專利名稱：使計算量和暈環(huán)偽像減少的區(qū)域自適應(yīng)背光顯示器和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及背光顯示器和方法，并且更特別地涉及具有提高的性能特性的背光顯不器。
背景技術(shù)：
可以改變液晶顯示器(LCD)面板或硅基液晶(LC0Q顯示器的局部透光率來調(diào)制從背光源穿過面板的一區(qū)域的光的強(qiáng)度，以產(chǎn)生能以可變強(qiáng)度顯示的像素。來自光源的光是穿過面板到達(dá)觀看者還是被阻擋，是由光閥中液晶分子的取向確定的。由于液晶不發(fā)光，所以可視顯示器需要外部光源。小型且便宜的IXD面板常常依賴于穿過面板之后朝觀看者反射回來的光。由于面板不完全透明，所以相當(dāng)大一部分光在其穿越面板期間被吸收，并且除非在最佳照明條件下，否則在這種類型的面板上顯示的圖像可能會難以看到。另一方面，用于計算機(jī)顯示器和電視屏幕的IXD面板典型地采用內(nèi)置于面板的側(cè)部或背部中的發(fā)光二極管(LED)的陣列或熒光管來提供背光。為了提供具有更均勻的光級的顯示器，來自這些點(diǎn)光源或線光源的光典型地在照射到控制對于觀看者的透光率的光閥上之前，在擴(kuò)散面板中被彌散開。光閥的透光率由介于一對起偏器之間的液晶層控制。來自光源的照射在第一起偏器上的光包括在多個平面中振動的電磁波。只有在起偏器的光軸的平面中振動的那部分光能夠通過起偏器。在LCD中，第一和第二起偏器的光軸成一定角度布置，使得通過第一起偏器的光通常被阻止通過該系列中的第二起偏器。然而，液晶分子的物理取向?qū)涌梢员豢刂疲?并且穿越以該層為跨度的分子列的光的振動平面可以被旋轉(zhuǎn)成與起偏器的光軸對準(zhǔn)或者不對準(zhǔn)。應(yīng)理解的是，同樣可以使用常白。形成具有單元間隙(cell gap)的壁的第一和第二起偏器的表面開有槽，使得與單元間隙壁緊鄰的液晶分子與槽對準(zhǔn)，并由此與各個起偏器的光軸對準(zhǔn)。分子力使相鄰液晶分子試圖與其鄰近者對準(zhǔn)，使得跨越單元間隙的列中的分子的取向在該列的長度范圍內(nèi)扭轉(zhuǎn)。同樣，穿越分子列的光的振動平面將從第一起偏器的光軸“扭轉(zhuǎn)”到第二起偏器的光軸。利用這樣取向的液晶，來自光源的光可以穿過半透明面板組件的系列起偏器，從而產(chǎn)生當(dāng)從面板的前方觀看時顯示器表面的明亮區(qū)域。應(yīng)理解的是，在一些配置中可以將槽省略。為了使像素變暗并生成圖像，典型地由薄膜晶體管控制的電壓被施加于沉積在單元間隙的一個壁上的電極陣列中的電極。與電極相鄰的液晶分子被電壓所產(chǎn)生的電場吸引并被旋轉(zhuǎn)成與電場對準(zhǔn)。當(dāng)液晶分子被電場旋轉(zhuǎn)時，晶體列被“解除扭轉(zhuǎn)”，并且與單元壁相鄰的晶體的光軸被旋轉(zhuǎn)成不與相應(yīng)起偏器的光軸對準(zhǔn)，從而逐漸減小光閥的局部透光率和相應(yīng)顯示像素的強(qiáng)度。彩色LCD顯示是通過改變構(gòu)成顯示像素的多個原色元件(典型地是紅、綠和藍(lán))中的每個元件的透過光的強(qiáng)度來產(chǎn)生的。IXD可以產(chǎn)生明亮、高分辨率的彩色圖像，并且比陰極射線管O^RT)更薄、更輕且汲取更少的功率。結(jié)果，LCD被普遍地用于便攜式計算機(jī)、數(shù)字時鐘和手表、電器、音頻和視頻設(shè)備以及其它電子裝置的顯示器。另一方面，IXD在某些“高端市場”(諸如視頻和圖形技術(shù))中的使用在某種程度上由于該顯示器的有限的性能而受挫。因此，所期望的是一種具有減少的模糊的液晶顯示器。

發(fā)明內(nèi)容
公開了一種用于在液晶顯示器上顯示圖像的方法，所述液晶顯示器包括可分別單獨(dú)控制的發(fā)光元件的背光陣列，以及與所述可分別單獨(dú)控制的發(fā)光元件相對應(yīng)的光閥。 所述方法包括接收一圖像；修改所述圖像以提供數(shù)據(jù)給所述光閥；修改所述圖像以提供數(shù)據(jù)給所述背光陣列，其中所述背光陣列具有多個不同的有色發(fā)光元件；其中提供給所述背光陣列的所述數(shù)據(jù)至少部分地基于對第一有色發(fā)光元件的值和具有與所述第一有色發(fā)光元件不同的顏色的相鄰的第二有色發(fā)光元件的值中的至少一個值的修改的約束，以減小所述第一和第二有色發(fā)光元件之間的串?dāng)_；其中提供給與所述可分別單獨(dú)控制的發(fā)光元件相對應(yīng)的所述光閥的所述數(shù)據(jù)適合于為所述圖像提供期望的照度。公開了一種用于在液晶顯示器上顯示圖像的方法，所述液晶顯示器包括可分別單獨(dú)控制的發(fā)光元件的背光陣列，以及與所述可分別單獨(dú)控制的發(fā)光元件相對應(yīng)的光閥。 所述方法包括接收一圖像；修改所述圖像以提供數(shù)據(jù)給所述光閥；修改所述圖像以提供數(shù)據(jù)給所述背光陣列；其中提供給所述背光陣列的所述數(shù)據(jù)至少部分地基于以下約束如果一發(fā)光元件值低于閾值并且鄰近發(fā)光元件值中的至少一個鄰近發(fā)光元件值為足夠大的值，則增大低于所述閾值的所述發(fā)光元件值；其中提供給與所述可分別單獨(dú)控制的發(fā)光元件相對應(yīng)的所述光閥的所述數(shù)據(jù)適合于為所述圖像提供期望的照度。公開了一種用于在液晶顯示器上顯示圖像的方法，所述液晶顯示器包括可分別單獨(dú)控制的發(fā)光元件的背光陣列，以及與所述可分別單獨(dú)控制的發(fā)光元件相對應(yīng)的光閥。 所述方法包括接收一圖像；修改所述圖像以提供數(shù)據(jù)給所述光閥；修改所述圖像以提供數(shù)據(jù)給所述背光陣列；其中提供給所述背光陣列的所述數(shù)據(jù)基于非迭代方法以確定期望的值。公開了一種用于在液晶顯示器上顯示圖像的方法，所述液晶顯示器包括可分別單獨(dú)控制的發(fā)光元件的背光陣列，以及與所述可分別單獨(dú)控制的發(fā)光元件相對應(yīng)的光閥。 所述方法包括接收一圖像；修改所述圖像以提供數(shù)據(jù)給所述光閥；修改所述圖像以提供數(shù)據(jù)給所述背光陣列；其中提供給所述光閥的所述數(shù)據(jù)從大致線性數(shù)據(jù)被修改成大致非線性數(shù)據(jù)；其中提供給所述背光陣列的所述數(shù)據(jù)從大致線性數(shù)據(jù)被修改成大致非線性數(shù)據(jù)； 其中修改步驟(d)的所述數(shù)據(jù)和步驟(e)的所述數(shù)據(jù)以提供作為結(jié)果的大致非線性數(shù)據(jù)差值；其中步驟(f)的所述非線性數(shù)據(jù)差值從所述大致非線性數(shù)據(jù)被修改成大致線性數(shù)據(jù)； 其中將步驟(g)的所述數(shù)據(jù)提供給所述背光陣列；其中提供給與所述發(fā)光元件相對應(yīng)的所述光閥的所述數(shù)據(jù)適合于為所述圖像提供期望的照度。公開了一種包括可分別單獨(dú)控制的發(fā)光元件的背光陣列以及與所述可分別單獨(dú)控制的發(fā)光元件相對應(yīng)的光閥的液晶顯示器。所述顯示器包括接收器，用于接收圖像；第一修改器，用于修改所述圖像以提供數(shù)據(jù)給所述光閥；第二修改器，用于修改所述圖像以提供數(shù)據(jù)給所述背光陣列，其中所述背光陣列具有多個不同的有色發(fā)光元件；其中提供給所述背光陣列的所述數(shù)據(jù)至少部分地基于對第一有色元件的值和具有與所述第一有色發(fā)光元件不同的顏色的相鄰的第二有色發(fā)光元件的值中的至少一個值的修改的約束，以減小所述第一和第二有色發(fā)光元件之間的串?dāng)_；其中提供給與所述可分別單獨(dú)控制的發(fā)光元件相對應(yīng)的所述光閥的所述數(shù)據(jù)適合于為所述圖像提供期望的照度。 在考慮了結(jié)合附圖給出的本發(fā)明的以下詳細(xì)說明后，本發(fā)明的前述和其它目的、 特征和優(yōu)點(diǎn)將更容易地得到理解。


圖IA和IB是液晶顯示器(IXD)的示意圖2是用于調(diào)制背光源的多個光源元件的照度的示例性驅(qū)動器的示意圖
圖3示出示例性IXD系統(tǒng)配置；
圖4示出高動態(tài)范圍圖像處理技術(shù)；
圖5示出LED和IXD驅(qū)動值；
圖6示出色調(diào)映射；
圖7 示出 LED PSF ；
圖8示出單程LED驅(qū)動方案；
圖9示出誤差擴(kuò)散；
圖10示出暈環(huán)偽像；
圖11示出色串?dāng)_；
圖12示出一種減少色串?dāng)_的技術(shù)；
圖13示出IXD反伽馬校正；并且
圖14示出與本發(fā)明的方法一起使用的LCD裝置。
具體實(shí)施例方式參考圖1A，背光顯示器20通常包括背光源22、擴(kuò)散體M和(用括號指示出的)光閥沈，該光閥沈控制光從背光源22到觀看顯示在面板觀前面的圖像的用戶的透光率。典型地包括液晶裝置的光閥被布置成電子地控制關(guān)于圖像元素或像素的光的透光率。由于液晶不發(fā)光，所以外部光源對于生成可見圖像是必需的。用于小型且便宜的LCD的光源(諸如在數(shù)字時鐘或計算器中使用的那些光源)可以是穿過面板之后從面板的背面反射的光。 同樣，硅基液晶(LCOS)裝置依賴于從光閥的底板反射的光來照亮顯示像素。然而，IXD吸收相當(dāng)大一部分穿過該組件的光，并且諸如包括光源30的陣列或熒光燈管(例如，如圖IA 中所示的發(fā)光二極管(LED)，和如圖IB中所示的熒光管)在內(nèi)的背光源22等人造光源有助于為高度可見圖像產(chǎn)生足夠強(qiáng)度的像素或者有助于在較差照明條件下照亮顯示器?？赡懿粫τ陲@示器的每個像素都存在一光源30，因此，來自一般點(diǎn)光源(例如LED)或一般線光源(例如熒光管)的光典型地由擴(kuò)散面板M彌散開，使得面板觀的前表面的照明更加均勻。從背光源22的光源30發(fā)出的光包括在隨機(jī)平面中振動的電磁波。只有那些在起偏器的光軸的平面中振動的光波能夠穿過起偏器。光閥26包括具有成一角度排列的光軸的第一起偏器32和第二起偏器34，使得通常情況下光不能穿過這一系列起偏器。圖像可用 IXD來顯示，是因?yàn)榻橛诘谝黄鹌?2和第二起偏器34之間的液晶層36的局部區(qū)域可以被電控制，以改變光的振動平面相對于起偏器的光軸的對準(zhǔn)情況，并從而調(diào)制與顯示像素陣列中各個單獨(dú)的像素36相對應(yīng)的面板局部區(qū)域的透光率。液晶分子36構(gòu)成的層占據(jù)單元間隙，該單元間隙具有由第一起偏器32和第二起偏器34的表面形成的壁。單元間隙的壁被摩擦以生成與對應(yīng)起偏器的光軸對準(zhǔn)的微觀槽。 這些槽使得與單元間隙的壁相鄰的液晶分子層與相關(guān)起偏器的光軸對準(zhǔn)。由于分子力的作用，跨越單元間隙的分子列中的各相繼分子將試圖與其鄰近者對準(zhǔn)。結(jié)果是，液晶層包括橋接單元間隙的液晶分子的無數(shù)扭轉(zhuǎn)列。當(dāng)發(fā)源于光源元件42并穿過第一起偏器32的光40 穿過液晶列的各半透明分子時，其振動平面被扭轉(zhuǎn)使得當(dāng)光到達(dá)單元間隙的遠(yuǎn)側(cè)時，其振動平面與第二起偏器；34的光軸對準(zhǔn)。在第二起偏器34的光軸的平面中振動的光44可以穿過第二起偏器以在顯示器觀的前表面處產(chǎn)生明亮的像素38。為了使像素觀變暗，將電壓施加于單元間隙的壁上所沉積的透明電極的矩形陣列中的空間上對應(yīng)的電極。所產(chǎn)生的電場使得與電極相鄰的液晶分子朝著與電場對準(zhǔn)的方向旋轉(zhuǎn)。效果是解除分子列的扭轉(zhuǎn)使得光的振動平面隨著電場強(qiáng)度的增加而逐漸朝遠(yuǎn)離起偏器的光軸的方向旋轉(zhuǎn)，并且光閥26的局部透光率被減小。隨著光閥沈的透光率減小，像素觀逐漸變暗，直到獲得來自光源42的光40的最大衰減。彩色LCD顯示是通過改變構(gòu)成顯示像素的多個原色(典型地是紅、綠和藍(lán))元件中的每個元件的透過光的強(qiáng)度來產(chǎn)生的。 同樣可以使用其它結(jié)構(gòu)的配置。LCD使用晶體管作為每個像素的選擇開關(guān)，并采用把顯示的圖像保持一個幀周期的顯示方法(下文中稱作“保持型顯示器”)。相反，CRT(下文中稱作“脈沖型顯示器”)包括在被選擇之后立即變暗的被選像素。在類似CRT的脈沖型顯示器的情況下，在以60Hz重寫的運(yùn)動圖像的各幀之間顯示變暗的像素。即，在除圖像被顯示的時間段以外的時間內(nèi)顯示變暗像素的黑色，并且將運(yùn)動圖像的一個幀作為獨(dú)立的圖像分別呈現(xiàn)給觀看者。因此，圖像在脈沖型顯示器中被觀察為清楚的運(yùn)動圖像。因此，在圖像顯示器中的時間軸保持特性方面，IXD在根本上不同于CRT。因此，當(dāng)在IXD上顯示運(yùn)動圖像時，會引起諸如圖像模糊等圖像惡化。該模糊效應(yīng)的主要起因來源于即使圖像以例如60Hz的離散步驟被重寫，(當(dāng)觀看者的眼球移動是跟隨運(yùn)動時)仍跟隨運(yùn)動圖像中的移動對象的觀看者。眼球具有即使移動對象以“保持型”方式被離散地呈現(xiàn)，仍試圖平穩(wěn)地跟隨該移動對象的特性。在保持型顯示器中，一幀運(yùn)動圖像的顯示圖像被保持一個幀周期，并且在該對應(yīng)的周期期間作為靜止圖像呈現(xiàn)給觀看者。因此，即使觀看者的眼球平穩(wěn)地跟隨移動對象，顯示的圖像仍在一個幀周期內(nèi)靜止不動。因此，移位的圖像根據(jù)移動對象的速度而被呈現(xiàn)在觀看者的視網(wǎng)膜上。因此，對觀看者而言圖像由于眼睛的整合而看起來模糊。另外，由于在觀看者的視網(wǎng)膜上呈現(xiàn)的各圖像之間的變化隨著速度的提高而增大，所以這樣的圖像會變得更模糊。在背光顯示器20中，背光源22包括可局部控制的光源30的陣列。背光源的各個單獨(dú)的光源30可以是發(fā)光二極管(LED)，熒光體和透鏡構(gòu)成的裝置，或其它適合的發(fā)光裝置。此外，背光源可以包括一組可獨(dú)立控制的光源，諸如一個或多個冷陰極射線管。發(fā)光二極管可以是“白色”發(fā)光二極管和/或分立的有色發(fā)光二極管，使得背光陣列包括多個不同的有色發(fā)光元件。背光陣列22的各個單獨(dú)的光源30可被獨(dú)立控制以便以與其它光源輸出的光的亮度級相獨(dú)立的亮度級輸出光，使得可以響應(yīng)于任何適合的信號來調(diào)制光源。類似地，可以在背光源上覆蓋膜或材料以獲得空間和/或時間的光調(diào)制。
參考圖2，陣列22的光源30 (圖示為LED)典型地布置成矩形陣列的行(例如(用括號指示出的)行50A和50B)和列(例如(用括號指示出的)列52A和52B)。背光源的光源30的輸出由背光驅(qū)動器53控制。光源30由發(fā)光元件驅(qū)動器M驅(qū)動，發(fā)光元件驅(qū)動器M通過啟動列選擇晶體管55來選擇發(fā)光元件列52A或52B并把被選列的被選光源30 連接至地56，來對發(fā)光元件通電。處理關(guān)于將要顯示的圖像的像素的數(shù)字值的數(shù)據(jù)處理單元58提供信號給發(fā)光元件驅(qū)動器54，以便選擇與所顯示像素相對應(yīng)的適當(dāng)?shù)墓庠?0并用一定功率水平驅(qū)動該光源以產(chǎn)生該光源的適當(dāng)?shù)恼斩燃?。圖3示出液晶面板內(nèi)的典型數(shù)據(jù)路徑的框圖。視頻源(視頻數(shù)據(jù))100可以從任何適合的源(諸如電視廣播、因特網(wǎng)連接、文件服務(wù)器、數(shù)字視頻盤、計算機(jī)、視頻點(diǎn)播或廣播等)提供。將視頻源100提供給掃描和定時發(fā)生器102，在掃描和定時發(fā)生器102中視頻源被轉(zhuǎn)換成用于在顯示器上呈現(xiàn)的適合的格式。在許多情況下，每條線的數(shù)據(jù)都被提供給與幀緩沖器106協(xié)同的過驅(qū)動裝置(overdrive) 104，以補(bǔ)償顯示器的遲緩時間響應(yīng)。過驅(qū)動裝置可以根據(jù)期望而在本質(zhì)上是模擬的。來自過驅(qū)動裝置104的信號在數(shù)據(jù)驅(qū)動器108 中被優(yōu)選地轉(zhuǎn)換成電壓值，該電壓值被輸出到顯示器的各個單獨(dú)的數(shù)據(jù)電極。發(fā)生器102 也提供時鐘信號給門驅(qū)動器110，從而每次選擇一行，所述門驅(qū)動器110將數(shù)據(jù)電極上的電壓數(shù)據(jù)存儲在顯示器的每個像素的存儲電容器上。發(fā)生器102也提供背光控制信號給背光控制器112，以控制來自背光源的亮度級和/或控制在空間不均勻的背光源的情況下提供的光的色彩或色彩平衡(例如，基于圖像內(nèi)容進(jìn)行控制，和/或在空間方面在顯示器的不同區(qū)域中進(jìn)行不同的控制)。液晶顯示器由于起偏器的消光比和液晶材料的缺陷而具有受限的動態(tài)范圍。為了顯示高動態(tài)圖像，可以使用低分辨率發(fā)光二極管(LED)背光系統(tǒng)來調(diào)制饋送到液晶材料的光。通過LED和IXD的組合，可以獲得非常高動態(tài)范圍的顯示。出于成本原因，LED典型地具有比LCD低的空間分辨率。由于LED的較低分辨率，基于該技術(shù)的高動態(tài)范圍顯示器不能顯示高空間分辨率的高動態(tài)圖案。但是它能夠同時顯示非常明亮的圖像(> 2000cd/m2) 和非常暗的圖像(< 0. 5cd/m2)。不能顯示高空間分辨率的高動態(tài)范圍不是嚴(yán)重的問題，因?yàn)槿搜墼诰植繀^(qū)域中具有受限的動態(tài)范圍，并且由于視覺掩蔽，人眼幾乎不能察覺高空間頻率內(nèi)容的受限動態(tài)范圍。圖4示出一種先前存在的技術(shù)，其用于將高空間分辨率高動態(tài)范圍(HDR)圖像轉(zhuǎn)換成較低分辨率發(fā)光二極管(LED)圖像和高分辨率液晶顯示器圖像。從HDR圖像中提取亮度。所提取的亮度然后被低通濾波，并被子采樣到LED陣列的分辨率。可以處理濾波和子采樣后的圖像以減小串?dāng)_效應(yīng)。串?dāng)_校正后的圖像可以發(fā)送到光柵解碼器并顯示在HDR顯示器的LED層上?？梢酝ㄟ^將向上采樣的LED圖像與LED的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)卷積來預(yù)測合乎需要的背光圖像。通過將原始HDR圖像除以預(yù)測的背光圖像以獲得模擬的背光，來導(dǎo)出IXD圖像。由于最終顯示的圖像是LED背光圖像和IXD透光率的乘積，所以這種方法再現(xiàn)了原始HDR圖像。不幸地，使用這種技術(shù)得到的顯示圖像傾向于具有在空間范圍方面受到限制的受限的明亮鏡面加亮區(qū)。因此，許多HDR圖像包含極端明亮、但是在空間范圍方面非常小的鏡面加亮區(qū)，其可能無法充分地在顯示器上表現(xiàn)出來。已確定的是，低通濾波處理抹去了該鏡面加亮區(qū)，使得對應(yīng)LED具有較低的值。傳統(tǒng)上已經(jīng)認(rèn)為，在低通濾波處理中損失的任何空間細(xì)節(jié)都可以在除法操作中得到恢復(fù)。盡管在濾波步驟中損失的任何空間細(xì)節(jié)在理論上都能夠經(jīng)由除法操作在LCD圖像中得到恢復(fù)，但結(jié)果是LCD由于其受限的范圍(其透光率無法超過1)而不能恢復(fù)明亮鏡面加亮區(qū)。 因此，盡管HDR能夠顯示明亮加亮區(qū)，但是這些鏡面加亮區(qū)在最終的顯示圖像中丟失了。還確定的是，對于圖像中的不極端明亮和不極端黑暗的區(qū)域，低通濾波是很適用的。因此，可以使用另一標(biāo)準(zhǔn)來解決低通濾波例外地不有效的那些區(qū)域。除了使用低通濾波后的圖像來導(dǎo)出LED圖像之外，系統(tǒng)還可以使用最大圖像(或者與存在重要值的區(qū)域相關(guān)的某個值)，所述最大圖像是HDR圖像中的局部最大值除以LCD的最大透光率而得到的。另外，已確定的是，LED點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)(PSF)中的大范圍擴(kuò)散會導(dǎo)致圖像的潛在對比度的降低，并且還不能使顯示器的功率消耗最小化。為了提高對比度，可以使用改進(jìn)的方法來導(dǎo)出LED驅(qū)動值，以在背光圖像中獲得較高對比度。所產(chǎn)生的較高對比度背光圖像與高分辨率IXD圖像的組合可以產(chǎn)生動態(tài)范圍高得多的待顯示圖像，并且還可以減小LED背光源的功率消耗。根據(jù)更進(jìn)一步的研究，運(yùn)動圖像傾向于比預(yù)期中閃爍得更厲害，即顯示器輸出的波動。在考慮了顯示器的特定配置(即，LCD與LED陣列的組合)之后，已確定的是，LCD層的時間響應(yīng)以可能會導(dǎo)致閃爍的方式不同于LED陣列。一般而言，LED具有比LCD層快得多的時間響應(yīng)。另外，導(dǎo)致閃爍的這些誤差可能是由于點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)近似中的不精確性，這可能會隨顯示器的不同而變化并隨LED的不同而變化。另外，LED陣列的粗糙特性傾向于導(dǎo)致對LED值的粗糙選擇，通常是開啟或關(guān)閉。圖1示出利用LED層作為IXD的背光源的HDR顯示器的示意圖。來自LED陣列的光穿過擴(kuò)散層并照射LCD。背光圖像由下式給出bl(x,y) = LED(i, j)*psf (χ, y)(1)其中LED(i，j)是每個LED的LED輸出水平，并且psf(x，y)是擴(kuò)散層的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)。*表示卷積運(yùn)算。背光圖像進(jìn)一步由IXD調(diào)制。顯示的圖像是LED背光和IXD的透光率Tra(x，y)的乘積。img (X，y) = bl (χ, y) Tlcd (χ, y) = (led (i，j) *psf (χ, y)) Tlcd (χ, y) (2)通過將LED和IXD組合，顯示的動態(tài)范圍是LED和IXD的動態(tài)范圍的乘積。為簡單起見，可以使用限制于0和1之間的歸一化的LCD和LED輸出來表示上述符號的值。圖5示出一種示例性技術(shù)，其用于通過提供修改后的數(shù)據(jù)給背光陣列來將所接收的HDR圖像900轉(zhuǎn)換(修改)成低分辨率LED圖像902，并且通過提供修改后的數(shù)據(jù)給光閥來將所接收的HDR圖像900轉(zhuǎn)換(修改)成高分辨率IXD圖像904。IXD分辨率是m χ η 像素，其范圍是從0至1，0是黑色且1是最大透光率。LED分辨率是M χ N，其中M<m且 N<n。為簡單起見，可以假定HDR圖像具有與LCD相同的分辨率。如果HDR圖像具有不同的分辨率，那么可以使用縮放(scaling)或裁剪(cropping)步驟來將HDR圖像轉(zhuǎn)換成LCD 圖像分辨率。可以使用1維查找表901來將(諸如以sRGB色彩空間表示的)HDR圖像線性化。 線性化的HDR圖像通過擴(kuò)散屏的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)(或其它函數(shù))被低通濾波，并被子采樣(向下采樣)到中間分辨率(Mlxm)906。中間分辨率的一個實(shí)例是LED分辨率的八倍(8Mx8N)。 可以使用子采樣的圖像的額外分辨率來減少由于一系列視頻幀上的移動對象而發(fā)生的閃爍，并保持鏡面加亮區(qū)。LED矩陣中的附加數(shù)據(jù)點(diǎn)還允許當(dāng)在視頻圖像中發(fā)生移動時，LED 值能夠平滑地轉(zhuǎn)變。這便于一個LED (例如，第一有色發(fā)光元件)的值隨著相鄰LED (例如， 具有與第一有色發(fā)光元件不同的顏色的第二有色發(fā)光元件)的值逐漸增大而逐漸減小，這減小了在變化更加突然的情況下將會導(dǎo)致的圖像閃爍。通過使用這種形式的“運(yùn)動約束”， 可以減小第一和第二有色發(fā)光元件之間的串?dāng)_。為低通濾波子采樣后的圖像910的每個像素塊，選擇塊最大值912 (或其它適合的值)。根據(jù)期望，對每個塊的處理可以在各塊之間有一些重疊的情況下對應(yīng)于中間分辨率， 即，塊尺寸是(l+k)*(m/M χ η/Ν)，其中k(即0.25)是重疊因子。對于每個塊，使用塊最大值(或其它適合的值)來形成LEDmax圖像(MxN)914。應(yīng)理解的是，可以使用任何適合的技術(shù)來基于像素位置、區(qū)域和/或鄰近區(qū)域?yàn)槊總€位置定義最大值(或其它適合的值)。為低通濾波子采樣后的圖像910的每個像素塊，選擇塊平均值916 (或其它適合的值)。根據(jù)期望，對每個塊的處理可以在各塊之間有一些重疊的情況下對應(yīng)于中間分辨率， 即，塊尺寸是(l+k)*(m/M χ η/Ν)，其中k(即0.25)是重疊因子。對于每個塊，使用平均值 (或其它適合的值)來形成LEDmean圖像(MxN)918。平均值圖像918可以包括處于均勻區(qū)域中的范圍的黑暗部分的一組值，然后通過組合低背光級，LCD傾向于通常不透光或者通常完全透光。在有噪聲輸入的情況下，使LCD工作在其極端狀態(tài)傾向于看起來有噪聲。為了增強(qiáng)平均值圖像918以降低其最后得到的視覺噪聲，可以使用包括暗區(qū)域補(bǔ)償(offset)和跨越其范圍的非線性擴(kuò)展的一維查找表920以提高暗區(qū)域中的值，諸如圖6中所示。這提供了補(bǔ)償且色調(diào)調(diào)整后的平均值圖像922。應(yīng)理解的是，可以使用任何適合的技術(shù)來基于位置、區(qū)域和/或鄰近區(qū)域?yàn)槊總€位置定義平均值(或其它適合的值)。從這兩個LED圖像914和922中，選擇LEDmax 914和LEDmean 922中的較大者924。 該較大值有助于說明以下事實(shí)低通濾波傾向于減小在不進(jìn)行低通濾波情況下已經(jīng)表現(xiàn)在顯示器上的動態(tài)范圍。考慮局部最大值有助于保持鏡面加亮區(qū)。根據(jù)期望，對于非鏡面加亮區(qū)，系統(tǒng)可以增大背光級，這由LCD補(bǔ)償以確保朝向LCD色調(diào)曲線的下端的操作。最大值924的輸出是目標(biāo)背光級，并且其尺寸可以與主動背光塊的數(shù)目(MxN)相同。如前所述，強(qiáng)度波動(通常被稱為閃爍)可以在對象移動跨越LED邊界時觀察到。物體移動使LED驅(qū)動值突然變化。理論上，背光中的變化可以由LCD補(bǔ)償。但是由于LED和LCD 之間的定時差異以及在補(bǔ)償計算中使用的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)和LED的實(shí)際點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)的失配，存在著一些小的強(qiáng)度變化。次要的小強(qiáng)度變化常常不是令人不快的。然而，當(dāng)觀看者的眼睛跟蹤一對象時，小的背光變化就會變成周期性的令人不快的波動。波動的頻率是視頻幀速率和用每幀的LED塊表示的對象運(yùn)動速度的乘積。如果對象在8個視頻幀中移動跨越一個 LED塊并且視頻幀速率是60Hz，那么閃爍頻率是60hz*0. 125 = 7. 5Hz。這大約處于人類視覺對閃爍的敏感度的峰值，并且會產(chǎn)生非常惱人的偽像。為了減少這種運(yùn)動閃爍，系統(tǒng)可以包括運(yùn)動自適應(yīng)技術(shù)924，以減小當(dāng)對象移動越過LED柵格時的突然LED變化。運(yùn)動自適應(yīng)技術(shù)擬4可以使用運(yùn)動檢測926，其可以是將視頻圖像分類為兩類，有充分運(yùn)動的那些區(qū)域和無充分運(yùn)動的那些區(qū)域。在運(yùn)動區(qū)域中，可以減小背光對比度使得 LED驅(qū)動值中有更少的突然變化。在不充分運(yùn)動的區(qū)域中，可以保持背光對比度以提高對比度并減小功率消耗。可以在分辨率為Mlxm的子采樣后的圖像上執(zhí)行運(yùn)動檢測。可以將當(dāng)前幀的值與先前幀中的對應(yīng)塊進(jìn)行比較。如果差值大于閾值，那么將包含該塊的背光塊歸類為運(yùn)動塊。 在優(yōu)選實(shí)施例中，每個背光塊包含8x8個子塊。運(yùn)動檢測處理可以如下所述對于每個幀(1)計算當(dāng)前幀的輸入圖像中的每個子塊的平均值。(2)如果該幀中的平均值與先前幀的子塊平均值之間的差值大于閾值(諸如整個范圍的5% )，那么包含該子塊的背光塊是運(yùn)動塊。如此形成了第一運(yùn)動圖(motion map)。(3)在所述運(yùn)動圖上執(zhí)行形態(tài)學(xué)膨脹操作(將與運(yùn)動塊鄰近的靜止塊改變成運(yùn)動塊)，以形成第二擴(kuò)大運(yùn)動圖。(4)對于每個背光塊，基于運(yùn)動檢測結(jié)果更新運(yùn)動狀態(tài)圖(i)如果是運(yùn)動塊，mMap(i, j) = min (4，mMap (i，j)+1)；(ii)否則(靜止塊)mMap(i, j) = max (0，mMap (i，j) _1)。LED驅(qū)動值由下式給出
權(quán)利要求
1.一種用于在液晶顯示器上顯示圖像的方法，所述液晶顯示器包括可分別單獨(dú)控制的發(fā)光元件的背光陣列，以及與所述可分別單獨(dú)控制的發(fā)光元件相對應(yīng)的光閥，所述方法包括(a)接收一圖像；(b)修改所述圖像以提供數(shù)據(jù)給所述光閥；(c)修改所述圖像以提供數(shù)據(jù)給所述背光陣列，其中所述背光陣列具有多個不同的有色發(fā)光元件；(d)其中提供給所述背光陣列的所述數(shù)據(jù)至少部分地基于對第一有色發(fā)光元件的值和具有與所述第一有色發(fā)光元件不同的顏色的相鄰的第二有色發(fā)光元件的值中的至少一個值的修改的約束，以減小所述第一和第二有色發(fā)光元件之間的串?dāng)_；(e)其中提供給與所述可分別單獨(dú)控制的發(fā)光元件相對應(yīng)的所述光閥的所述數(shù)據(jù)適合于為所述圖像提供期望的照度。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第一和第二有色發(fā)光元件中的一個是綠色LED， 并且提供給所述背光陣列的所述數(shù)據(jù)包括所述綠色LED與點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)的卷積。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中所述第一和第二有色發(fā)光元件中的另一個是藍(lán)色 LED,并且提供給所述背光陣列的所述數(shù)據(jù)包括增大來自所述藍(lán)色LED的藍(lán)色權(quán)重的值。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中提供給所述背光陣列的所述數(shù)據(jù)包括使權(quán)重圖模糊。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中提供給所述背光陣列的所述數(shù)據(jù)包括基于所述權(quán)重增大所述藍(lán)色LED。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中提供給所述背光陣列的所述數(shù)據(jù)包括減小所述綠色 IXD以補(bǔ)償藍(lán)色濾波器泄漏。
7.一種用于在液晶顯示器上顯示圖像的方法，所述液晶顯示器包括可分別單獨(dú)控制的發(fā)光元件的背光陣列，以及與所述可分別單獨(dú)控制的發(fā)光元件相對應(yīng)的光閥，所述方法包括(a)接收一圖像；(b)修改所述圖像以提供數(shù)據(jù)給所述光閥；(c)修改所述圖像以提供數(shù)據(jù)給所述背光陣列；(d)其中提供給所述背光陣列的所述數(shù)據(jù)至少部分地基于以下約束如果一發(fā)光元件值低于閾值并且鄰近發(fā)光元件值中的至少一個鄰近發(fā)光元件值為足夠大的值，則增大低于所述閾值的所述發(fā)光元件值；(e)其中提供給與所述可分別單獨(dú)控制的發(fā)光元件相對應(yīng)的所述光閥的所述數(shù)據(jù)適合于為所述圖像提供期望的照度。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中所述鄰近發(fā)光元件值包括至少一個相鄰發(fā)光元件。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中所述鄰近發(fā)光元件值包括至少四個相鄰發(fā)光元件。
10.一種用于在液晶顯示器上顯示圖像的方法，所述液晶顯示器包括可分別單獨(dú)控制的發(fā)光元件的背光陣列，以及與所述可分別單獨(dú)控制的發(fā)光元件相對應(yīng)的光閥，所述方法包括(a)接收一圖像；(b)修改所述圖像以提供數(shù)據(jù)給所述光閥； (C)修改所述圖像以提供數(shù)據(jù)給所述背光陣列；(d)其中提供給所述背光陣列的所述數(shù)據(jù)基于非迭代方法以確定期望的值。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中所述非迭代方法基于先前提供給所述背光陣列的數(shù)據(jù)。
12.如權(quán)利要求10所述的方法，其中所述非迭代方法基于非迭代時間濾波器以確定期望的值。
13.一種用于在液晶顯示器上顯示圖像的方法，所述液晶顯示器包括可分別單獨(dú)控制的發(fā)光元件的背光陣列，以及與所述可分別單獨(dú)控制的發(fā)光元件相對應(yīng)的光閥，所述方法包括(a)接收一圖像；(b)修改所述圖像以提供數(shù)據(jù)給所述光閥；(c)修改所述圖像以提供數(shù)據(jù)給所述背光陣列；(d)其中提供給所述光閥的所述數(shù)據(jù)從大致線性數(shù)據(jù)被修改成大致非線性數(shù)據(jù)；(e)其中提供給所述背光陣列的所述數(shù)據(jù)從大致線性數(shù)據(jù)被修改成大致非線性數(shù)據(jù)；(f)其中修改步驟(d)的所述數(shù)據(jù)和步驟(e)的所述數(shù)據(jù)以提供作為結(jié)果的大致非線性數(shù)據(jù)差值；(g)其中步驟(f)的所述非線性數(shù)據(jù)差值從所述大致非線性數(shù)據(jù)被修改成大致線性數(shù)據(jù)；(h)其中將步驟(g)的所述數(shù)據(jù)提供給所述背光陣列；(i)其中提供給與所述發(fā)光元件相對應(yīng)的所述光閥的所述數(shù)據(jù)適合于為所述圖像提供期望的照度。
14.一種包括可分別單獨(dú)控制的發(fā)光元件的背光陣列以及與所述可分別單獨(dú)控制的發(fā)光元件相對應(yīng)的光閥的液晶顯示器，所述液晶顯示器包括接收器，用于接收圖像；第一修改器，用于修改所述圖像以提供數(shù)據(jù)給所述光閥；第二修改器，用于修改所述圖像以提供數(shù)據(jù)給所述背光陣列，其中所述背光陣列具有多個不同的有色發(fā)光元件；其中提供給所述背光陣列的所述數(shù)據(jù)至少部分地基于對第一有色元件的值和具有與所述第一有色發(fā)光元件不同的顏色的相鄰的第二有色發(fā)光元件的值中的至少一個值的修改的約束，以減小所述第一和第二有色發(fā)光元件之間的串?dāng)_；其中提供給與所述可分別單獨(dú)控制的發(fā)光元件相對應(yīng)的所述光閥的所述數(shù)據(jù)適合于為所述圖像提供期望的照度。
全文摘要
一種背光顯示器具有提高的顯示特性。圖像顯示在顯示器上，該顯示器包括液晶材料與光閥。顯示器接收圖像信號并修改用于背光陣列和液晶層的光。
文檔編號G02F1/133GK102334062SQ201080009100
公開日2012年1月25日 申請日期2010年2月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月19日
發(fā)明者X-F·馮 申請人:夏普株式會社