TWI406244B - 用於液晶面板之背光控制方法及相關液晶顯示器 - Google Patents

用於液晶面板之背光控制方法及相關液晶顯示器 Download PDF

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Description

用於液晶面板之背光控制方法及相關液晶顯示器
本發明係指一種用於一液晶面板之背光控制方法，尤指一種用來改善區域背光所造成之相鄰區域互相混光之背光控制方法。
傳統上，液晶面板之背光模組係以冷陰極螢光燈管(Cold Cathode Fluorescent Lamp,CCFL)作為光源，而隨著發光二極體的發光效率不斷提升且成本日益降低，發光二極體(Light Emitting Diode,LED)有逐漸取代冷陰極螢光燈管來作為背光模組光源的趨勢。
此外，由於發光二極體具有反應快速的特性，因此，現今背光模組更可藉由分區控制的方式，亦即區域背光，將液晶面板劃分成複數個背光區域，使各區域的背光亮度隨著液晶面板的畫面變化而有所變動，而達到節省功率消耗，並提高對比度的效果。
一般來說，每一背光區域之背光亮度係由該區域中所有畫素(Pixel)之灰階平均值決定。請參考第1圖，第1圖為採用區域背光之一習知液晶面板10之示意圖。其中，背光區域和畫素分別以粗黑線和虛線表示。如第1圖所示，液晶面板10被劃分成M×N個背光區域，而每一背光區域係由複數個畫素組成。以一背光區域BL1為例，將背光區域中所有畫素之灰階值相加並除以畫素總數之後，所得數值將可決定其對應的背光亮度，而其他背光區域亦以此類推，於此不多加贅述。
然而，由於發光二極體之光線並不完全準直，亦即具有一發散角(Lambertian Angle)，因此當相鄰兩背光區域之背光亮度相差過大時，原本要顯示黑影像的區域，會因相鄰區域背光發光的原因，導致其邊緣會有光暈的現象產生，如第2圖所示。
簡而言之，當相鄰背光區域間之灰階值差異過大時，習知用來決定背光亮度之方法會使顯示影像之邊緣產生光暈現象，而影響畫面品質。
因此，本發明之目的即在於提供一種用於液晶面板之背光控制方法及相關液晶顯示器。
本發明係揭露一種用於一液晶面板之背光控制方法，其包含有將該液晶面板分成複數個背光區域，以分區控制該些背光區域之每一背光區域之背光亮度，該些背光區域之每一背光區域包含有複數個畫素；設定該些背光區域之每一背光區域之一擴大計算區域及一加權計算區域，該擴大計算區域係由每一背光區域向外擴大形成，而該加權計算區域則集中於每一背光區域之中央，其範圍不大於該擴大計算區域；以及根據該擴大計算區域及該加權計算區域中所有畫素所計算出之一灰階加權平均值，決定每一背光區域之背光亮度。
本發明另揭露一種可改善畫面品質之液晶顯示器，其包含有一液晶面板、一背光模組、一緩衝記憶體及一背光控制單元。該背光模組設於該液晶面板上，用來將該液晶面板分成複數個背光區域，以分別提供該些背光區域之每一背光區域之背光光源。其中，該些背光區域之每一背光區域包含有複數個畫素。該緩衝記憶體電性連接於該液晶面板，用來暫存該些背光區域之每一背光區域中所有畫素的灰階值。該背光控制單元電性連接於該背光模組及該緩衝記憶體，用來設定該些背光區域之每一背光區域之一擴大計算區域及一加權計算區域，以根據該擴大計算區域及該加權計算區域中所有畫素所計算出之一灰階加權平均值，決定每一背光區域之背光亮度。其中，該擴大計算區域係由每一背光區域向外擴大形成，而該加權計算區域則集中於每一背光區域之中央，其範圍不大於該擴大計算區域。
在說明書及後續的申請專利範圍當中使用了某些詞彙來指稱特定的元件。所屬領域中具有通常知識者應可理解，製造商可能會用不同的名詞來稱呼同樣的元件。本說明書及後續的申請專利範圍並不以名稱的差異來作為區別元件的方式，而是以元件在功能上的差異來作為區別的基準。在通篇說明書及後續的請求項當中所提及的「包含」係為一開放式的用語，故應解釋成「包含但不限定於」。此外，「電性連接」一詞在此係包含任何直接及間接的電氣連接手段。因此，若文中描述一第一裝置電性連接於一第二裝置，則代表該第一裝置可直接連接於該第二裝置，或透過其他裝置或連接手段間接地連接至該第二裝置。
請參考第3圖，第3圖為本發明用於液晶面板之一背光控制流程30之示意圖。背光控制流程30係用來改善區域背光所造成相鄰區域互相混光的現象，其包含有下列步驟：
步驟300：開始。
步驟302：將液晶面板分成複數個背光區域，以分區控制每一背光區域之背光亮度，其中每一背光區域係由複數個畫素組成。
步驟304：設定每一背光區域之一擴大計算區域及一加權計算區域，該擴大計算區域係由每一背光區域向外擴大形成，而該加權計算區域則集中於每一背光區域之中央，其範圍不大於該擴大計算區域。
步驟306：根據該擴大計算區域及該加權計算區域中所有畫素所計算出之一灰階加權平均值，決定每一背光區域之背光亮度。
步驟308：結束。
根據背光控制流程30，本發明首先將液晶面板分成複數個背光區域，以分區控制每一背光區域之背光亮度。接著，設定每一背光區域之一擴大計算區域及一加權計算區域，以根據該擴大計算區域及該加權計算區域中所有畫素所計算出之一灰階加權平均值，決定每一背光區域之背光亮度。其中，該擴大計算區域係由每一背光區域向外擴大形成，而該加權計算區域則集中於每一背光區域之中央，其範圍不大於該擴大計算區域。
也就是說，在決定背光區域之背光亮度時，本發明係將所需計算之畫素範圍更加擴大到相鄰之背光區域，並且運用權重的方式加強原本區域所要顯現的色度，以減少相鄰背光區域的混光現象。
較佳地，上述背光區域之背光亮度係由一發光元件產生，而該發光元件係由發光二極體(LED)組成。在此情形下，本發明背光控制流程30另可根據發光元件之一發散角(Lambertian Angle)及發光元件與液晶面板之一間距，決定該擴大計算區域之範圍。請參考第4圖，第4圖為一液晶面板40之剖面示意圖。如第4圖所示，當光線從一背光模組41透過一光學薄膜42射出時，在一般情況下其與法線方向並不完全準直，亦即具有一發散角(Lambertian Angle)θ，因此本發明可根據光學薄膜41與液晶面板42之一間距S1及發散角θ，計算出原始背光區域所需向外擴大之一距離L1，從而決定擴大計算區域之範圍。
此外，在步驟306中，本發明係根據擴大計算區域中所有畫素之灰階平均值及加權計算區域中所有畫素之灰階平均值決定每一背光區域之背光亮度。因此，若加權計算區域之權重為一倍，本發明可進一步將擴大計算區域之畫素數量與加權計算區域之畫素數量之一總和設為2的次方，以簡化實現除法運算的困難度。在此情形下，本發明可藉由簡單的右移，實現複雜的除法運算，而計算出每一背光區域之背光亮度。
舉例來說，請參考第5a圖，第5a圖為本發明背光控制流程30之一實施例示意圖。其中，實線表示原始背光區域之範圍，虛線表示擴大計算區域之範圍，而鏈線則表示加權計算區域之範圍。首先，本發明可根據發光元件之發散角及發光元件與液晶面板之間距，決定擴大計算區域之範圍。如第5a圖所示，假設原始背光區域包含有A×B個畫素，則根據上述計算，擴大計算區域可由原始背光區域分別向上下和左右擴大m個畫素及n個畫素，而包含有N×M個畫素。其中，N值跟M值可分別由下式表示：N=A＋2n及M=B＋2m。接著，本發明可適當地設計加權計算區域之範圍，使得擴大計算區域之畫素數量與加權計算區域之畫素數量之總和為2的次方，以簡化實現除法運算的困難度，其可藉由下式表示：W=2K -N×M，其中W值代表加權計算區域之畫素數量，而K值為使2K 大於或等於N×M之一正整數。
例如，已知原始背光區域包含有50×50個畫素(A=50，B=50)，若擴大計算區域可由原始背光區域分別向上下和左右各擴大5個畫素(n=5，m=5)，則擴大計算區域將包含有60×60個畫素(N=60，M=60)，亦即N×M=3600。在此情形下，本發明可將K值可設定為使得2K 大於擴大計算區域所包含畫素數量之一最小值(K=12)，因此，該加權計算區域之畫素加權統計數量將等於496畫素(W=212 -3600)，其可為一包含31×16個畫素之方形區域，如第5b圖所示；或亦可為一包含20×20個畫素之方形區域，其中央再包含一加重權重之小區域(20×20＋8×12=396)，如第5c圖所示。
如此一來，透過背光控制流程30，本發明可改善當相鄰背光區域間之灰階值差異過大時，顯示影像邊緣所產生之光暈現象，而改善畫面品質。
另一方面，若背光區域位於液晶面板之邊緣或角落，則擴大計算區域可僅朝向液晶面板之中央進行擴大，使得其所包含之畫素數量與其他背光區域相同，如第6圖及第7圖所示，如此相對應變化亦屬本發明之範圍。請注意，上述實施例僅為本發明之舉例說明，而不為本發明之限制，本領域具通常知識者當可根據實際需求做適當地修改，例如調整加權計算區域之權重或分佈等等，其亦屬本發明之範圍。
請繼續參考第8圖，第8圖為本發明可改善畫面品質之一液晶顯示器80之示意圖。液晶顯示器80係用來實現上述背光控制流程30，其包含有一液晶面板81、一背光模組82，一緩衝記憶體83及一背光控制單元84。背光模組82設於液晶面板81上，用來將液晶面板81劃分成複數個背光區域，以分別提供每一背光區域之背光光源。緩衝記憶體83電性連接於液晶面板81，用來暫存每一背光區域之所有畫素之灰階值。背光控制單元84電性連接於背光模組82及緩衝記憶體83，用來設定每一背光區域之一擴大計算區域及一加權計算區域，以根據該擴大計算區域及該加權計算區域中所有畫素所計算出之灰階加權平均值，決定每一背光區域之背光亮度。其中，該擴大計算區域係由每一背光區域向外擴大形成，而該加權計算區域則集中於每一背光區域之中央，其範圍不大於該擴大計算區域之大小。關於液晶顯示器30之詳細操作，請參考上述說明，於此不再贅述。
綜上所述，在決定背光區域之背光亮度時，本發明係將所需計算之畫素範圍更加擴大到相鄰之背光區域，並且運用權重的方式加強原本區域所要顯現的色度，使得原本所應顯示出的色度不會因為周遭的相異而被過度修正。如此一來，本發明可改善當相鄰背光區域間之灰階值差異過大時，顯示影像邊緣所產生之光暈現象，而改善畫面品質。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
10、40、81．．．液晶面板
BL1．．．背光區域
30．．．背光控制流程
300～308．．．步驟
41、82．．．背光模組
42．．．光學薄膜
S1．．．間距
θ．．．發散角
L1．．．距離
80．．．液晶顯示器
83．．．緩衝記憶體
84．．．背光控制單元
第1圖為採用區域背光之一習知液晶面板之示意圖。
第2圖說明了相鄰背光區域因背光亮度差異過大所產生之光暈現象。
第3圖為本發明用於液晶面板之一背光控制流程之示意圖。
第4圖為一液晶面板之剖面示意圖。
第5a至5c圖為本發明背光控制流程之實施例示意圖。
第6圖為本發明背光控制流程之實施例示意圖。
第7圖為本發明背光控制流程之實施例示意圖。
第8圖為本發明可改善畫面品質之一液晶顯示器之示意圖。
30．．．背光控制流程
300～308．．．步驟

Claims (9)

  1. 一種用於一液晶面板之背光控制方法，包含有：將該液晶面板分成複數個背光區域，以分區控制該些背光區域之每一背光區域之背光亮度，該些背光區域之每一背光區域包含有複數個畫素；設定該些背光區域之每一背光區域之一擴大計算區域及一加權計算區域，該擴大計算區域係由每一背光區域向外擴大形成，而該加權計算區域則集中於每一背光區域之中央，其範圍不大於該擴大計算區域；以及根據該擴大計算區域及該加權計算區域中所有畫素所計算出之一灰階加權平均值，決定每一背光區域之背光亮度；其中，該些背光區域之每一背光區域之背光亮度係由一發光元件產生。
  2. 如請求項1所述之背光控制方法，其中該擴大計算區域之畫素加權統計數量與該加權計算區域之畫素加權統計數量之一總和為2的次方。
  3. 如請求項1所述之背光控制方法，其另包含：根據該發光元件之一發散角(Lambertian Angle)及該發光元件與該液晶面板之一間距，決定該擴大計算區域之範圍。
  4. 如請求項1所述之背光控制方法，其中該發光元件係由發光二極 體(LED)組成。
  5. 一種可改善畫面品質之液晶顯示器，包含有：一液晶面板；一背光模組，設於該液晶面板上，用來將該液晶面板分成複數個背光區域，以分別提供該些背光區域之每一背光區域之背光光源，該些背光區域之每一背光區域包含有複數個畫素；一緩衝記憶體，電性連接於該液晶面板，用來暫存該些背光區域之每一背光區域中所有畫素的灰階值；以及一背光控制單元，電性連接於該背光模組及該緩衝記憶體，用來設定該些背光區域之每一背光區域之一擴大計算區域及一加權計算區域，以根據該擴大計算區域及該加權計算區域中所有畫素所計算出之一灰階平均值，決定每一背光區域之背光亮度；其中，該擴大計算區域係由每一背光區域向外擴大形成，而該加權計算區域則集中於每一背光區域之中央，其範圍不大於該擴大計算區域。
  6. 如請求項5所述之液晶顯示器，其中該擴大計算區域之畫素加權統計數量與該加權計算區域之畫素加權統計數量之一總和為2的次方。
  7. 如請求項5所述之液晶顯示器，其中該些背光區域之每一背光區域之背光光源係由一發光元件產生。
  8. 如請求項7所述之液晶顯示器，其中該背光控制單元另根據該發光元件之一發散角(Lambertian Angle)及該發光元件與該液晶面板之一間距，決定該擴大計算區域之範圍。
  9. 如請求項7所述之液晶顯示器，其中該發光元件係由發光二極體(LED)組成。
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