适应性伽玛转换电压切换方法及其装置的制作方法

专利名称：适应性伽玛转换电压切换方法及其装置的制作方法
技术领域：
本发明是有关于一种切换方法及其装置，且特别是有关于一种适应性伽玛转 换电压切换方法及其装置。
背景技术：
随着液晶显示器(Liquid Crystal Display, LCD)的蓬勃发展，消费者对于 LCD的要求也愈来愈高，不但要求产品重量轻、体积小，同时也要求画面色彩鲜艳、 清晰明亮。针对现代人的需求，各家厂商皆开发出许多技术，来改善画面呈现的品 质。以薄膜电晶体液晶显示器(Thin-Film Transistor Liquid Crystal Display, TFT-LCD)为例。在目前技术中，对于动态画面品质改善的应用，主要改善目标可分 为色彩(Color)处理、增强对比(Contrast Enhancement)、及减少模糊(Blur reduce)。图1描绘现有的阶调参考电压装置的电路方块图。请参照图1，现有的阶调参 考电压装置主要是由一块控制板(Control Board) 11与源极驱动电路(Source Driver Integrated Circuit) 12所组成。其中控制板11包括了时序控制器(Timing Controller, TCON) 113与串接电阻与缓冲单元(Resistance-string and Buffers) 115，用以接收视讯数据(Video Data)，且送出视讯数据并搭配适当的控制信号 以驱动源极驱动电路12。图2描绘现有的串接电阻与缓冲单元的电路图。图3描绘现有的固定式伽玛 曲线图。请参考图2与图3。 一般传统的TFT-LCD的阶调参考电压是由串接的电阻 分压而成。阶调参考电压在串接电阻设定后是无法改变的。因其分压的电阻值己经 固定，导致伽玛(Gamma)特性曲线为固定无法改变的。而传统技术中又仅只以一 组伽玛特性曲线的阶调电压值提供给源极驱动电路12，再由源极驱动电路12输出 至面板21，因此不管任何画面皆用图3的定的伽玛特性曲线作为调整。而且传统架构上并无判断画面的机制，因此也无法随动态画面的显示特性作适当的伽玛曲线 调整。简而言之，此架构的主要缺点为动态画面下无法适当地表现出颜色的明亮度， 而此缺点会大幅降低显示品质。在画面的处理中，减少模糊也是重要的主题之一，而常见的减少模糊技术有 过度驱动(Over Drive)、画面插黑(Black Insertion, BI)以及光学自我补偿双折 射型(Optically self-Compensated Birefringence, 0CB)…等。由于使用过度驱 动的前提是需要固定的伽玛特性曲线，因此当伽玛曲线不是固定时，则无法使用过 度驱动技术。也就使得动态画面既要达成使用伽玛特性曲线来增强动态画面，又要 达成减少模糊具有相当的困难度。画面插黑主要分为有数据插黑与背光插黑两种方式。在数据插黑方面，其方 法为TFT-LCD的正常画面数据与黑色画面数据交替显示于两个图框，或是分配显示 于一个图框内。在背光插黑方面也分为两大类，其中之一为TFT-LCD的背光闪烁开 启与关闭(Blinking/Flash Backlight);另一方式为TFT-LCD的背光循序开启与 关闭(Scanning Backlight)。但背光插黑缺点为需增加控制背光的硬件架构，成 本增加；减少背光组件寿命及背光开启时间需准确配合液晶的响应特性，调整不易。 非但如此，不管使用数据插黑或背光插黑，皆会造成亮度减弱的问题，如何有效补 偿亮度不足也为问题之所在。而在美国专利公开第US2006/0017682号则提出一种OCB显示器驱动装置，利 用电源供应控制电路，来提供独立的画面插黑参考电压及影像参考电压给源极驱动 器，以改善增加画面插黑率导致画面亮度及对比度降低的问题。但其必须提供独立 的电压才能达成画面插黑，也因此不但是电路的复杂度提升，更需要耗费更多的成 本。有鉴于此，面板的相关制造商莫不急于寻求适当的解决方式，以克服上述的 问题。发明内容本发明的目的就是在提供一种适应性伽玛转换电压切换方法，用以对比增强 及降低画面模糊，进而提升显示效果。本发明的另一目的就是在提供一种适应性伽玛转换电压切换装置，用以对比增强及降低画面模糊，进而提升显示效果。根据以上目的，本发明提出一种适应性伽玛转换电压切换方法，该适应性伽 玛转换电压切换方法包括以下步骤统计视讯数据以获得视讯数据的一量化亮度数 据。依据该量化亮度数据来动态调整一伽玛转换电压以提供该伽玛转换电压转换视 讯数据。切换该伽玛转换电压使面板插入一插黑画面。根据以上目的，本发明另提出一种适应性伽玛转换电压切换装置，该适应性 伽玛转换电压切换装置包括量化单元与伽玛切换单元。该量化单元通过统计视讯数 据的亮度累积分布函数来得到视讯数据的量化亮度数据。适应性伽玛电压切换核心 依据量化亮度数据来动态调整伽玛转换电压以提供此伽玛转换电压给数字模拟转 换单元，其中数字模拟转换单元依据此伽玛转换电压转换视讯数据，藉以使面板交 替呈现插黑画面与适应对比动态画面。本发明因具有动态调整伽玛转换电压的结构，可调整对比数据的强度，增加 视觉上的亮度，改善动态画面品质。不但有动态对比增强的优点，画面插黑减少模 糊，更补偿了因画面插黑造成的亮度不足现象。为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实 施例，并配合附图作详细说明如下。


图1描绘现有的阶调参考电压装置的电路方块图。 图2描绘现有的串接电阻与缓冲单元的电路图。 图3描绘现有的固定式伽玛曲线图。图4描绘本发明实施例含适应性伽玛转换电压切换装置的液晶显示器驱动电 路的电路方块图。图5A描绘本发明实施例的适应性伽玛电压切换核心427的电路方块图。 图5B描绘本发明实施例的适应性伽玛电压切换核心427的电路与周边电路关 系方块图。图6描绘本发明实施例的适应性伽玛电压切换装置42的控制信号波形图。图7描绘本发明较佳实施例的阶调对输出亮度的曲线图。图8描绘本发明另一实施例含适应性伽玛转换电压切换装置的液晶显示器驱动电路的电路方块图。图9A描绘本发明实施例适应性伽玛电压切换核心827的电路方块图。 图9B描绘本发明实施例适应性伽玛电压切换核心827的电路与周边电路关系 方块图。图10描绘本发明实施例所绘示的另一阶调对输出亮度的关系图。
具体实施方式
图4描绘本发明实施例含适应性伽玛转换电压切换装置的液晶显示器驱动电 路的电路方块图。请参考图4，该液晶驱动电路包括时序控制器(Timing Controller, TC0N) 411、面板413、数字模拟转换(Digital Analog Converter, DAC)单元415、 可调式背光(Backlight)单元417、适应性伽玛电压切换装置(Adaptive Garama Voltage Switching Device) 42、光线感测器(Light Sensor) 421。时序控制器 411与面板413相互耦接，提供面板413显示所需的控制信号与数据，面板413用 以显示数据。该数据包括了视讯数据(Video Data)。数字模拟转换单元415用以 依照不同的显示画面而给予不同的伽玛特性曲线进行调整，使数字信号数据转换成 用以驱动像素的电压，并将适应性伽玛电压切换装置42所提供的数字阶调电压数 据，转换为模拟阶调电压数据输出至面板413的源极驱动电路。面板413上的光线感测器421与适应性伽玛电压切换装置42相互耦接，光线 感测器421用以检测面板413的显示画面的亮度，可检测灰阶度(Gray Level) / 明亮度不足的问题，并输出此亮度信息给适应性伽玛电压切换装置42。可调式背 光单元417耦接于面板413与适应性伽玛电压切换装置42之间，其负责接收经过 适应性伽玛电压切换装置42处理后的亮度控制信号，以调整背光亮度，用以补偿 面板413因画面插黑所造成灰阶度(Gray Level) /明亮度不足的问题。而值得注意的是，适应性伽玛电压切换装置(Adaptive Garama Voltage Switching Device)42进一步包括直方图萃取单元(Histogram Extraction) 423、 量化单元(Equalization) 425、适应性伽玛电压切换核心(Adapt Gamma Voltage Switch Core。简称AGVS) 427、运算单元(Arithmetic) 429。直方图萃取单元 (Histogram Extraction) 423负责将输入的视讯数据萃取出直方图，获得统计出 机率分布函数(Probability Distribution Function, PDF)数据。量化单元425与直方图萃取单元423相互耦接，量化单元425利用PDF数据统计而得到一累计分 布函数(Cumulative Distribution Function, CDF)数据。接着依据该CDF数据， 可以得到对比调变后的输入阶调对输出阶调映射(Mapping)数据。再将此输入阶 调对输出阶调映射数据输出给适应性伽玛电压切换核心427。换言之，适应性伽玛 电压切换核心427即依据量化亮度数据来动态调整伽玛转换电压，并提供伽玛转换 电压给数字模拟转换单元415。数字模拟转换单元415则依据伽玛转换电压转换视 讯数据，藉以使面板413交替呈现插黑画面与适应对比动态画面。而上述便是以此 分析动态画面，其后才能随着不同画面的变化给予适当的对比增强。上述适应性伽玛电压切换装置中适应性伽玛电压切换核心427除了同步接收 时序数据(Vertical Sync, Dena)以及面板413上光线感测器421检测的亮度信 息之外，还接收对比调变后的输入阶调对输出阶调映射数据。适应性伽玛电压切换 核心427将上述数据处理后，产生亮度控制信号、适应对比动态画面/插黑画面交 替显示的电压映射数据、数字转模拟(DAC)控制信号。其中亮度控制信号可控制 可调式背光单元417，是用来补偿画面插黑所造成亮度不足的问题。DAC控制信号则用来控制数字模拟转换单元415使能与否，使数字模拟转换单 元415将数字阶调电压数据转成模拟阶调电压数据。运算单元(Arithmetic) 429 耦接于适应性伽玛电压切换核心427与数字模拟转换单元415之间，运算单元429 将适应性伽玛电压切换核心427所产生的适应对比动态画面/插黑画面交替显示的 电压映射数据，经由运算后产生数字阶调参考电压，序列输出至数字模拟转换单元 415。接着以下将针对适应性伽玛电压切换核心427内部架构，作进一步的详细说明。图5A描绘本发明实施例的适应性伽玛电压切换核心427的电路方块图。图 5B描绘本发明实施例的适应性伽玛电压切换核心427的电路与周边电路关系方块 图。请参考图5A与图5B。适应性伽玛电压切换核心427包括光学引擎(Optical Engine) 4271、插黑切换装置(BI Switch Device) 4273、控制信号产生器(Ctrl Signal Generator) 4275与电压输入输出对应(Vin/Vout Mapping)单元4277。 其中光学引擎4271在接收来自光线感测器421的亮度信息后，提供亮度控制信号 给可调整式背光单元417，以调整背光亮度。插黑切换装置4273接收时序数据后， 输出插黑切换信号BI Ctrl。电压输入输出对应单元4277与插黑切换装置4273相互耦接，其根据所接收量化单元425的对比调变后的输入阶调对输出阶调数据与插 黑切换装置4273的插黑切换信号BI Ctrl,输出适应对比动态画面/插黑画面交替 显示的电压映射数据给运算单元429。控制信号产生器4275则同步输出DAC控制 信号给数字模拟转换单元415，用以控制数字模拟转换单元415使能与否。图6描绘本发明实施例的适应性伽玛电压切换装置42的控制信号波形图。请 参考图6。当插黑切换信号BI Ctrl为逻辑l的情况下，面板413会呈现黑画面； 反之当插黑切换信号BI Ctrl为逻辑0的情况下，面板413会呈现适应对比动态画 面。换言之，适应性伽玛电压切换装置42会根据时序数据与插黑切换信号BI Ctrl 产生画面使能信号，使显示画面交替呈现插黑画面与适应对比动态画面，达到增强 对比及减少模糊的效果。图7描绘本发明较佳实施例的阶调对输出亮度的曲线图。请参考图7。曲线A 为基本曲线，亦即画面没有经过对比增强的伽玛曲线。由于光线感测器所提供的亮 度补偿技术，适应对比动态画面的情形可分为两种曲线。第一种是曲线B，另一种 是曲线C。曲线B为无亮度调整的适应性对比动态曲线，可以明显看出其亮度比曲 线A更加亮。曲线C为有亮度调整的适应性对比动态曲线。由于光学引擎4271直 接调整可调式背光单元417，因此曲线C的亮度相较于曲线B虽然更亮，但是曲线 在边界附近却有亮度饱和度较差的现象发生。曲线D为插黑曲线也可说是数值为零 的伽玛转换电压。当插黑切换信号BICtrl为逻辑l的情形下，利用曲线D使输出 亮度为0。换言之此时画面呈现黑画面，藉以提供画面插黑。上述不但提供了动态 画面对比增强，并且配合画面插黑技术减少模糊，同时又补偿了因画面插黑所造成 的亮度不足的问题。本技术领域具有通常知识者也可视其需求，而依据本发明的精神与前述实施 例来改变实施方式。以下则继续列出另一实施例以详细说明本发明。图8描绘本发 明另一实施例含适应性伽玛转换电压切换装置之液晶显示器驱动电路的电路方块 图。该液晶驱动电路包括时序控制器811、面板813、数字模拟转换单元815、可 调式背光单元817、适应性伽玛电压切换装置82、光线感测器821。此实施例与前 述实施例差别在于适应性伽玛电压切换核心827的构造，此一实施例架构除改善插 黑亮度不足的问题，还解决亮度饱和的问题。其方式不是直接控制可调式背光单元 817，而是调整动态对比强度，来补偿面板813因画面插黑所造成亮度不足的问题，并改善背光的亮度饱和问题。接着针对适应性伽玛电压切换核心827进行更进一步 的详细说明。图9A描绘本发明实施例适应性伽玛电压切换核心827的电路方块图。图9B 描绘本发明实施例适应性伽玛电压切换核心827的电路与周边电路关系方块图。请 参考图9A与图9B。其中适应性伽玛电压切换核心827包括光学引擎8271、插黑切 换装置8273、控制信号产生器8275与电压输入输出对应单元8277。其中光学引擎 8271接收光线感测器821的亮度信息，并输出亮度补偿电压给电压输入输出对应 单元8277。电压输入输出对应单元8277则依据亮度补偿电压与插黑切换装置8273 的插黑切换信号BI Ctrl,藉以补偿适应对比动态画面的亮度并输出适应对比动态 画面/插黑画面交替显示的电压映射数据。换言之，光学引擎8271，负责将所得的亮 度信息处理后，转换为电压输入输出对应单元8277所需的对比调变输入阶调对输 出阶调映射值，直接补偿因画面插黑所造成亮度不足的问题，并解决了可调式背光 单元817所造成亮饱和的问题。图IO描绘本发明实施例所绘示的另一阶调对输出亮度的关系图，曲线A1、曲 线Bl、曲线Dl与前述实施例相同，在此不再赘述。Al为基本动态补偿曲线，Bl 为动态补偿调整，Dl为插黑曲线，曲线C1请参考此实施例是将面板813上光线感 测器821的亮度信息接收后，并输出至转换为电压输入输出对应单元8277，直接 适应性地提升对比强度及亮度补偿，避免直接调整亮度造成边界值失真的情况，因 此解决了亮度饱和的问题。综上所述，本发明的较佳实施例提出一个以适应性伽玛电压切换的装置，经 由控制伽玛转换电压输出，以伽玛转换电压切换方式，达到插黑的目的。其中伽玛 转换电压的切换是经由变更输入与输出电压映射关系，达到切换电压的目的。且配 合光线感测器检测亮度数据，修正输入输出电压映射关系，以调整对比数据的强度， 增加视觉上的亮度，改善动态画面品质。不但有动态对比增强的优点，画面插黑减 少模糊，更补偿了因画面插黑造成的亮度不足现象。虽然本发明己以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习 此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许更动与润饰，因此本发明 的保护范围当以权利要求所界定的为准。
权利要求
1. 一种适应性伽玛转换电压切换方法，该适应性伽玛转换电压切换方法包括以下步骤统计一视讯数据以获得该视讯数据的一量化亮度数据；依据该量化亮度数据来动态调整一伽玛转换电压以提供该伽玛转换电压转换该视讯数据；以及切换该伽玛转换电压使该面板插入一插黑画面。
2. 如权利要求1所述的适应性伽玛转换电压切换方法，其特征在于，通过变 更输入与输出电压映射关系以达到切换电压。
3. 如权利要求1所述的适应性伽玛转换电压切换方法，其特征在于，还包括 感测该面板显示的光线，而得到一亮度信息，并依据该亮度信息来调整一背光组件。
4. 如权利要求1所述的适应性伽玛转换电压切换方法，其特征在于，还包括 感测该面板显示的光线，而得到一亮度信息，并依据该亮度信息来调整该伽玛切换 电压。
5.如权利要求l所述的适应性伽玛转换电压切换方法，其特征在于，该量化 亮度数据通过以下步骤来取得萃取该视讯数据的直方图来得到一亮度机率分布函数； 统计该亮度机率分布函数来得到一亮度累计分布函数；以及 计算该亮度累计分布函数来得到该量化亮度数据。
6. —种适应性伽玛转换电压切换装置，该适应性伽玛转换电压切换装置包括: 一量化单元，通过统计一视讯数据的亮度累积分布函数来得到该视讯数据的一量化亮度数据；以及一适应性伽玛电压切换核心，依据该量化亮度数据来动态调整一伽玛转换电 压以提供该伽玛转换电压给一数字模拟转换单元，其中该数字模拟转换单元依据该 伽玛转换电压转换该视讯数据，藉以使一面板交替呈现插黑画面与适应对比动态画 面。
7. 如权利要求6所述的适应性伽玛转换电压切换装置，其特征在于，该数字 模拟转换单元接收一组数值为零的伽玛转换电压藉以使该面板呈现插黑画面。
8. 如权利要求6所述的适应性伽玛转换电压切换装置，其特征在于，还包括: 一第一光线感测器，该第一光线感测器感测该面板显示的光线，而得到一亮度信息，并依据该亮度信息来调整一背光组件。
9. 如权利要求8所述的适应性伽玛转换电压切换装置，其特征在于，该适应 性伽玛电压切换核心包括一光学引擎，接收该亮度信息后提供一亮度控制信号给一背光组件藉以调整 该背光组件的背光亮度；一插黑切换装置，接收一时序数据后，输出一插黑切换信号；一控制信号产生器，接收该时序数据后，输出控制信号给该数字模拟转换单 元，藉以控制该数字模拟转换单元使能与否；以及一电压输入输出对应单元，耦接于该插黑切换装置与该量化单元，其根据该 插黑切换装置的该插黑切换信号，输出适应对比动态画面/插黑画面交替显示的电 压映射数据。
10. 如权利要求6所述的适应性伽玛转换电压切换装置，其特征在于，还包括 一第二光线感测器，该第二光线感测器感测该面板显示的光线，而得到一亮度信息，并依据该亮度信息来调整该适应性伽玛电压切换核心的该伽玛切换电压。
11. 如权利要求IO所述的适应性伽玛转换电压切换装置，其特征在于，该适 应性伽玛电压切换核心包括一光学引擎，接收该亮度信息后并输出一亮度补偿电压； 一插黑切换装置，接收一时序数据后，输出一插黑切换信号； 一控制信号产生器，接收该时序数据后，输出控制信号给该数字模拟转换单元，藉以控制该数字模拟转换单元使能与否；以及一电压输入输出对应单元，耦接于该插黑切换装置、该量化单元与该光学引擎，接收该亮度补偿电压与该插黑切换信号，藉以补偿适应对比动态画面的亮度并输出适应对比动态画面/插黑画面交替显示的电压映射数据。
12. 如权利要求6所述的适应性伽玛转换电压切换装置，其特征在于，还包括 一直方撷取单元，该直方撷取单元由该视讯数据统计出该亮度机率分布函数进而求得一亮度累计分布函数，该量化单元通过该亮度累计分布函数得到该量化亮 度数据。
全文摘要
本发明公开了一种适应性伽玛转换电压切换方法及其装置。量化单元通过视讯数据以获得量化亮度数据。适应性伽玛电压切换核心依据量化亮度数据来动态调整伽玛转换电压以输出给面板，使面板交替呈现插黑画面与适应对比动态画面。不但增强画面对比、减少画面模糊，更改善因画面插黑所造成亮度不足的问题。
文档编号G09G5/10GK101281728SQ20071009680
公开日2008年10月8日 申请日期2007年4月3日 优先权日2007年4月3日
发明者刘冠宏, 吴峙磊, 朱益男 申请人:中华映管股份有限公司