專利名稱：無濾色片液晶顯示器及該顯示方法
無濾色片液晶顯示器及該顯示方法技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種無濾色片液晶顯示器及該顯示方法，尤其是一種無濾色片、且 液晶模組被分區(qū)掃描顯示、背光板模組則為亮度動(dòng)態(tài)調(diào)整的液晶顯示器及其顯示方法。背景技術(shù)：
利用LED做為液晶顯示裝置的背光技術(shù)已日漸成熟。利用LED做為背光板的光源， 取代原先的冷陰極管(CCFL)，不僅節(jié)約耗能、使用壽命較長，所采用紅、綠、藍(lán)三基色LED所 能呈現(xiàn)的色彩色域范圍理論值也較大，可以呈現(xiàn)較豐富的色彩；加以，可利用紅、綠、藍(lán)三基 色時(shí)序式掃描，不需要藉助彩色濾光片混色，從而避免濾色片分色過濾所造成的光能耗費(fèi)， 也可以降低制造成本。然而，無濾色片液晶顯示器需利用R、G、B三基色光順序點(diǎn)亮，位在背光板模組前 方的液晶模組，也必須分色而時(shí)序式地呈現(xiàn)R、G、B分色子畫面，因此其各項(xiàng)反應(yīng)速度必須 比一般液晶顯示器快三倍以上。若要顯示每秒60個(gè)畫面的影像時(shí)，每基色的顯示時(shí)間只有 1/180秒而已，約5. 5ms。為便于說明起見，如

圖1所示，是選擇解析度為1920*1080的HDTV 為例，并將液晶顯示器的液晶模組沿垂直方向區(qū)分為例如18個(gè)區(qū)域，且在此稱每個(gè)區(qū)域?yàn)?一個(gè)顯示分區(qū)，因此每個(gè)顯示分區(qū)涵蓋60條水平掃描線的高度。為便于說明，圖2及圖3是以時(shí)間作為X軸，將顯示器背光板模組中的LED被致能 點(diǎn)亮的發(fā)光亮度作為上方圖的Y軸；下方圖則是以液晶模組被輸入影像資料后，隨影像資 料改變的透光度作為Y軸。如圖2所示，在這5. 5ms的分色顯示周期內(nèi)，必須提供影像資 料至液晶模組的1080條掃描線，進(jìn)行影像水平掃描，一般TFT薄膜電晶體的反應(yīng)時(shí)間約在 2 10 μ s范圍，因此整個(gè)畫面的水平掃描時(shí)間需要2. 2ms0隨后驅(qū)動(dòng)各液晶畫素(pixel) 依照影像資料改變其透光度，各液晶畫素的響應(yīng)時(shí)間如圖式下方液晶部分的實(shí)線所示，約 需 3ms ο因此，當(dāng)各顯示分區(qū)的畫素都接收完影像資料，且改變透光狀況后，已經(jīng)占用 該分色顯示周期中的5. ans，最后，如圖式上方所示，背光板模組中，該基色LED的點(diǎn) 亮?xí)r間只剩下0. :3ms，與整個(gè)分色顯示周期的5. 5ms相較，其發(fā)光任務(wù)比(duty)只有 0.3 ms/5.5 ms s 5%，可見此種形式的無濾色片液晶顯示器，在時(shí)間軸上能用來發(fā)光的 時(shí)段所占比例甚低，亦即LED發(fā)光使用效率極低。為改善此問題，必須采用多區(qū)掃描式技術(shù)，該技術(shù)主要是打破在時(shí)間軸上整個(gè)畫 面處理必須同步開始、畫面必須被同時(shí)呈現(xiàn)、背光板模組從而必須同步點(diǎn)亮的誤區(qū)。圖3的 時(shí)間軸系以ΔΤ = 0. 3ms為一個(gè)計(jì)時(shí)單位，每一個(gè)基色子畫面的顯示時(shí)間為18個(gè)ΔΤ。如 圖3下方液晶部分所示，當(dāng)各顯示分區(qū)于虛線脈沖時(shí)段接收分色影像資料，第1顯示分區(qū)的 60條掃描線又分別對應(yīng)1920個(gè)液晶畫素，在此假設(shè)影像信號為0至255時(shí)(以Sbit影像 信號為例子)每一個(gè)液晶畫素可以呈現(xiàn)256種不同層次的透光度，當(dāng)影像資料為255時(shí)，表 示隨后所對應(yīng)的液晶畫素為全開啟的狀態(tài)，背光可以透射，形成最亮的狀態(tài)；當(dāng)影像資料為 0時(shí)，表示隨后液晶畫素將恢復(fù)為全關(guān)不透光，形成暗的狀態(tài)。
在時(shí)間t = 0時(shí)，開始水平掃描線的掃描，亦即提供紅色分色子畫面影像資料至第 1顯示分區(qū)的各液晶畫素，因掃描第1顯示分區(qū)的第1至60條水平掃描線所需時(shí)間例釋為 0. :3ms，故在t = Δ T = 0. 3ms時(shí)，完成對第1顯示分區(qū)的資料提供，水平掃描線進(jìn)入第2顯 示分區(qū)；再經(jīng)過Δ T，當(dāng)時(shí)間t = 2 Δ T時(shí)，掃描第3顯示分區(qū)；...直到18 Δ Τ,完成所有畫 素的資料提供，并進(jìn)入綠色子畫面的時(shí)段，到t = 36 Δ T則進(jìn)入藍(lán)色子畫面的時(shí)段。對各顯示分區(qū)的液晶畫素而言，當(dāng)接收完影像資料后，隨即等待該顯示分區(qū) 的液晶畫素反應(yīng)完成，反應(yīng)時(shí)間如上述約需3.0 ms^lOAT;故當(dāng)t = 11ΔΤ = 3. 3ms 時(shí)，第1顯示分區(qū)內(nèi)的液晶畫素理論上應(yīng)已完成上述透光狀態(tài)改變，因此點(diǎn)亮對應(yīng)該 顯示分區(qū)的背光板模組中的對應(yīng)紅色LED，此時(shí)，第1區(qū)的分色顯示周期尚剩下約 5.4 ms - 0.3 ms - 3.0 ms= 2.1 mss 7ΔΤ，當(dāng)時(shí)間t = 18ΔΤ= 5.4 ms時(shí)，該基色畫面顯示 周期結(jié)束，關(guān)掉第ι區(qū)的對應(yīng)基色背光。同樣地，對應(yīng)第2顯示分區(qū)的紅色LED將在t = 12ΔΤ = 3. 6ms時(shí)被點(diǎn)亮，t = 19ΔΤ^5.7 ms時(shí)關(guān)閉 ’第3顯示分區(qū)則又比第2顯示分區(qū) 的作動(dòng)時(shí)間遞延一個(gè)Δ T，其于類推。由于每個(gè)顯示分區(qū)顯示畫面的時(shí)間各自獨(dú)立，整幅畫面沒有被同時(shí)呈現(xiàn)；各顯 示分區(qū)可以依照各自進(jìn)度，獨(dú)立控制其對應(yīng)背光亮點(diǎn)時(shí)間，故可將所有接收影像資料及 液晶反應(yīng)時(shí)間以外的可用時(shí)間都用來呈現(xiàn)畫面；使其背光發(fā)光任務(wù)比(duty)提高為 2.2 ms/ 5.5 mss40%，比前述的非掃描式顯示的發(fā)光任務(wù)比5%已有顯著改善。當(dāng)然，背 光板模組中，也必須對應(yīng)液晶模組的各個(gè)顯示分區(qū)，分別以R、G、B三基色的LED，構(gòu)成一個(gè) 獨(dú)立控制的LED背光區(qū)。但上述技術(shù)的一個(gè)重要限制條件是液晶的反應(yīng)時(shí)間必須非?？欤駝t如圖4所 示，原本應(yīng)于一個(gè)分色顯示周期內(nèi)，在該基色被透射呈現(xiàn)后迅速回復(fù)的透光狀態(tài)，沒有即時(shí) 完成改變，則下一個(gè)分色顯示周期于例如5. 4msU0. 8ms、16. 2ms開始，并經(jīng)過預(yù)留0. 3ms接 收影像資料后，該液晶畫素的透光狀態(tài)將不是從原先預(yù)設(shè)的例如不透光狀態(tài)啟始，造成下 一個(gè)順序掃描的基色光與上一個(gè)基色光之間的不當(dāng)混色。進(jìn)一步分析，一般液晶的反應(yīng)時(shí)間隨不同色階的轉(zhuǎn)換而有差異，雖然目前已利用 所謂的過驅(qū)動(dòng)(over-drive)技術(shù)來改善，但是當(dāng)液晶需自行恢復(fù)其原始狀態(tài)時(shí)，其反應(yīng)時(shí) 間無法利用over-drive加速，而造成例如由最亮轉(zhuǎn)成最暗時(shí)，所需的反應(yīng)時(shí)間可能需要一 般平均反應(yīng)時(shí)間的數(shù)倍。若在某一色階轉(zhuǎn)換成另一色階需要較長的反應(yīng)時(shí)間時(shí)，次一顏色 的基色背光已被點(diǎn)亮，但液晶卻尚未完全關(guān)掉，則下一個(gè)基色光可能因視覺暫留而在觀賞 者的腦海中不當(dāng)混入上一個(gè)顏色的色彩畫面中，造成該區(qū)中色彩不當(dāng)或顏色飽和度下降。為便于理解背光板模組、液晶模組、與顯示器整體所呈現(xiàn)影像色彩的時(shí)序關(guān)系，以 下在圖5、圖8至圖10、及圖15至圖17，均將背光板模組的LED點(diǎn)亮發(fā)光與時(shí)間關(guān)系作為上 方圖；液晶模組透光度與時(shí)間關(guān)系為中央圖；顯示器整體所呈現(xiàn)畫面色彩則作為下方圖， 將三種相關(guān)圖式上下并列比較。如圖5所示，例如第1顯示分區(qū)欲呈現(xiàn)純紅色光時(shí)，在紅色分色顯示周期液晶所對 應(yīng)的影像資料R = 255，t = 1到t = 11 Δ T期間，液晶由OFF狀態(tài)轉(zhuǎn)換為ON的狀態(tài)，經(jīng)過 約10ΔΤ = 3ms的反應(yīng)時(shí)間后，被驅(qū)動(dòng)呈現(xiàn)透光度最高狀態(tài)，并且保持該狀態(tài)至t = 18ΔΤ =5. 4ms ；且如圖式上方的LED部分所示，在t = 11 Δ T到t = 18 Δ T間，紅色LED被點(diǎn)亮； 導(dǎo)致整體顯示器在第1顯示分區(qū)如圖式下方所示，呈現(xiàn)出紅色畫面。
綠色分色顯示周期由t= 18 ΔΤ = 5. ^is開始，同樣經(jīng)過Δ T的資料提供(掃描) 時(shí)段，在t = 19ΔΤ時(shí)，液晶如圖式中央部分所示，第1顯示分區(qū)所對應(yīng)的影像資料已轉(zhuǎn)為 G = 0，因此液晶開始由全開狀態(tài)(全亮狀態(tài))轉(zhuǎn)換為全關(guān)狀態(tài)(全暗狀態(tài))，如果液晶的 反應(yīng)時(shí)間夠快，從{ = 19八1~至四八1\經(jīng)過10么1^3.0 ms后，液晶由前一畫面開的狀態(tài)已 完全轉(zhuǎn)換成為OFF的狀態(tài)，則在t =四Δ T至36 Δ T間，對應(yīng)的背光板模組中綠色LED發(fā)亮 時(shí)，將不會有不當(dāng)混光的現(xiàn)象發(fā)生。但考量液晶反應(yīng)時(shí)間的實(shí)際定義，一般是指各種灰階間改變轉(zhuǎn)換的平均反應(yīng)時(shí) 間，若僅是相近透光度間的轉(zhuǎn)換，可能需時(shí)甚短；相對地，最慢的反應(yīng)時(shí)間可能為由全暗到 全亮或由全亮到全暗。一般定義由全亮的10%上升到90%為上升時(shí)間tr(rise-time)，由 全亮的90%下降到10%則稱為下降時(shí)間tf (fallihg-time)。對應(yīng)上例中的情況，即使液晶 平均反應(yīng)時(shí)間為:3ms，但是在灰階L = 255轉(zhuǎn)換到灰階L = 0時(shí)，其下降時(shí)間可能長達(dá)10ms， Wt = 19 Δ T起算反應(yīng)時(shí)間需10ms，液晶才能由ON狀態(tài)完全轉(zhuǎn)換成OFF狀態(tài)，期間約為 30 Δ Τ,即需要到t = 48 Δ T時(shí)才全部關(guān)閉，到綠色分色顯示周期中t =四Δ T時(shí)，狀態(tài)轉(zhuǎn)換 僅經(jīng)過3. 0ms，相對于所需要的IOms遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足。在該液晶尚未關(guān)閉狀況下，此時(shí)對應(yīng)第1顯示分區(qū)的綠色背光在t = ^ΔΤ點(diǎn)亮， 直到t = 36 Δ T綠色分色顯示周期結(jié)束。因此如圖式下方所示，此綠色的背光將混入前一 分色畫面紅色當(dāng)中，一直到t = 36ΔΤ為止。由于混入綠色光的大小，會隨液晶逐漸愈趨關(guān) 閉而減小，但由圖中可以看出，該混入的綠光強(qiáng)度平均尚有紅光的30%左右，經(jīng)視覺暫留而 大大影響第1顯示分區(qū)中紅色畫面的色彩品質(zhì)。隨后，當(dāng)t = 47 Δ T時(shí)對應(yīng)的藍(lán)色LED會點(diǎn)亮，但此時(shí)液晶已反應(yīng)OFF狀態(tài)約觀Δ T =8. 4ms,液晶已幾乎全部反應(yīng)完成而關(guān)閉，使得藍(lán)色混入的比例甚小，可以忽略不計(jì)。換言 之，由于液晶無法即時(shí)由透光度最高改變至不透光，則綠色LED如圖式上方所示被點(diǎn)亮?xí)r， 顯示器所呈現(xiàn)的畫面將如圖式下方所示，仍有部分不應(yīng)透出的綠色光摻雜呈現(xiàn)。同理，如果是要呈現(xiàn)純綠色光或純藍(lán)色光時(shí)，也會分別受到藍(lán)色與紅色的摻雜。因 此如圖6所示，即使原本背光板模組中的LED在色彩譜中的三基色的色域位置如黑點(diǎn)所示， 可以圍繞出一個(gè)較大三角形的可呈現(xiàn)色彩范圍；但在一般的R、G、B掃描式LED背光的無彩 色濾光片的顯示器中，各基色的色度將能因液晶的反應(yīng)較慢，而造成紅色混入綠色，綠色混 入藍(lán)色，藍(lán)色混入紅色，實(shí)際呈現(xiàn)的色彩將受到混色干擾產(chǎn)生漂移。例如原來LED的紅色色 座標(biāo)為R= (0.7，0.3)，因?yàn)榫G色光的混入，造成漂移到R’ = (0.6，0.4)，同樣原來的綠色 LED的色座標(biāo)為G = (0. 2，0. 75)可能漂移為G’ = (0. 3,0. 6),而原來的藍(lán)色LED的色座標(biāo) 為B= (0. 14，0.05)可能因?yàn)榧t色光的混入，而漂移為B’ = (0.25，0.15)；使得實(shí)際展現(xiàn) 出的區(qū)域色彩為內(nèi)側(cè)較小三角形，漂移后的色域大幅減小，色彩因而貧乏、較不鮮艷、無法 達(dá)到廣色域的需要。更進(jìn)一步用顯示器呈現(xiàn)圖7所顯示畫面10作為范例，且為便于理解，在此將本圖 中的畫面分為六個(gè)區(qū)域11、12、13. . . 16，其中區(qū)11為天空，以藍(lán)色為主，區(qū)12系以陽光的紅 色為主，區(qū)14、15則為山嶺的綠色，區(qū)13、16以灰色大樓為主。如此，則區(qū)11與區(qū)12分別 如圖8、9所示，藍(lán)色與紅色分別遭到紅色與綠色的摻雜，只有圖10所示區(qū)13的灰色較不受 影響而劣化。即使目前液晶的反應(yīng)時(shí)間已逐漸在改善，例如OCB (optical compensatedBirefregnce)液晶可以達(dá)到前述要求的2 3ms反應(yīng)時(shí)間，但是一方面該技術(shù)在制造大型 液晶電視尚無法被大量采用；另方面，電視畫面的更新速率也由一般的每秒60次，進(jìn)步為 每秒120次，使得液晶反映時(shí)間也需要更增快，故截至目前，這種無濾色片顯示裝置尚未被 商業(yè)化。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種大幅降低不當(dāng)混色，使得可呈現(xiàn)的色域接近基色范 圍、保持更寬廣的色域范圍、色彩更鮮艷的無濾色片液晶顯示器。本發(fā)明的另一目的在于提供一種確實(shí)可行的無濾色片液晶顯示器，避免濾色片吸 收有效發(fā)光，轉(zhuǎn)換為無效熱能，以達(dá)到節(jié)電而符合節(jié)能減碳潮流。本發(fā)明的再一目的在于提供一種降低亮度灰階較低時(shí)的漏光，使得對比度提升的 無濾色片液晶顯示器。本發(fā)明的又一目的在于提供一種大幅降低不當(dāng)混色，使得可呈現(xiàn)的色域接近基色 范圍、保持更寬廣的色域范圍、色彩更鮮艷的顯示方法。本發(fā)明的又另一目的在于提供一種節(jié)約耗能的無濾色片液晶顯示器顯示方法。依照本發(fā)明揭示的一種無濾色片液晶顯示器，該液晶顯示器是以一個(gè)預(yù)定顯示周 期顯示被區(qū)分為至少三色的分色子畫面影像資料的畫面，該顯示器包含—組包括至少一掃描區(qū)、且該至少一掃描區(qū)被區(qū)分為多個(gè)顯示分區(qū)的液晶顯示模 組，其中上述顯示分區(qū)分別包括多個(gè)畫素；一組包括被區(qū)分為多個(gè)亮度動(dòng)態(tài)調(diào)整分區(qū)、且以每一上述顯示分區(qū)均被至少一個(gè) 上述亮度動(dòng)態(tài)調(diào)整分區(qū)對應(yīng)的方式設(shè)置的背光板模組，其中上述亮度動(dòng)態(tài)調(diào)整分區(qū)分別包 括至少三色、每色均有至少一個(gè)、且系依照時(shí)序分色點(diǎn)亮的發(fā)光二極管；及一組將上述分色子畫面影像資料依照上述亮度動(dòng)態(tài)調(diào)整分區(qū)進(jìn)行調(diào)整、提供對應(yīng) 上述顯示分區(qū)中之一的上述畫素的分色子畫面調(diào)整后影像資料至上述畫素而驅(qū)動(dòng)上述畫 素于一個(gè)狀態(tài)切換時(shí)段依照上述調(diào)整后影像資料改變其透光狀態(tài)、并依該狀態(tài)切換時(shí)段驅(qū) 動(dòng)該至少一個(gè)對應(yīng)該顯示分區(qū)的亮度動(dòng)態(tài)調(diào)整分區(qū)中的上述至少三色發(fā)光二極管中，對應(yīng) 該分色子畫面色光的發(fā)光二極管，以補(bǔ)償該調(diào)整的亮度發(fā)光的控制模組。由于顯示分區(qū)與亮度動(dòng)態(tài)調(diào)整分區(qū)彼此對應(yīng)，每一個(gè)顯示分區(qū)可采用對應(yīng)的亮度 動(dòng)態(tài)調(diào)整分區(qū)作為參考范圍，依照該范圍內(nèi)所要呈現(xiàn)的分色子畫面資料的亮度，調(diào)整該顯 示分區(qū)的液晶透光度；并且依照此種調(diào)整，補(bǔ)償性地改變對應(yīng)的亮度動(dòng)態(tài)調(diào)整分區(qū)中，對應(yīng) 色光的LED亮度。藉由同步使用掃描式的顯示分區(qū)、以及背光板模組的亮度動(dòng)態(tài)調(diào)整技術(shù)，使得背 光板模組在非必要時(shí)，不會無謂讓LED大量發(fā)光，也藉此減少液晶模組漏光時(shí)的雜光成分 比例。由此，不僅使得無濾色片液晶顯示器可被實(shí)際商品化；也因排除濾色片的使用，讓背 光板模組所發(fā)光被更有效利用，減少無謂耗能；更由于雜光被明顯減少，實(shí)際呈現(xiàn)色彩的色 域接近背光板中LED基色范圍，使得所呈現(xiàn)的畫面色彩更豐富而鮮艷，滿足閱聽者的使用 樂趣，增加產(chǎn)品價(jià)值。至于由本案所揭示一種無濾色片液晶顯示器顯示方法，其中該液晶顯示器是以一 個(gè)預(yù)定顯示周期顯示被區(qū)分為至少三色的分色子畫面影像資料的畫面，且該顯示器包含一組包括至少一掃描區(qū)、且該至少一掃描區(qū)被區(qū)分為多個(gè)顯示分區(qū)的液晶顯示模組；一組包 括被區(qū)分為多個(gè)亮度動(dòng)態(tài)調(diào)整分區(qū)，且以每一上述顯示分區(qū)均被至少一個(gè)上述亮度動(dòng)態(tài)調(diào) 整分區(qū)對應(yīng)的方式設(shè)置的背光板模組；其中，上述顯示分區(qū)分別包括多個(gè)畫素，且上述亮度 動(dòng)態(tài)調(diào)整分區(qū)分別包括至少三色、每色均有至少一個(gè)、且是依照時(shí)序分色點(diǎn)亮的發(fā)光二極 管，該方法包括下列步驟a)將上述分色子畫面影像資料依照上述亮度動(dòng)態(tài)調(diào)整分區(qū)進(jìn)行調(diào)整；b)提供對應(yīng)該至少一掃描區(qū)中的上述顯示分區(qū)中之一的每一畫素的分色子畫面 調(diào)整后影像資料至上述對應(yīng)畫素、并驅(qū)動(dòng)其于一個(gè)狀態(tài)切換時(shí)段依照上述調(diào)整后影像資料 改變透光狀態(tài)；及c)依該狀態(tài)切換時(shí)段，驅(qū)動(dòng)該至少一個(gè)對應(yīng)該顯示分區(qū)的亮度動(dòng)態(tài)調(diào)整分區(qū)中的 上述至少三色發(fā)光二極管中，對應(yīng)該分色子畫面色光的發(fā)光二極管，以補(bǔ)償該調(diào)整的亮度 發(fā)光。圖式簡單說明圖1是公知液晶模組的顯示分區(qū)結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是公知無濾色片液晶顯示器顯示狀態(tài)時(shí)序圖，說明背光板模組與液晶顯示模 組受致能驅(qū)動(dòng)時(shí)序關(guān)系，及顯示亮度不足的原理。圖3是公知無濾色片液晶顯示器采用掃描式分區(qū)顯示后，顯示狀態(tài)時(shí)序圖，說明 背光板模組與液晶顯示模組受致能驅(qū)動(dòng)時(shí)序關(guān)系。圖4是圖3顯示器中，液晶顯示模組被致能驅(qū)動(dòng)時(shí)序示意圖，說明不同色彩如何被 分色呈現(xiàn)。圖5是圖3顯示器顯示訊號時(shí)序圖，說明漏光問題如何發(fā)生。圖6是人類視覺的CIE色彩圖，說明漏光造成可呈現(xiàn)色彩減少。圖7是顯示畫面示意圖。圖8是圖7顯示畫面區(qū)11所對應(yīng)背光板之LED與液晶顯示范圍的LC受致能驅(qū)動(dòng) 時(shí)序關(guān)系時(shí)序圖。圖9是圖7顯示畫面區(qū)12所對應(yīng)背光板的LED與液晶顯示范圍的LC受致能驅(qū)動(dòng) 時(shí)序關(guān)系時(shí)序圖。圖10是圖7顯示畫面區(qū)13所對應(yīng)背光板的LED與液晶顯示范圍的LC受致能驅(qū) 動(dòng)時(shí)序關(guān)系時(shí)序圖。圖11是本案無濾色片液晶顯示器第一較佳實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。圖12是圖11實(shí)施例結(jié)構(gòu)方塊圖。圖13是圖11實(shí)施例之顯示方法流程圖。圖14是分色模組將原始畫面影像資料分色成為分色子畫面影像資料示意圖。圖15是圖7顯示畫面顯示于圖11顯示器時(shí)，亮度動(dòng)態(tài)調(diào)整分區(qū)3011與3012所 對應(yīng)背光板的LED與液晶顯示范圍的LC受致能驅(qū)動(dòng)時(shí)序關(guān)系時(shí)序圖。圖16是圖7顯示畫面顯示于圖11顯示器時(shí)，亮度動(dòng)態(tài)調(diào)整分區(qū)3013所對應(yīng)背光 板的LED與液晶顯示范圍的LC受致能驅(qū)動(dòng)時(shí)序關(guān)系時(shí)序圖。圖17是圖7顯示畫面顯示于圖11顯示器時(shí)，亮度動(dòng)態(tài)調(diào)整分區(qū)3052及所對應(yīng)背 光板的LED與液晶顯示分區(qū)中之一液晶畫素受致能驅(qū)動(dòng)時(shí)序關(guān)系時(shí)序圖。
圖18是無濾色片液晶顯示器第二較佳實(shí)施例驅(qū)動(dòng)時(shí)序示意圖。主要元件符號說明10 顯示畫面11、12、13、14、15、16 顯示區(qū)2 液晶顯示模組201,202,203. . 218 1、2、3、4、5. . . 18 顯示分區(qū)200畫素3背光板模組3011、3012、3013、3021、3023、3033. . . 3182、3183 亮度動(dòng)態(tài)調(diào)整分區(qū)40原始畫面影像資料 41、42、43分色子畫面影像資料5 控制模組4分色模組61上半掃描區(qū)62下半掃描區(qū)具體實(shí)施方式
本發(fā)明無濾色片液晶顯示器第一較佳實(shí)施例如圖11所示，主要包括背光板模組 3、位在背光板模組3前方的液晶顯示模組2、及控制模組5。在本例中，液晶顯示模組2區(qū) 分為如圖1 一般18個(gè)顯示分區(qū)201,202. · · 218，每個(gè)顯示分區(qū)201,202. · · 218均包括例如 1920*1080/18 = 115，200個(gè)畫素200 ；而背光板模組3則被區(qū)分為例如18x 3 = 54個(gè)亮度 動(dòng)態(tài)調(diào)整分區(qū)3011、3012、3013、3021. · · 3183等，第3011、3012、3013區(qū)對應(yīng)于液晶顯示模 組2的顯示分區(qū)201，并以每三個(gè)亮度動(dòng)態(tài)調(diào)整分區(qū)分別對應(yīng)一個(gè)顯示分區(qū)；且每個(gè)亮度動(dòng) 態(tài)調(diào)整分區(qū)3011、3012、3013、3021. · · 3183分別包括多個(gè)R、G、B三色LED。當(dāng)然，熟悉本技 術(shù)者亦可輕易推知，即使背光板模組3的每個(gè)亮度動(dòng)態(tài)調(diào)整分區(qū)恰對應(yīng)液晶顯示模組2的 一個(gè)顯示分區(qū)亦無不可。一并參考圖12、13及14，分色模組4先在步驟51將一組來自影像源(圖未示)的 原始畫面影像資料40，區(qū)分為RGB三色的分色子畫面影像資料41、42、43 ；并且于步驟52由 控制模組5依照亮度動(dòng)態(tài)調(diào)整分區(qū)3011、3012、3013、3021. . . 3183的范圍，計(jì)算出將被顯示 在對應(yīng)的液晶顯示模組2上的分色影像資料亮度，從而決定背光板模組3中，各亮度動(dòng)態(tài)調(diào) 整分區(qū) 3011、3012、3013、3021. . . 3183 的「區(qū)域亮度調(diào)控」(Local Area Dimming Control) 資料，當(dāng)將被顯示的畫面如前述圖7所示，則亮度動(dòng)態(tài)調(diào)整分區(qū)3011、3012將對應(yīng)于藍(lán)色光 為主的天空，而亮度動(dòng)態(tài)調(diào)整分區(qū)3052則例釋為對應(yīng)以太陽光為主的紅色區(qū)域，亮度動(dòng)態(tài) 調(diào)整分區(qū)域3013對應(yīng)大樓的灰色區(qū)域。如前所述，在掃描式顯示的LED背光中，影像信號將以三基色R、G、B順序掃描 (color-sequential field)來形成。因此影像資訊也需被分離為R、G、B三個(gè)分色子畫面 影像資料41、42、43而在不同時(shí)序處理。依照「區(qū)域亮度調(diào)控」，將以上述亮度動(dòng)態(tài)調(diào)整分 區(qū)3011、3012、3013、3021. . . 3183所各自對應(yīng)、將被顯示到液晶顯示模組2的影像訊號，決 定該亮度動(dòng)態(tài)調(diào)整分區(qū)3011、3012、3013、3021. . . 3183中，各分色LED作為掃描背光的亮度 大小。如前例中，亮度動(dòng)態(tài)調(diào)整分區(qū)3011所對應(yīng)的范圍是顯示分區(qū)201的左側(cè)，用來呈 現(xiàn)顯示區(qū)11上方的天空影像，該影像的各基色亮度將為R = 0，G = 0，B = 255 ；亮度動(dòng)態(tài) 調(diào)整分區(qū)3052則對應(yīng)顯示分區(qū)205的中央，顯示區(qū)12下方的太陽影像，該畫素處影像的各 基色亮度為R = 255，G = 0, B = 0 ；亮度動(dòng)態(tài)調(diào)整分區(qū)3013則對應(yīng)顯示分區(qū)201的右側(cè)，顯示區(qū)13，基色亮度為R = 127，G = 127，B = 127。因此，經(jīng)過「區(qū)域亮度調(diào)控」運(yùn)算處理后，如圖15、及16所示，無論在紅、綠、藍(lán)的分 色顯示周期中，顯示分區(qū)201的液晶畫素均在t = Δ T時(shí)，被提供將液晶調(diào)整至全開狀態(tài)的 調(diào)整后資料；隨后于步驟53，在t = ΔΤ至11 Δ T的狀態(tài)切換時(shí)段期間，改變各液晶畫素透 光狀態(tài)。但由于亮度動(dòng)態(tài)調(diào)整分區(qū)3011、3012是呈現(xiàn)藍(lán)色255灰階，并無紅色與綠色成分。為補(bǔ)償調(diào)整后提供給液晶顯示模組的分色影像資料，因此在步驟MWt = IlAT 至18 Δ T期間，依照時(shí)序要點(diǎn)亮紅色LED，此時(shí)補(bǔ)償提供給亮度動(dòng)態(tài)調(diào)整分區(qū)3011中的紅色 LED的致能訊號是0灰階，使其不發(fā)光；補(bǔ)償提供給亮度動(dòng)態(tài)調(diào)整分區(qū)3012中的紅色LED的 致能訊號同樣是0灰階，使其全暗；亮度動(dòng)態(tài)調(diào)整分區(qū)3013則是127灰階而半亮。隨著時(shí)序演進(jìn)到t = 18 Δ T，則提供調(diào)整后的綠色分色子畫面影像資料至液晶顯 示模組的顯示分區(qū)201，由于對應(yīng)各亮度動(dòng)態(tài)調(diào)整分區(qū)3011、3012、3013的影像資料所含綠 色成分分別是0、0、127，因此在重復(fù)步驟52時(shí)，仍計(jì)算出液晶顯示分區(qū)201的液晶畫素將 全開，并于t = 18 Δ T至19 Δ T時(shí)段提供給各畫素；步驟53則在t = 19 Δ T至四Δ T的狀 態(tài)切換時(shí)段，依此改變液晶透光度；最后重復(fù)步驟M在狀態(tài)切換時(shí)段完畢后t =四Δ T至 36 Δ T時(shí)段中，則補(bǔ)償提供各亮度動(dòng)態(tài)調(diào)整分區(qū)3011、3012、3013的綠色LED分別對應(yīng)灰階 0、0、127的致能訊號。同理，在藍(lán)色分色顯示周期中，最終的t = 47 Δ T至M Δ T時(shí)段，補(bǔ)償提供各亮度 動(dòng)態(tài)調(diào)整分區(qū)3011、3012、3013的綠色LED分別對應(yīng)灰階255、0、127。由于亮度動(dòng)態(tài)調(diào)整 分區(qū)3011與3012在各分色顯示周期中，LED被點(diǎn)亮的情況分別是(R)0、(G)O, (B) 255灰 階，即使在藍(lán)色分色顯示周期以外液晶并未關(guān)閉，但由于紅色與綠色LED并未發(fā)光，完全不 產(chǎn)生雜光干擾。至于在亮度動(dòng)態(tài)調(diào)整分區(qū)3013處，各分色，灰色的色彩仍被保持。此外，亮度動(dòng)態(tài)調(diào)整分區(qū)3052是對應(yīng)于顯示分區(qū)205的中央部分，當(dāng)畫面顯示如 圖7所示畫面時(shí)，假定該區(qū)各液晶畫素中紅色最高為255灰階，且如圖17所示，該畫素所 對應(yīng)顯示的影像資料沒有綠色與藍(lán)色成分；但假設(shè)在該顯示分區(qū)中，部分相鄰的畫素是具 有些許綠色與藍(lán)色成分，使得整區(qū)的綠色與藍(lán)色LED屆時(shí)必須以灰階為10的發(fā)光度點(diǎn)亮； 因此在區(qū)域亮度調(diào)控后，該亮度動(dòng)態(tài)調(diào)整分區(qū)3052的LED被點(diǎn)亮的情況分別是(R) 255、 (G) 10、(B) 10 灰階。因此，經(jīng)過反向區(qū)域亮度調(diào)控，也就是本案所揭示的「調(diào)整」后，以掃描方式提供給 圖中所示該液晶畫素的影像資料則依序是紅色子畫面顯示周期液晶為全開055)，綠色 子畫面顯示周期液晶全關(guān)(0)，藍(lán)色子畫面顯示周期液晶全關(guān)(0)；但受限于液晶由全開至 全關(guān)必須耗費(fèi)比一個(gè)子畫面顯示周期更長時(shí)間，因此實(shí)際在綠色子畫面顯示周期時(shí)，液晶 未及全關(guān)；所幸依照本發(fā)明的揭示，即使液晶僅關(guān)閉至透光度30%，但由于后方LED的發(fā)光 亮度依照「補(bǔ)償」上述調(diào)整的亮度點(diǎn)亮后，發(fā)光亮度僅有10灰階，因此顯示器所漏出的綠色 光僅3灰階，相較于紅色光的255灰階，幾乎毫不顯眼，與公知技術(shù)漏光可達(dá)70灰階相比， 其中的改善程度更不可同日而語。并且，因?yàn)榉稚赢嬅骘@示資料是依照各顯示分區(qū)的順序，以每個(gè)顯示分區(qū)逐一 遞延一個(gè)ATCMs)的時(shí)序進(jìn)行，因此顯示分區(qū)205收到紅色分色子畫面顯示資料時(shí)間，相 較于顯示分區(qū)201將落后4 Δ T，故在圖17中，無論亮度動(dòng)態(tài)調(diào)整分區(qū)3052中的LED被點(diǎn)亮 時(shí)段、顯示分區(qū)205中的液晶透光率被改變時(shí)段、及顯示器顯示時(shí)段，都將比圖15與16的時(shí)序落后4 Δ T。當(dāng)然，如熟悉本技術(shù)領(lǐng)域者所能輕易理解，上述分區(qū)范例僅是一種簡化模型，對于 例如具有1920*1080畫素的液晶顯示模組，可以選擇將其沿鉛直方向分為例如N = 18等多 個(gè)顯示分區(qū)，則每一顯示分區(qū)中所包括掃描線數(shù)分別為60條，且每一個(gè)顯示分區(qū)均橫跨水 平方向的整個(gè)畫面。相對地，背光板模組則可與顯示分區(qū)一對一對應(yīng)，亦可沿水平方向再被 進(jìn)一步區(qū)分，使得如M = 32個(gè)亮度動(dòng)態(tài)調(diào)整分區(qū)在同一個(gè)水平方向排列，共同對應(yīng)一個(gè)顯 示分區(qū)，因此，MxN個(gè)亮度動(dòng)態(tài)調(diào)整分區(qū)，每一個(gè)將恰對應(yīng)液晶顯示模組中的60x60個(gè)畫素。 每一個(gè)獨(dú)立的亮度動(dòng)態(tài)調(diào)整分區(qū)皆具有至少三基色LED組成的光源，使亮度動(dòng)態(tài)調(diào)整分區(qū) 可獨(dú)立控制其色彩及亮度大小。經(jīng)由上述區(qū)域亮度調(diào)控配合上述掃描式顯示的LED背光技術(shù)，因?yàn)閰^(qū)域亮度調(diào)控 是將背光板模組分為一個(gè)MXN的二維畫面來考量，因此當(dāng)該MXN區(qū)所對應(yīng)要呈現(xiàn)至液晶 顯示模組的影像色彩變化，可利用此種區(qū)域亮度調(diào)控而得到一個(gè)相當(dāng)于原來影像的粗略影 像亮度值，利用這個(gè)粗略影像亮度值來控制各亮度動(dòng)態(tài)調(diào)整分區(qū)中的對應(yīng)R、G、B亮度，并 且對于所對應(yīng)的液晶顯示分區(qū)進(jìn)行反向的調(diào)整，才能得到較精確的最后影像品質(zhì)。例如某 一區(qū)域的影像值只有一半亮度，則利用，，區(qū)域亮度調(diào)控”邏輯，得到的LED背光亮度將只發(fā) 出50%的亮度，因而所對應(yīng)的液晶的閥值必須由50%改為100%的全開狀態(tài)，如此才能保 持原來的影像亮度。且在本發(fā)明中，基于時(shí)序考量，故定義上述反向調(diào)整提供給液晶顯示模 組的分色子畫面影像資料為「調(diào)整」分色子畫面影像資料；并定義時(shí)序上較晚被提供給背 光板模組、使其中各分色LED被點(diǎn)亮的控制為「補(bǔ)償」調(diào)整的亮度。此外，如本案申請人所提出的200610106433. 0「液晶顯示裝置及其掃描方法」發(fā) 明專利申請所述，上述掃描區(qū)并非局限于前述單一區(qū)，亦可將整個(gè)顯示器區(qū)分為例如兩個(gè) 或更多個(gè)掃描區(qū)，如圖18本案第二較佳實(shí)施例所述，可將如圖1所示的顯示器的18個(gè)顯示 分區(qū)再以上下劃分為上半掃描區(qū)61與下半掃描區(qū)62，上半掃描區(qū)61的區(qū)1至區(qū)9循前述 掃描順序提供分色子畫面影像資料，下半掃描區(qū)62則從第18區(qū)向第10區(qū)反向掃描，如此， 可以使整個(gè)顯示器處理畫面速度倍增。本發(fā)明的無濾色片液晶顯示器及該顯示方法與常用技術(shù)相互比較時(shí)，不僅可使得 無濾色片液晶顯示器可被達(dá)成，避免濾色片吸收有效發(fā)光，轉(zhuǎn)換為無效熱能，以達(dá)到節(jié)電而 符合節(jié)能減碳潮流；尤其可以大幅降低不當(dāng)混色，使得可呈現(xiàn)的色域接近基色范圍、保持更 寬廣的色域范圍、色彩更鮮艷的無濾色片液晶顯示器；甚至進(jìn)一步切割、將顯示器進(jìn)一步劃 分掃描區(qū)，使得影像顯示速度倍增，符合潮流趨勢。惟以上所述者，僅本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，當(dāng)不能以此限定本發(fā)明實(shí)施的范圍， 即凡依本發(fā)明申請的權(quán)利要求書范圍及發(fā)明說明內(nèi)容所作簡單的等效變化與修飾，皆仍屬 本發(fā)明專利涵蓋的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種無濾色片液晶顯示器，該液晶顯示器系以一個(gè)預(yù)定顯示周期顯示被區(qū)分為至少 三色之分色子畫面影像資料的畫面，其特征在于，該顯示器包含一組包括至少一掃描區(qū)、且該至少一掃描區(qū)被區(qū)分為多個(gè)顯示分區(qū)的液晶顯示模組， 其中上述顯示分區(qū)分別包括多個(gè)畫素；一組包括被區(qū)分為多個(gè)亮度動(dòng)態(tài)調(diào)整分區(qū)、且以每一上述顯示分區(qū)均被至少一個(gè)上述 亮度動(dòng)態(tài)調(diào)整分區(qū)對應(yīng)的方式設(shè)置的背光板模組，其中上述亮度動(dòng)態(tài)調(diào)整分區(qū)分別包括至 少三色、每色均有至少一個(gè)、且是依照時(shí)序分色點(diǎn)亮的發(fā)光二極管；及一組將上述分色子畫面影像資料依照上述亮度動(dòng)態(tài)調(diào)整分區(qū)進(jìn)行調(diào)整、提供對應(yīng)上述 顯示分區(qū)中之一的上述畫素的分色子畫面調(diào)整后影像資料至上述畫素而驅(qū)動(dòng)上述畫素于 一個(gè)狀態(tài)切換時(shí)段依照上述調(diào)整后影像資料改變其透光狀態(tài)、并依該狀態(tài)切換時(shí)段驅(qū)動(dòng)該 至少一個(gè)對應(yīng)該顯示分區(qū)的亮度動(dòng)態(tài)調(diào)整分區(qū)中的上述至少三色發(fā)光二極管中，對應(yīng)該分 色子畫面色光的發(fā)光二極管，以補(bǔ)償該調(diào)整的亮度發(fā)光的控制模組。
2.如權(quán)利要求1所述的液晶顯示器，其特征在于，其中該至少一個(gè)掃描區(qū)中的上述顯 示分區(qū)是彼此沿一個(gè)長向平行配置，且是被依照該配置順序，循序提供對應(yīng)各該顯示分區(qū) 的分色子畫面調(diào)整后影像資料至上述畫素。
3.如權(quán)利要求1所述的液晶顯示器，其特征在于，其中該至少一個(gè)掃描區(qū)中的上述顯 示分區(qū)是彼此沿一個(gè)長向平行配置，且該至少一個(gè)掃描區(qū)中的上述顯示分區(qū)均是以相異時(shí) 間被提供對應(yīng)各該顯示分區(qū)的分色子畫面調(diào)整后影像資料至上述畫素。
4.如權(quán)利要求2或3所述的液晶顯示器，其特征在于，包含多個(gè)彼此沿該長向平行配置 的掃描區(qū)。
5.如權(quán)利要求1、2或3所述的液晶顯示器，其特征在于，更包含一組用以將一組原始畫 面影像資料區(qū)分為該至少三色的分色子畫面影像資料的分色模組。
6.如權(quán)利要求1、2或3所述的液晶顯示器，其特征在于，其中該液晶由全開至全關(guān)時(shí)間 比分色子畫面顯示時(shí)段長。
7.一種無濾色片液晶顯示器顯示方法，該液晶顯示器是以一個(gè)預(yù)定顯示周期顯示被區(qū) 分為至少三色的分色子畫面影像資料的畫面，且該顯示器包含一組包括至少一掃描區(qū)、且 該至少一掃描區(qū)被區(qū)分為多個(gè)顯示分區(qū)的液晶顯示模組；一組包括被區(qū)分為多個(gè)亮度動(dòng)態(tài) 調(diào)整分區(qū)，且以每一上述顯示分區(qū)均被至少一個(gè)上述亮度動(dòng)態(tài)調(diào)整分區(qū)對應(yīng)的方式設(shè)置的 背光板模組；其中，上述顯示分區(qū)分別包括多個(gè)畫素，且上述亮度動(dòng)態(tài)調(diào)整分區(qū)分別包括上 述至少三色、每色均有至少一個(gè)、且是依照時(shí)序分色點(diǎn)亮的發(fā)光二極管，其特征在于，該方 法包含下列步驟a)將上述分色子畫面影像資料依照上述亮度動(dòng)態(tài)調(diào)整分區(qū)進(jìn)行調(diào)整；b)提供對應(yīng)該至少一掃描區(qū)中的上述顯示分區(qū)中之一的每一畫素的分色子畫面調(diào)整 后影像資料至上述對應(yīng)畫素、并驅(qū)動(dòng)其于一個(gè)狀態(tài)切換時(shí)段依照上述調(diào)整后影像資料改變 透光狀態(tài)；及c)依該狀態(tài)切換時(shí)段，驅(qū)動(dòng)該至少一個(gè)對應(yīng)該顯示分區(qū)的亮度動(dòng)態(tài)調(diào)整分區(qū)中的上述 至少三色發(fā)光二極管中，對應(yīng)該分色子畫面色光的發(fā)光二極管，以補(bǔ)償該調(diào)整的亮度發(fā)光。
8.如權(quán)利要求7所述的顯示方法，其特征在于，更包含在該步驟a)前，將一個(gè)對應(yīng)該畫 面的原始影像資料區(qū)分為至少三色的分色子畫面影像資料的步驟d)。
全文摘要
一種無濾色片液晶顯示器及該顯示方法，藉由將背光板模組分為數(shù)個(gè)亮度動(dòng)態(tài)調(diào)整分區(qū)，并以區(qū)域亮度調(diào)控；將液晶顯示模組分為數(shù)個(gè)顯示分區(qū)進(jìn)行掃描；將應(yīng)提供至各顯示分區(qū)的分色子畫面影像資料進(jìn)行與區(qū)域亮度調(diào)控反向的調(diào)整后，以掃描方式提供至各顯示分區(qū)；待各顯示分區(qū)完成透光度改變后，以可補(bǔ)償上述調(diào)整的區(qū)域亮度調(diào)控訊號點(diǎn)亮各亮度動(dòng)態(tài)調(diào)整分區(qū)中，對應(yīng)該分色子畫面的LED。使無濾色片的液晶顯示器可實(shí)際達(dá)成大幅改善，隨液晶反應(yīng)速率過慢而來的顯示畫面漏光、可顯示色域范圍限縮、色彩貧乏的問題。
文檔編號G09G3/36GK102044222SQ200910180300
公開日2011年5月4日 申請日期2009年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月13日
發(fā)明者吳景均, 張耀祖, 楊嘉梁, 王遵義 申請人:光遠(yuǎn)科技股份有限公司