液晶顯示器背光控制的制作方法
【專利說(shuō)明】
[0001] 本申請(qǐng)為2011年11月18日進(jìn)入中國(guó)國(guó)家階段的、申請(qǐng)日為2010年5月19日的、 名稱為"液晶顯示器背光控制"的第201080022062. 2號(hào)中國(guó)專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。
[0002] 本申請(qǐng)要求2009年5月20日遞交的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)?zhí)朜o. 61/180,022的優(yōu)先 權(quán)，通過(guò)參考方式將該申請(qǐng)整體并入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本公開(kāi)整體上設(shè)及背光控制方法，并且更具體而言，設(shè)及LCD TV(液晶顯示器電視 機(jī)）中的LED(發(fā)光二極管）背光的局部調(diào)節(jié)。
【背景技術(shù)】
[0004] 在典型的TFT-LCD(薄膜晶體管-液晶顯示器）中，LC(液晶）自身不能照明，而 是需要相對(duì)于觀察者（觀看者）的位置在LC面板之后的光進(jìn)行輔助照明。該些類型的光 源（稱為背光）通常被設(shè)置成它們的最大亮度，而將不同的每像素灰度值應(yīng)用于LCW調(diào)整 觀察者所感知的亮度的量，即，像素的灰度起到與控制來(lái)自該像素的（背）光的曝光的快口 相似的作用。
[0005] 該結(jié)構(gòu)的一個(gè)問(wèn)題在于，即使當(dāng)像素灰度值為零時(shí)，背光也易于通過(guò)面板泄漏，從 而W表現(xiàn)出低質(zhì)的"黑色等級(jí)"而告終。該泄漏（其僅對(duì)"黑色等級(jí)"有害）源自TFT的先 天結(jié)構(gòu)，并且其降低了 LCD中的可實(shí)現(xiàn)的對(duì)比度（CR)。大體而言，CR被定義為來(lái)自面板的 純白與純黑的測(cè)量亮度的比值。因此，存在最小化或者至少降低具有許多黑色（或接近黑 色）像素的區(qū)域中的背光泄漏、從而將改善整個(gè)畫(huà)面的CR的需要。
[0006] 為了說(shuō)明L邸背光的局部調(diào)節(jié)的概念，理解LCD TV的背光結(jié)構(gòu)是有幫助的。典型 而言，即使在任意面板中至少存在多于百萬(wàn)個(gè)像素，在LCD TV中也使用數(shù)量有限的光源，例 如，1-8個(gè)CCFL(冷陰極巧光燈）背光。該意味著，跨整個(gè)面板區(qū)域，僅能夠?qū)⒈彻獾?-8 個(gè)單元獨(dú)立地設(shè)置成不同的亮度。即使使用發(fā)光二極管（LED)背光（作為CWL背光的替 換物），雖然增加了獨(dú)立可控單元的數(shù)量，但是L邸背光的獨(dú)立可控單元的粒度比像素粒度 粗趟得多，該主要出于成本考慮。結(jié)果，需要將面板中的某一區(qū)域W及該區(qū)域中的全部像素 (它們可能處于不同的灰度值）用單個(gè)值來(lái)表征，從而使得該個(gè)"復(fù)合"值確定該區(qū)域之下 的LED的亮度。
[0007] 在圖1中示出了典型的LED背光結(jié)構(gòu)。在該圖中，111是LC面板平面（示出在前 景中），并且112是L邸背光平面（示出在背景中）。在該背光平面中，矩形柵格中的每組 LED 113、114、115、116、117、118、119、120、121或122指示該些數(shù)目的LED在亮度方面可作 為一個(gè)整體來(lái)設(shè)置。在每個(gè)L邸組（如113)的全部L邸之間延伸的線條指示用于向該組 中的每個(gè)L邸提供共同數(shù)量的能量的電氣信號(hào)導(dǎo)線。在該導(dǎo)線上的電氣信號(hào)的占空比的等 級(jí)（例如，脈沖寬度調(diào)制（PWM))控制在該組中的全部LED的觀察者感知的（即時(shí)間求平均 的）亮度。因此，在LED的任意給定組中的全部LED在任意給定時(shí)間具有相同的觀察者感 知的亮度等級(jí)。但是，通過(guò)改變應(yīng)用于那些L邸的控制信號(hào)的PWM占空比，可W在各種時(shí)間 (典型而言，與面板刷新率或者視頻中的每帖時(shí)間周期同步）改變亮度等級(jí)。在本文中，如 此進(jìn)行聯(lián)合控制并且能夠被設(shè)置成相同的亮度值的一組L邸被稱為"可調(diào)節(jié)組塊"。
[000引在整個(gè)本公開(kāi)中，提供某些特征的亮度或相對(duì)亮度的圖形指示有時(shí)候是有幫助 的。該些特征可W是圖像信息或背光照明中的任意一個(gè)或兩者。具體地，參照?qǐng)D1的"圖 例"部分，在該部分中分別使用或多或少的陰影來(lái)指示較亮或較暗的區(qū)域，按照從A(最亮 的（如白色；LED處于最大照明））到J(最暗的（如黑色；LED關(guān)閉））的次序。在某些附圖 中，僅使用與圖1的圖例不同數(shù)量的陰影來(lái)指示根據(jù)該圖例方案的不同量的亮度。有時(shí)候， 如同圖1的圖例，通過(guò)另外使用大寫(xiě)字母A-J來(lái)加強(qiáng)W圖例示出的陰影。W圖例示出的陰 影（W及相關(guān)聯(lián)的參考字母）大體上僅用于指示一個(gè)附圖中或者多個(gè)緊密相關(guān)的附圖組中 的不同區(qū)域的相對(duì)亮度。在不同的附圖中，尤其是在彼此不緊密相關(guān)的附圖中，相同的陰影 (W及字母）可W指示不同的亮度等級(jí)。對(duì)于圖像亮度或L邸照明的僅僅十個(gè)不同的可能 等級(jí)（A-J)的描述總體而言，是為了本文的方便起見(jiàn)而采用的簡(jiǎn)化，并且將理解在實(shí)際的 實(shí)踐中，典型地采用更多的照明或亮度等級(jí)。
[0009] 用于針對(duì)應(yīng)該更暗的圖像區(qū)域來(lái)降低通過(guò)LC泄漏的光的一種簡(jiǎn)單但有效的方法 是降低背光的亮度，并且典型地該是通過(guò)調(diào)制向該更暗區(qū)域之下的背光所提供的照明信號(hào) 的脈沖寬度調(diào)制（PWM)占空比來(lái)實(shí)現(xiàn)的。（PWM占空比例如是在LED的脈沖賦能過(guò)程中（1) 電能被應(yīng)用于該LED的時(shí)間量與（2)電能未被應(yīng)用于該LED的時(shí)間量之間的比率。）使用 該方法，大體上改善了 CR，該是因?yàn)榧儼咨珔^(qū)域的觀察者感知的亮度很大程度上得W保存， 而純黑色區(qū)域的觀察者感知的亮度得W極大降低。若干商業(yè)上可用的LCD采用遵守該規(guī)則 的背光控制技術(shù)。在盛行的方法中，基于圖2(a)中的斜線211來(lái)控制背光。此時(shí)，在整個(gè) 灰度之上線性地調(diào)節(jié)（PWM占空比隨著GbhEk(Ga塊）降低而降低）背光亮度，其中Gbiwk是每 個(gè)可調(diào)節(jié)組塊的代表灰度值。（對(duì)于本文中所討論的全部方法而言，包括本方法，假設(shè)用24 比特每像素來(lái)表示圖像一一S個(gè)顏色分量即紅色（時(shí)、綠色佑）和藍(lán)色炬）中的每個(gè)有8比 特一一因此，Gbi"ek也在0-255范圍之內(nèi)（0指示最暗或"純"黑色，并且255指示最亮或"純" 白色）。但是，本文所述的方法也可應(yīng)用于其他比特深度，例如30比特每像素。）在圖2 (a) 中，水平線212對(duì)應(yīng)于無(wú)背光調(diào)制，即，不管像素的灰度值如何總是完全開(kāi)啟背光。
[0010] 另一個(gè)盛行的方法是基于圖2(b)中的曲線調(diào)節(jié)背光。在該情況中，使用在S個(gè) 不同子范圍/段之上的分段線性曲線213。在兩種情況（圖2(a)中的211和圖2(b)中的 213)中，向純白色指派最大PWM占空比，并且向純黑色指派最小PWM占空比。因此，在僅由 純白色和純黑色構(gòu)成的具體圖像中，將實(shí)現(xiàn)最高的CR。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 根據(jù)本公開(kāi)的某些可能方面，提供了一種用于控制組塊可控的顯示器的多個(gè)部分 ("組塊"）的背光的方法。組塊可被排列在與顯示器共同延伸的二維陣列中。組塊可W包 括顯示器的多個(gè)像素。組塊可W具有相應(yīng)的背光，該些相應(yīng)的背光的觀察者感知的亮度是 獨(dú)立于背光中的其他背光的觀察者感知的亮度而可控的。對(duì)于提供用于由所述顯示器顯示 的圖像信息的連續(xù)的帖，該方法可W包括（a)從用于組塊的圖像信息確定用于該組塊的復(fù) 合灰度值；化）分別根據(jù)用于該組塊的該圖像信息是靜止的還是移動(dòng)的，而將該組塊標(biāo)識(shí) 為靜止的或移動(dòng)的；（C)另外將與移動(dòng)組塊緊密相鄰的組塊標(biāo)識(shí)為經(jīng)濾波組塊；（d)對(duì)于僅 被標(biāo)識(shí)為靜止的組塊，通過(guò)將第一亮度函數(shù)應(yīng)用于用于該組塊的復(fù)合灰度值而確定背光亮 度值；(e)對(duì)于僅被標(biāo)識(shí)為移動(dòng)的組塊，通過(guò)將第二亮度函數(shù)應(yīng)用于用于該組塊的復(fù)合灰 度值而確定背光亮度值；（f)對(duì)于被標(biāo)識(shí)為濾波和靜止該兩者的組塊，將背光亮度值確定 為（i)第一中間背光亮度值與（ii)第二中間背光亮度值中的較大者，該第一中間背光亮度 值來(lái)自將第一亮度函數(shù)應(yīng)用于用于該組塊的復(fù)合灰度值，該第二中間背光亮度值來(lái)自將第 =亮度函數(shù)應(yīng)用于與該組塊相鄰的任意移動(dòng)組塊的最大復(fù)合灰度值；（g)對(duì)于被標(biāo)識(shí)為經(jīng) 濾波的和移動(dòng)該兩者的組塊，將背光亮度值確定為（i)第=中間背光亮度值與（ii)用于該 組塊的第二中間背光亮度值中的較大者，該第=中間背光亮度值來(lái)自將第二亮度函數(shù)應(yīng)用 于用于該組塊的復(fù)合灰度值；W及化）在用于該組塊的該背光的亮度的控制中使用為該組 塊確定的背光亮度值。
[0012] 根據(jù)本公開(kāi)的某些其他可能的方面，在如上所述的方法中，將組塊標(biāo)識(shí)為靜止的 或移動(dòng)的包括；(a)確定