测量液晶显示器的反应时间的测量系统及方法

技术领域

本发明涉及一种测量液晶显示器的反应时间(response time)的测量系统及方法，特别涉及一种用以测量液晶显示器的反应时间并可动态地调整其模拟数字转换器的电压测量范围的测量系统及方法。

背景技术

液晶显示器的反应时间是指液晶显示器中液晶转态所需耗费的时间，而反应时间的快慢会直接影响到使用者的观看感受。近年来液晶显示器更是会特别标注其反应时间为多少，而对于厂商或是使用者来说，一套适合用来开发产品或验证产品的反应时间测量系统是不可或缺的。

目前市面上有能够测量显示器反应时间的仪器，但其造价往往相当昂贵，非一般使用者所能负担。再者，一般测量液晶显示器反应时间的设备，其精准度并无法动态地调整，故需要一种具有可动态调整精准度功能且可测量液晶显示器反应时间的设备及方法。

发明内容

本发明一实施例提供一种测量液晶显示器的反应时间的方法，其包含：将显示信号传送至液晶显示器，以使液晶显示器依据显示信号显示画面；通过感光元件感测液晶显示器的显示面板的亮度的变化，以产生电压信号；至少通过模拟数字转换器，将电压信号转换成数字信号；通过参考电压源提供参考电压至模拟数字转换器，以使模拟数字转换器依据参考电压动态地调整模拟数字转换器对于其输入电压的能转换电压范围；通过传输接口将数字信号传送至电脑；以及电脑依据所接收到的数字信号，计算出液晶显示器的反应时间。

本发明另一实施例提供一种测量液晶显示器的反应时间的测量系统。测量系统包含感光元件、模拟数字转换器、参考电压源及传输接口。感光元件用以感测液晶显示器的显示面板的亮度的变化，以产生电压信号。模拟数字转换器用以将电压信号转换成数字信号。参考电压源用以提供参考电压至模拟数字转换器，以使模拟数字转换器依据参考电压动态地调整模拟数字转换器所能够分辨的输入电压的最大值。传输接口用以将数字信号传送至电脑，以使电脑依据所接收到的数字信号，计算出液晶显示器的反应时间。

在本发明另一实施例中，上述测量系统还包含放大电路，用以将电压信号放大为放大电压信号。其中，模拟数字转换器则是用以将放大电压信号转换成数字信号。

附图说明

图1是本发明一实施例的测量系统与待测的液晶显示器及所连接的电脑的功能方框图。

图2是图1的测量系统的功能方框图。

图3是本发明另一实施例的测量系统的功能方框图。

图4是图2测量系统的模拟数字转换器及参考电压源的功能方框图。

图5是本发明一实施例用于测量图1的液晶显示器的反应时间的方法的流程图。

符号说明

10 液晶显示器

12 显示面板

14 控制电路

20 电脑

22 应用程序

24 中央处理器

100、200 测量系统

110 感光元件

120 放大电路

130 模拟数字转换器

140 存储装置

150 传输接口

160 参考电压源

500 方法

S510至S550 步骤

D 数字信号

Lu 亮度

Si 显示信号

Sc 控制信号

Tr 反应时间

V1至Vn、Vref 参考电压

Va 放大电压信号

Vs 电压信号

具体实施方式

本发明提出一套测量液晶显示器的反应时间的系统架构，让使用者可以通过简单且易取得的元件来组装出适合的测量系统。

图1是本发明一实施例的测量系统100与待测的液晶显示器10及所连接的电脑20的功能方框图。测量系统100及液晶显示器10耦接于电脑20。其中，液晶显示器10包含控制电路14以及显示面板12。控制电路14从电脑20接收显示信号Si，以依据所接收到的显示信号Si控制显示面板12的多个像素显示对应的画面，而显示面板12中的液晶则会在显示面板12显示不同的画面时被控地进行转态(即：极性转换)，以避免液晶因发生极化现象而逐渐失去其旋光的特性。当显示面板12的液晶进行转态时，就会造成显示面板12的亮度Lu变化。因此，通过测量亮度Lu的变化，即可得到液晶显示器10的反应时间(即液晶转态时所需的时间)。测量系统100则是用以测量液晶显示器10的亮度Lu的变化，并将所测量到的亮度Lu转换成数字信号D，并将数字信号D传送给电脑20，以使电脑20的中央处理器24所执行的应用程序22依据所接收到的数字信号D计算出液晶显示器10的反应时间Tr。

开始测量时，电脑20会发出信号通知测量系统100开始测量，同时电脑20可以通过显示信号Si切换目标测量画面，使显示面板12的液晶开始转态。测量系统100与电脑20之间的沟通可以是双向或是单向，这取决于使用者所选择的传输接口。当测量系统100接收到电脑20开始测量的信号之后，便开始测量亮度Lu并将数字信号D传送给电脑20。测量的结束方式可以通过电脑20主动发起结束信号以通知测量系统100停止测量。例如，当电脑20收到数字信号D足够的数据量之后，便主动通知测量系统100结束测量。此外，测量的结束方式也可以是当测量系统100发现显示面板12的画面已不再变化时，便主动地通知电脑20结束测量。

图2是图1的测量系统100的功能方框图。测量系统100包含感光元件110、模拟数字转换器(Analog to Digital Converter；简称ADC)130、传输接口150及参考电压源160。感光元件110用以感测液晶显示器10的显示面板12的亮度Lu的变化，以产生电压信号Vs。感光元件110可以是电荷耦合器件(Charge-coupled Device；简称CCD)、互补式金属氧化物半导体(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor；简称CMOS)等感光元件。模拟数字转换器130则用以将电压信号Vs转换成数字信号D。传输接口150连接于电脑20，用以将数字信号D传送至电脑20，以使电脑20依据所接收到的数字信号D，计算出液晶显示器10的反应时间。参考电压源160则是用以提供参考电压Vref至模拟数字转换器130。

以下将就测量系统100的各元件要如何地选择进行说明。首先，感光元件110在供应不同的工作电压下，其所能检测的最大亮度会有不同。假设感光元件110的工作电压范围为V

Lv

此外，感光元件110的工作电压只需要达到Lv

对于模拟数字转换器130来说，其选择的重点在于其电压获取范围及取样频率，而模拟数字转换器130又可从电压获取范围延伸出模拟数字转换器130的数字分辨率及其所使用的参考电压。假设所选用的感光元件110的所输出的电压信号Vs的电压范围为V

V

对于不同的模拟数字转换器130，其有着不同的数字分辨率。例如：模拟数字转换器130的数字分辨率可以是8位元、10位元、12位元、16位元等等。如何决定该采用哪种数字分辨率的模拟数字转换器130，这取决于待测的显示面板12的最低亮度。假设待测显示面板12的最低亮度为Lv

ΔV

其中最低亮度Lv

假设所选用的模拟数字转换器130其数字分辨率为N位元，而模拟数字转换器130的分辨率以Resolution

假设上述的差值ΔV

当Resolution

Resolution

模拟数字转换器130的取样频率则取决于显示面板12的反应时间与使用者所能接受的误差，假设待测的显示面板12的最短的反应时间为ResponseTime

假设模拟数字转换器130因为取样频率而产生的最大误差为Error

只要最大误差Error

当感光元件110以V

因显示面板12的亮度Lu会有变化，故测量系统100要能够分辨出亮度Lu不同的亮度变化。然而，若模拟数字转换器130将对应的最大电压变化ΔV

图3是本发明另一实施例的测量系统200的功能方框图。测量系统200与图2的测量系统100之间最主要的不同点在于测量系统200还包含放大电路120，用以将感光元件110所输出的电压信号Vs放大为放大电压信号Va。之后，模拟数字转换器130再将放大电压信号Va转换成数字信号D。测量系统200适用于上述的ΔV

ΔV

其中，A

此外，假设上述的差值ΔV

其中，只要Resolution

此外，模拟数字转换器130本身对其输入电压的能转换电压范围是依据参考电压Vref而设定的。换言之，通过调整参考电压Vref，即可对模拟数字转换器130的能转换电压范围进行调整。参考电压Vref会等于模拟数字转换器130的能转换电压范围的上限值，并小于或等于模拟数字转换器130额定所能获取的输入电压的最大值V

Vref≦V

此外，当感光元件110所输出的电压信号Vs不大且未超过最大值V

Resolution

此外，显示信号Si一般包含多个像素的灰阶值的数据，而每个像素在一画框周期(frame period，帧周期)内的灰阶值的数据通常为八位元，用以表示0至255共256个灰阶。像素的灰阶值越大，其显示的亮度越高；像素的灰阶值越小，其显示的亮度越低。以显示面板12的所有像素都显示相同的灰阶为例，显示信号Si所包含的各像素同一画框周期的灰阶值会相同，而灰阶值越大，代表显示面板12的亮度Lu会越亮；反之，灰阶值越小，代表显示面板12的亮度Lu会越暗。此外，感光元件110所输出的电压信号Vs的电位与亮度Lu成正相关。因此，当显示信号Si的灰阶值范围越广时，感光元件110所输出的电压信号Vs的电位的变动范围也会越大；而当显示信号Si的灰阶值范围越窄时，感光元件110所输出的电压信号Vs的电位的变动范围也会越小。为了使模拟数字转换器130的能转换电压范围能匹配电压信号Vs的变化范围，电脑20可依据显示信号Si所包含的多个像素的灰阶值的范围，动态地调整参考电压Vref，进而动态地调整模拟数字转换器130的能转换电压范围。由于参考电压Vref会等于模拟数字转换器130的能转换电压范围的上限值，故可依据显示信号Si所包含的多个像素的灰阶值的最大值，设定模拟数字转换器130的能转换电压范围的上限值(即设定参考电压Vref)。

图4是图2测量系统的模拟数字转换器130及参考电压源160的功能方框图。参考电压源160的输入端接收多个参考电压V1至Vn，其中每个参考电压V1至Vn的电压值彼此不同。电脑20依据显示信号Si的灰阶值的范围产生控制信号Sc，而参考电压源160依据控制信号Sc从多个参考电压V1至Vn中选出参考电压Vref，以提供给模拟数字转换器130。

另外，传输接口150可以是内集成电路(Inter-Integrated Circuit；简称IIC或I2C)接口、通用异步收发传输(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter；简称UART)接口、序列周边接口(Serial Peripheral Interface；简称SPI)、通用序列总线(Universal Serial Bus；简称USB)接口，但本发明并不以此为限。此外，虽然不同的传输接口有不同的传输速度，但传输接口150的传输速度并没有使用上的限制。举例来说，若是传输接口150的传输速度大于模拟数字转换器130的取样频率，则可以在模拟数字转换器130取得一笔数据后马上传给电脑20；而即使是在传输接口150的传输速度低于模拟数字转换器130的取样频率的情况，测量系统200可还包含存储装置140，用以暂存数字信号D的数据。之后数字信号D从存储装置140被读取后再传送给电脑20。

图5是本发明一实施例用于测量图1的液晶显示器10的反应时间的方法500的流程图。方法500包含下列步骤：

步骤S510：将显示信号Si传送至液晶显示器10，以使液晶显示器10依据显示信号Si显示画面；

步骤S512：提供参考电压Vref至模拟数字转换器130，以使模拟数字转换器130依据参考电压Vref动态地调整模拟数字转换器130对于其输入电压的能转换电压范围；

步骤S520：通过感光元件110感测液晶显示器10的亮度，以产生电压信号Vs；

步骤S530：至少通过模拟数字转换器130，将电压信号Vs转换成数字信号D；

步骤S540：通过传输接口150将数字信号D传送至电脑20；以及

步骤S550：电脑20依据所接收到的数字信号D，计算液晶显示器10的反应时间Tr。

其中，在步骤S530中，可先通过放大电路120将电压信号Vs放大为放大电压信号Va后，再由模拟数字转换器130将放大电压信号Va转换成数字信号D。或者，直接通过模拟数字转换器130将电压信号Vs转换成数字信号D。

综上所述，本发明的测量系统可依据传送给液晶显示器的显示信号的灰阶范围，决定提供给模拟数字转换器的参考电压的大小，以动态地调整模拟数字转换器对于其输入电压的能转换电压范围。借此，可动态地调整模拟数字转换器对于其输入信号进行模拟数字转换的精准度。

以上所述仅为本发明的优选实施例，凡依本发明权利要求所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。