡期內，最晚出現之頻閃背光的持續時間、該頻閃背光的在前插黑時間與該頻閃背光的在後插黑時間的總和(TMAX)可依實施需求而定；舉例而言，該總和等於該K種更新率中最大者的倒數(亦即：該K種更新率所對應之K種更新週期中的最小者)(例如：
Figure 109139372-A0305-02-0009-10
)。另值得注意的是，在該低至高過渡期前，圖3的實施例可令該顯示器背光源依實施需求提供背光；舉例而言，在該低至高過渡期前，圖3的實施例令該顯示器背光源持續提供該非過渡期固定背光。再值得注意的是，在該低至高過渡期後，圖3的實施例可令該顯示器背光源依實施需求提供背光；舉例而言，在該低至高過渡期後，圖3的實施例令該顯示器背光源重複地實現以下背光：該非過渡期頻閃背光的在前插黑、該非過渡期頻閃背光(例如：圖5a之該最晚出現的頻閃背光)、該非過渡期頻閃背光的在後插黑以及該非過渡期固定背光，其中該非過渡期頻閃背光的在前插黑時間、該非過渡期頻閃背光的持續時間以及該非過渡期頻閃背光的在後插黑時間的總和為TMAX。
圖5b顯示該低至高過渡期背光與該非過渡期頻閃背光的另一實施例。圖5b的實施例中，在該低至高過渡期內的插黑時間，該顯示器背光源未被完全關閉，因此，相較於圖5a的實施例，每個頻閃背光的在前插黑時間與在後插黑時間中仍存在低亮度的背光，但該頻閃背光的亮度較低。值得注意的是，為達到較佳視覺效果，圖5a與圖5b的低至高過渡期內的平均背光亮度(亦即：「頻閃背光」與「插黑時間內之背光」的平均亮度)可等於該非過渡期固定背光的亮度；然本發明之實施不限於此。另值得注意的是，圖5b的低至高過渡期內，最晚出現之頻閃背光的持續時間可依實施需求而定；舉例而言，該最晚出現之頻閃背光的持續時間(DMAX)等於該複數種更新率中最大者的倒數 (亦即：該複數種更新率所對應之複數種更新週期中的最小者)(例如：
Figure 109139372-A0305-02-0010-11
)的
Figure 109139372-A0305-02-0010-12
。另值得注意的是，圖5b的低至高過渡期內，該些頻閃背光的持續時間(例如：
Figure 109139372-A0305-02-0010-13
DMAX、
Figure 109139372-A0305-02-0010-14
DMAX、DMAX)的變化是漸進的。再值得注意的是，在該低至高過渡期內，每種頻閃背光可視實施需求連續出現複數次。
請注意，圖4a~5b的實施例是供瞭解之用，非用來限制本發明的實施；本領域具有通常知識者可依本揭露推衍出該K個頻閃背光的更多樣態。
請參閱圖4a~5b。在該些實施例中，該高至低過渡期固定背光的亮度峰值與該低至高過渡期固定背光的亮度峰值均同於該非過渡期固定背光的亮度峰值；該高至低過渡期頻閃背光的亮度峰值與該低至高過渡期頻閃背光的亮度峰值均同於該非過渡期頻閃背光的亮度峰值；該高至低過渡期背光的變化相反於該低至高過渡期背光的變化；該複數種頻閃背光的持續時間的最大者不大於該非過渡期頻閃背光的持續時間。上述實施例中的技術特徵可選擇性地被採用，非用於限制本發明的範疇。
請參閱圖4a(5a)與圖4c(5c)。在該高至低過渡期(低至高過渡期)內，假定該複數種頻閃背光的任二種分別稱為一第一頻閃背光與一第二頻閃背光；在該第一頻閃背光出現前的一第一在前插黑時間與出現後的一第一在後插黑時間中，該顯示器背光源被關閉；在該第二頻閃背光出現前的一第二在前插黑時間與出現後的一第二在後插黑時間中，該顯示器背光源被關閉；該第一在前插黑時間(圖4c的P1或圖5c的P2)、該第一頻閃背光的持續時間(圖4c的D1或圖5c的D2)與該第一在後插黑時間(圖4c的Q1或圖5c的Q2)是連續的；該第二在前插黑時間(圖4c的P2或圖5c的P1)、該第二頻閃背光的持續時間(圖4c的D2或圖5c的D1)與該第二在後插黑時間(圖4c的Q2或圖5c的Q1)是 連續的；該第一在前插黑時間、該第一頻閃背光的持續時間與該第一在後插黑時間的總和等於一第一總時間(圖4c的P1+D1+Q1=T1或圖5c的P2+D2+Q2=T2)；該第二在前插黑時間、該第二頻閃背光的持續時間與該第二在後插黑時間的總和等於一第二總時間(圖4c的P2+D2+Q2=T2或圖5c的P1+D1+Q1=T1)；該第一頻閃背光的持續時間與該第一總時間的比例(圖4c的
Figure 109139372-A0305-02-0011-15
或圖5c的
Figure 109139372-A0305-02-0011-16
)等於該第二 頻閃背光的持續時間與該第二總時間的比例(圖4c的
Figure 109139372-A0305-02-0011-17
或圖5c的
Figure 109139372-A0305-02-0011-18
)；該第一 在前插黑時間與該第一總時間的比例(圖4c的
Figure 109139372-A0305-02-0011-19
或圖5c的
Figure 109139372-A0305-02-0011-20
)等於該第二在前插黑時間與該第二總時間的比例(圖4c的
Figure 109139372-A0305-02-0011-21
或圖5c的
Figure 109139372-A0305-02-0011-22
)。前述複數種更新率的最大者對應一最小更新週期；該第一頻閃背光為該複數種頻閃背光中最早(最晚)出現者；該第一(二)總時間(圖4c與圖5c的T1)等於該最小更新週期，該第二(一)總時間(圖4c與圖5c的T2)小於該最小更新週期。
圖6顯示本揭露之顯示器背光源控制方法的另一實施例。相較於圖3，圖6之實施例進一步包含：
S610：在該關係指出該更新率維持大於該預設閾值後，發送一第一非過渡期背光控制訊號，以令該顯示器背光源提供該非過渡期頻閃背光。舉例而言，步驟S610令該顯示器背光源重複地實現：該非過渡期頻閃背光的在前插黑、該非過渡期頻閃背光、該非過渡期頻閃背光的在後插黑以及該非過渡期固定背光。
S620：在該關係指出該更新率維持小於該預設閾值後，發送一第二非過渡期背光控制訊號，以令該顯示器背光源提供該非過渡期固定背光。
請注意，圖3與圖6之步驟在實施為可行的前提下沒有順序限制。另請注意，在實施為可能的前提下，本技術領域具有通常知識者可選擇性 地實施前述任一實施例中部分或全部技術特徵，或選擇性地實施前述複數個實施例中部分或全部技術特徵的組合，藉此增加本發明實施時的彈性。
綜上所述，本發明可控制一顯示器背光源以適應複數種更新率，除能減少動態模糊，也能避免亮度不均或閃爍等問題。
雖然本發明之實施例如上所述，然而該些實施例並非用來限定本發明，本技術領域具有通常知識者可依據本發明之明示或隱含之內容對本發明之技術特徵施以變化，凡此種種變化均可能屬於本發明所尋求之專利保護範疇，換言之，本發明之專利保護範圍須視本說明書之申請專利範圍所界定者為準。
310~330:步驟

Claims (10)

  1. 一種顯示器背光源控制方法，用來控制一顯示器背光源以適應複數種更新率，包含下列步驟： 判斷一更新率與一預設閾值之間的一關係； 在該關係指出該更新率從大於該預設閾值變成小於該預設閾值後，發送一低更新率模式背光控制訊號，以令該顯示器背光源先於一高至低過渡期內提供高至低過渡期背光，然後提供非過渡期固定背光，其中該高至低過渡期背光包含高至低過渡期頻閃背光（strobe backlight）與高至低過渡期固定背光；以及 在該關係指出該更新率從小於該預設閾值變成大於該預設閾值後，發送一高更新率模式背光控制訊號，以令該顯示器背光源先於一低至高過渡期內提供低至高過渡期背光，然後提供非過渡期頻閃背光，其中該低至高過渡期背光包含低至高過渡期頻閃背光與低至高過渡期固定背光。
  2. 如請求項1之顯示器背光源控制方法，其中該高至低過渡期背光的變化相反於該低至高過渡期背光的變化。
  3. 如請求項1之顯示器背光源控制方法，其中該高至低過渡期頻閃背光與該低至高過渡期頻閃背光的至少其中之一按時間先後順序包含複數種頻閃背光，該複數種頻閃背光的持續時間不同。
  4. 如請求項3之顯示器背光源控制方法，其中該複數種頻閃背光的持續時間的最大者不大於該非過渡期頻閃背光的持續時間。
  5. 如請求項3之顯示器背光源控制方法，其中該複數種頻閃背光的持續時間的變化是漸進的。
  6. 如請求項5之顯示器背光源控制方法，其中該高至低過渡期頻閃背光包含該複數種頻閃背光；該複數種頻閃背光中，較早出現之背光的持續時間長於較晚出現之背光的持續時間。
  7. 如請求項5之顯示器背光源控制方法，其中該低至高過渡期頻閃背光包含該複數種頻閃背光；該複數種頻閃背光中，較早出現之背光的持續時間短於較晚出現之背光的持續時間。
  8. 如請求項5之顯示器背光源控制方法，其中該複數種頻閃背光的其中之二分別為一第一頻閃背光與一第二頻閃背光；在該第一頻閃背光出現前的一第一在前插黑時間與出現後的一第一在後插黑時間中，該顯示器背光源被關閉；在該第二頻閃背光出現前的一第二在前插黑時間與出現後的一第二在後插黑時間中，該顯示器背光源被關閉；該第一在前插黑時間、該第一頻閃背光的持續時間與該第一在後插黑時間是連續的；該第一在前插黑時間、該第一頻閃背光的持續時間與該第一在後插黑時間的總和等於一第一總時間；該第二在前插黑時間、該第二頻閃背光的持續時間與該第二在後插黑時間的總和等於一第二總時間；該第一頻閃背光的持續時間與該第一總時間的比例等於該第二頻閃背光的持續時間與該第二總時間的比例；該第一在前插黑時間與該第一總時間的比例等於該第二在前插黑時間與該第二總時間的比例。
  9. 如請求項8之顯示器背光源控制方法，其中該複數種更新率的最大者對應一最小更新週期；該高至低過渡期頻閃背光包含該複數種頻閃背光；該第一頻閃背光為該複數種頻閃背光中最早出現者，該第一總時間等於該最小更新週期，該第二總時間小於該最小更新週期。
  10. 如請求項8之顯示器背光源控制方法，其中該複數種更新率的最大者對應一最小更新週期；該低至高過渡期頻閃背光包含該複數種頻閃背光；該第二頻閃背光為該複數種頻閃背光中最晚出現者，該第二總時間等於該最小更新週期，該第一總時間小於該最小更新週期。
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