CN101546521A - 背光模块的控制方法及背光控制器及使用其的显示装置 - Google Patents

Abstract

一种背光模块的控制方法及背光控制器及使用其的显示装置。首先，接收具有多个区域的图像，且经由背光模块所提供的多个色彩背光来显示图像。接着，计算在图像的特定区域中一特征的第一平均值，而此特定区域为上述区域其中之一。接着，依据上述特征的第一平均值及权重函数，来计算特征权重。接着，便依据特征权重来调整所提供至特定区域的色彩背光其中之一。藉此，依据图像内容来调整色彩背光能有助于提升图像的显示质量，以及减少人眼在不同图像间所察觉到的伪影。

Description

背光模块的控制方法及背光控制器及使用其的显示装置

技术领域

本发明是有关于一种背光模块的控制方法与背光控制器及使用其的显示装置，且特别是有关于一种依据图像内容调整背光的方法与装置。

背景技术

近年来，随着光电及半导体设备技术的进步，使得平面显示器迅速且蓬勃的发展，而平面显示器例如为液晶显示器。液晶显示器因具有低功率消耗、无幅射污染及高空间利用率等众多优点，而逐渐地成为市场的主流。液晶显示器包括液晶显示面板及背光模块。由于液晶显示面板不具发光的能力，故必须在液晶显示面板下方配置背光模块以提供面光源，使液晶显示面板能够达到其显示图像的功能。

一般而言，背光模块会配置冷阴极灯管(cold cathode fluorescentlamp，CCFL)，来提供白光作为背光源。但是，白光的亮度取决于冷阴极灯管的尺寸，且冷阴极灯管较难应用来设计轻、薄及短小的液晶显示器。现今，由于发光二极管(light emitting diode，LED)具有尺寸小、功耗低、亮度高及较长使用寿命等优点，使得发光二极管逐渐取代冷阴极灯管来提供背光源。

对发光二极管的背光而言，有二种方法可以产生白光。一种为使用白光发光二极管，其为于蓝光发光二极管上涂上一层荧光粉所制造之。当蓝光激发荧光粉时，便可产生出白光，且使用不同的荧光粉，也可产生不同色温的白光。然而，当白光发光二极管一开始运作时，其发光效率较低，造成显示屏幕的亮度过低。此外，此类白光通常偏向蓝光或绿光的波段，因而与彩色滤光片较不吻合。

另一种方法为利用红光、绿光及蓝光发光二极管来混合出不同色彩的背光，其中亦包括白光。由于红光、绿光及蓝光发光二极管的波长接近彩色滤光片的穿透波峰值，此混合白光的演色性(color rendering)可超出100％国家电视标准委员会(National Television Standards Committee，NTSC)所制定的标准。再者，经由调整红光、绿光及蓝光发光二极管所发射的光的亮度，可随意调整混合白光的色温。

一般而言，红光、绿光及蓝光发光二极管所提供的背光的明暗可以个别地或者同步地调整。而个别地调整红光、绿光及蓝光发光二极管所提供的背光的明暗，具有扩大色域范围及减少功率消耗等多项优点。但是，在某些图像中，个别调整背光的方式反而会使人眼察觉到伪影(artifact)。举例来说，在低色彩饱和度的图像中，人眼会察觉到色移现象，或者在较暗图像中，人眼会察觉到移动补偿(motion compensation)的错误。因此，如何依据图像来控制背光为现今值得研究及探讨的重要的课题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种背光模块的控制方法及背光控制器及使用其的显示装置。此控制方法为依据图像的特征，例如：亮度或者色度或其组合，来调整背光。当图像的特征越低时，则越须同步地调整背光的明暗，藉以适当地消除人眼在不同图像间所察觉到的伪影。而背光控制器及显示装置为依据上述控制方法所实现之，亦具有上述优点。

本发明提出一种背光模块的控制方法。首先，接收具有多个区域的图像，而此图像为经由背光模块所提供的多个色彩背光来显示。接着，计算在图像的特定区域中一特征的第一平均值，而特定区域为上述区域其中之一。接着，依据特征的第一平均值及权重函数计算出特征权重，并依据特征权重来调整所提供至特定区域的色彩背光其中之一。

本发明提出一种背光控制器，其包括分析模块及判断模块。分析模块接收具有多个区域的图像，用以计算在图像的特定区域中一特征的第一平均值，并依据特征的第一平均值及权重函数计算出特征权重，其中特定区域为上述区域其中之一。而判断模块耦接分析模块，用以依据特征权重来调整所提供至特定区域的色彩背光其中之一。

本发明提出一种显示装置，其包括显示面板、背光模块及背光控制器。显示面板为用以显示图像，其中图像具有多个区域。背光模块耦接显示面板，用以提供多个色彩背光至显示面板以显示图像。背光控制器耦接背光模块，用以分析在图像的特定区域中的特征，以调整所提供至特定区域的色彩背光其中之一，以及控制背光模块提供经调整的色彩背光，其中特定区域为上述区域其中之一。

本发明的背光模块的控制方法、背光控制器及显示装置为依据图像的特征来调整背光。倘若图像的特征越低，则越须同步地调整背光的明暗，以避免人眼察觉到伪影。反之，倘若图像的特征越高，则越须个别地调整背光的明暗，以扩大色域范围及减少功率消耗。因此，依据上述的权重函数及图像的特征，便可获得特征权重来控制背光的调整量，并且消除人眼所察觉到的伪影。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

附图说明

图1为本发明的一实施例的显示装置的方块图。

图2为本发明的一实施例的背光模块的示意图。

图3A为本发明的一实施例的权重函数的曲线图。

图3B为本发明的另一实施例的权重函的曲线图。

图4为本发明的一实施例的背光模块的控制方法的流程图。

[主要元件标号说明]

100：显示装置

110：显示面板

120：背光模块

130：背光控制器

131：分析模块

132：判断模块

201～204：区域

301、302：曲线

R：红光发光二极管

G：绿光发光二极管

B：蓝光发光二极管

S401～S404：本发明实施例中背光模块的控制方法的步骤

具体实施方式

图1为本发明的一实施例的显示装置的方块图。请参照图1，显示装置100包括显示面板110、背光模块120及背光控制器130。显示面板110用以显示图像，且图像具有多个区域。背光模块120耦接显示面板110，用以提供多种色彩背光至显示面板110，例如为红色、绿色及蓝色，以显示图像。背光控制器130耦接背光模块120，且背光控制器130包括分析模块131及判断模块132。背光控制器130分析图像的特定区域中的特征，以调整所提供至特定区域的色彩背光其中之一，并且控制背光模块120提供经调整的色彩背光，其中特定区域为上述区域其中之一。

图2为本发明的一实施例的背光模块120的示意图。请参照图2，在此假设背光模块120中其一显示画素配置有红光R、绿光G及蓝光B发光二极管，以提供上述色彩背光。由于图像具有多个区域，因此背光模块120也可分为上述的区域，如区域201～204所示，而在此仅绘示四个区域说明。为了提升图像的显示质量，控制色彩背光的亮度是相当重要的，也就是调整色彩背光的明暗。为了便于叙述，在此将提供至特定区域的红色、绿色及蓝色背光的亮度分别以Lpc(R)、Lpc(G)及Lpc(B)表示之。

背光控制器130包括有分析模块131及判断模块132。一般而言，亮度及色度为图像的两个重要的特征。当亮度或色度较低时，则分别地调整色彩背光的明暗容易造成伪影，例如：色移现象。在本实施例中，假设亮度为上述的特征。请参照图2，在此特定区域以区域201为例说明，分析模块131接收图像，其计算在图像的特定区域中的特征的第一平均值AVG，并且依据特征的第一平均值AVG及权重函数来计算特征权重W。判断模块132耦接分析模块131，其依据特征权重W来调整所提供至特定区域的色彩背光其中之一。

图3A为本发明的一实施例的权重函数的曲线图。在本实施例中，权重函数为经实验所获得之，且权重函数为第一平均值AVG与特征权重W之间的对应关系。请参照图3A，在图像的特定区域中，假设特征(例如：亮度)的第一平均值AVG为以介于0～255之间的灰阶值表示之。权重函数的曲线301为非线性，如图3A所示，特征权重W随第一平均值AVG增加而减少。因此，依据权重函数(如图3A所示)，分析模块131便可利用计算所得的特征的第一平均值AVG，来获得特征权重W，在此特征例如为亮度。

接着，判断模块132依据特征权重W来调整所提供至特定区域的色彩背光其中之一，其中经调整的色彩背光为所提供至特定区域的色彩背光Lpc其一与特定值L的权重和Lws，而此权重和Lws相关于特征权重W。举例来说，经调整的红色背光Lws(R)＝Lpc(R)×(1-W)+L×W，而特定值L为所提供至特定区域的色彩背光之中的最大值，以数学形式表示则L＝max(Lpc(R)，Lpc(G)，Lpc(B))。同理类推，经调整的绿色背光Lws(G)＝Lpc(G)×(1-W)+L×W，且经调整的蓝色背光Lws(B)＝Lpc(B)×(1-W)+L×W。在本发明另一实施例中，特定值L为所提供至特定区域的色彩背光的第二平均值，以数学形式表示则L＝(Lps(R)+Lps(G)+Lps(B))/3。

另外，图3B为本发明的另一实施例的权重函数的曲线图。请参照图3，在图像的特定区域中，假设特征(例如：色度)的第一平均值AVG为以介于0～255之间的灰阶值表示之。权重函数的曲线302为非线性(如图3B所示)，特征权重W随第一平均值AVG增加而减少。请参照图3A及图3B，由于人眼对于图像的亮度会比图像的色度具有较高敏感度，因此当第一平均值AVG增加时，曲线301所减少的变化量会较曲线302小。而依据权重函数(如图3B所示)，分析模块131便可利用计算所得的特征的第一平均值AVG，来获得特征权重W，在此特征例如为色度。接着，判断模块132会如上述实施例的说明，来调整多个色彩背光的其中之一，在此略过其详细部分。

在上述实施例中，经调整的色彩背光取决于图像的特定区域的色度及亮度其一。在本发明的一较佳实施例中，可以参考图像的特定区域的亮度及色度二者，来调整色彩背光其中之一。举例来说，分析模块131计算在图像的特定区域的亮度平均值AVGy，并且依据亮度平均值AVGy及权重函数(如图3A所示)来获得亮度权重Wy。此外，分析模块131亦计算在图像的特定区域的色度平均值AVGc，并且依据色度平均值AVGc及权重函数(如图3B所示)来获得色度权重Wc。

接下来，判断模块132依据亮度权重Wy及色度权重Wc来调整所提供至特定区域的色彩背光其中之一。依据上述实施例，参考亮度权重Wy，则第一经调整的色彩背光Lws＝Lpc×(1-Wy)+L×Wy，其中L为提供至特定区域的色彩背光Lpc(R)、Lpc(G)及Lpc(B)之中的最大值，或者L为提供至特定区域的色彩背光的第二平均值。接着，参考色度权重Wc，则第二经调整的色彩背光Lws’＝Lpc×(1-Wc)+L’×Wc，其中L’为提供至特定区域的第一经调整的色彩背光Lws(R)、Lws(G)及Lws(B)之中的最大值，或者L’为提供至特定区域的第一经调整的色彩背光的平均值。值得一提的是，上述参考亮度权重Wy及色度权重Wc的顺序并非用以限定本发明的范围。

依据上述实施例的说明，在此可归纳为下列的方法流程。图4为本发明的一实施例的背光模块的控制方法的流程图。首先，接收图像(步骤S401)，其中此图像具有多个区域。接着，计算在图像的特定区域中一特征的第一平均值(步骤S402)，并且依据特征的第一平均值及权重函数计算出特征权重(步骤S403)。接着，再依据特征权重来调整所提供至特定区域的色彩背光其中之一(步骤S404)。

综上所述，本发明的实施例为依据图像中重要的特征来调整色彩背光，而特征例如为亮度及色度。本发明的实施例利用权重函数及图像的各区域中特征的第一平均值来获得特征权重，藉以控制所提供至各区域的色彩背光的调整量。通过区域式的调整色彩背光，不仅能减少因不正确地调整色彩背光所造成的残影，也可提升图像的显示质量。

虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附的权利要求范围所界定者为准。

Claims (26)

1.一种背光模块的控制方法，包括：

接收图像，其中该图像具有多个区域，且经由背光模块所提供的多个色彩背光来显示该图像；

计算在图像的特定区域中一特征的第一平均值，其中该特定区域为该些区域其中之一；

依据该特征的该第一平均值及一权重函数，计算特征权重；以及

依据该特征权重，调整所提供至该特定区域的该些色彩背光其中之一。

2.根据权利要求1所述的控制方法，其中该依据该特征权重，调整所提供至该特定区域的该些色彩背光其中之一的步骤包括：

计算所提供至该特定区域的该些色彩背光其中之一与一特定值的权重和，以作为经调整的该色彩背光，其中该权重和与该特征权重相关。

3.根据权利要求2所述的控制方法，其中该权重和Lws等于Lpc×(1-W)+L×W，Lpc为所提供至该特定区域的该些色彩背光其中之一，L为该特定值，且W为该特征权重。

4.根据权利要求2所述的控制方法，其中该特定值为所提供至该特定区域的该些色彩背光之中的最大值。

5.根据权利要求2所述的控制背光模块的方法，其中该特定值为所提供至该特定区域的该些色彩背光的第二平均值。

6.根据权利要求1所述的控制方法，其中该权重函数为非线性曲线，且该特征权重随该特征的该第一平均值增加而减少。

7.根据权利要求1所述的控制方法，其中该些色彩背光为红色、绿色及蓝色。

8.根据权利要求1所述的控制方法，其中该特征为亮度。

9.根据权利要求1所述的控制方法，其中该特征为色度。

10.一种背光控制器，适于控制背光模块提供多个色彩背光，包括：

分析模块，接收具有多个区域的图像，用以计算在该图像的特定区域中一特征的第一平均值，以及依据该特征的该第一平均值及一权重函数，计算特征权重，其中该特定区域为该些区域其中之一；以及

判断模块，耦接该分析模块，用以依据该特征权重调整所提供至该特定区域的该些色彩背光其中之一。

11.根据权利要求10所述的背光控制器，其中经调整的该色彩背光为所提供至该特定区域的该些色彩背光其中之一与一特定值的权重和，且该权重和与该特征权重相关。

12.根据权利要求11所述的背光控制器，其中该特定值为所提供至该特定区域的该些色彩背光之中的最大值。

13.根据权利要求11所述的背光控制器，其中该特定值为所提供至该特定区域的该些色彩背光的第二平均值。

14.根据权利要求10所述的背光控制器，其中该权重函数为非线性曲线，且该特征权重随该特征的该第一平均值增加而减少。

15.根据权利要求10所述的背光控制器，其中该些色彩背光为红色、绿色及蓝色。

16.根据权利要求10所述的背光控制器，其中该特征为亮度。

17.根据权利要求10所述的背光控制器，其中该特征为色度。

18.一种显示装置，包括：

显示面板，用以显示图像，其中该图像具有多个区域；

背光模块，耦接该显示面板，用以提供多个色彩背光至该显示面板，以显示该图像；以及

背光控制器，耦接背光模块，用以分析在该图像的特定区域中的特征，以调整所提供至该特定区域的该些色彩背光其中之一，并控制该背光模块提供经调整的该色彩背光，其中该特定区域为该些区域其中之一。

19.根据权利要求18所述的显示装置，其中该背光控制器包括：

分析模块，接收该图像，用以计算在该图像的该特定区域中该特征的第一平均值，以及依据该特征的该第一平均值及一权重函数，计算特征权重；以及

判断模块，耦接该分析模块，用以依据该特征权重调整所提供至该特定区域的该些色彩背光其中之一。

20.根据权利要求19所述的显示装置，其中经调整的该色彩背光为所提供至该特定区域的该些色彩背光其中之一与一特定值的权重和，且该权重和与该特征权重相关。

21.根据权利要求20所述的显示装置，其中该特定值为所提供至该特定区域的该些色彩背光之中的最大值。

22.根据权利要求20所述的显示装置，其中该特定值为所提供至该特定区域的该些色彩背光的第二平均值。

23.根据权利要求19所述的显示装置，其中该权重函数为非线性曲线，且该特征权重随该特征的该第一平均值增加而减少。

24.根据权利要求18所述的显示装置，其中该些色彩背光为红色、绿色及蓝色。

25.根据权利要求18所述的显示装置，其中该特征为亮度。

26.根据权利要求18所述的显示装置，其中该特征为色度。

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