液晶显示器背光控制制造技术

为了改善诸如液晶显示器(“LCD”)的背光式显示器面板上的图像的对比度，可以对该图像的具有独立可控背光的每个区域给予完全背光，直到该区域中的图像的平均或复合亮度低于如下阈值值为止，在该阈值值处，通过具有该图像亮度阈值值的图像区域的来自完全强度背光的光泄漏开始被观察者察觉到。对于图像，具有复合亮度的区域可以与依据该区域的复合图像亮度比该阈值低多少而成比例地降低。还可以针对其他图像方面来调整背光亮度，例如(1)在其他相对暗的区域中存在明亮像素，(2)该区域是否与图像信息处于运动中的一个或多个其他区域相邻，以及/或者和/或(3)在该信息的若干连续帧之上的图像信息的时间平均。

【技术实现步骤摘要】
液晶显示器背光控制本申请为2011年11月18日进入中国国家阶段的、申请日为2010年5月19日的、名称为“液晶显示器背光控制”的第201080022062.2号中国专利申请的分案申请。本申请要求2009年5月20日递交的美国临时专利申请号No.61/180,022的优先权，通过参考方式将该申请整体并入本文。
本公开整体上涉及背光控制方法，并且更具体而言，涉及LCDTV(液晶显示器电视机)中的LED(发光二极管)背光的局部调节。
技术介绍
在典型的TFT-LCD(薄膜晶体管-液晶显示器)中，LC(液晶)自身不能照明，而是需要相对于观察者(观看者)的位置在LC面板之后的光进行辅助照明。这些类型的光源(称为背光)通常被设置成它们的最大亮度，而将不同的每像素灰度值应用于LC以调整观察者所感知的亮度的量，即，像素的灰度起到与控制来自该像素的(背)光的曝光的快门相似的作用。该结构的一个问题在于，即使当像素灰度值为零时，背光也易于通过面板泄漏，从而以表现出低质的“黑色等级”而告终。该泄漏(其仅对“黑色等级”有害)源自TFT的先天结构，并且其降低了LCD中的可实现的对比度(CR)。大体而言，CR被定义为来自面板的纯白与纯黑的测量亮度的比值。因此，存在最小化或者至少降低具有许多黑色(或接近黑色)像素的区域中的背光泄漏、从而将改善整个画面的CR的需要。为了说明LED背光的局部调节的概念，理解LCDTV的背光结构是有帮助的。典型而言，即使在任意面板中至少存在多于百万个像素，在LCDTV中也使用数量有限的光源，例如，1-8个CCFL(冷阴极荧光灯)背光。这意味着，跨整个面板区域，仅能够将背光的1-8个单元独立地设置成不同的亮度。即使使用发光二极管(LED)背光(作为CCFL背光的替换物)，虽然增加了独立可控单元的数量，但是LED背光的独立可控单元的粒度比像素粒度粗糙得多，这主要出于成本考虑。结果，需要将面板中的某一区域以及该区域中的全部像素(它们可能处于不同的灰度值)用单个值来表征，从而使得这个“复合”值确定该区域之下的LED的亮度。在图1中示出了典型的LED背光结构。在该图中，111是LC面板平面(示出在前景中)，并且112是LED背光平面(示出在背景中)。在该背光平面中，矩形栅格中的每组LED113、114、115、116、117、118、119、120、121或122指示这些数目的LED在亮度方面可作为一个整体来设置。在每个LED组(如113)的全部LED之间延伸的线条指示用于向该组中的每个LED提供共同数量的能量的电气信号导线。在该导线上的电气信号的占空比的等级(例如，脉冲宽度调制(PWM))控制在该组中的全部LED的观察者感知的(即时间求平均的)亮度。因此，在LED的任意给定组中的全部LED在任意给定时间具有相同的观察者感知的亮度等级。但是，通过改变应用于那些LED的控制信号的PWM占空比，可以在各种时间(典型而言，与面板刷新率或者视频中的每帧时间周期同步)改变亮度等级。在本文中，如此进行联合控制并且能够被设置成相同的亮度值的一组LED被称为“可调节组块”。在整个本公开中，提供某些特征的亮度或相对亮度的图形指示有时候是有帮助的。这些特征可以是图像信息或背光照明中的任意一个或两者。具体地，参照图1的“图例”部分，在该部分中分别使用或多或少的阴影来指示较亮或较暗的区域，按照从A(最亮的(如白色；LED处于最大照明))到J(最暗的(如黑色；LED关闭))的次序。在某些附图中，仅使用与图1的图例不同数量的阴影来指示根据该图例方案的不同量的亮度。有时候，如同图1的图例，通过另外使用大写字母A-J来加强以图例示出的阴影。以图例示出的阴影(以及相关联的参考字母)大体上仅用于指示一个附图中或者多个紧密相关的附图组中的不同区域的相对亮度。在不同的附图中，尤其是在彼此不紧密相关的附图中，相同的阴影(以及字母)可以指示不同的亮度等级。对于图像亮度或LED照明的仅仅十个不同的可能等级(A-J)的描述总体而言，是为了本文的方便起见而采用的简化，并且将理解在实际的实践中，典型地采用更多的照明或亮度等级。用于针对应该更暗的图像区域来降低通过LC泄漏的光的一种简单但有效的方法是降低背光的亮度，并且典型地这是通过调制向该更暗区域之下的背光所提供的照明信号的脉冲宽度调制(PWM)占空比来实现的。(PWM占空比例如是在LED的脉冲赋能过程中(1)电能被应用于该LED的时间量与(2)电能未被应用于该LED的时间量之间的比率。)使用该方法，大体上改善了CR，这是因为纯白色区域的观察者感知的亮度很大程度上得以保存，而纯黑色区域的观察者感知的亮度得以极大降低。若干商业上可用的LCD采用遵守该规则的背光控制技术。在盛行的方法中，基于图2(a)中的斜线211来控制背光。此时，在整个灰度之上线性地调节(PWM占空比随着Gblock(G组块)降低而降低)背光亮度，其中Gblock是每个可调节组块的代表灰度值。(对于本文中所讨论的全部方法而言，包括本方法，假设用24比特每像素来表示图像——三个颜色分量即红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)中的每个有8比特——因此，Gblock也在0-255范围之内(0指示最暗或“纯”黑色，并且255指示最亮或“纯”白色)。但是，本文所述的方法也可应用于其他比特深度，例如30比特每像素。)在图2(a)中，水平线212对应于无背光调制，即，不管像素的灰度值如何总是完全开启背光。另一个盛行的方法是基于图2(b)中的曲线调节背光。在该情况中，使用在三个不同子范围/段之上的分段线性曲线213。在两种情况(图2(a)中的211和图2(b)中的213)中，向纯白色指派最大PWM占空比，并且向纯黑色指派最小PWM占空比。因此，在仅由纯白色和纯黑色构成的具体图像中，将实现最高的CR。
技术实现思路
根据本公开的某些可能方面，提供了一种用于控制组块可控的显示器的多个部分(“组块”)的背光的方法。组块可被排列在与显示器共同延伸的二维阵列中。组块可以包括显示器的多个像素。组块可以具有相应的背光，这些相应的背光的观察者感知的亮度是独立于背光中的其他背光的观察者感知的亮度而可控的。对于提供用于由所述显示器显示的图像信息的连续的帧，该方法可以包括(a)从用于组块的图像信息确定用于该组块的复合灰度值；(b)分别根据用于该组块的该图像信息是静止的还是移动的，而将该组块标识为静止的或移动的；(c)另外将与移动组块紧密相邻的组块标识为经滤波组块；(d)对于仅被标识为静止的组块，通过将第一亮度函数应用于用于该组块的复合灰度值而确定背光亮度值；(e)对于仅被标识为移动的组块，通过将第二亮度函数应用于用于该组块的复合灰度值而确定背光亮度值；(f)对于被标识为滤波和静止这两者的组块，将背光亮度值确定为(i)第一中间背光亮度值与(ii)第二中间背光亮度值中的较大者，该第一中间背光亮度值来自将第一亮度函数应用于用于该组块的复合灰度值，该第二中间背光亮度值来自将第三亮度函数应用于与该组块相邻的任意移动组块的最大复合灰度值；(g)对于被标识为经滤波的和移动这两者的组块，将背光亮度值确定为(i)第三中间背光亮度值与(ii)用于该组块的第二中间背光亮度值中的较大者，该第三中间背光亮度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种显示电路，包括：包括排列在组块中的多个像素的显示器平面；用于利用可控量的背光来照明所述组块的背光电路；用于确定应用于所述组块的像素数据的灰度特性的电路；以及用于至少部分地基于所述灰度特性来确定背光的量的电路，其中，当所述灰度特性具有大于与通过像素的背光泄露的预定等级相关联的阈值值(“GLEAK”)的任何值时，由用于确定的所述电路所确定的所述背光的量是第一量，并且当所述灰度特性具有任何小于GLEAK的值时，用于确定的所述电路将所述背光的量从所述第一量依据所述灰度特性比GLEAK低多少而成比例地降低。

【技术特征摘要】
2009.05.20 US 61/180,0221.一种显示电路，包括：包括排列在组块中的多个像素的显示器平面；用于利用可控量的背光来照明所述组块的背光电路；用于确定应用于所述组块的像素数据的灰度特性的电路；以及用于至少部分地基于所述灰度特性来确定背光的量的电路，其中，当所述灰度特性具有大于与通过像素的背光泄露的预定等级相关联的阈值值(“GLEAK”)的任何值时，由用于至少部分地基于所述灰度特性来确定背光的量的所述电路所确定的所述背光的量是第一量，并且当所述灰度特性具有任何小于GLEAK的值时，用于至少部分地基于所述灰度特性来确定背光的量的所述电路将所述背光的量从所述第一量依据所述灰度特性比GLEAK低多少而成比例地降低。2.根据权利要求1所述的电路，其中，所述灰度特性是基于所述组块中的多个像素的灰度值的平均值。3.根据权利要求1所述的电路，其中，所述灰度特性基于所述组块中的多个像素的灰度值的加权和，并且其中，在该加权和中，与具有小于亮度阈值值(“GSPLIT”)的灰度值的像素相比，对具有大于GSPLIT的灰度值的像素给予更大的加权。4.根据权利要求1所述的电路，其中，所述组块是所述显示器平面中的多个类似的组块中的一个组块；其中，所述背光电路是多个背光电路中的一个背光电路，所述背光电路的每个背光电路用相应的可控量的背光来照明所述组块中的相应的组块；其中，用于确定灰度特性的所述电路分别确定针对每个所述组块的所述灰度特性；并且其中，用于确定所述背光的量的所述电路至少部分地基于该组块的所述灰度特性、或者与该组块相邻的另一个组块的所述灰度特性，来确定用于每个相应的组块的所述背光的量。5.根据权利要求1所述的电路，其中所述背光电路利用脉冲宽度调制(“PWM”)来控制所述背光的量。6.根据权利要求5所述的电路，其中当所述灰度特性大于GLEAK时，所述背光电路维持最大PWM占空比；当所述灰度特性小于GLEAK时，所述背光电路降低PWM占空比。7.根据权利要求6所述的电路，其中随着所述灰度特性降低到低于GLEAK，所述背光电路将所述PWM占空比从所述最大PWM占空比线性地降低。8.根据权利要求6所...

【专利技术属性】
技术研发人员：W·李，V·布哈斯卡兰，M·比斯瓦斯，N·巴尔拉姆，
申请(专利权)人：马维尔国际贸易有限公司，
类型：发明
国别省市：巴巴多斯;BB