显示装置以及背光驱动方法与流程

本发明涉及一种显示装置以及背光驱动方法，且特别涉及一种显示装置，其采用的背光驱动方法以提供高亮度的背光。

背景技术：

随着影像撷取与显示的技术发展，高动态范围成像(highdynamicrangeimaging，hdr)技术不仅用于影像撷取，也逐渐地应用于显示器。依据hdr技术的规格要求，显示器的面板必须支持高亮度、高对比度、以及区域背光控制(localdimming)，藉此提升画面的明暗细节，以提高使用者的观看体验。一般而言，面板的背光模块需要由大的驱动电流来驱动以实现高亮度。然而，大驱动电流驱动背光模块却会引起温度(thermal)的问题(例如，过热)，导致显示器的设计受到限制、使用安全性降低等等。

因此，需要提供一种显示装置以及背光驱动方法来解决上述问题。

技术实现要素：

因此，本发明提供一种显示装置，其背光模块能依据接收到的输入影像数据来决定背光模块的驱动电流，藉以最大限度地提高亮度，使得影像品质提高且能避免显示装置过热。

本发明的一实施例提供一种显示装置，该显示装置包括：一显示面板，该显示面板包括多个像素单元，且划分为多个显示区域；一背光控制器，该背光控制器接收多个控制信号，且分别根据该等控制信号来产生多个驱动信号；一光源模块，该光源模块包括分别对应该等显示区域的多个光源单元，该等光源单元分别受控于该等驱动信号以发出光线；以及一影像处理电路，该影像处理电路接收一输入影像数据，且根据该输入影像数据来产生该等控制信号；其中，该输入影像数据包括每一该像素单元的一第一色彩亮度增益以及一第二色彩亮度增益；其中，该影像处理电路根据在每一该显示区域中的该等像素单元的该等第一彩度亮度增益与该等第二彩度亮度增益的总和，来获得各自的一估计电流；其中，该影像处理电路根据所有该等显示区域的该等估计电流的总和来决定一调整因素；其中，当该背光控制器操作于一高亮度模式，该影像处理电路根据该调整因素来改变该等控制信号，藉以调整该等驱动信号。

本发明的一实施例提供一种背光驱动方法，该背光驱动方法用于一显示装置，该显示装置包括一显示面板以及一背光模块，该显示面板包括多个像素单元且划分为多个显示区域，该控制方法包括：接收一输入影像数据，其中，该输入影像数据包括每一该像素单元的一第一色彩亮度增益以及一第二色彩亮度增益；根据在每一该显示区域中的该等像素单元的该等第一彩度亮度增益与该等第二彩度亮度增益的总和，来获得各自的一估计电流；根据所有该等显示区域的该等估计电流的总和来决定一调整因素；对于每一该光源单元而言，根据对应的该估计电流来产生各自的一驱动信号，以驱动该光源单元发出光线；以及在一高亮度模式时，对于每一该光源单元而言，根据该调整因素来调整该驱动信号，且以调整后的该驱动信号来驱动该光源单元发出光线。

本发明的显示装置能依据接收到的输入影像数据来决定背光模块的驱动电流，使得影像品质提高且能避免显示装置过热。

为让本发明的上述目的、特征及优点能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并配合所附的附图，作详细说明如下。

附图说明

图1表示根据本发明的一实施例的显示装置。

图2表示根据本发明的一实施例的影像处理电路。

图3表示根据本发明的一实施例的背光驱动方法。

主要组件符号说明：

1显示装置

10输入接口

11影像处理电路

12背光控制器

13背光模块

13-1…13-8光源模块

14显示面板

14-1…14-8显示区域

20理论电流计算电路

21调整因素判断电路

22实际电流计算电路

23状态判断电路

din输入影像数据

factor调整因素

iactual实际电流总和

isum理论电流总和

iz1…iz8估计电流

s11-1…s11-8控制信号

s12-1…s12-8驱动信号

s30…s35c步骤

smode模式信号

具体实施方式

在下文中将参照相关附图以解释说明本发明的数个实施例的范例。

图1是表示根据本发明一实施例的显示装置。参阅图1，显示装置1包括输入接口10、影像处理电路11、背光控制器12、背光模块13、以及显示面板14。显示装置1通过输入接口10接收输入影像数据din。输入接口10可以是视频图形阵列(videographicsarray，vga)、数字影像接口(digitalvideointerface)dvi、或高画质多媒体接口(highdefinitionmultimediainterface，hdmi)。背光模块13受控于背光控制电路12，以发出光线至显示面板14。在本发明实施例中，背光模块13包括多个光源模块。以下将以8个光源模块13-1～13-8为例来说明。基于8个光源模块13-1～13-8的配置，背光控制电路12产生8个驱动信号s12-1～s12-8来分别驱动光源模块13-1～13-8发出光线，且光源模块13-1～13-8所发出的光线亮度根据驱动信号s12-1～s12-8的强度、频率、或前述两者结合所决定。在此实施例中，驱动信号s12-1～s12-8是以电流来实现(驱动信号s12-1～s12-8也可称为驱动电流)。显示面板14包括多个像素单元。此外，根据来自光源模块13-1～13-8的光线所到达之处，显示面板14划分为8个显示区域14-1～14-8，分别对应光源模块13-1～13-8。也就是说，显示面板14的像素单元分为8个群组，分别位于显示区域14-1～14-8。在一实施例中，背光模块13为显示面板14的直下式光源，其配置在显示面板14的正下方。在另一实施例中，背光模块13为显示面板14的侧缘式光源，其配置在显示面板14的一侧边，且通过导光板将发出的光线提供至显示面板14。每一光源模块包括一灯条(lightbar)。在一实施例中，每一灯条可包括至少一灯管或者配置成阵列的发光二极管(lightemittingdiode，led)。

影像处理电路11根据接收到的输入影像数据din来产生多个控制信号s11-1～s11-8至背光控制器12，且背光控制器12分别根据控制信号s11-1～s11-8来产生驱动信号s12-1～s12-8。在此实施例中，背光控制器12可选择性地操作在正常亮度模式或高亮度模式。背光控制器12的亮度模式的切换则是由影像处理电路11来根据输入影像数据din而产生的模式信号smode来控制。

在一实施例中，影像产生电路11用来产生控制信号s11-1～s11-8与模式信号smode以控制被光亮度与亮度模式切换的各个部件可包含用以实施于此目的的电子电路。在一例子中，影像产生电路11的至少一部件可经由特别设置以实行此处所述功能的一处理器来实现。举例而言，此处理器可包含至少一特定用途元件，或可包含用以实施于此所述功能的可编程逻辑门(programmablelogicgate)。此处理器可作业于模拟域(analogdomain)、数字域(digitaldomain)或混合信号域(mixedsignaldomain)。在其他例子中，此处理器可经设置藉由执行存储于一非瞬态计算机可读存储媒体的至少一指示，藉以实施于此所述的功能。

图2是表示根据本发明一实施例的影像产生电路。以下将通过图1与图2来详细说明影像产生电路11、背光控制器12、以及背光模块13的详细操作。

参阅图1与图2，影像产生电路11包括理论电流计算电路20、调整因素判断电路21、实际电流计算电路22、以及状态判断电路23。理论电流计算电路20通过输入接口10接收输入影像信号din。输入影像信号din的内容包括每一像素单元的多个色彩的亮度增益(gain)。举例来说，输入影像信号din的内容包括每一像素单元的红色亮度增益、绿色亮度增益、以及蓝色亮度增益。理论电流计算电路20根据每一显示区域中红色亮度增益的总和、绿色亮度增益的总和、以及蓝色亮度增益的总和来计算对应的估计电流。在一实施例中，理论电流计算电路20根据式(1)来计算每一显示区域所对应的估计电流。

izn＝(rzn+gzn+bzn)/wn×(imax/nmax)式(1)

其中，izn表示显示区域14-1～14-8中第n个显示区域的估计电流，其中，1≤n≤8；rzn表示第n个显示区域中所有的像素单元的红色亮度增益的总和；gzn表示第n个显示区域中所有的像素单元的绿色亮度增益的总和；bzn表示第n个显示区域中所有的像素单元的蓝色亮度增益的总和；wn表示显示区域中显示区域14-1～14-8中每一者的红色亮度增益、绿色亮度增益、与蓝色增益总和的最大值(称为，最大增益总和)，在此实施例中，wn等于765(＝255×3)；imax表示背光模块13的额定总电流；nmax表示背光模块13中光源单元的数量(也就是显示区域的数量)，在此实施例中，nmax等于8。在本发明实施例中，每一显示区域的红色亮度增益、绿色亮度增益、与蓝色增益总和(也就是rzn+gzn+bzn)称为区域增益总和。在背光模块13具有额定总电流imax的情况下，且光源单元13-1～13-8每一者可平均分配到相同的额定电流，也就是说，光源单元13-1～13-8每一者的额定区域电流为(imax/nmax)。因此，根据式(1)可知，对于每一显示区域而言，理论电流计算电路20计算区域增益总和(rzn+gzn+bzn)相对于最大增益总和wn的比例与额定区域电流(imax/nmax)的乘积，以获得对应的估计电流izn。

在获得显示区域14-1～14-8的量之后，理论电流计算电路20根据式(2)来计算估计电流iz1～iz8的总和，以获得理论电流总和isum。

isum＝iz1+iz2+iz3+iz4+iz5+iz6+iz7+iz8)式(2)

在一实施例中，理论电流计算电路20包括至少一加法器、至少一乘法器、以及至少一除法器，其共同操作以获得理论电流总和isum。

理论电流计算电路20通过信号或指令的传递将理论电流总和isum传送至调整因素判断电路21。调整因素判断电路21判断理论电流总和isum的大小，以决定用来调整驱动电流的调整因素factor。在此实施例中，调整因素判断电路21以两个参考数值来判断理论电流总和isum的大小，第一个参考数值是额定总电流imax的百分之80(80％×imax)，第二个参考数值则是额定总电流imax的百分之60(60％×imax)。

当判断出理论电流总和isum大于(80％×imax)，调整因素判断电路21决定调整因素factor具有数值1(factor＝1)。当判断出理论电流总和isum小于(80％×imax)且大于(60％×imax)，调整因素判断电路21决定调整因素factor具有数值1.3(factor＝1.3)。当判断出理论电流总和isum小于(60％×imax)，调整因素判断电路21决定调整因素factor具有数值1.5(factor＝1.5)。在决定调整因素factor的数值后，调整因素判断电路21通过信号或指令的传递将调整因素factor传送至实际电流计算电路22。在一实施例中，理论电流计算电路20包括至少一比较器、一存储多个数值的存储器、以及根据比较器的比较结果来自存储器读取一数值的读取电路，其共同操作来获得调整因素factor的数值。

此外，理论电流计算电路20通过信号或指令的传递将估计电流iz1～iz8传送至实际电流计算电路22。实际电流计算电路22根据估计电流iz1～iz8与调整因素factor来计算实际电流总和iactual。详细来说，实际电流计算电路22计算每一估计电流iz1～iz8与调整因素factor的乘积的总和以获得实际电流总和iactual，如式(3)。

iactual＝iz1×factor+iz2×factor+iz3×factor+iz4×factor+iz5×factor+iz6×factor+iz7×factor+iz8×factor)式(3)

根据上述可得知，调整因素factor决定了估计电流iz1～iz8的调整程度。在此实施例中，估计电流iz1～iz8经调整后分别成为实际电流iz1’～iz8’，举例来说，iz1’＝iz1×factor。由于调整因素factor大于或等于1，因此，当估计电流iz1～iz8根据调整因素factor来调整时，与估计电流iz1～iz8比较起来，经调整后的估计电流(即实际电流iz1’～iz8’)较大。

在获得实际电流总和iactual后，实际电流计算电路22通过信号或指令的传递将实际电流总和iactual传送至状态判断电路23。此外，实际电流计算电路22受控于模式信号smode，以分别根据估计电流iz1～iz8(未经调整)或实际电流iz1’～iz8’(经调整)来产生控制信号s11-1～s11-8。实际电流计算电路22通过信号或指令的传递将控制信号s11-1～s11-8传送至背光控制器12。在一实施例中，实际电流计算电路22包括至少一乘法器以及至少一加法器，其共同操作来获得实际电流总和iactual以及实际电流iz1’～iz8’。

状态判断电路23判断实际电流总和iactual的大小，以产生用来控制亮度模式切换的模式信号smode。模式信号smode传送至背光控制器12与实际电流计算电路22，以指示背光控制器12进入何种切换状态。在此实施例中，状态判断电路23同样地以参考数值(80％×imax)与(60％×imax)来判断实际电流总和iactual的大小。当判断出实际电流总和iactual大于(80％×imax)，状态判断电路23产生模式信号smode以指示第一切换状态。在背光控制器12接收到模式信号smode后，背光控制器12进入第一切换状态。在第一切换状态下，背光控制器12交替地操作于正常亮度模式与高亮度模式下。在一实施例中，在第一切换状态下，被背光控制器12每一次操作于高亮度模式的持续期间为1分钟，而每一次操作于正常亮度模式的持续时间为1分钟。

当判断出实际电流总和iactual小于(80％×imax)且大于(60％×imax)，状态判断电路23产生模式信号smode以指示第二切换状态。在背光控制器12接收到模式信号smode后，背光控制器12进入第二切换状态。在第二切换状态下，被背光控制器12交替地操作于正常亮度模式与高亮度模式下。在一实施例中，在第二切换状态下，背光控制器12每一次操作于高亮度模式的持续期间为30分钟，而每一次操作于正常亮度模式的持续时间为2分钟。

当判断出实际电流总和iactual小于(60％×imax)，状态判断电路23产生模式信号smode以指示第三切换状态。在背光控制器12接收到模式信号smode后，背光控制器12进入第三切换状态。在第三切换状态下，背光控制器12则一直维持在高亮度模式，而不会切换至正常亮度模式。根据上述，在第一至第三切换状态下，高亮度模式的持续时间是逐渐增长。

在一实施例中，状态判断电路23包括至少一比较器以及根据比较器的比较结果来操作的信号产生器，其共同操作来获得模式信号smode。

在接收到模式信号smode后，背光控制器12依据模式信号smode而进入对应的切换状态。此外，实际电流计算电路22根据模式信号smode得知背光控制器12所进入的切换状态。在对应的状态下，当背光控制器12操作于正常亮度模式时，实际电流计算电路22根据模式信号smode分别根据估计电流iz1～iz8(未经调整)来产生控制信号s11-1～s11-8，且背光控制器12分别根据控制信号s11-1～s11-8来产生对应的驱动信号s12-1～s12-8。在驱动信号s12-1～s12-8是以电流来实现的情况下，背光控制器12产生分别与估计电流iz1～iz8相等的驱动电流来作为驱动信号s12-1～s12-8，以分别驱动光源单元13-1～13-8。另外，在对应的状态下，当背光控制器12操作于高亮度模式时，实际电流计算电路22根据模式信号smode分别根据实际电流iz1’～iz8’(经调整)来产生控制信号s11-1～s11-8，且背光控制器12分别根据控制信号s11-1～s11-8来产生对应的驱动信号s12-1～s12-8。在驱动信号s12-1～s12-8是以电流来实现的情况下，背光控制器12产生分别与实际电流iz1’～iz8’相等的驱动电流来作为驱动信号s12-1～s12-8，以分别驱动光源单元13-1～13-8。

根据上述可得知，当背光控制器12操作于高亮度模式时，实际电流计算电路22根据调整因素factor来改变控制信号s11-1～s11-8，且背光控制器12分别根据改变后的控制信号s11-1～s11-8来调整驱动信号s12-1～s12-8。由于调整因素factor大于或等于1，因此，在高亮度模式下，受驱动信号s12-1～s12-8(即实际电流iz1’～iz8’)较大。因此，所驱动的光源单元13-1～13-8可发出亮度较高的光线，以能符合高动态范围成像(highdynamicrangeimaging，hdr)技术的要求。此外，高亮度模式的持续期间可依据实际电流总和iactual而有不同的长度。因此，本案的显示装置1可在支持hdr技术的情况下，藉由适当的亮度模式切换来避免温度(thermal)的问题(例如，过热)。

图3是表示根据本发明一实施例的背光驱动方法。以下将通过图1～图3来说明此控制方法。图3的背光驱动方法是用来驱动显示装置1的背光模块13。控制方法开始于步骤s30，显示装置1的影像处理电路11通过输入接口10接收输入影像数据din。输入影像信号din的内容包括每一像素单元的多个色彩的亮度增益(gain)。举例来说，输入影像信号din的内容包括每一像素单元的红色亮度增益、绿色亮度增益、以及蓝色亮度增益。

在影像处理电路11接收到输入影像信号din后，其内部的理论电流计算电路20根据显示面板14的每一显示区域中红色亮度增益的总和rzn、绿色亮度增益的总和gzn、以及蓝色亮度增益的总和bzn来计算对应的估计电流izn，且计算所有显示区域的估计电流iz1～iz8的总和以获得理论电流总和isum(步骤s31)。详细来说，理论电流计算电路20根据上述的式(1)来计算每一显示区域所对应的估计电流izn。

接着，在步骤32中，调整因素判断电路21根据理论电流总和isum的大小来决定调整因素factor。当判断出理论电流总和isum大于(80％×imax)，调整因素判断电路21决定调整因素factor具有数值1(factor＝1)。当判断出理论电流总和isum小于(80％×imax)且大于(60％×imax)，调整因素判断电路21决定调整因素factor具有数值1.3(factor＝1.3)。当判断出理论电流总和isum小于(60％×imax)，调整因素判断电路21决定调整因素factor具有数值1.5(factor＝1.5)。

在决定调整因素factor的数值后，实际电流计算电路22根据估计电流iz1～iz8与调整因素factor来计算实际电流总和iactual(步骤s33)。详细来说，实际电流计算电路22根据上述的式(3)计算每一估计电流iz1～iz8与调整因素factor的乘积的总和实际电流总和iactual。

在接下来的步骤s34中，状态判断电路23判断实际电流总和iactual的大小。当判断出实际电流总和iactual大于(80％×imax)，状态判断电路23产生模式信号smode以指示第一切换状态(步骤s35a)。在第一切换状态下，背光控制器12交替地操作于正常亮度模式与高亮度模式下。在一实施例中，在第一切换状态下，被背光控制器12每一次操作于高亮度模式的持续期间为1分钟，而每一次操作于正常亮度模式的持续时间为1分钟。

当判断出实际电流总和iactual小于(80％×imax)且大于(60％×imax)，状态判断电路23产生模式信号smode以指示第二切换状态(步骤s35b)。在第二切换状态下，被背光控制器12交替地操作于正常亮度模式与高亮度模式下。在一实施例中，在第二切换状态下，背光控制器12每一次操作于高亮度模式的持续期间为30分钟，而每一次操作于正常亮度模式的持续时间为2分钟。

当判断出实际电流总和iactual小于(60％×imax)，状态判断电路23产生模式信号smode以指示第三切换状态(步骤s35c)。在第三切换状态下，背光控制器12则一直维持在高亮度模式，而不会切换至正常亮度模式。

在上述步骤s35a-s35c的各切换状态下，当背光控制器12操作于正常亮度模式时，实际电流计算电路22根据模式信号smode分别根据估计电流iz1～iz8(未经调整)来产生控制信号s11-1～s11-8。背光控制器12分别根据控制信号s11-1～s11-8来产生对应的驱动信号s12-1～s12-8，以分别驱动光源单元13-1～13-8。

此外，在上述步骤s35a-s35c的各切换状态下，当背光控制器12操作于高亮度模式时，实际电流计算电路22根据模式信号smode分别根据实际电流iz1’～iz8’(izn'＝izn×factor)来产生控制信号s11-1～s11-8。背光控制器12其分别根据控制信号s11-1～s11-8来产生驱动信号s12-1～s12-8以分别驱动光源单元13-1～13-8。因此可得知，在高亮度模式下，实际电流计算电路22根据调整因素factor来改变控制信号s11-1～s11-8，且背光控制器12分别根据改变后的控制信号s11-1～s11-8来调整驱动信号s12-1～s12-8。由于调整因素factor大于或等于1，因此，在高亮度模式下，受驱动信号s12-1～s12-8(即实际电流iz1’～iz8’)调整变为较大。因此，所驱动的光源单元13-1～13-8可发出亮度较高的光线，以能符合高动态范围成像(highdynamicrangeimaging，hdr)技术的要求。此外，高亮度模式的持续期间可依据实际电流总和iactual而有不同的长度。因此，本案的显示装置1可在支持hdr技术的情况下，藉由适当的亮度模式切换来避免温度(thermal)的问题(例如，过热)。

虽然本发明已以较佳实施例公开如上，然而其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，应当可作更动与润饰，因此本发明的保护范围应当视所附的权利要求书所界定者为准。