显示面板反应速度的测量器与相关方法
【专利摘要】本发明涉及一种测量器，用以测量一显示面板的反应速度，包括一微控制器、以及一光感测器。微控制器提供一控制指令，使显示面板的显示控制器依据控制指令向显示面板提供测试画面数据。光感测器感测显示面板对应于该测试画面数据的测试画面，并提供一对应的感测信号，该感测信号关联于亮度以及一反应信号。该反应信号可用以计算该显示面板的反应速度。相关方法亦一并揭示。
【专利说明】显示面板反应速度的测量器与相关方法
【技术领域】
[0001]本发明是有关于一种显示面板反应速度的测量器与相关的测量方法，且特别是有关于一种高效能低成本的显示面板反应速度测量器与相关的测量方法。
【背景技术】
[0002]显示面板，例如液晶显示面板，是监视器、显示器、电视等视听产品得以呈现画面的核心元件；在视听产品中配备有显示控制器，依据待显示影像的内容提供画面(图框或帧)数据至显示面板，以驱动显示面板呈现影像画面。为了确保画面显示的品质，需要测量显示面板的特性，使显示控制器能补偿显示面板的特性缺陷。反应速度(responsetime)即是一种十分重要的显示面板特性。举例而言，当显示面板显示动态影像而由某一画面切换至次一画面时，若显示面板的反应速度过慢，就会导致视觉残影等现象，影响画面显示的品质。显示控制器能以过驱(over-drive)等技术补偿显示面板的反应速度缺陷，但为了正确地决定补偿的程度，必须先了解显示面板本身的反应速度。因此，如何测量显示面板的反应速度，也就成为现代资讯业者的研究重点。
[0003]不过，对于显示面板的反应速度测量，目前业界并没有良好的解决方案。欲测量显示面板的反应速度，需控制显示面板切换显示不同灰阶的测试画面，并测量显示面板所实际显示出的画面品质，例如亮度。然而，已知技术尚无法有效整合“显示面板控制”与“画面品质测量”这两个关键。再者，由于三维影像等应用日渐受到重视，显示面板切换画面的更新率也越来越高。为了测量显示面板于高更新率下的反应速度，必须要控制显示面板以高更新率切换显示不同的测试画面；而现行的已知技术则难以实现高更新率的显示面板控制。
【发明内容】
[0004]为克服已知技术的缺点，本发明为显示面板的反应速度测量提供一种较佳的解决方案，可以有效整合显示面板控制与画面品质测量，也能应用于高更新率下的反应速度测量。
[0005]本发明的目的之一是提供一种测量器，用以测量一显示面板的反应速度。显示面板耦接并受控于一显示控制器。测量器则包括一微控制器、一或多个光感测器(photosensor)、一信号放大器与一转换器。微控制器稱接显不控制器,并依据一测试命令向显示控制器提供一控制指令，使显示控制器得以依据控制指令而向显示面板提供一测试画面数据，各测试画面数据关联于一测试画面；一实施例中，控制指令可使显示控制器自动地向显示面板周期性地交错提供多个不同灰阶的测试画面数据。光感测器用以感测显示面板上相关于测试画面数据的测试画面，并提供一对应的感测信号。感测信号关联于亮度及一反应信号。信号放大器耦接光感测器，用以调整感测信号的大小，以产生一第一信号。转换器耦接于信号放大器与微控制器之间，用以将第一信号转换为一第二信号，并将第二信号传输至微控制器。依据第二信号，微控制器可提供一对应的测量结果。其中，第一信号与第二信号可以分别是一模拟信号与一数字信号，转换器则为一模拟至数字转换器。
[0006]一实施例中，当显示控制器向显示面板发出一测试画面数据时，可一并向微控制器发出一中断(interrupt)信号，用以指示测试画面的时序；亦即，中断信号关联于各测试画面数据的时序，用以同步该测量器与该显示控制器。微控制器可由显示控制器接收此中断信号。
[0007]一实施例中，测量器包括多个光感测器，各光感测器均用以感测显示面板显示的画面，并提供对应的感测信号。举例而言，不同的光感测器可用来感测同一面板上不同位置的亮度。测量器更可包括一多工器，耦接于各光感测器与信号放大器之间，选择性地将所有光感测器的感测信号的其中之一关联至反应信号，使反应信号经由信号放大器与转换器而传输至微控制器。举例而言，多工器可轮流使不同光感测器的感测信号得以被选为反应信号而传输至信号放大器。
[0008]一实施例中，测量器更包括一增益控制单元，耦接信号放大器，用以调整信号放大器的增益，使第一信号的信号范围得以符合转换器的动态范围(dynamicrange)。举例而言，在测量反应速度之前，微控制器可经由控制指令使显示面板显示白画面(最高灰阶)，并由光感测器测量其亮度，产生对应感测信号；若此感测信号经信号放大器的增益放大后已经超出转换器的动态范围，增益控制单元可以减少信号放大器的增益；若尚未达到动态范围的上限，则可以增加信号放大器的增益。一实施例中，信号放大器可以是一个可用数字信号控制其增益的放大器。
[0009]—实施例中，测量器包括一主板与一外接子板。主板用以承载微控制器、多工器、信号放大器与转换器；外接子板则经由信号线耦接于主板，用以承载光感测器。不同的光感测器可以安装于不同的外接子板。一实施例中，光感测器以可插拔的方式安装于外接子板上；插拔使用不同种类的光感测器，即可进行不同的特性测量，扩充测量器的功能，以满足后续新增的测量需求。一实施例中，外接子板与主板之间可使用不同长度的信号线，以应用在不同尺寸的显示面板上，配合工厂产线调配生产需求。
[0010]测量器更可包括一介面埠，耦接于微控制器，用以连接于一电脑。介面埠可接收由电脑发出的测试命令，并传输至微控制器。介面埠亦可将测量器的测量结果输出至电脑。电脑可运行一测试工具程式，以自动化地控制测量的进行。
[0011]本发明的又一目的是提供一种显示面板反应速度的测量方法，用于以一测量器配合一显示控制器，以对一显示面板进行测量；该方法包含:对显示控制器输出一控制指令，使显示控制器向显示面板提供一测试画面数据；以一光感测器感测显示面板上对应于测试画面数据的一测试画面，以产生对应的一感测信号，其关联于亮度；以及，根据感测信号输出一反应信号；其中，反应信号用以计算显示面板的反应速度。
[0012]一实施例中，可以依据一测试命令向显示控制器提供控制指令；其中，控制指令使显示控制器周期性地交错提供多个测试画面数据。
[0013]一实施例中，可以由显示控制器接收一中断信号，此中断信号关联于测试画面数据的时序，用以同步测量器与显示控制器。
[0014]一实施例中，可用一第二光感测器感测该显示面板显示的画面，以产生一对应的第二感测信号，此第二感测信号亦关联于亮度；并且，以一多工器选择性地根据感测信号与第二感测信号的其中之一输出反应信号。[0015]一实施例中，显示面板的反应速度根据测试画面以及对应反应信号计算。
[0016]为了对本发明的上述及其他方面有更佳的了解，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下:
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1示意的是依据本发明一实施例的测量器。
[0018]图2绘示的是图1测量器进行测量的示意图。
[0019]主要元件符号说明
[0020]10:测量器
[0021]12:信号放大器
[0022]14:转换器
[0023]16:增益控制单元
[0024]18:主板
[0025]20:微控制器
[0026]22:多工器
[0027]24-26:介面埠
[0028]28:显示面板
[0029]30:显示控制器
[0030]32:电脑
[0031]K[.]:光感测器
[0032]Β[.]:外接子板
[0033]L[.]:信号线
[0034]a[.]:感测信号
[0035]S1-S2:信号
[0036]S3:测量结果
[0037]SO:反应信号
[0038]CMD:测试命令
[0039]SQ:中断信号
[0040]SC:控制指令
[0041]TP1、TP2:测试画面数据
[0042]T:周期
[0043]tl_t4:时点
[0044]Lvl-Lv2:灰阶
【具体实施方式】
[0045]请参考图1，其所示意的是依据本发明一实施例的测量器10，用以测量一显示面板28的特性，例如反应速度。显示面板28耦接并受控于一显示控制器30，例如一显示控制晶片。测量器10内包括有N个光感测器Κ[η] (η = I至N，N为大于或等于I的整数)，一多工器22、一信号放大器12、一转换器14、一增益控制单兀16与一微控制器20。多工器22、信号放大器12、转换器14、增益控制单兀16与微控制器20可以安装于一主板18 ;各光感测器K[n]则可各自安装于一外接子板B [η]，各外接子板B [η]经由一信号线L[n]耦接于主板18 (η = I至N)。测量器10并设有介面埠24与26。
[0046]在测量器10中，一电脑32透过介面埠26 (例如一通用串列汇流排介面埠，即USB介面埠)耦接于微控制器20，使微控制器20能和电脑32交换数据，例如数字数据。电脑32可以是一个人电脑，可运行一测试工具程式，以自动化地控制显示面板特性测量的进行。介面埠26可接收电脑32发出的测试命令CMD，并传输至微控制器20。
[0047]测量器10经由介面埠24耦接于显示控制器30，使微控制器20能和显示控制器30交换讯息与资讯，例如数字的讯息与资讯。经由介面埠24，微控制器20耦接显示控制器30，并依据测试命令CMD向显示控制器30提供一控制指令SC，使显示控制器30得以依据控制指令SC而自动地向显示面板28提供一或多个测试画面数据，如测试画面数据ΤΡ1、ΤΡ2等等；各测试画面数据用以使显示面板28显示一关联的测试画面。一实施例中，控制指令SC可使显示控制器30自动地向显示面板28提供一连串周期性交错的不同灰阶测试画面数据。在另一实施例中，当显示控制器30向显示面板28发出一测试画面数据时，可一并向微控制器20发出一中断(interrupt)信号SQ，用以指示测试画面的时序；亦即，中断信号SQ关联于各测试画面数据的时序。微控制器20可经由介面埠24而由显示控制器30接收此中断信号SQ。
[0048]一实施例中，控制指令SC可以指定显示控制器30产生的测试画面的切换周期T，以及一第一测试画面的红、绿与蓝分量与一第二测试画面的红、绿与蓝分量；例如，第一测试画面的红、绿与蓝分量可以皆等于一第一数值以对应一第一灰阶的测试画面，以及第二测试画面的红、绿与蓝分量可以皆等于一第二数值以对应一第二灰阶的测试画面；第一灰阶与第二灰阶可以是相异的。于此实施例中，依据控制指令SC所指定的切换周期T，显示控制器30首先提供第一测试画面数据以使显示面板28显示第一测试画面，同时发出一中断信号SQ至微控制器20 ;接着，在周期T之后，提供第二测试画面数据使显示面板28切换显示第二测试画面，亦同时发出中断信号SQ至微控制器20;于又一周期T后，又提供显示面板28第一测试画面数据，并同样地发出中断信号SQ至微控制器20 ;并于经过又一周期T后，又提供显示面板28第二测试画面数据，以及再发出中断信号SQ至微控制器20。如此周期性地重复切换，直到显示控制器30由微控制器20收到次一个控制指令SC。一实施例中，显示控制器30的测试画面数据会为显示面板28的各像素分别指定其应显示的红、绿与蓝分量。举例而言，第一测试画面数据可以是使显示面板28的特定像素显示第一灰阶，其余像素显示第二灰阶。第二测试画面数据可以使显示面板28的特定像素显示第三灰阶，其余像素显示第四灰阶。
[0049]光感测器K [η]用以感测显示面板28显示的画面，例如显示面板28于局部发出的亮度，并提供一对应的感测信号a[n]，对η= I至N。一实施例中，不同的光感测器Κ[η]可用来感测同一显示面板于不同位置所产生的亮度。多工器22耦接于各光感测器a[n]与信号放大器12之间，选择性地轮流使不同光感测器K[n]的感测信号a[n]得以被传输至信号放大器12，此被传输至信号放大器12的感测信号a[n]作为一反应信号S0。依据一增益，信号放大器12用以对多工器22所选择的感测信号a[n] (η为I至N的其中之一)，即前述反应信号S0，进行信号大小的调整，以产生一对应的信号SI。转换器14耦接于信号放大器12与微控制器20之间，用以将信号SI转换为信号S2，并将信号S2传输至微控制器20。依据信号S2，微控制器20可提供一对应的测量结果S3。其中，感测信号a[n]与信号SI可以是模拟信号，转换器14为一模拟至数字转换器，故信号S2可以是数字信号，测量结果S3为数字资讯。介面埠26亦可将测量器10的测量结果S3输出至电脑32。依据反应信号SO与所衍生的信号S2或测量结果S3，微控制器20及/或电脑32便可以计算/统计出显示面板28的特性，例如反应速度及/或反应时间。
[0050]一实施例中，测量器10包含增益控制单元16，耦接信号放大器12，用以调整信号放大器12的增益(即信号SI与感测信号a[n]间的增益)，使信号SI的信号范围得以符合转换器14的动态范围。在转换器14将一待转换信号转换为一对应的转换后信号时，其动态范围的上/下限即关联于转换后信号的极值(极大/小值)。若待转换信号有某一部份逸出动态范围，逸出动态范围的部份会在转换后信号中被截切为极值，使转换后信号失真而无法正确追随该部份的变化。相对地，若待转换信号的摆动幅度(信号范围)远小于动态范围，则会使转换后信号的转换误差(如量化误差)增加。因此，待转换信号的信号范围应符合转换器14的动态范围，使对应的转换后信号不会失真，且量化误差也不会过大。
[0051]一实施例中，信号放大器12可以是一个可用数字信号控制其增益的放大器，相对应地，增益控制单元16即以数字信号控制信号放大器12的增益。增益控制单元16可用硬件、固件或软件实现；举例而言，增益控制单元16的功能可由微控制器20执行韧体而实现。应注意的是，在别的实施例中，信号放大器的增益可预先设定，因此测量器可省略增益控制单元。换言之，增益控制单元并非本发明的测量器的必要元件。
[0052]以测量器10配合显示控制器30而为显示面板28进行特性测量(如反应速度)的方法与流程可描述如下。电脑32向测量器10发出启始的测试命令CMD以开始测量流程。在实际测量显示面板特性之前，微控制器20藉由控制指令SC控制显示控制器30，由显示控制器30使显示面板28显示最高灰阶(最亮)的白画面，并由各光感测器K[n]测量其亮度，以产生对应感测信号a [η];若感测信号a [η]经信号放大器12的增益放大后的信号SI已经超出转换器14的动态范围，增益控制单元16可以减少信号放大器12的增益；若尚未达到动态范围的上限，则可以增加信号放大器12的增益。经由此校正后，信号SI的信号范围便会符合转换器14的动态范围，以充分运用转换器14的数字转换解析度。
[0053]校正信号放大器12的增益后，电脑32可经由测试命令CMD指示微控制器20开始进行特性测量，例如测试显示面板28在第一灰阶与第二灰阶间切换的反应速度。微控制器20会发出对应的控制指令SC至显示控制器30，使显示面板28周期性地交替显示第一灰阶的测试画面与第二灰阶的测试画面，并在每次切换测试画面时向微控制器20回传一中断信号SQ。当显示面板28显示测试画面时，各光感测器Κ[η]也进行测量。依据中断信号SQ，微控制器20可以和画面切换的时序同步，据以控制多工器22的切换与反应信号SO的输出，并依据画面切换的时序收集信号S2，以整合出测量结果S3。测量结果S3会回传至电脑32 ;若电脑32的测试工具程式判定已经取得足够的测量结果，便可发出另一测试命令CMD，例如是测试显示面板28在第三灰阶与第四灰阶间切换的反应速度。依据此测试命令CMD,微控制器20会发出另一控制指令SC，让显示控制器30改使显示面板28周期性地反复切换显示第三灰阶与第四灰阶的测试画面。
[0054]由于测量器10的微控制器20只要以单一控制指令SC便可使显示控制器30自动地依据指定的周期切换提供多个不同的测试画面，测量器10可适用于高更新率的显示面板测试。因为高更新率的显示面板28会搭配高更新率的显示控制器30，而高更新率显示控制器30本身的功能就是要配合高更新率的显示面板28而提供高频、高速的画面数据，故显示控制器30自然能依据高更新率提供快速切换的测试画面数据；相对地，也就不需由测量器10的微控制器20提供高频、高更新率的测试画面数据。如此，测量器10的成本便可降低。显示控制器30可以执行适当的固件以解读并执行微控制器20的控制指令SC。
[0055]再者，测量器10可以有效整合“显示面板控制”与“画面品质测量”这两个关键；显示面板控制可经由控制指令SC达成，画面品质测量则可依据中断信号SQ而同步整合。经由电脑32的测试命令，显示面板的特性测量可以自动化，减少测试人员的人力负担，提升显示面板测试的整体效能。
[0056]一实施例中，光感测器K[n]以可插拔的方式安装于外接子板Β[η]上；插拔更换不同种类的光感测器，即可进行不同的特性测量，扩充测量器10的功能，以满足后续新增的测量需求。举例而言，若换上配有滤镜的光感测器，就可用以测量显示面板某一色分量(例如红色)的亮度。一实施例中，各外接子板Β[η]与主板18之间可使用不同长度的信号线L[n]，以应用在不同尺寸的显示面板上，配合工厂产线调配生产需求。举例而言，若要测试较大尺寸的显示面板，可以使用较长的信号线L[n];再者，也可使用较多的光感测器K[n]以测试更多不同的位置。
[0057]请参考图2，其所绘示的是依据本发明一实施例而进行显示面板特性测量的示意图。在微控制器20的控制下，显示控制器30自动地使显示面板28反复切换显示灰阶Lvl与Lv2的测试画面,例如说是在时点tl显示灰阶Lvl的测试画面,在时点t2切换显示灰阶Lv2的测试画面，在时点t3再度显示灰阶Lvl的测试画面，并于时点t4切换显示Lv2的测试画面，以此类推。时点tl、t2、t3与t4间的时间间隔为周期T。对应地，各光感测器K[n]可测量出显示面板28实际产生的亮度；由亮度变化即可推知显示面板28的反应速度，进而使显示控制器30能针对反应速度的缺陷进行补偿。微控制器20可经由控制指令SC指定灰阶Lvl、Lv2的数值大小与周期T的长短；时点tl至t4的时序则可由中断信号SQ得知。
[0058]总结来说，相较于已知的显示面板特性测量技术，本发明测量技术能有效整合显示面板控制与画面品质测量，并能降低测量器成本。本发明测量技术能高度地自动化，减少测试所需的人力资源与成本。再者，本发明的测量配置也能具有高度弹性与扩充性，足以广泛适用于不同更新率、不同尺寸的各种显示面板与各种不同种类的显示特性测量。
[0059]综上所述，虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属【技术领域】中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当由权利要求书界定为准。
【权利要求】
1.一种测量器，用以测量一显示面板的反应速度；该显示面板耦接一显示控制器，该测量器包含: 一微控制器，耦接该显示控制器，提供一控制指令给该显示控制器，使该显示控制器依据该控制指令向该显示面板提供一测试画面数据；以及 权利要求一光感测器，用以感测该显示面板上相关于该测试画面数据的一测试画面，以提供对应的一感测信号，该感测信号关联于亮度以及一反应信号，该反应信号用以计算该显示面板的反应速度。
2.如权利要求1所述的测量器，其特征在于，该控制指令使该显示控制器周期性地交错提供多个该测试画面数据。
3.如权利要求1所述的测量器，其特征在于，该微控制器还由该显示控制器接收一中断信号，该中断信号关联于该测试画面数据的时序，用以同步该测量器与该显示控制器。
4.如权利要求1所述的测量器，其特征在于，还包含: 权利要求一多工器，耦接于该光感测器；以及 权利要求一第二光感测器，耦接于该多工器，用以感测对应于该测试画面数据的该测试画面该显示面板显示的画面，并提供一对应的第二感测信号，该第二感测信号关联于亮度； 权利要求其中，该多工器选择性地将该感测信号与该第二感测信号的其中之一关连至该反应信号并传输至该微控制器。
5.如权利要求1所述的测量器，其特征在于，还包含: 权利要求一信号放大器，耦 接该光感测器，用以调整该感测信号的大小以产生一第一信号; 权利要求一转换器，耦接于该信号放大器与该微控制器之间，用以将该第一信号转换为一第二信号，并将该第二信号传输至该微控制器；以及 权利要求一增益控制单元，耦接该信号放大器，用以调整该信号放大器的一增益，使该第一信号的一信号范围符合该转换器的一动态范围。
6.如权利要求5所述的测量器，其特征在于，该第一信号与该第二信号分别为一模拟信号与一数字信号，且该转换器是一模拟至数字转换器。
7.如权利要求5所述的测量器，其特征在于，还包含: 权利要求一主板，用以承载该微控制器、该信号放大器与该转换器；以及 权利要求一外接子板，耦接于该主板，用以承载该光感测器。
8.如权利要求7所述的测量器；其特征在于，该光感测器以可插拔的方式安装于该外接子板上。
9.如权利要求1所述的测量器，其特征在于，还包含: 权利要求一介面埠，耦接于该微控制器，用以接收该测试命令。
10.如权利要求1所述的测量器，其特征在于，该微控制器还可依据该第二信号提供一对应的测量结果，而该测量器还包含: 权利要求一介面埠，耦接于该微控制器，用以输出该测量结果。
11.一种显示面板反应速度测量方法，用于以一测量器配合一显示控制器对一显示面板进行测量，该方法包含:权利要求对该显示控制器输出一控制指令，使该显示控制器向该显示面板提供一测试画面数据； 权利要求感测该显示面板上对应于该测试画面数据的一测试画面，以产生对应的一感测信号，该感测信号关联于亮度；以及 权利要求根据该感测信号输出一反应信号；其中，该反应信号用以计算该显示面板的反应速度。
12.如权利要求11所述的测量方法，其特征在于，还包含依据一测试命令向该显示控制器提供该控制指令；其中，该控制指令使该显示控制器周期性地交错提供多个该测试画面数据。
13.如权利要求11所述的测量方法，其特征在于，还包含由该显示控制器接收一中断信号，该中断信号关联于该测试画面数据的时序，用以同步该测量器与该显示控制器。
14.如权利要求11所述的测量方法，其特征在于，还包含: 权利要求感测该显示面板显示的画面，以产生一对应的第二感测信号，该第二感测信号关联于売度；以及 权利要求选择性地根据该感测信号与该第二感测信号的其中之一输出该反应信号。
15.如权利要求11所述的测量方法，其特征在于，该显示面板的反应速度根据该测试画面以及该反应信 号计算。
【文档编号】G09G3/00GK103474011SQ201210187797
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2012年6月8日 优先权日:2012年6月8日
【发明者】邱志强, 余天华, 吴文正 申请人:晨星软件研发(深圳)有限公司, 晨星半导体股份有限公司