TWI328133B - Method for eliminating the shadow around support pin of led backlight - Google Patents

Description

I32S133 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明基本上係關於一種消除雜訊之方法，特別是關 於一種消除矩陣式發光二極體（Light Emitting Diode或 LED)背光模組支撐柱周圍陰影之方法。 【先前技術】

目前常用之液晶顯示器背光模組包括冷陰極燈管 (Cold Cathode Fluorescent Lamp 或 CCFL)和發光二極 體。因為環保與色彩鮮豔度等因素之優勢，發光二極體已 有漸漸崛起之趨勢。尤其在高對比液晶顯示器之領域，發 光二極體之高亮度特性，更令傳統之冷陰極燈管背光模組 難以望其項背。 無論使用冷陰極燈管或是發光二極體，傳統液晶顯示 器背光模組之運作方式係整片背光模組一起點亮，而非局 部甚至單顆獨立控制。此外’傳統液晶顯示器中配合背光 模組使用的光學板常有較佳之光擴散性或漫射性，以達到 亮度的均勻。然而，在高對比液晶顯示器之應用，為了達 到較佳之對比，例如1〇〇〇〇:1以上，在背光模組的控制方 式和搭配之光學板結構均和傳統方式有所差異甚至背道 .而馳。舉例而言，對於發光二極體常需要單翻立控制其 亮度，且光學板之選關在於能達到局部亮度集中之效果 而非著重於使背光亮度均勻化。 大尺寸液晶顯示面板通常需要安裝數個支撲柱於背 5 1328133 光模組和液晶面板或背光模組和例如擴散板等之光學板 之間以將液晶面板或光學板維持於一固定之水平高度。在 高對比液晶顯示器之應用’由於背光模組中發光二極體之 亮度係單獨分別控制，加上如前所述所選用光學板之亮度 集中特性，支撐柱附近之亮度可能因周圍發光二極體之明 暗程度不同或是支撐枉本身之存在，使得光線折射或反射 不平均而產生陰影。

第一圖顯示發光二極體背光模組中典型之支撐柱和 其周圍之發光二極體以及液晶面板或發光二極體以及例 如擴散板之光學板間相對位置之示意圖，於此圖式中係以 發光二極體以及液晶面板90為例說明。其包含一支撲柱 10、複數個發光二極體20、和一液晶面板9(^如第一圖 所示，支樓柱10位於做為背光用途的四個發光二極體 之間，其目的如前所述係在於蔣液晶面板9〇維持於一固 定之水平高.度。由於支撐柱1〇和其周圍發光二極體2〇間 之相對位置或支撐柱10周圍發光二極體2〇彼此之亮度差 異會造成面板上在背光模組支撐柱10附近之像素有明顯 之陰影，此陰影將進一步造成在背光模組支撐柱附近實際 影像之失真。 【發明内容】 基於上述之問題，其有必要提出一種消除平面顯示器 發光-極體背光模組支撐柱周圍陰影之方法， 影像顯示之品質。 崎货堂體 本發明的目的之—gu ~ ·, 支_圍=消法除:= 光核，.且支撐柱附近之實際影像不會失真。 先模=顯另“的其在 象處理棱出一種消除平面顯示器發光二 2支撐柱陰影之料。此杨主要包含：對於j 背光模組，其具有支撐柱位於 所在區域之像素灰階值分佈以得到-發 C體。此方法還可以包含:根據支樓= 相關像素==在區域的所有像素的亮度輪靡，以調整 【實施方式】 以下將配合圖式詳細說明依據本發明之較 :。’不同圖式内相同的編號或標記代表相同的轉I概 依據本發明之一較佳實施例，本發明之方法主要包含 1328133 步驟（a)和步驟（b)。步驟（a)係對於一平面 發背光模組，其具有一支擇柱位於背光模組二 士：支撐：置於其周圍發光二極體之間；步驟⑹係依據 發光二極體所涵蓋區域之像素值，將支雜周圍之發光二 極體控制於相同之亮度，以使得支撐柱周圍有均句之背 光。 第二圖例示依據此較佳實施例步驟（a)相關概念之示 意圖’其包含-支撐柱10和複數個發光二極體2〇。此外， 第二圖還包含一虛擬矩形22/步驟（a)將支撐柱1〇置於盆 周圍複數個發光二極體2〇之間。假設複數個發光二極^ 20所構成之虛擬矩形22的長和寬分別為D1和⑽，則如 第二圖所示·，支撐柱10•於虛擬矩形22所形成之投影應置 於虛擬矩形22之中。並且，支撐柱1〇投影形狀之中心， 最好置於距離此虛擬矩形22之長和寬分別為Dl/2* D2/2 之中心位置。舉例而言，若支撐柱1〇之投影為一圓形， 則此圓形應位於虛擬矩形22之中，且其圓心最好與虛擬 矩形22之中心重疊，意即位於其中央位置。當然，支撐 柱10於虛擬矩形22上之投影並不限制為圓甩，其亦可以 是-正方形、-矩形、-正多邊形、或是任何大約對稱於 其中心點之對稱幾何形狀。 此較佳實施例之步驟（b)係依據發光二極體所涵蓋區 域之像素值，將支撐柱10周圍之發光二極體2〇控制於^ 勻之亮度。背光模組發光二極體2〇實際點亮之亮度值 其涵蓋之像素實際亮度分布而不同。實作上，背光模組内 之任一發光二極體之亮度係由其所涵蓋之像素區域内之 1328.133 分布所決定。換，言之，任一發光二極趙2。 :轉換广而得到此發光二極體20應顯示之亮度。像 冗度通常以數位化之灰階（gray level)值表示，意即，； 係種將灰階值轉換為發光二極體亮度值之函數 (function)。’之轉換細節可能隨各面板的設計規格而不 同因其不在本發明之範圍内，故在此不予贊述。

_本，佳實施例之步驟⑹又可再加以細分其細節顯 7F於第:圖。第二圖之流程包含四個步驟，分別為：步驟 30 ’取得支撐柱周圍發光二極體涵蓋區域之影像資料；步 踢32 ’汁算步驟3〇之影像資料分布平均值；步驟％，依 據步驟32 =到《影像資料分布平均值產生支樓柱周圍發 光-極體之受度值；步驟36，依據步驟34得到之發光二 極體亮度值點亮支撐柱周圍之發光二極體 。步驟30所謂

之影像資料可以是上述發光二極體涵蓋區域内之像素灰 階值。舉例而言’假設支撐柱周圍發光二極體涵蓋η個像 素且由步驟30得到的影像資料包含li、L2.....Ln計η 個像素灰階值，則步驟32可經由計算（Ll+L2+...+Ln)/n而 得到影像資料分布平均值。步驟34則可以利用步驟30和 32產生之影像資料分布平均值，透過上述函數广轉換為 支撐柱周圍發光二極體之亮度。步韓36則進一步藉由操 控發光二極體之控制信號將支撐柱周圍之發光二極體均 設定於步驟34轉換所得之亮度。 本發明之另一實施例中，上述步驟32亦可以依據步 驟30得到的影像資料計算其他種特徵值，再於步驟％利 9 1328.133 用得到之特徵值透過上述函數,】·轉換為支撐&周圍發光 二極體之亮度。例如’步驟32可以計算步帮3G得到的影 像資^之中間值（median value)，或是將步驟⑽得到的 影像貝料定出數個門檻值，再依據此數個門檻值將影像資 料分為數個群組，而賦予每個群組不_重以求其加權平 均值H斯藝者應能理解，不同的特徵值會產生互有優 劣之效果此等&丨算方法之替代均應視為在本發明範脅之 i , Γ般而言’經過步驟（a)和步帮⑻調整後之發光二極 體方光模、.且之支樓柱陰影效應已顯著減少。以下將說明依 據本發明之另一實施例，其更進-步處理影像資料以增進 消除陰影之效果。本實施例包含三個主要步驟，除了步縣 ⑷和步驟（b)和上述實施例㈣之外，另外尚包含一影像 ，步驟（e)其依據支樓柱周圍複數個發光二極體所涵 蓋區域=所有像素之亮度輪廓，調整所有像素的灰階值。

此”步驟(c)又可分為三個步驟，其細節顯示於第 四圖。第四圖之流程包含下列步驟：步驟40，建立支撐柱 3 光一極體所涵蓋像素於所有灰階值之三維亮度輪 郭 Uminance profile);步驟42，依據步驟4〇產生 之ft亮度輪麻計算所有灰階值對應於支撐柱周圍發光 二f體：蓋區域像素之逆向調整遮罩矩陣(ί — ’將此逆向調整遮罩矩陣作用於支樓柱周 圍發光一極體涵蓋區域之像素灰階值。 相機 1328133 二極體控制於均勻亮度之條件下建立。典型之三維亮度輪 廓可以X-Y軸向代表發光二極體涵蓋區域像素之位置座 標’ z轴向則代表像素之亮度值。此外，建立支撐柱周圍 發光二極體涵蓋區域像素所有灰階值三維亮度輪廉之方 式可以有不同的變異。最直接的方式是對每一灰階均直接 ‘取得其對應之三維亮度輪廓。假設系統之灰階值分為〇至 • 255 ’計256階，除了灰階值〇不需考慮外，可以產生255 個二維免度輪廊。或者’可以先產生最大亮度灰階值，例 \^如255 ’之三維亮度輪廓，然後以比例法求取其他亮度灰 階值之三維亮度輪廓。又或者，亦可以產生數個代表性灰 階值之三維亮度輪廓，而後以内插法求取其他亮度灰階值 之三維亮度輪廓。假設系統之灰階值分為.0至255，則如 上所述步驟40將產生255個三維亮度輪廓。 第五A圖示範如何求取步驟42所述之逆向調整遮罩 矩陣。此處僅示範原始灰階值為255之情況，其他情形可

依此類推。第五A圖包含原始灰階矩陣50、擷取影像灰階 矩陣 52、和逆向調整遮罩矩陣54。此處之矩陣僅包含5x5 之局部區域内之25個像素。像素之數目可能視實際情況 有所差異，不過相對之逆向調整遮罩矩陣產生方法可依本 說明之方法類推。每一矩陣單位方格内之數字可能代表該 位置上像素之灰階值或是灰階值相關運算資料’視各矩陣 之性質而定。由於此例係示範原始灰階值為255之情況’ 故原始灰階矩陣50内之像素灰階值均為255。操取影像灰 階矩陣52則包含不同之像素灰階值，其均等於或略小於 255，代表背光模組支撐枉周圍影像棟取之實際灰階值。 11

Cs) 1328133 逆向調整遮罩矩陣54的每一單位方格分別為擷取影像灰 階矩陣52中最小之像素灰階值和每一單位方格之像素值 之差。由第五A圖可知，此例中，擷取影像灰階矩陣52 中最小之像素灰階值為248。例如，榻取影像灰階矩陣52 ΐ含有像素值為248、251和255之單位方格，其逆向調 整遮罩矩陣54相對單位方格之值將分別為〇、_3(即 248-251)和-7(即 248-255)。

步驟44所謂之將此逆向調整遮罩矩陣作用於支撐柱 周圍發光二極體涵蓋區域之像素，係將支撐柱周圍發光二 ，體涵蓋區域之原始像素亮度灰階值加上對應之逆向調 矩陣中之調整值。支樓柱周圍發光二極體涵蓋區域 之：m立置和原始亮度灰階值之不同而有不同 j整值。參見第五W，其示範一原始灰階 ^象經過步驟44後之結果1五B圖包含原始灰階矩陣 5〇、逆向調整遮罩矩陣54、和調整灰階矩陣％ 圖可知’調整灰階矩陣56係由原始灰階矩陣5 調整遮罩矩陣54而產生。 上逆向 可二==之實作範例，變異或修改均 了在不脫離本揭不之原理下達成。鮮變異或 為在本揭示範疇之内而為所附之申請專利範園所保護了 【圖式簡單說明】 本揭示之實施例之諸多特色可經由以 步被理解。 _式更進一 12 1328133 第一圖顯示發光二極體背.光模組中典型之支撐柱和 其周圍之發光二極體以及液晶面板間相對位置之示意圖； 第二圖例示將支撐柱置於其周圍發光二極體之中心； 第三圖顯示依據本發明一較佳實施例之發光二極體 亮度控制之流程； 第四圖顯示依據本發明一較佳實施例之影像處理步 驟之流程；

第五A圖例示求取逆向調整遮罩矩陣之方法；以及 第五B圖例示逆向調整遮罩矩陣作用於支撐柱周圍發 光二極體涵蓋區域像素之方法。 【主要元件符號說明】 10 支撐柱 20 發光二極體 22發光二極體構成之虛擬矩形 D1/D2虛擬矩形之邊長 30-36 發光二極體亮度控制步驟 40-44影像處理步驟 90 液晶面板 50 原始灰階矩陣 52 擷取影像灰階矩陣 1328133 54 逆向調整遮罩矩陣 56 調整灰階矩陣

Claims (1)

1328133 十、申請專利範® : 么·恙時⑻正本 1 ·種消除發光，二枝體背光模組支標柱周圍陰影的方 法’包含： (a) 提供一矩陣式發光二極體背光模組，其具有至少一 支撐柱位於該矩陣式發光二極體背光模組内，且該支撐柱 位於相鄰複數發光二極體之間；及 (b) 根據該相鄰複數發光二極體所在區域之像素灰階值 _分佈以得到一發光二極體亮度值’並以該發光二極體亮度 值同時點亮該相鄰複數發光二極體。 2.如申請專利範圍第1項所述消除發光二極體背光模組支 撐柱周圍陰影的方法，丼中該支撐柱位於該相鄰複數發光 二極體之中央位置。 霞^ 3.如申請專利範圍第i項或第2項所述消除發光二極體背 光模組支撐柱周圍陰影的方法，其中上述之步驟（b)包含 下列步驟： (bl)取得該支撐柱之該相鄰複數發光二極體所在區域 的像素灰階值分佈； (b2)計算像素灰階值分佈之一特徵值， (b3)根據該特徵值，以產生該發光二極體亮度值；及 1^1 15 1328133 ,. « — (b4)根據該發光二極雜亮戽值同時點亮該相鄰複數發 光二極體。 4.如申請專利範圍第3項所述消除發光二極體背光模組支 撐柱周圍陰影的方法，其中上述特徵值係該相鄰複數發光 二極體所在區域的像素农階偯分佈之平均值。 壽5.如申請專利範圍第4瑣所述消除發光二極體背光模組支 撐柱周圍陰影的方法，其中上述步驟（b3)之該發光二極體 亮度值係以下式得到： f-1(L) 其中L係像素灰階值分彿之命均值’广為像素灰階值對該 發光二極體亮度值之轉換濟數 • 6_如巾請專職圍第0一練發光二極體背光模組支 撐柱周圍陰影的方法，更包含. ⑹根據該相鄰複數發Ρ極體所在區域的所有像素的 .亮度輪廓，以調整該相鄰旅數發光二極體所在區域的所有 像素的灰階值。 1328133 7.如申請專利範圍第6頊所述消除發光二極體背光模組支 撐柱周圍陰影的方法，其中上述之步驟（c)包含下列步驟·· (cl)建立該相鄰複數發光二極體所涵蓋像素於所有灰 階值之複數三維亮度輪廓，其X-Y軸向代表該複數發光二 極體所涵蓋像素之位置，Z軸向代表該複數發光二極體所 涵蓋像素之亮度值； (c2)根據該複數三維亮度輪廓產生相對於所有灰階值 身之複數逆向調整遮罩矩陣； (c3)根據該複數逆向調整遮罩矩陣以調整該相鄰複數 發光二極體所在區域之像素亮度值。 8·如申請專利範圍帛？項所述雜發光二極體背光模組支 撐柱周圍陰影的方法，其中上述步驟（cl)之該複數三維亮 •度輪廓之建立係先產生該區域像素最大灰階值之三維亮 度輪廓，再以比例法得出其他灰階值之三維亮度輪廓。 9.如申請專利範圍第7項所述消除發光二極體背光模組支 撐柱周圍陰影的方法，其中上述步驟（cl)之該複數三維亮 .度輪廓之建立係先產生該區威像素任意複數灰階值之三 維冗度輪廓，再以内插法得出其他灰階值之三維亮度輪 廓。 m、 17 13.28133 10. —種平面顯示器，包含： 一矩陣式發光二極體背光模組，其具有至少一支撐柱位 於該矩陣式發光二極體背光模組内，且該支撐柱位於相鄰 複數發光二極體之間；及 一背光控制裝置，其根據該相鄰複數發光二極體所 在區域之像素灰階值分佈以得到一發光二極體亮度值，並 着以該發光二極體亮度值同時點亮該相鄰複數發光二極體。 11. 如申請專利範圍第10項所述之平面顯示器，其中該 支撐柱位於該相鄰複數發光二極體之中央位置。 12. 如申請專利範圍第10項或第11項所述之平面顯示 器，其中上述之背光控制裝置執行下列步驟： • (M)取得該支撐柱之該相鄰複數發光二極體所在區域 的像素灰階值； (b2)計算像素灰階值分佈之一特徵值； - (b3)根據該特徵值，以產生該發光二極體亮度值；及 (b4)根據該發光二極體亮度值同時點亮該相鄰複數發 光二極體。 L Si 18 13.28133 13.如申請專利範圍第12項所墀之平面顯示器，其中上述 特徵值係該相鄰複數發光二極體所在區域的像素灰階值 分佈之平均值。 14.如申請專利範圍第13項所述之平面顯示器，其中上述 步驟（b3)之該發光二極體亮度值係以下式得到. f'L) * 其中L係像素灰階值分佈之平均值，Γ1為㈣ 發光二極體亮度值之轉換函數。 15·如申請專利範圍第10項所述之平面顯示器，更包含. -影像處理裝置，其根據該相鄰複數發光二極體所在區 域的所有像素的亮度輪廓，以調整該相鄰複數發光二極^ 所在區域的所有像素的灰階值。 16·如申請專利範圍第15項所述之平面顯示-器，其中上述 之影像處理裝置執行下列步驟： ' (cl)建立該相鄰複數發光二極體所涵蓋像素於所有灰 階值之複數三維亮度⑽’其[γ軸向代表該複數發光二 極體所涵蓋像素之位置，ζ軸向代表該複數發光二極體所 涵蓋像素之亮度值； LSI 19 1328133 (c2)根據該複數三維亮度柃廓產生相對於所有灰階值 之複數逆向調整遮罩矩陣； (c3)根據該複數逆向調整遮罩矩陣以調整該相鄰複數 發光二極體所在區域之像素亮度值。 17. 如申請專利範圍第16項所述之平面顯示器，其中上述 步驟（cl)之複數三維亮度輪廓之建立係先產生該區域像 暑素最大灰階值之三維亮度輪廓，再以比例法得出其他灰階 值之三維亮度輪廓。 18. 如申請專利範圍第17項所述之平面顯示器，其中上述 步驟（cl)之複數三維亮度輪廓之建立係先產生該區域像 素任意複數灰階值之三維亮度輪廓，再以内插法得出其他 灰階值之三維亮度輪廓。 20