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CN117292652A - 背光控制方法及其显示驱动电路 - Google Patents

背光控制方法及其显示驱动电路 Download PDF

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CN117292652A
CN117292652A CN202310197152.4A CN202310197152A CN117292652A CN 117292652 A CN117292652 A CN 117292652A CN 202310197152 A CN202310197152 A CN 202310197152A CN 117292652 A CN117292652 A CN 117292652A
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pulse
backlight
frame period
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黄柏翔
吴忠文
林俊谊
林文祈
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Novatek Microelectronics Corp
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Abstract

本发明公开了一种背光控制方法及其显示驱动电路，所述背光控制方法用于一显示屏，该显示屏用来在多个帧期间内以一可变刷新率进行显示，其中每一帧期间具有一固定期间及一可变期间。该方法包括下列步骤：在一第一帧期间的固定期间内产生一第一背光控制信号；判断对应于该第一帧期间的一液晶转态期间是否在该第一帧期间的可变期间的一结束时间之前结束；当该液晶转态期间在该第一帧期间的可变期间的结束时间之前结束时，在该第一帧期间的可变期间内产生一第二背光控制信号；以及根据该第一帧期间的一背光占空比，在该第一帧期间之后的一第二帧期间内产生一补偿背光控制信号。

Description

背光控制方法及其显示驱动电路
技术领域
本发明涉及一种用于显示屏的控制方法，尤其涉及一种用于显示屏的背光控制方法以及用来执行背光控制方法的显示驱动电路。
背景技术
可变刷新率(Variable Refresh Rate，VRR)是一种用于显示屏的新式技术，可让显示屏的刷新率依据图像提供者(如图形处理单元(Graphics Processing Unit，GPU))当下的处理速度可适性地调整，以避免图形处理单元过于忙碌而无法及时输出图像帧的情况下产生的各种视效问题，如撕裂效果(tearing effect)和图像残留(image sticking)等。
对于采用可变刷新率技术的显示屏而言，其较难以实现背光控制的同步。在一般同步背光控制方案中，背光控制信号和输入图像的垂直同步信号同步，因此，当帧期间的长度为可变的情况下，背光控制信号的占空比无法在不同帧期间之间维持一致，而持续改变的占空比将造成图像的闪烁。若采用非同步背光控制方案的情况下，无论帧率如何变化，背光控制信号的脉冲都以一预定频率输出。然而，在非同步背光控制方案中，背光控制信号的输出脉冲容易和液晶转态期间重叠，因而导致显示图像的模糊。
因此，实有必要提出一种具有同步背光控制功能的背光控制方法，并提供稳定且可控制的背光控制信号占空比，以实现可变刷新率的应用。
发明内容
因此，本发明的主要目的即在于提出一种新式的背光控制方法以及用来执行该背光控制方法的显示驱动电路，以解决上述问题。
本发明的一实施例公开了一种背光控制方法，用于一显示屏，该显示屏用来在多个帧期间内以一可变刷新率进行显示，该多个帧期间中的每一帧期间具有一固定期间及一可变期间。该方法包括下列步骤：在该多个帧期间中的一第一帧期间的该固定期间内产生一第一背光控制信号；判断对应于该第一帧期间的一液晶转态期间是否在该第一帧期间的该可变期间的一结束时间之前结束；当该液晶转态期间在该第一帧期间的该可变期间的该结束时间之前结束时，在该第一帧期间的该可变期间内产生一第二背光控制信号；以及根据该第一帧期间的一背光占空比，在该第一帧期间之后的一第二帧期间内产生一补偿背光控制信号。
本发明的另一实施例公开了一种显示驱动电路，用来执行一显示屏的背光控制。该显示屏用来在多个帧期间内以一可变刷新率进行显示，该多个帧期间中的每一帧期间具有一固定期间及一可变期间。该显示驱动电路包括一第一信号产生器、一主控制电路及一第二信号产生器。该第一信号产生器用来在该多个帧期间中的一第一帧期间的该固定期间内产生一第一背光控制信号。该主控制电路用来判断对应于该第一帧期间的一液晶转态期间是否在该第一帧期间的该可变期间的一结束时间之前结束。该第二信号产生器用来当该液晶转态期间在该第一帧期间的该可变期间的该结束时间之前结束时，在该第一帧期间的该可变期间内产生一第二背光控制信号，并根据该第一帧期间的一背光占空比，在该第一帧期间之后的一第二帧期间内产生一补偿背光控制信号。
本发明的另一实施例公开了一种显示驱动电路，用来执行一显示屏的背光控制。该显示屏用来在多个帧期间内以一可变刷新率进行显示，该多个帧期间中的每一帧期间具有一固定期间及一可变期间。该显示驱动电路包括一信号产生器及一主控制电路。该信号产生器用来在该多个帧期间中的一第一帧期间的该固定期间内产生一第一背光控制信号。该主控制电路用来判断对应于该第一帧期间的一液晶转态期间是否在该第一帧期间的该可变期间的一结束时间之前结束。该信号产生器还用来当该液晶转态期间在该第一帧期间的该可变期间的该结束时间之前结束时，在该第一帧期间的该可变期间内产生一第二背光控制信号，并根据该第一帧期间的一背光占空比，在该第一帧期间之后的一第二帧期间内产生一补偿背光控制信号。
附图说明
图1为用于一可变刷新率显示系统的一般背光控制方案的波形图。
图2A及图2B为本发明实施例一显示系统的示意图。
图3为本发明实施例用于一可变刷新率显示系统的一背光控制方案的波形图。
图4为本发明实施例用于一可变刷新率显示系统的另一背光控制方案的波形图。
图5为本发明实施例用于使用分区背光控制的一可变刷新率显示系统的一背光控制方案的波形图。
图6为本发明实施例用于使用分区背光控制的一可变刷新率显示系统的另一背光控制方案的波形图。
图7A及图7B为本发明实施例用来实现分区背光控制的一显示系统的示意图。
图8为本发明实施例一背光控制流程的流程图。
其中，附图标记说明如下：
Vsync 垂直同步信号
20、25、70、75 显示系统
200 显示屏
202 背光控制器
204 显示驱动电路
210 图像缩放器
212 主控制电路
220 第一信号产生器
222 第二信号产生器
224 第三信号产生器
226 补偿控制器
230 合成器
VLED 驱动电压
DE 数据启动信号
PWM1、PWM2、PWM3 背光控制信号
PWM_OUT、PWM_OUT1、 背光控制输出信号
PWM_OUT2、PWM_OUT3
250 信号产生器
L_1～L_N 显示数据行
F1～F4 帧期间
D1_A～D4_A、D1_B～D4_B 背光占空比
R1～R3 区域
702、712、714 输出电路
704 延迟电路
80 背光控制流程
800～810 步骤
具体实施方式
图1为用于一可变刷新率(Variable Refresh Rate，VRR)显示系统的一般背光控制方案的波形图。在可变刷新率显示系统中，显示驱动电路可从图像提供者接收显示数据，并对应接收或产生一垂直同步信号Vsync。接着，显示驱动电路可将显示数据转换为数据电压以输出至显示屏，并对应输出背光控制信号以控制显示屏的背光时序。
如图1所示，垂直同步信号Vsync的每一脉冲指示一帧期间(frame period)的起始。由于刷新率是可变的，每一帧期间具有不同长度，且每一帧期间都具有用来接收一帧显示数据的有效期间(active period)，而多余的时间区间为空白期间(blank period)。一般来说，由于每一帧的显示数据具有固定大小，因此每一帧期间内有效期间的长度都是一致的，在此情形下，可变刷新率可藉由调整空白期间的长度来进行控制。
图1示出同步背光控制及非同步背光控制方案之下的背光控制信号。在同步背光控制方案中，背光控制信号具有一系列脉冲，其中每一脉冲同步于一帧期间内的垂直同步信号Vsync，且在相同的亮度设定之下具有相同的脉冲宽度。由于帧期间的长度不固定，同步背光控制将导致不稳定的占空比，使得显示的图像发生闪烁。在非同步背光控制方案中，背光控制信号的脉冲具有一预定频率而无关于帧率的变化，而这些脉冲容易和液晶转态期间(Liquid Crystal Transition Time)重叠，在此情况下，背光会在显示屏上的液晶分子改变状态时发光，容易造成显示的图像模糊。
本发明提出了一种可用于可变刷新率显示系统的背光控制方法，用来控制占空比的一致性以降低显示图像上的图像残留、模糊、和闪烁。在一实施例中，一帧期间可分为一固定期间及一可变期间，其中，固定期间可以是有效期间，而可变期间可以是空白期间。一第一背光控制信号具有分配至每一固定期间的一脉冲，而分配至可变期间的一第二背光控制信号可包括一系列小脉冲，基于小脉冲的占空比可实现特定的背光占空比，从而依据可变期间的长度变化进行调适。此外，若第二背光控制信号的实际脉冲宽度无法实现欲达到的背光占空比的情况下，可在下一个帧期间输出一补偿脉冲，以补偿当前帧期间的背光占空比，如此可避免显示的图像模糊，特别是在刷新率极低的情况下。
图2A为本发明实施例一显示系统20的示意图。如图2A所示，显示系统20包括一显示屏200、一背光控制器202及一显示驱动电路204。显示屏200的背光可藉由设置一发光二极管(Light-Emitting Diode，LED)阵列来提供，发光二极管阵列中的发光二极管可在接收到对应驱动电压VLED时发光，且发光时间是由背光控制器202决定。根据来自于显示驱动电路204的一或多个背光控制输出信号，背光控制器202可输出电流至发光二极管的每一信道以控制其发光时间。背光控制器202包括电流源，用来提供电流以驱动发光二极管阵列，背光控制器202可以是与显示屏200整合的控制电路，或是独立的控制电路。
显示驱动电路204可用来产生背光控制输出信号，并提供背光控制输出信号给背光控制器202及显示屏200。在一实施例中，显示驱动电路204也可用来提供显示数据给显示屏200。显示驱动电路204的范例包括一源极驱动集成电路(Source Driver IntegratedCircuit，Source Driver IC)，但不限于此。如图2A所示，显示驱动电路204包括一图像缩放器210、一主控制电路212、一第一信号产生器220、一第二信号产生器222、一第三信号产生器224、一补偿控制器226、及一合成器230。
图像缩放器210可从一前端图像提供者(如图形处理单元(Graphics ProcessingUnit，GPU))接收显示数据，并因应显示屏200的分辨率来修改显示数据。一般来说，由图像提供者接收的视频源的分辨率往往低于显示屏200的分辨率，因此，图像缩放器210可在原始的显示数据中嵌入内插数据以扩充显示数据。此外，基于修改后的显示数据，图像缩放器210可产生一垂直同步信号Vsync及一数据启动信号DE，并将垂直同步信号Vsync及数据启动信号DE输出至背光信号产生器。或者，也可由图像提供者提供垂直同步信号Vsync及/或数据启动信号DE。需注意的是，垂直同步信号Vsync用来指示每一帧期间的起始，且数据启动信号DE用来指示显示数据输出至显示屏200的有效期间以及无显示数据输出的空白期间。垂直同步信号Vsync及数据启动信号DE使得背光信号产生器可根据适当的时序产生背光控制信号。
主控制电路212可提供用来产生背光控制信号的其它信息，该些信息包括背光占空比及延迟信息，但不限于此。举例来说，为了避免背光控制信号与液晶转态期间重叠，可将关于液晶转态期间的延迟信息提供给背光信号产生器，以在不影响液晶转态而造成模糊图像的适当时间点输出脉冲。此外，背光占空比用来决定背光控制信号的脉冲宽度，从而产生所欲的亮度。在一实施例中，主控制电路212可以是一单片机(Microcontroller Unit，MCU)或任何其它类型的控制电路或装置。
第一信号产生器220、第二信号产生器222及第三信号产生器224分别用来产生一背光控制信号PWM1、一背光控制信号PWM2及一背光控制信号PWM3。每一信号产生器都可以是一脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation，PWM)产生器，用来产生脉冲信号作为背光控制信号PWM1、PWM2及PWM3，并用来控制脉冲宽度及时序。背光控制信号PWM1、PWM2及PWM3的脉冲可输出为不同形式，例如不同频率、宽度及/或时序。
详细来说，第一信号产生器220、第二信号产生器222及/或第三信号产生器224可从图像缩放器210接收垂直同步信号Vsync及/或数据启动信号DE，并从主控制电路212接收背光占空比及/或延迟时间的信息，从而决定背光控制信号PWM1、PWM2及PWM3中的脉冲时序及宽度。此外，第一信号产生器220、第二信号产生器222及第三信号产生器224可互相协调以避免其脉冲重叠。在一实施例中，第一信号产生器220、第二信号产生器222及第三信号产生器224当中每一者都包括一计数器，用来根据来自于主控制电路212的背光占空比及延迟信息来计算脉冲宽度及延迟时间。
补偿控制器226可用来计算第二信号产生器222或第三信号产生器224欲输出的补偿脉冲。如上所述，显示驱动电路204可在下一帧期间内输出一补偿脉冲以补偿当前帧期间的背光占空比，从而维持背光占空比一致。补偿控制器226的目的在于计算并决定补偿脉冲的宽度。举例来说，根据帧期间的背光占空比所对应的预期脉冲宽度以及背光控制信号中已产生的脉冲宽度加总，补偿控制器226可计算此帧期间的剩余脉冲宽度，从而决定补偿脉冲的宽度。在一实施例中，补偿控制器226可包括一计数器，用来计算剩余脉冲宽度，使得第二信号产生器222或第三信号产生器224可根据计算结果来输出补偿脉冲。
合成器230可用来结合由第一信号产生器220、第二信号产生器222及/或第三信号产生器224所产生的背光控制信号PWM1、PWM2及PWM3，以产生一背光控制输出信号PWM_OUT，并将背光控制输出信号PWM_OUT输出至背光控制器202。通过上述由补偿控制器226执行的补偿方式，背光控制信号PWM1、PWM2及PWM3的结合可实现欲达到的背光占空比。
在图2A的实施例中，背光控制信号PWM1、PWM2及PWM3分别由第一信号产生器220、第二信号产生器222及第三信号产生器224所产生。而在另一实施例中，该些信号产生器可整合为单一信号产生器，即，背光控制信号PWM1、PWM2及PWM3可由相同的信号产生器所产生。图2B示出一种相关的实施方式，其中，一显示系统25包括单一信号产生器250，用来产生并输出背光控制信号PWM1、PWM2及/或PWM3。图2B中的其它信号和组件分别类似于图2A中的对应信号和组件，因此都以相同符号表示。关于该些电路组件的操作方式类似于图2A中的显示系统20，在此不赘述。
图3为本发明实施例用于一可变刷新率显示系统的一背光控制方案的波形图。此可变刷新率显示系统可以是例如图2A的显示系统20或图2B的显示系统25。图3示出数据启动信号DE、背光控制信号PWM1～PWM3、及背光控制输出信号PWM_OUT的波形，并示出显示屏200上一行一行像素执行显示操作的扫描。数据启动信号DE位于“高”电平代表接收一帧显示数据的有效期间，位于“低”电平代表无显示数据接收的空白期间。显示操作是在每一有效期间内从第一行L_1至最后一行L_N依序进行扫描。当一行像素进行扫描并接收显示数据时，液晶分子需要一小段时间来改变其状态，即，从对应于前一显示数据的状态转换为对应于当前接收的显示数据的状态，此段时间即称为“液晶转态期间”。如图3所示，当一帧显示数据在有效期间结束时接收完毕之后，需要一段额外的短时间来完成最后数行的液晶分子的转态，使液晶转态期间在有效期间结束后仍持续一小段时间。
需注意的是，液晶转态期间的长度可事先预测并决定。在一实施例中，可测量显示屏200上液晶分子的特性以取得适当的液晶转态期间，并将相关信息存储在主控制电路212，以决定背光控制信号的延迟时间。如上所述，优选地应控制背光在液晶未转态时进行发光以避免模糊的图像，因此，背光控制信号的脉冲可在空白期间内的液晶转态期间之后产生，如图3所示。
在可变刷新率显示系统中，帧期间F1～F4具有不同长度。由于每一帧显示数据的大小相同，因此用来接收显示数据的有效期间具有固定长度，可视为一固定期间。因此，不同帧期间F1～F4具有不同的空白期间长度，而空白期间可视为一可变期间。由于显示驱动电路204在接收到下一帧的显示数据或是一垂直同步信号Vsync或一数据启动信号DE的指示到达之前并不知道当前空白期间的长度，因而难以在一帧期间结束时实现欲达到的背光占空比。因此，在该帧期间结束之后，显示驱动电路204可得知空白期间的长度以及已输出的脉冲宽度，并据此计算补偿脉冲的剩余脉冲宽度(如通过补偿控制器226计算)，并且在下一帧期间输出补偿脉冲。在此情况下，整体背光占空比仍可达到其所欲的目标值。
如图3所示，第一信号产生器220(或信号产生器250)可产生用于有效期间的背光控制信号PWM1，其中，每一有效期间内的背光控制信号PWM1包括一脉冲，其脉冲宽度满足帧期间的有效期间的背光占空比(D1_A～D4_A)。假设帧期间F1～F4被设定具有相同的背光占空比(即D1_A～D4_A都相等)，每一有效期间内的背光控制信号PWM1的脉冲宽度都彼此相同，从而实现有效期间内固定的背光占空比。
第二信号产生器222(或信号产生器250)可产生用于空白期间的背光控制信号PWM2。为了避免背光控制信号PWM2的脉冲与液晶转态期间重叠使得显示的图像变得模糊，背光控制信号PWM2开始的时间点可根据液晶转态期间来决定。更明确来说，背光控制信号PWM2的脉冲可进行延迟，以在液晶转态期间结束时或结束之后起始，且脉冲宽度被要求在考虑液晶转态期间长度的情况下满足空白期间的背光占空比(D1_B～D4_B)。然而，由于空白期间的长度未定，若空白期间的长度不足以涵盖用来满足欲达到的背光占空比的脉冲的预期宽度时，有必要在下一帧期间产生额外的补偿脉冲。另一方面，若空白期间过长且延续到背光控制信号PWM2的脉冲结束之后一段时间，也需要在空白期间内产生额外的脉冲以满足空白期间的目标背光占空比。
在另一实施例中，若背光控制信号PWM2的脉冲无法理想地布置于液晶转态期间结束之后，则背光控制信号PWM2需提早起始并且和液晶转态期间稍微重叠。只要背光控制信号PWM2可根据液晶转态期间来进行布置，其相关的实施方式都应属于本发明的范畴。
除此之外，根据液晶转态期间，主控制电路212可进一步判断液晶转态期间是否在空白期间的结束时间之前结束。若空白期间过短使得液晶分子无法在空白期间内完成转态，则空白期间内无法产生背光控制信号PWM2的任何脉冲。只有当液晶转态期间在空白期间内结束的情况下(即在空白期间的结束时间之前结束)，背光控制信号PWM2的脉冲才能够在空白期间内产生。
在帧期间F1内，脉冲的预期宽度应满足空白期间的背光占空比D1_B，但空白期间的长度不够，使得背光控制信号PWM2的脉冲宽度无法达到预期宽度。因此，背光控制信号PWM2的脉冲在帧期间F1的空白期间的结束时间点上结束。在此情况下，用来补偿背光控制信号PWM2的脉冲的一补偿脉冲是有必要的。第二信号产生器222(或信号产生器250)可在下一帧期间F2的有效期间内输出补偿脉冲，即图3所示的背光控制信号PWM2。
在此情况下，补偿脉冲的宽度等于背光控制信号PWM2的预期脉冲宽度减去空白期间内背光控制信号PWM2的实际脉冲宽度。补偿脉冲宽度可通过补偿控制器226取得，其可根据背光占空比来计算剩余脉冲宽度，并据此决定补偿脉冲的宽度。同时需注意的是，位于下一有效期间内的背光控制信号PWM2的补偿脉冲应和用于下一帧期间的背光控制信号PWM1的脉冲错开，也就是说，补偿脉冲需要在不与背光控制信号PWM1的脉冲重叠的时间输出，从而确保合成器230结合之后产生准确的占空比。因此，基于背光控制信号PWM1的脉冲位置，可将相应的延迟信息提供给第二信号产生器222(或信号产生器250)，以通过适当的延迟时间来输出补偿脉冲。如图3所示，用于帧期间F1的空白期间的补偿脉冲是在用于帧期间F2的背光控制信号PWM1脉冲结束之后，在帧期间F2的有效期间内产生。
在帧期间F2内，空白期间的长度够长，足以涵盖具有预期宽度的脉冲，此预期宽度满足欲达到的空白期间的背光占空比D2_B，因此，空白期间内背光控制信号PWM2的实际脉冲宽度等于预期宽度。由于背光控制信号PWM2的脉冲结束后空白期间仍持续了一段时间，因此第三信号产生器224(或信号产生器250)可用来产生背光控制信号PWM3，以达到目标背光占空比。在此例中，背光控制信号PWM3包括一系列的小脉冲，该些小脉冲的占空比都相同于空白期间内欲达到的背光占空比D2_B。因此，空白期间的整体占空比将趋近于所欲达到的背光占空比D2_B，且该系列的小脉冲数量可和空白期间的长度对应。换言之，空白期间愈长，则脉冲数量愈多。由于空白期间的实际占空比趋近于欲达到的背光占空比D2_B，因而不需要在下一帧期间内产生任何补偿脉冲。
如图3所示，帧期间F2用以说明空白期间相当长的极低帧率。由于空白期间在液晶分子完成转态之后持续了一段长时间，其存在一段最佳期间可让背光发光而不受液晶转态的影响而导致模糊图像。
帧期间F3示出另一种空白期间极短的情况，其中液晶分子在空白期间结束时尚未完全改变状态。在此情况下，背光控制信号PWM2的脉冲不在帧期间F3的空白期间内产生。因此，相应的补偿脉冲仍可根据欲达到的背光占空比D3_B来进行计算，并且在下一帧期间F4的有效期间内产生。补偿控制器226可根据欲达到的背光占空比D3_B以及空白期间的长度来计算剩余脉冲宽度，从而决定下一帧期间F4的有效期间内欲产生的补偿脉冲宽度。
在帧期间F4内，空白期间的长度够长，足以涵盖脉冲的预期宽度，此预期宽度满足空白期间内欲达到的背光占空比D4_B。关于帧期间F4内背光控制信号的详细操作方式类似于帧期间F2，在此不复述。
图4为本发明实施例用于一可变刷新率显示系统的另一背光控制方案的波形图。图4的背光控制的详细操作方式类似于图3，故功能相似的信号都以相同符号表示。图4与图3之间的差异在于，图4的实施例未包括第三信号产生器224所输出的背光控制信号PWM3。换句话说，显示驱动电路204中的第三信号产生器224可停用，或是显示系统20中的显示驱动电路204可以不包括第三信号产生器224(仅包括两个信号产生器或脉冲宽度调制产生器)。
在没有第三信号产生器224的情况下，第二信号产生器222所产生的背光控制信号PWM2可应用于空白期间较长的情境。如图4所示，在帧期间F2内，空白期间的长度较长并且在背光控制信号PWM2的第一个脉冲的结束时间之后结束，而背光控制信号PWM2还包括至少一脉冲，其具有特定的宽度及占空比，用以实现帧期间F2的空白期间内欲达到的背光占空比D2_B。举例来说，第二信号产生器222可通过相同频率持续输出具有相同宽度及间距(即具有相同占空比)的脉冲，直到帧期间F2的空白期间结束为止。剩余的时间未能满足背光占空比D2_B，可在下一帧期间F3利用一补偿脉冲进行补偿，此补偿脉冲可依照类似前述实施例的方式进行计算并产生。
基于上述背光控制方案，背光占空比可藉由在固定的有效期间及可变的空白期间内分别提供背光控制信号来达到。对于被设定具有一目标背光占空比(如等于30％)的一帧期间来说，包括一固定脉冲的第一背光控制信号可达到有效期间内30％的占空比。在空白期间内，第二背光控制信号的脉冲可在液晶转态期间结束之后产生，且脉冲的宽度可因应空白期间的30％占空比来进行调整。由于空白期间的长度不定，第二背光控制信号的脉冲宽度可能无法在空白期间结束时到达30％的占空比，因此，可在下一帧期间的有效期间内产生额外的补偿脉冲，从而满足欲达到的背光占空比。在此情况下，若一系列帧期间都被设定具有相同背光占空比的情况下，一空白期间及下一有效期间内的脉冲信号可完整实现欲达到的背光占空比，从而维持整体背光占空比一致。
值得注意的是，本发明的目的在于提出一种可在可变刷新率显示系统中用来改善视效的背光控制方法及其相关的显示驱动电路。本领域技术人员当可据此进行修饰或变化，而不限于此。举例来说，在上述实施例中，背光控制方法可应用于具有可变空白期间的可变刷新率显示系统。而在另一实施例中，背光控制方法也可应用于固定刷新率的显示系统。除此之外，在上述实施例中，显示屏接收全域背光控制输出信号，即，整片显示屏的背光是通过相同的信号进行控制。在另一实施例中，显示屏可分为多个区域，而显示屏的背光模块可包括多组发光二极管，其中每一组发光二极管负责提供其中一区域的背光。因此，显示驱动电路可提供用于不同组发光二极管的不同背光控制输出信号，以实现分区背光控制。
举例来说，显示屏可由上而下分为多个区域，根据显示操作的扫描顺序，不同区域具有不同的液晶转态期间，其中，较上方区域的液晶转态期间较早开始及结束，而较下方区域的液晶转态期间较晚开始及结束。因此，用于不同区域的背光控制输出信号以不同延迟输出，从而布置背光控制输出信号的脉冲以和相应区域的液晶转态期间错开。举例来说，用于较上方区域的背光控制输出信号脉冲可通过较短的延迟输出，而用于较下方区域的背光控制输出信号脉冲可通过较长的延迟输出。
图5为本发明实施例用于使用分区背光控制的一可变刷新率显示系统的一背光控制方案的波形图。如图5所示，显示屏可分为三个区域R1～R3，其分别受控于三个背光控制输出信号PWM_OUT1、PWM_OUT2及PWM_OUT3。相较于前述使用全域背光控制的实施例而言，利用分区背光控制可大幅降低各区域的液晶转态期间长度，因此背光控制输出信号PWM_OUT1、PWM_OUT2及PWM_OUT3可进行良好布置使得无任何脉冲与液晶转态期间重叠。在此情况下，分区背光控制可实现更佳的视效，避免产生模糊图像。
举例来说，在用于区域R1的背光控制输出信号PWM_OUT1中，可产生具有一特定宽度的脉冲以实现每一有效期间的背光占空比，此脉冲可进行延迟以在液晶转态期间结束的同时或之后起始。接着，可产生一系列小脉冲以实现各可变空白期间的背光占空比。该些小脉冲的占空比可相等于空白期间内欲达到的背光占空比，如此一来，空白期间内的整体占空比可趋近所欲达到的背光占空比。该些小脉冲可持续输出，直到下一帧的液晶转态期间开始为止。由于小脉冲所达到的空白期间的实际占空比接近其目标背光占空比，因此无须任何补偿脉冲。
如图5所示，区域R1～R3具有不同的液晶转态期间，因此背光控制输出信号PWM_OUT1、PWM_OUT2及PWM_OUT3可具有不同延迟，以避免和液晶转态期间重叠。由于不同区域通常在相同帧期间内具有相同的亮度设定，其占空比都相同，因此，背光控制输出信号PWM_OUT1、PWM_OUT2及PWM_OUT3可包括相同宽度及形态的脉冲，并通过不同延迟输出至不同区域。举例来说，背光控制输出信号PWM_OUT2相对于背光控制输出信号PWM_OUT1具有一延迟，而背光控制输出信号PWM_OUT3相对于背光控制输出信号PWM_OUT2具有一延迟。从另一种观点来看，背光控制输出信号PWM_OUT2相较于背光控制输出信号PWM_OUT3而言具有较短的延迟，而背光控制输出信号PWM_OUT2相较于背光控制输出信号PWM_OUT1而言具有较长的延迟。
图6为本发明实施例使用分区背光控制的一可变刷新率显示系统的另一背光控制方案的波形图。图6的背光控制的详细操作方式类似于图5，故功能相似的信号都以相同符号表示。图6与图5之间的差异在于，图6的实施例在用于空白期间的背光控制输出信号中采用一或多个较大的脉冲，其脉冲宽度及间距满足欲达到的占空比，且下一帧期间需要一补偿脉冲以补偿空白期间内的剩余时间，此补偿脉冲可进行移位或调整至任何适当的位置以错开相同背光控制输出信号中的其它脉冲。
图7A为本发明实施例用来实现分区背光控制的一显示系统70的示意图。显示系统70的结构类似于图2A中显示系统20的结构，故功能相似的信号或组件都以相同符号表示。如图7A所示，显示系统70的显示驱动电路204包括一输出电路702及一延迟电路704。输出电路702可用来输出一背光控制输出信号PWM_OUT1，其包括一补偿控制器、一合成器、以及两个或三个信号产生器，如图2A所示的实施方式；或包括一补偿控制器、一合成器、以及单一信号产生器，如图2B所示的实施方式。延迟电路704耦接于输出电路702，可由具有延迟功能的任意电路组件来实现，例如由多个反相器(inverter)组成的一延迟链。延迟电路704可在背光控制输出信号PWM_OUT1中加入一延迟，以产生一背光控制输出信号PWM_OUT2。背光控制输出信号PWM_OUT1及PWM_OUT2可用于显示屏上的两块不同区域。
在另一实施例中，显示驱动电路可包括多于一个具有不同延迟时间的延迟电路，或是延迟电路能够输出具有不同延迟时间的多个背光控制输出信号，从而提供更多具有不同延迟的背光控制输出信号。
图7B为本发明实施例用来实现分区背光控制的另一显示系统75的示意图。显示系统75的结构类似于图2A中显示系统20的结构，故功能相似的信号或组件都以相同符号表示。如图7B所示，显示系统75中的显示驱动电路204包括输出电路712及714，用来分别输出背光控制输出信号PWM_OUT1及PWM_OUT2。每一输出电路712及714包括一补偿控制器、一合成器、以及两个或三个信号产生器，如图2A所示的实施方式；或包括一补偿控制器、一合成器、以及单一信号产生器，如图2B所示的实施方式。同样地，背光控制输出信号PWM_OUT1及PWM_OUT2可用于显示屏上的两块不同区域。
在另一实施例中，显示驱动电路也可包括三个或更多个输出电路，用来产生并输出具有不同延迟时间的三个或更多个背光控制输出信号，以用于显示屏上的不同区域。由于每一输出电路都具有用于时序/延迟控制的各自补偿控制器，每一背光控制输出信号可独立产生。
上述关于背光控制的操作可归纳为一背光控制流程80，如图8所示。背光控制流程80可实现于一可变刷新率显示系统的一显示驱动电路，如图2A、2B、7A或7B中的显示驱动电路204，以在可变的空白期间之下控制显示屏的背光。如图8所示，背光控制流程80包括下列步骤：
步骤800：开始。
步骤802：在多个帧期间中的一第一帧期间的有效期间内产生一第一背光控制信号。
步骤804：判断对应于第一帧期间的一液晶转态期间是否在第一帧期间的空白期间的一结束时间之前结束。
步骤806：当液晶转态期间在第一帧期间的空白期间的结束时间之前结束时，在第一帧期间的空白期间内的液晶转态期间结束时或之后开始产生一第二背光控制信号。
步骤808：根据第一帧期间的一背光占空比，在第一帧期间之后的一第二帧期间内产生一补偿背光控制信号。
步骤810：结束。
关于背光控制流程80的详细实施及变化方式可参考上述段落的说明，在此不赘述。
综上所述，本发明提出了一种新式的背光控制方案，可用于一可变刷新率显示系统，其中，每一帧期间可分为固定的一有效期间以及可变的一空白期间。具有固定脉冲的一第一背光控制信号可用来实现有效期间的背光占空比。具有一系列脉冲的一第二背光控制信号可用来实现空白期间的背光占空比。若因为空白期间的长度不确定而无法满足空白期间的背光占空比，或是若空白期间的长度不足以涵盖用来达到预期背光占空比的脉冲宽度，可在下一帧期间的有效期间内产生一补偿脉冲，以补偿脉冲宽度缺少的部分及/或空白期间的剩余时间。在此情况下，整体背光占空比可达到其目标值，且背光占空比能够在一系列帧期间内维持一致。本发明的背光控制输出信号可用于显示屏上的全域背光控制或分区背光控制。在一实施例中，背光控制信号的脉冲可和液晶转态期间错开，以避免产生模糊图像，其在分区背光控制之下具有更佳的功效。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (31)

1.一种背光控制方法，用于一显示屏，该显示屏用来在多个帧期间内以一可变刷新率进行显示，该多个帧期间中的每一帧期间具有一固定期间及一可变期间，其特征在于，该方法包括：
在该多个帧期间中的一第一帧期间的该固定期间内产生一第一背光控制信号；
判断对应于该第一帧期间的一液晶转态期间是否在该第一帧期间的该可变期间的一结束时间之前结束；
当该液晶转态期间在该第一帧期间的该可变期间的该结束时间之前结束时，在该第一帧期间的该可变期间内产生一第二背光控制信号；以及
根据该第一帧期间的一背光占空比，在该第一帧期间之后的一第二帧期间内产生一补偿背光控制信号。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该第二背光控制信号起始于根据该液晶转态期间所决定的一时间点。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该第二背光控制信号是在该液晶转态期间结束时或之后起始。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
结合该第一背光控制信号、该第二背光控制信号及该补偿背光控制信号，
以产生一第一背光控制输出信号；以及
输出该第一背光控制输出信号至该显示屏的一背光控制器。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，该显示屏被分割为多个区域，且该第一背光控制输出信号用于该多个区域中的一第一区域。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，根据该液晶转态期间，用于该多个区域中的一第二区域的一第二背光控制输出信号以及用于该第一区域的该第一背光控制输出信号具有不同延迟。
7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，用于该多个区域中的一第二区域的一第二背光控制输出信号以及用于该第一区域的该第一背光控制输出信号各自独立产生。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，位于该第二帧期间的该固定期间的该补偿背光控制信号与用于该第二帧期间的另一背光控制信号错开。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该第一背光控制信号包括一第一脉冲，该第一脉冲的宽度对应于该第一帧期间的该背光占空比。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该第二背光控制信号包括一第二脉冲，当该第一帧期间的该可变期间的长度足以涵盖该第二脉冲的一预期宽度时，该第二脉冲的宽度等于该预期宽度，其中，该预期宽度对应于该第一帧期间的该背光占空比。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，还包括：
当该第二脉冲结束之后，在该第一帧期间的该可变期间内产生一第三背光控制信号，其中，该第三背光控制信号包括至少一第三脉冲，该至少一第三脉冲的数量对应于该第一帧期间的该可变期间的长度。
12.如权利要求10所述的方法，其特征在于，该第二背光控制信号还包括位于该第二脉冲结束后的至少一第四脉冲，该至少一第四脉冲中的每一第四脉冲具有对应于该第一帧期间的该背光占空比的一特定宽度。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，该补偿背光控制信号包括一补偿脉冲，用来补偿该第一帧期间的该背光占空比，且该方法还包括：
根据该至少一第四脉冲以及该第一帧期间的该背光占空比，计算该补偿脉冲的宽度。
14.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该第二背光控制信号包括一第二脉冲，当该第一帧期间的该可变期间的长度不足以涵盖该第二脉冲的一预期宽度时，该第二脉冲在该第一帧期间的该可变期间的该结束时间结束，其中，该预期宽度对应于该第一帧期间的该背光占空比。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，该补偿背光控制信号包括一补偿脉冲，用来补偿该第一帧期间的该背光占空比，且该方法还包括：
根据该第二脉冲以及该第一帧期间的该背光占空比来计算该补偿脉冲的宽度，其中，该补偿脉冲的宽度等于该预期宽度减去该第二脉冲的一实际宽度。
16.一种显示驱动电路，用来执行一显示屏的背光控制，该显示屏用来在多个帧期间内以一可变刷新率进行显示，该多个帧期间中的每一帧期间具有一固定期间及一可变期间，其特征在于，该显示驱动电路包括：
一第一信号产生器，用来在该多个帧期间中的一第一帧期间的该固定期间内产生一第一背光控制信号；
一主控制电路，用来判断对应于该第一帧期间的一液晶转态期间是否在该第一帧期间的该可变期间的一结束时间之前结束；以及
一第二信号产生器，用来当该液晶转态期间在该第一帧期间的该可变期间的该结束时间之前结束时，在该第一帧期间的该可变期间内产生一第二背光控制信号，并根据该第一帧期间的一背光占空比，在该第一帧期间之后的一第二帧期间内产生一补偿背光控制信号。
17.如权利要求16所述的显示驱动电路，其特征在于，该第二背光控制信号起始于根据该液晶转态期间所决定的一时间点。
18.如权利要求16所述的显示驱动电路，其特征在于，该第二背光控制信号是在该液晶转态期间结束时或之后起始。
19.如权利要求16所述的显示驱动电路，其特征在于，还包括：
一合成器，用来结合该第一背光控制信号、该第二背光控制信号及该补偿背光控制信号，以产生一第一背光控制输出信号，并输出该第一背光控制输出信号至该显示屏的一背光控制器。
20.如权利要求19所述的显示驱动电路，其特征在于，该显示屏被分割为多个区域，且该第一背光控制输出信号用于该多个区域中的一第一区域。
21.如权利要求20所述的显示驱动电路，其特征在于，根据该液晶转态期间，用于该多个区域中的一第二区域的一第二背光控制输出信号以及用于该第一区域的该第一背光控制输出信号具有不同延迟。
22.如权利要求20所述的显示驱动电路，其特征在于，用于该多个区域中的一第二区域的一第二背光控制输出信号以及用于该第一区域的该第一背光控制输出信号各自独立产生。
23.如权利要求16所述的显示驱动电路，其特征在于，位于该第二帧期间的该固定期间的该补偿背光控制信号与用于该第二帧期间的另一背光控制信号错开。
24.如权利要求16所述的显示驱动电路，其特征在于，该第一背光控制信号包括一第一脉冲，该第一脉冲的宽度对应于该第一帧期间的该背光占空比。
25.如权利要求16所述的显示驱动电路，其特征在于，该第二背光控制信号包括一第二脉冲，当该第一帧期间的该可变期间的长度足以涵盖该第二脉冲的一预期宽度时，该第二脉冲的宽度等于该预期宽度，其中，该预期宽度对应于该第一帧期间的该背光占空比。
26.如权利要求25所述的显示驱动电路，其特征在于，还包括：
一第三信号产生器，用来在该第二脉冲结束之后，在该第一帧期间的该可变期间内产生一第三背光控制信号，其中，该第三背光控制信号包括至少一第三脉冲，该至少一第三脉冲的数量对应于该第一帧期间的该可变期间的长度。
27.如权利要求25所述的显示驱动电路，其特征在于，该第二背光控制信号还包括位于该第二脉冲结束后的至少一第四脉冲，该至少一第四脉冲中的每一第四脉冲具有对应于该第一帧期间的该背光占空比的一特定宽度。
28.如权利要求27所述的显示驱动电路，其特征在于，该补偿背光控制信号包括一补偿脉冲，用来补偿该第一帧期间的该背光占空比，且该显示驱动电路还包括：
一补偿控制器，用来根据该至少一第四脉冲以及该第一帧期间的该背光占空比，计算该补偿脉冲的宽度。
29.如权利要求16所述的显示驱动电路，其特征在于，该第二背光控制信号包括一第二脉冲，当该第一帧期间的该可变期间的长度不足以涵盖该第二脉冲的一预期宽度时，该第二脉冲在该第一帧期间的该可变期间的该结束时间结束，其中，该预期宽度对应于该第一帧期间的该背光占空比。
30.如权利要求29所述的显示驱动电路，其特征在于，该补偿背光控制信号包括一补偿脉冲，用来补偿该第一帧期间的该背光占空比，且该显示驱动电路还包括：
一补偿控制器，用来根据该第二脉冲以及该第一帧期间的该背光占空比来计算该补偿脉冲的宽度，其中，该补偿脉冲的宽度等于该预期宽度减去该第二脉冲的一实际宽度。
31.一种显示驱动电路，用来执行一显示屏的背光控制，该显示屏用来在多个帧期间内以一可变刷新率进行显示，该多个帧期间中的每一帧期间具有一固定期间及一可变期间，其特征在于，该显示驱动电路包括：
一信号产生器，用来在该多个帧期间中的一第一帧期间的该固定期间内产生一第一背光控制信号；以及
一主控制电路，用来判断对应于该第一帧期间的一液晶转态期间是否在该第一帧期间的该可变期间的一结束时间之前结束；
其中，该信号产生器还用来当该液晶转态期间在该第一帧期间的该可变期间的该结束时间之前结束时，在该第一帧期间的该可变期间内产生一第二背光控制信号，并根据该第一帧期间的一背光占空比，在该第一帧期间之后的一第二帧期间内产生一补偿背光控制信号。
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