显示器及其控制方法与流程

本发明关于一种显示器及其控制方法，特别是一种藉由光通讯传输数据的显示器及其控制方法。

背景技术：

随着显示技术与制程技术的演进，目前的趋势是倾向将驱动电路直接配置于玻璃基板上，取代以往在显示面板之外再外接硅晶圆基材制作的驱动晶片。藉由适当选择制程方式，得以缩小元件尺寸，并进一步地提升元件耐受性。另一方面，藉由整合驱动电路于玻璃基板上，厂商得以降低制造流程的工序，而降低了产品的成本。

对于市场需求来说，使用者期待的不外乎是具有高解析度与薄边框的显示器。虽然目前能够藉由制程的方式进一步地在玻璃基板上扩大显示区的面积，并增加每个像素单元的开口率。但是，制程亦有其极限，因此，厂商莫不积极发想能够在提高解析度的同时仍能缩小边框并降低成本的新显示器结构。

技术实现要素：

本发明在于提供一种显示器及其控制方法，以缩小边框并降低成本。

本发明提供了一种显示器，所述的显示器具有控制模块、背光模块与多个像素组。背光模块具有多个背光单元。每一像素组具有至少一光通道单元、光检测单元与处理单元。背光模块电性连接控制模块。处理单元电性连接于至少一光通道单元与光检测单元之间。控制模块用以依据画面数据产生第一调制信号。每一背光单元用以依据第一调制信号产生光信号。光检测单元用以接收对应的背光单元所产生的光信号，并依据接收到的光信号产生第二调制信号。处理单元用以依据第二调制信号选择性地控制至少一光通道单元的透光率。

本发明提供了一种显示器的控制方法，适于所述的显示器。所述的控制方法包含依据画面数据产生第一调制信号。依据第一调制信号控制背光模块中的其中一背光单元产生光信号。像素组中对应的光检测单元接收背光单元所产生的光信号。并依据接收到的光信号产生第二调制信号。且依据第二调制信号选择性地控制至少一光通道单元的透光率。

以上的关于本发明内容的说明及以下的实施方式的说明用以示范与解释本发明的精神与原理，并且提供本发明的权利要求保护范围更进一步的解释。

附图说明

图1为根据本发明一实施例所绘示的显示器的功能方块图。

图2为根据本发明另一实施例所绘示的显示器的功能方块图。

图3A为根据本发明一实施例所绘示的其中一个像素组的功能方块图。

图3B为根据本发明一实施例所绘示的光通道单元的电路示意图。

图4为根据本发明一实施例所绘示的解调器的电路示意图。

图5为根据本发明图4所绘示的解调器的时序控制示意图。

图6为根据本发明一实施例所绘示的光信号封包格式的示意图。

图7为根据本发明一实施例所绘示的显示器的控制方法的方法流程图。

图8为根据本发明一实施例所绘示的显示器的架构示意图。

其中，附图标记：

1 显示器

11 控制模块

111 处理器

113 背光控制单元

115 调制单元

117 合成单元

13 背光模块

131 背光单元

15 像素组

151 光通道单元

153 光检测单元

155 处理单元

1551 解调器

15511 触发器

15512、15513 反向门

15514 缓冲门

15515 互斥或门

15516 或门

1553 第一控制器

15531 直流直流转换器

15532 栅极驱动器

1555 第二控制器

15551 暂存器

15552 数字模拟转换器

15553 放大器

157 电源

BLC 背光控制信号

IMC 画面控制信号

C 等效像素电容

DD 数据驱动信号

E1、E2、E3 信号

F 封包

F1 起始检查栏位

F2 影像起始栏位

F3 驱动栏位

F31 控制栏位

F32 数据栏位

F4 结束检查栏位

GD 栅极驱动信号

L 光信号

M1 第一调制信号

M2 第二调制信号

M3 第三调制信号

Sin 输入信号

T 薄膜晶体管

T1～T4、T1’～T4’ 时间点

具体实施方式

以下在实施方式中详细叙述本发明的详细特征以及优点，其内容足以使任何本领域的技术人员了解本发明的技术内容并据以实施，且根据本说明书所公开的内容、权利要求保护范围及附图，任何本领域的技术人员可轻易地理解本发明相关的目的及优点。以下的实施例进一步详细说明本发明的观点，但非以任何观点限制本发明的范畴。

请先参照图8，图8为根据本发明一实施例所绘示的显示器的架构示意图。如图8所示，显示器1包括控制模块11、背光模块13与显示面板DP。控制模块11电性连接背光模块13。背光模块13具有多个背光单元131。显示面板DP具有多个像素组15，多个像素组15排列成阵列。所述的像素组15例如是显示面板中的一个或多个像素电路所组成。其中一个背光单元131对应于其中一个像素组15。在一实施例中，背光单元131的数量相同于像素组15的数量。在此实施例中，像素组15排列成阵列，背光单元131也排列成阵列。其中一个背光单元131于像素组15排列成的阵列上的正投影位于一个像素组15上。

请参照图1以进行更具体的说明，图1为根据本发明一实施例所绘示的显示器的功能方块图。在图1所示的实施例中举像素组15为一个像素为例，同时以其中一个背光单元131为例进行说明。像素组15具有至少一光通道单元151、光检测单元153与处理单元155。

控制模块11用以依据输入信号Sin产生第一调制信号M1。背光单元131用以依据第一调制信号M1产生光信号。其中，输入信号Sin例如关联于至少一帧画面中的每一个像素的灰阶值。举例来说，所述的灰阶值例如是以数据串流的形式被提供给控制模块11，控制模块11再依据接收得的灰阶值数据串流产生第一调制信号。于实务上，第一调制信号可以是对所述的灰阶值数据串流进行任意方式的调制而得，在此并不加以限制。

背光模块13依据第一调制信号M1驱动背光单元131产生光信号L。背光单元例如为发光二极管(light emitting diode,LED)，在此并不限制发光二极管的类型。光信号L用以作为显示面板DP的背光源，且光信号L更乘载有用以控制像素组15的数据，相关细节请容后详述。

各像素组15中的光检测单元153用以接收背光模块13中对应的背光单元131所产生的光信号L，如图1所示。更具体地来说，只有图1中所绘示的光检测单元153会接收到图1中所绘示的背光单元131所产生的光信号L，如图8所示，每一像素组15的光检测单元153将分别接收到对应的背光单元131所产生的光信号L。光检测单元153例如是光电二极管(photo diode)或是其他的感光电路。从另一个角度来说，背光单元131的发光照射范围不超过光检测单元153的感光表面或感光范围。于另一实施例中，背光单元131的发光照射范围大于光检测单元153的感光表面，但背光单元131的发光照射范围并不覆盖其他光检测单元的感光表面。于更一实施例中，背光单元131的出光角度为光检测单元可接收的范围。

另一方面，光检测单元153用以依据接收到的光信号L产生第二调制信号M2。处理单元155用以依据第二调制信号M2选择性地控制光通道单元151的透光率。其中，光通道单元151例如涵盖像素电路与液晶(liquid crystal)，但并不以此为限。在一实施例中，处理单元155用以依据第二调制信号M2指示像素电路选择性地控制液晶的偏转角度，以选择性地控制光通量。从另一个角度来说，处理单元155用以依据第二调制信号M2选择性地控制像素组15的透光率。其中，第二调制信号M2例如是光检测单元153依据光信号L所产生的电信号。在另一实施例中，如前述地，像素组15可以涵盖显示器或显示面板中的多个像素，也就是说，像素组15具有多个光通道单元。此时，处理单元155用以依据第二调制信号M2选择性地控制各光通道单元，以控制像素组15的透光率。

请接着参照图2以对上述各元件进行更具体地说明，图2为根据本发明另一实施例所绘示的显示器的功能方块图。在图2所示的实施例中，控制模块11包含处理器111、背光控制单元113、调制单元115、合成单元117与记忆单元119。处理器111电性连接背光控制单元113、调制单元115与记忆单元119，合成单元117电性连接背光控制单元113与调制单元115。

处理器111用以依据输入信号Sin产生背光控制信号BLC与画面控制信号。背光控制单元113依据背光控制信号BLC产生脉冲宽度调制信号(pulse width modulation,PWM)。调制单元115用以依据画面控制信号IMC产生第三调制信号M3。在一实施例中，调制单元115例如为一编码器(encoder)，第三调制信号M3则是经过编码的画面控制信号。在此并不限制调制单元115的编码形式。在一实施例中，第三调制信号M3乘载有画面控制的相关信息。在一实施例中，记忆单元119用以储存处理器111工作过程中的暂存数据。记忆单元119可以是挥发性记忆体或非挥发性记忆体。

合成单元117用以依据脉冲宽度调制信号PWM与第三调制信号M3产生第一调制信号M1。更详细来说，合成单元117对脉冲宽度调制信号PWM与第三调制信号M3进行逻辑运算以产生第一调制信号M1。在一实施例中，合成单元117对脉冲宽度调制信号与第三调制信号M3进行逻辑或运算(OR operation)以产生第一调制信号M1。在另一实施例中，合成单元117对脉冲宽度调制信号与第三调制信号M3进行等效加法运算(Add operation)以产生第一调制信号M1。从另一个角度来说，第一调制信号M1用以控制背光模块13发光，且第一调制信号M1更乘载有如第三调制信号M3所乘载的画面控制信息IMC。

此外，像素组15中的处理单元155包含解调器1551、第一控制器1553与第二控制器1555。解调器1551电性连接第一控制器1553与第二控制器1555。解调器1551用以依据第二调制信号M2取得第一调制信号M1相关信息，并依据第一调制信号M1产生栅极驱动信号GD与数据驱动信号DD。在一实施例中，解调器1551对第二调制信号M2进行解调，以取得等效的第一调制信号M1，或取得第一调制信号M1所乘载的信息。所述的等效的第一调制信号M1例如为经过增益或延迟的第一调制信号M1。第一控制器1553用以依据栅极驱动信号GD选择性地导通像素组15中的驱动路径。更具体地来说，如前述地，光通道单元151例如具有像素电路与液晶，第一控制器1553用以依据栅极驱动信号GD选择性地导通像素电路中的驱动路径。第二控制器1555则用以依据数据驱动信号DD并经由前述的驱动路径选择性地控制像素组15的透光率。相仿地，第二控制器1555例如经由前述的驱动路径将数据驱动信号DD写入驱动路径所连接的电极，以改变液晶翻转的方向，从而改变像素组15的透光率。

请接着参照图3A与图3B以对像素组15进行更具体的说明，图3A为根据本发明一实施例所绘示的其中一个像素组15的功能方块图，图3B为根据本发明一实施例所绘示的光通道单元151的电路示意图。在图3A所示的实施例中，第一控制器1553具有直流对直流转换器15531与栅极驱动器15532，栅极驱动器15532用以接收来自解调器1551的栅极驱动信号GD。直流对直流转换器15531电性连接于栅极驱动器15532与电源157之间。第二控制器1555具有暂存器15551、数字模拟转换器15552与放大器15553，暂存器15551用以接收来自解调器1551的数据驱动信号DD，数字模拟转换器15552电性连接于暂存器15551与放大器15553之间。同时参照图3A与图3B所示的实施例中，光通道单元151具有薄膜晶体管T与等效像素电容C。薄膜晶体管T的第一端电性连接等效像素电容C。薄膜晶体管T的第二端电性连接第二控制器1555的放大器15553。薄膜晶体管T的栅极控制端电性连接第一控制器1553的栅极驱动器15532。

直流直流转换器15531用以将电源157所提供的电能调整为符合后续电路规格的电能，并将调整后的电能提供给栅极驱动器15532。栅极驱动器15532依据解调器1551产生的栅极驱动信号GD，选择性地提供驱动信号至薄膜晶体管T的栅极控制端，以选择性地导通薄膜晶体管T，从而导通如前述的驱动路径。

暂存器15551例如具有多个闩锁器(latch)或触发器(flip-flop)以暂存解调器1551所提供的数据驱动信号DD。数字模拟转换器15552则用以将暂存器15551所暂存的数据驱动信号DD由数字(digital)格式信号转换为模拟(analog)格式信号。放大器15553例如为高增益缓冲器(high gain buffer)，放大器15553用以放大模拟格式信号的数据驱动信号DD以驱动后续电路，并提供缓冲时间给光通道单元151。

此外，在图3A所示的实施例中，显示器1更具有电源157，电源157电性连接光检测单元153与第一控制器1553，电源157用以提供电能给光检测单元153与第一控制器1553。

请接着参照图4以说明解调器1551的具体实施方式，图4为根据本发明一实施例所绘示的解调器1551的电路示意图。如图4所示，解调器1551具有触发器15511、反向门15512、反向门15513、缓冲门15514、互斥或门15515与或门15516。触发器15511的输出端电性连接反向器15512的输入端，反向门15512的输出端电性连接触发器15511的输入端D与或门15516的第一输入端。反向门15513的输入端与缓冲门15514的输入端用以接收前述的第二调制信号M2。反向门15513的输出端与缓冲门15514的输出端分别连接互斥或门15515的两个输入端。互斥或门15515的输出端电性连接触发器15511的输入触发端与或门15516的第二输入端。其中，在图4中标示有第二调制信号M2、信号E1、信号E2与信号E3。在一实施例中，信号E3同时可用以做为栅极驱动信号GD与数据驱动信号DD。后续先说明信号E3的产生，请容后再说明信号E3如何同时做为栅极驱动信号GD与数据驱动信号DD。

请一并参照图5以说明图4中各信号的相对关系，图5为根据本发明图4所绘示的解调器1551的时序控制示意图。图5中更标示有第一调制信号M1，在此实施例中令第一调制信号M1为周期性的方波以便说明。而于实务上，第一调制信号M1也可具有其他的波形，而不以所举之例为限。需注意的是，由于传送接收之间可能具有时间差，为避免造成误会，在图5中标示第一调制信号M1所对应的时间点为时间点T1～T4，而标示第二调制信号M2、信号E1、信号E2与信号E3所对应的时间点为时间点T1’～T4’。其中，时间点T1～T4系分别对应时间点T1’～T4’。

其中，于时间点T1，第一调制信号M1被拉至相对的高电压准位，对应地，第二调制信号M2于时间点T1’被暂时拉至反向电压准位。受到第二调制信号M2触发，信号E1于时间点T1’至时间点T2’之间为相对的高电压准位，信号E2于时间点T1’至时间点T3’之间为相对的高电压准位。其中于时间点T2’至时间点T3’之间，信号E1为相对的低电压准位。于时间点T3’至时间点T4’之间，信号E1被拉至高电压准位。于时间点T4，第一调制信号M1被拉至低电压准位。因此，于时间点T1’至时间点T4’之间，信号E3为相对的高电压准位。如图5所示，信号E3的波形对应于第一调制信号M1的波形，对应地还原了第一调制信号M1的波形而完成解调。

请接着参照图6以说明第一调制信号M1的实施态样，图6为根据本发明一实施例所绘示的第一调制信号M1封包格式的示意图。于一实施例中，第一调制信号M1具有至少一封包，其中所述的封包被定义为多个栏位。如图6所示，在图6所示的实施例中，封包F具有起始检查栏位F1、影像起始栏位F2、驱动栏位F3与结束检查栏位F4。其中，驱动栏位F3可再定义为控制栏位F31与数据栏位F32。在此并不限制控制栏位F31与数据栏位F32的先后。

起始检查栏位F1用以指示封包F的起点。影像起始栏位F2用以指示局部画面数据于画面数据中的区间位置。区间位置关联于对应于收到封包F的像素组于显示画面中的座标位置。更具体地来说，依据像素阵列的排列方式，每一像素组15对应于显示画面上的一个局部区域，或者说是一个位置。如前述地，对应于像素组15涵盖的像素数，此局部区域也可以是涵盖一或多个像素。此局部区域或位置可以用座标或其他的方式表示。而封包F中可能乘载有关联于多个像素组15的显示数据，换句话说，封包F中可能乘载有多个局部画面数据。因此，影像起始栏位F2用以指示各像素组15所对应的局部画面数据于封包F中所在的位置，各像素组15的解调器1551可依据所在的位置而自封包F中解调出所对应的局部画面数据。换句话说，在同时自第二调制信号M2解调出封包F的情况下，藉由影像起始栏位F2，显示器1中的各像素组15可以自封包F中取得相应的局部画面数据而同步更新。在另一实施例中，各像素组15更接收有时脉信号，以确保在各像素组15不是同时解调出封包F的情况下也可以同步更新。

驱动栏位F3用以承载驱动画面数据。在图6所对应的实施例中，驱动栏位F3更被定义为控制栏位F31与数据栏位F32。控制栏位F31用以乘载关联于栅极驱动信号GD的相关数据，数据栏位F32则用以乘载关联于数据驱动信号DD的相关数据。结束检查栏位F4则用以指示封包F的结束时点。

因此，如前述地，信号E3对应于第一调制信号M1。当解调器1551产生信号E3时，解调器1551相当于取得前述的封包F中的各栏位。因此，在一实施例中，解调器1551直接将信号E3同时做为栅极驱动信号GD与数据驱动信号DD。第一控制器1553与第二控制器1555分别依据封包F中的各栏位取得所需的数据，以驱动像素组15。

依照上述的发想，本发明提供了一种显示器的控制方法，适于所述的显示器。请接着参照图7以进行说明，图7为根据本发明一实施例所绘示的显示器的控制方法的方法流程图。如图7所示，控制方法的步骤S701先依据输入信号产生第一调制信号M1。接着于步骤S703中，依据第一调制信号M1控制背光模块13中的其中一背光单元131产生光信号L。并于步骤S705中，对应的光检测单元153接收背光单元131所产生的光信号L。且于步骤S707中，依据接收到的光信号L产生第二调制信号M2。然后于步骤S709中，依据第二调制信号M2选择性地控制对应像素组15的透光率。

此外，在另一实施例中，所述的控制方法更依据第一调制信号M1中的数据封包F的起始检查栏位F1取得更新时间区间。起始检查栏位F1用以指示封包的起点。并依据封包的驱动栏位F3取得画面数据。且驱动栏位F3用以承载驱动画面数据，驱动画面数据关联于像素组15。然后于更新时间区间中，依据驱动画面数据控制对应像素组15的透光率。

而于另一实施例中，封包更包含影像起始栏位F2，所述的控制方法更依据影像起始栏位F2取得画面数据中的局部画面数据。并依据局部驱动画面数据控制对应像素组15的透光率。其中，影像起始栏位F2用以指示局部画面数据于画面数据中的区间位置，区间位置关联于对应于收到封包的像素组15于显示画面中的座标位置。

于又一实施例中，每一封包的该驱动栏位F3更被定义为控制栏位F31与数据栏位F32。控制方法更包含依据控制栏位F31产生栅极驱动信号GD，并依据数据栏位F32产生源极数据驱动信号DD。

综合以上所述，本发明提供的显示器及其控制方法在藉由背光模块13提供光源的时候，同时将驱动信号载于背光模块13所提供的光中，以使各像素单元一对一地由光信号中取得所需的显示数据。藉此，显示器得以更进一步地节省下传统用来设置驱动晶片的面板位置，而得以扩大显示区，减少周边宽度，甚至可达到无边框。另一方面，光通讯传输所需要的元件也可以藉由目前的制程设置于玻璃基板上，并不需要增加额外的制程成本。而藉由光通讯来传输数据更可避免实体线路造成的等效阻抗，而使相关信号发生延迟或者失真。

虽然本发明以前述的实施例公开如上，但其并非用以限定本发明。在不脱离本发明的精神和范围内，所为的更动与修改，均属本发明的专利保护范围。关于本发明所界定的保护范围请参考所附的权利要求保护范围。