專利名稱：時序控制器、顯示裝置與調整迦瑪電壓方法
技術領域：
本發明是有關于一種顯示裝置的迦瑪電壓調整方法，且特別是有關于一種可隨動態畫面調整迦瑪電壓的方法的顯示裝置及時序控制器。
背景技術：
隨著顯示裝置(Display Device)的蓬勃發展，消費者對于顯示裝置的要求也愈來愈高，不但要求產品重量輕、體積小，同時也要求畫面色彩鮮艷、清晰明亮。針對現代人的需求，各家廠商皆開發出許多技術，來改善畫面呈現的品質。
以薄膜晶體管液晶顯示裝置(Thin-Film Transistor Liquid Crystal Display，簡稱TFT-LCD)為例。圖1描繪現有階調參考電壓裝置的電路方塊圖。請參照圖1，現有階調參考電壓裝置主要是由一塊控制板(Control Board)11與源極驅動電路(Source Driver Integrated Circuit)12所組成。其中，控制板11包括了時序控制器(Timing Controller，TCON)113與串接電阻與緩沖單元(Resistance-string and Buffers)115。時序控制器113用以接收視頻資料(VideoData)，并輸出視頻資料同時搭配適當的控制信號給源極驅動電路12。
圖2描繪現有串接電阻與緩沖單元的電路圖。圖3描繪現有固定式伽瑪曲線圖。請合并參考圖2與圖3，一般傳統的TFT-LCD的階調參考電壓是由串接的電阻分壓而成，而階調參考電壓在串接電阻設定后是無法改變的。此外，傳統技術中又僅只以一組伽瑪特性曲線的階調電壓值提供給源極驅動電路12，接著再由源極驅動電路12輸出至面板21。
故依據上述可知，因串接電阻與緩沖單元(Resistance-string and Buffers)115的分壓電阻值已經固定，故導致伽瑪(Gamma)特性曲線為固定無法改變的。因此，源極驅動電路12不管任何畫面皆是使用如圖3的固定的伽瑪特性曲線作為調整，故而無法隨畫面的顯示特性作適當的伽瑪曲線調整。簡而言之，此架構的主要缺點為動態畫面下無法對于偏暗或偏亮的畫面作適當的補償，而此缺點會大幅降低顯示品質。
有鑒于此，面板的相關制造商莫不急于尋求適當的解決方式，以克服上述的問題。
發明內容
本發明的目的之一是提供一種時序控制器，借由分析視頻資料的明暗程度選擇不同的增益值將原始迦瑪電壓轉換成實際迦瑪電壓，借以改善顯示品質。
本發明的另一目的是提供一種顯示裝置，隨著視頻資料的灰階分布，調整迦瑪電壓，借以增加顯示裝置的顯示品質。
本發明再一目的是提供一種調整迦瑪電壓方法，依據視頻資料的灰階分布選擇不同的增益值，再依據增益值將原始迦瑪電壓轉換成實際迦瑪電壓，借以改善過亮或過暗的畫面。
本發明提出一種時序控制器，包括資料分析器、增益處理器、原始迦瑪電壓產生器與運算單元。資料分析器動態分析視頻資料的畫面的灰階分布借以判別畫面暗或亮。增益處理器耦接于資料分析器，此增益處理器依據畫面暗或亮選用增益值。原始迦瑪電壓產生器提供原始迦瑪電壓。運算單元耦接于增益處理器與原始迦瑪電壓產生器，依據增益值與原始迦瑪電壓計算實際迦瑪電壓并提供給階調電壓產生器。
在本發明的一實施例中，其中階調電壓耦接時序控制器。階調電壓產生器依據實際迦瑪電壓產生階調電壓，用以將視頻資料映射轉換為驅動電壓。在另一實施例中，上述的時序控制器，其中資料分析器針對畫面的灰階分布統計一個區域的暗灰階與一個區域的亮灰階所占畫面的資料量比例，借以判別畫面暗或亮。
本發明提出一種顯示裝置，包括資料分析器、增益處理器、原始迦瑪電壓產生器、運算單元、階調電壓產生器、驅動電路與面板。資料分析器動態分析視頻資料的畫面的灰階分布借以判別畫面暗或亮。增益處理器耦接于資料分析器，此增益處理器依據畫面暗或亮選用增益值。原始迦瑪電壓產生器提供原始迦瑪電壓。運算單元耦接于增益處理器與原始迦瑪電壓產生器，并依據增益值與原始迦瑪電壓計算實際迦瑪電壓。階調電壓產生器依據實際迦瑪電壓產生階調電壓。驅動電路耦接于階調電壓產生器，驅動電路依據階調電壓將視頻資料映射轉換為驅動電壓。面板耦接于驅動電路，此面板接收驅動電壓借以呈現畫面。
本發明提出一種調整迦瑪電壓方法，包括下列步驟步驟A，動態分析視頻資料的一畫面的灰階分布借以判別畫面暗或亮。步驟B，依據畫面暗或亮選用增益值。步驟C，提供原始迦瑪電壓。步驟D，依據增益值與原始迦瑪電壓計算實際迦瑪電壓。
在本發明的一實施例中，上述的調整迦瑪電壓方法，其中步驟A還包括下列步驟。針對畫面的灰階分布統計一個區域的暗灰階與一個區域的亮灰階所占畫面的資料量比例，借以判別畫面暗或亮。
本發明因采用資料分析器分析視頻資料的灰階分布，接著增益處理器選用一個增益值。運算單元依據增益值將原始迦瑪電壓轉換成實際迦瑪電壓。階調電壓產生器依據實際迦瑪電壓產生階調電壓。因此能隨著視頻資料的灰階分布調整迦瑪電壓，以增加顯示品質。
為讓本發明的上述目的、特征和優點能更明顯易懂，以下結合附圖對本發明的具體實施方式
作詳細說明，其中 圖1描繪現有階調參考電壓裝置的電路方塊圖。
圖2描繪現有串接電阻與緩沖單元的電路圖。
圖3描繪現有固定式伽瑪曲線圖。
圖4A是依照本發明的第一實施例的一種時序控制器示意圖。
圖4B是依照本發明的第一實施例的一種調整迦瑪電壓方法的流程圖。
圖5A是依照本發明的第一實施例的一種正極性電壓的原始迦瑪電壓轉換成實際迦瑪電壓的示意圖。
圖5B是依照本發明的第一實施例的一種負極性電壓的原始迦瑪電壓轉換成實際迦瑪電壓的示意圖。
圖6是依照本發明的第一實施例的另一種時序控制器示意圖。
圖7是依照本發明的第二實施例的一種顯示裝置示意圖。
圖8是依照本發明的第二實施例的另一種顯示裝置示意圖。
主要元件符號說明 11控制板 12源極驅動電路 30、31、113時序控制器 115串接電阻與緩沖單元 21、100面板 40資料分析器 50增益處理器 60運算單元 70原始迦瑪電壓產生器 80階調電壓產生器 90驅動電路 110串行信號產生器 V1～V10原始迦瑪電壓 V’1～V’10實際迦瑪電壓 A1、A2、B1、B2、C1、C2曲線 S401～S404本發明的第一實施例的一種調整迦瑪電壓方法的各步驟
具體實施例方式 圖4A是依照本發明的第一實施例的一種時序控制器示意圖，圖4B是依照本發明的第一實施例的一種調整迦瑪電壓方法的流程圖，請同時參考圖4A與圖4B。時序控制器(Timing controller)30包括了資料分析器(Data Analyzer)40、增益處理器(Gain Processor)50、原始迦瑪電壓產生器(Original GammaVoltage Generator)70與運算單元(Operator Unit)60。
首先，于步驟S401所述，由資料分析器40接收視頻資料，并動態分析視頻資料的畫面的灰階分布借以判別畫面暗或亮。接著，于步驟S402所述，由增益處理器50依據畫面暗或亮選用一增益值。之后，如步驟S403所述，由原始迦瑪電壓產生器70提供原始迦瑪電壓。最后，如步驟S404所述，運算單元60依據增益值與原始迦瑪電壓計算實際迦瑪電壓并提供給階調電壓產生器80。其中階調電壓產生器80依據實際迦瑪電壓產生階調電壓并輸出給驅動電路90。驅動電路90則依據階調電壓將視頻資料映射轉換為驅動電壓，借以使面板100顯示畫面。
本實施例中，面板100以液晶面板(Liquid Crystal Display，LCD)為例說明，在另一實施例中面板100也可是其他類型的面板，例如是有機發光二極管(Organic Light Emitting Diode，簡稱OLED)的面板或TFT-LCD等。如此一來即可使過亮的畫面變暗，并使過暗的畫面變亮。接下來則針對各個單元作更進一步詳細的說明。
請繼續參照圖4A，資料分析器40接收視頻資料后即分析畫面中的視頻資料的前30％與后30％的灰階資料所占畫面(Frame)的資料量的比例。舉例來說，視頻資料的灰階若分為0～255階，則前30％的灰階資料則為0～76階(畫面較暗部分)，而后30％的灰階資料則為179～255階(畫面較亮部分)。換言之即計算畫面中落于0～76階的資料量占畫面的資料量的比例以判斷畫面偏暗程度，并計算畫面中落于179～255階的資料量占畫面的資料量的比例以判斷畫面偏亮程度。以此方式來分析畫面暗或亮程度可大幅減少存儲器的使用，而不需統計出畫面中0～255階的灰階分布情形。
在此值得一提的是，本實施例所舉例的“分析視頻資料的前30％與后30％的灰階資料所占畫面的資料量的比例”僅是一特定實施例，本領域具有通常知識者也可依其需求將其改為“分析視頻資料的前20％與后20％的灰階資料所占畫面的資料量的比例”、“分析視頻資料的前15％與后15％的灰階資料所占畫面的資料量的比例”等等，故本發明不應當限定于此種特定實施例。而在另一實施例中，也可利用其他方式來實現判別畫面暗或亮，例如以亮度直方萃取(Luminance Histogram)技術，也可得知視頻資料的灰階分布情形借以判別畫面暗或亮，在此則不予贅述。
接著，由增益處理器50依據畫面暗或亮來選用增益值G。若畫面的資料量大多落于前30％的灰階則選用負值的增益值G來作增益補償；若畫面的資料量大多落于后30％的灰階則選用正值的增益值G來作增益補償；若畫面的資料量的灰階分布正常則不作增益補償。增益值G的大小可依據視頻資料的前30％與后30％的灰階資料所占畫面的資料量的比例來決定，例如可參照表一與表二來選用增益值。
表一暗畫面的增益值G的選用表 表二亮畫面的增益值G的選用表 為了要避免增益值G過大或過小而造成畫面色彩失真，增益值G的范圍以(±10％)之間亮度補償效果會較佳。值得一提的是，雖然上述表一與表二已經對增益值G的選用表描繪出了一個可能的型態，但所屬技術領域中具有通常知識者應當知道，各廠商對于增益值G的選用表都不一樣，因此本發明的應用當不限制于此種可能的型態。換言之，本領域具有通常知識者也可依其需求改變增益值G的選用表。
承接上述，增益處理器50將增益值G輸出給運算單元60。此外原始迦瑪電壓產生器70也提供原始迦瑪電壓給運算單元60。例如，原始迦瑪電壓包括了電壓V1～V10與共通電壓Vcom，其中電壓V1～V5為正極性的迦瑪電壓，V6～V10為負極性的迦瑪電壓，而其電壓大小依序為V1>V2>V3>V4>V5>Vcom>V6>V7>V8>V9>V10。而設計正極性的迦瑪電壓與負極性的迦瑪電壓的好處在于，可供面板100的液晶分子進行正負極性反轉之用。然而在本實施例中，原始迦瑪電壓雖然以10個電壓(V1～V10)與共通電壓Vcom為例進行說明，在其他實施例中，本領域具有通常知識者也可將迦瑪電壓劃分成其他不同數目的電壓。
接著，運算單元60則依據增益值G與原始迦瑪電壓計算實際迦瑪電壓。例如依據原始迦瑪電壓V1～V5與下列公式(1)計算實際迦瑪電壓的正極性電壓。依據原始迦瑪電壓V6～V10與下列公式(2)計算實際迦瑪電壓的負極性電壓。
V’m＝Vm+(Vm—Vcom—ΔVp)×G...(1) 上述公式(1)中，V’m為實際迦瑪電壓的正極性電壓，Vm為原始迦瑪電壓的正極性電壓(本實施例中Vm分別為為V1～V5)，Vcom為共通電壓，ΔVp為補償電壓借以補償饋通電壓(Through Voltage)，G為增益值。
V’n＝Vn—(Vcom—Vn+ΔVp)×G...(2) 上述公式(2)中，V’n為實際迦瑪電壓的負極性電壓，Vn為原始迦瑪電壓的負極性電壓(本實施例中Vn分別為為V6～V10)，Vcom為共通電壓，ΔVp為補償電壓借以補償饋通電壓，G為增益值。值得一提的是，上述公式(1)與公式(2)并非用以限制本發明。熟習本領域技藝者也可依其需求適當地調整公式(1)與公式(2)，借以求得正極性與負極性的實際迦瑪電壓。
圖5A是依照本發明的第一實施例的一種正極性電壓的原始迦瑪電壓轉換成實際迦瑪電壓的示意圖。圖5B是依照本發明的第一實施例的一種負極性電壓的原始迦瑪電壓轉換成實際迦瑪電壓的示意圖。本實施例面板100是以白色為其常態(Normally White)為例進行說明，亦即面板100的液晶分子不加電壓時，畫面呈現亮畫面。請先參照圖5A，曲線A1為正極性的原始迦瑪電壓。當增益值G為正值時，實際迦瑪電壓則會較原始迦瑪電壓為高，例如實際迦瑪電壓可為曲線B1。當增益值G為負值時，實際迦瑪電壓則會較原始迦瑪電壓為低，例如實際迦瑪電壓可為曲線C1。
請再參照圖5B，曲線A2為負極性的原始迦瑪電壓。當增益值G為正值時，實際迦瑪電壓則會較原始迦瑪電壓為低，例如實際迦瑪電壓可為曲線B2。當增益值G為負值時，實際迦瑪電壓則會較原始迦瑪電壓為高，例如實際迦瑪電壓可為曲線C2。
本技術領域具有通常知識者也可視其需求，而依據本發明的精神與前述諸實施例的教示改變實施方式。例如，當面板100是以黑色為其常態(NormallyBlack)時，將偏暗畫面所使用的增益值改為正值，并將偏亮畫面所使用的增益值改為負值。
承接上述，運算單元60則將實際迦瑪電壓輸出給階調電壓產生器80。階調電壓產生器80則依據實際迦瑪電壓產生新的階調電壓以提供給驅動電路90將視頻資料轉換成驅動電壓。驅動電路90例如是源極驅動電路，驅動電路90透過內部的數字模擬轉換電路(Digital Analog Converter)即可將視頻資料轉換成驅動電壓借以驅動面板100。而面板100則用來以顯示畫面。換言之，本實施例依據視頻資料的暗或亮，將原始迦瑪電壓轉換成實際迦瑪電壓，并利用實際迦瑪電壓將視頻資料映射轉換成驅動電壓，借以顯示畫面，因此可大幅提升顯示品質。
本技術領域具有通常知識者也可視其需求，而依據本發明的精神與前述諸實施例的教示改變時序控制器30的架構。例如，圖6是依照本發明的第一實施例的另一種時序控制器示意圖，請參考圖6。其中資料分析器40、增益處理器50、運算單元60、原始迦瑪電壓產生器70、階調電壓產生器80、驅動電路90及面板100與圖4A的實施例相同，在此不再贅述。
承接上述，值得注意的是時序控制器31還包括了串行信號產生器(SerialSignal Generator)110。串行信號產生器110耦接于運算單元60與階調電壓產生器80之間。串行信號產生器110利用串行傳送方式將實際迦瑪電壓從運算單元60傳送至階調電壓產生器80。本領域具有通常知識者應當知道串行傳送方式僅是一特定實施例，在另一實施例中也可使用其他傳輸方式傳遞實際迦瑪電壓，在此則不予贅述。如此一來也可改善過暗與過亮畫面。
上述的圖4A的實施例雖然將資料分析器40、增益處理器50、運算單元60與原始迦瑪電壓產生器70配置于時序控制器30中，但本領域具有通常知識者也可依其需求將其配置于顯示裝置的任何地方，例如圖7是依照本發明的第二實施例的一種顯示裝置示意圖，請參照圖7。同樣地串行信號產生器110也可隨之更動其配置位置，例如圖8是依照本發明的第二實施例的另一種顯示裝置示意圖，請參照圖8。如此一來亦可針對視頻資料的亮或暗程度，改善顯示品質。換言之，只要是依據視頻資料的暗或亮程度將原始迦瑪電壓轉換成實際迦瑪電壓以使過暗或過亮的畫面得到補償，就已經是符合了本發明的精神所在。
綜上所述，本發明的實施例至少具有下列優點 1.將資料分析器、增益處理器、原始迦瑪電壓產生器與運算單元配置于時序控制器中可利用較低成本的數字電路來改善過暗或過亮畫面，如此一來可大幅節省成本。
2.依據視頻資料的暗或亮程度將原始迦瑪電壓轉換成實際迦瑪電壓，如此一來則在不需對視頻資料進行調整的情況下，即可改善畫面過暗或過亮的問題。
雖然本發明已以較佳實施例揭示如上，然其并非用以限定本發明，任何本領域技術人員，在不脫離本發明的精神和范圍內，當可作些許的修改和完善，因此本發明的保護范圍當以權利要求書所界定的為準。
權利要求
1.一種時序控制器，其特征在于包括
一資料分析器，動態分析一視頻資料的一畫面的灰階分布借以判別該畫面暗或亮；
一增益處理器，耦接于該資料分析器，依據該畫面暗或亮選用一增益值；
一原始迦瑪電壓產生器，提供一原始迦瑪電壓；以及
一運算單元，耦接于該增益處理器與該原始迦瑪電壓產生器，依據該增益值與該原始迦瑪電壓計算一實際迦瑪電壓并提供給一階調電壓產生器。
2.如權利要求1所述的時序控制器，其特征在于，該階調電壓產生器耦接該時序控制器，該階調電壓產生器依據該實際迦瑪電壓產生一階調電壓，用以將該視頻資料映射轉換為一驅動電壓。
3.如權利要求1所述的時序控制器，其特征在于，還包括一串行信號產生器，耦接于該運算單元與該階調電壓產生器之間，該串行信號產生器利用串行傳送方式將該實際迦瑪電壓從該運算單元傳送至該階調電壓產生器。
4.如權利要求1所述的時序控制器，其特征在于，該資料分析器針對該畫面的灰階分布統計一區域的暗灰階與一區域的亮灰階所占該畫面的資料量比例，借以判別該畫面暗或亮。
5.如權利要求1所述的時序控制器，其特征在于，該運算單元依據公式V’m＝Vm+(Vm—Vcom—ΔVp)×G計算該實際迦瑪電壓的正極性電壓，其中V’m為該實際迦瑪電壓的正極性電壓，Vm為該原始迦瑪電壓的正極性電壓，Vcom為一共通電壓，ΔVp為一補償電壓，G為該增益值。
6.如權利要求1所述的時序控制器，其特征在于，該運算單元依據公式V’n＝Vn—(Vcom—Vn+ΔVp)×G計算該實際迦瑪電壓的負極性電壓，其中V’n為該實際迦瑪電壓的負極性電壓，Vn為該原始迦瑪電壓的負極性電壓，Vcom為一共通電壓，ΔVp為一補償電壓，G為該增益值。
7.一種顯示裝置，其特征在于包括
一資料分析器，動態分析一視頻資料的一畫面的灰階分布借以判別該畫面暗或亮；
一增益處理器，耦接于該資料分析器，依據該畫面暗或亮選用一增益值；
一原始迦瑪電壓產生器，提供一原始迦瑪電壓；
一運算單元，耦接于該增益處理器與該原始迦瑪電壓產生器，依據該增益值與一原始迦瑪電壓計算一實際迦瑪電壓；
一階調電壓產生器，依據該實際迦瑪電壓產生一階調電壓；
一驅動電路，耦接于該階調電壓產生器，該驅動電路依據該階調電壓將該視頻資料映射轉換為一驅動電壓；以及
一面板，耦接于該驅動電路，該面板接收該驅動電壓借以呈現畫面。
8.如權利要求7所述的顯示裝置，其特征在于，還包括一串行信號產生器，耦接于該運算單元與該階調電壓產生器之間，該串行信號產生器利用串行傳送方式將該實際迦瑪電壓從該運算單元傳送至該階調電壓產生器。
9.如權利要求7所述的顯示裝置，其特征在于，該資料分析器針對該畫面的灰階分布統計一區域的暗灰階與一區域的亮灰階所占該畫面的資料量比例，借以判別該畫面暗或亮。
10.如權利要求7所述的顯示裝置，其特征在于，該運算單元依據下列公式V’m＝Vm+(Vm—Vcom—ΔVp)×G計算該實際迦瑪電壓的正極性電壓，其中V’m為該實際迦瑪電壓的正極性電壓，Vm為該原始迦瑪電壓的正極性電壓，Vcom為一共通電壓，ΔVp為一補償電壓，G為該增益值。
11.如權利要求7所述的顯示裝置，其特征在于，該運算單元依據公式V’n＝Vn—(Vcom—Vn+ΔVp)×G計算該實際迦瑪電壓的負極性電壓，其中V’n為該實際迦瑪電壓的負極性電壓，Vn為該原始迦瑪電壓的負極性電壓，Vcom為一共通電壓，ΔVp為一補償電壓，G為該增益值。
12.一種調整迦瑪電壓方法，其特征在于包括下列步驟
動態分析一視頻資料的一畫面的灰階分布借以判別該畫面暗或亮；
依據該畫面暗或亮選用一增益值；
提供一原始迦瑪電壓；以及
依據該增益值與一原始迦瑪電壓計算一實際迦瑪電壓。
13.如權利要求12所述的調整迦瑪電壓方法，其特征在于，動態分析該視頻資料的一畫面的灰階分布借以判別該畫面暗或亮還包括下列步驟
針對該畫面的灰階分布統計一區域的暗灰階與一區域的亮灰階所占該畫面的資料量比例，借以判別該畫面暗或亮。
14.如權利要求12所述的調整迦瑪電壓方法，其特征在于，依據該增益值與一原始迦瑪電壓計算一實際迦瑪電壓包括下列步驟
依據公式V’m＝Vm+(Vm—Vcom—ΔVp)×G計算該實際迦瑪電壓的正極性電壓，其中V’m為該實際迦瑪電壓的正極性電壓，Vm為該原始迦瑪電壓的正極性電壓，Vcom為一共通電壓，ΔVp為一補償電壓，G為該增益值。
15.如權利要求12所述的調整迦瑪電壓方法，其特征在于，依據該增益值與一原始迦瑪電壓計算一實際迦瑪電壓包括下列步驟
依據公式V’n＝Vn—(Vcom—Vn+ΔVp)×G計算該實際迦瑪電壓的負極性電壓，其中V’n為該實際迦瑪電壓的負極性電壓，Vn為該原始迦瑪電壓的負極性電壓，Vcom為一共通電壓，ΔVp為一補償電壓，G為該增益值。
全文摘要
本發明涉及一種時序控制器包括資料分析器、增益處理器、運算單元與原始迦瑪電壓產生器。因利用資料分析器分析視頻資料的灰階分布，接著增益處理器選用一個增益值。運算單元依據增益值將原始迦瑪電壓產生器產生的原始迦瑪電壓轉換成實際迦瑪電壓。因此能隨著視頻資料的灰階分布調整迦瑪電壓，借以增加顯示品質。
文檔編號G02F1/133GK101388168SQ20071015424
公開日2009年3月18日 申請日期2007年9月10日 優先權日2007年9月10日
發明者周志升, 張筆倫, 陳鴻祥 申請人:中華映管股份有限公司