專利名稱：液晶顯示器和調(diào)節(jié)液晶顯示器亮度的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種液晶顯示器(LCD)和調(diào)節(jié)其亮度的方法。更具體地講，本發(fā)明涉及一種能夠根據(jù)輸入圖像信號調(diào)節(jié)背光的每個局部區(qū)域的亮度、從而提高對比度，并通過以預(yù)定比例降低用來調(diào)節(jié)每個局部區(qū)域的亮度的代表值來有效地減小使背光發(fā)光所需的功率的LCD和用于實現(xiàn)該LCD的方法。
背景技術(shù)：
通常，液晶顯示器(LCD)用于電視(TV)、筆記本電腦、臺式電腦等，以顯示圖像。由于用于這樣的LCD的液晶自身不能發(fā)光，所以LCD必須使用從額外光源發(fā)射的光。因此，LCD在液晶面板的后表面上設(shè)置有用于形成光源的背光，從而通過根據(jù)液晶的運動調(diào)節(jié)從背光發(fā)射的光的透射率來顯示圖像。
傳統(tǒng)的均勻背光向LCD面板提供均勻的光。然而，由于入射在液晶面板上的光的損失而導(dǎo)致暗圖像(例如，那些像素值為“0”的圖像)沒有被完全表現(xiàn)。因此，對比度大大降低。
另外，傳統(tǒng)的均勻背光在通過根據(jù)圖像信號調(diào)節(jié)屏幕亮度從而在屏幕上再現(xiàn)全色方面存在局限性。例如，圖像(如焰火顯示場景或爆炸場景)包括需要高亮度的部分。然而，對圖像沒有適當?shù)难a償方法。因此，難以逼真地表現(xiàn)圖像。因此，這種需求已產(chǎn)生明亮地表現(xiàn)屏幕的特定部分并暗淡地表現(xiàn)屏幕的另外的特定部分以提高對比度、從而表現(xiàn)清晰逼真的圖像的方法。
另外，傳統(tǒng)的均勻背光對暗圖像或亮圖像使用相同的背光亮度。因此，在傳統(tǒng)的背光的與能夠以低亮度充分顯示的暗圖像或次亮圖像相對應(yīng)的局部區(qū)域中，浪費使背光發(fā)光所需的功率。
此外，即使背光被劃分成局部區(qū)域并能夠調(diào)節(jié)每個局部區(qū)域，使得具有局部高亮度的圖像能夠被有效地表現(xiàn)，由于相鄰的局部區(qū)域之間的相互影響而發(fā)生光損失和光增益。因此，必須補償光損失和光增益，并且必須減小根據(jù)圖像的運動程度而產(chǎn)生的偽像。
因此，存在對這樣的系統(tǒng)和方法的需求，所述系統(tǒng)和方法根據(jù)輸入圖像調(diào)節(jié)背光的每個局部區(qū)域的亮度，并進一步使不期望的光損失、光增益和偽像最小化。

發(fā)明內(nèi)容
提供了本發(fā)明的示例性實施例，以解決至少上面的問題和/或缺點，并提供至少下面所述的優(yōu)點。因此，本發(fā)明實施例的一方面是為了提供一種能夠根據(jù)輸入圖像信號調(diào)節(jié)背光的每個局部區(qū)域的亮度、從而提高對比度，并通過以預(yù)定比例降低用來調(diào)節(jié)每個局部區(qū)域的亮度的代表值來有效地減小使背光發(fā)光所需的功率的LCD和用于實現(xiàn)該LCD的調(diào)節(jié)亮度的方法。
本發(fā)明實施例的另一方面是為了提供一種能夠補償在相鄰的局部區(qū)域之間發(fā)生的光損失和光增益，從而提高對比度，并可減小偽像的LCD和用于實現(xiàn)該LCD的調(diào)節(jié)LCD亮度的方法。
根據(jù)本發(fā)明實施例的示例性方面，提供了一種LCD，包括發(fā)光器，包括多個發(fā)光體，所述發(fā)光器被劃分成預(yù)定數(shù)目的局部區(qū)域；背光驅(qū)動器，連接到所述發(fā)光器，以控制所述發(fā)光器的每個局部區(qū)域的亮度；控制器，用于根據(jù)輸入圖像信號計算用于調(diào)節(jié)所述發(fā)光器的每個局部區(qū)域的亮度的代表值，并將所述代表值作為用于調(diào)節(jié)每個局部區(qū)域的亮度的亮度調(diào)節(jié)信號輸出到所述背光驅(qū)動器。
優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明實施例的示例性方面，所述控制器可以濾波并輸出所述亮度調(diào)節(jié)信號。
優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明實施例的示例性方面，濾波可以是空間濾波和/或時間濾波。
優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明實施例的示例性方面，所述控制器可根據(jù)輸入圖像信號基于每個灰度級將每個局部區(qū)域的像素分類成多個像素，以預(yù)定的間隔將灰度級劃分成多個部分，通過使用每個部分的像素數(shù)目和每個部分的灰度級的平均值來計算將被用來調(diào)節(jié)每個局部區(qū)域的亮度的所述代表值。
根據(jù)本發(fā)明實施例的示例性方面，使用下面的等式(1)計算所述代表值(1)
L=f(L_Thr*(N0(M0256)2+N1(M1256)2+N2(M2256)2+N3(M3256)2+N4(M4256)2+N5(M5256)2))]]>+N6(M6256)2+N7(M7256)2))]]>其中，L_Thr表示用于補償每個局部區(qū)域的亮度的系數(shù)，Mn(n＝0，1，2，...)表示部分n的灰度級的平均值，Nn(n＝0，1，2，...)表示部分n的像素數(shù)目。
優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明實施例的示例性方面，如果整個輸入圖像信號的平均亮度低于預(yù)定的閾值，則所述代表值大于整個輸入圖像信號的平均亮度的局部區(qū)域被應(yīng)用新代表值L′，以調(diào)節(jié)該局部區(qū)域的亮度，所述新代表值L′已被使用下面的等式(2)補償(2)L′＝L+BEN*(L-mean)其中，L′表示亮度損失已被補償?shù)木植繀^(qū)域的新代表值，L表示被補償之前的代表值，BEN表示用于補償亮度的系數(shù)，mean表示整個輸入圖像的平均亮度。
優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明實施例的示例性方面，所述控制器能夠與輸入圖像信號同步地以與處理輸入圖像信號的速度基本上相同的速度調(diào)節(jié)所述發(fā)光器的亮度。
另外，優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明實施例的示例性方面，所述控制器能夠以與處理輸入圖像信號的速度不同的速度調(diào)節(jié)所述發(fā)光器的亮度。
根據(jù)本發(fā)明實施例的示例性方面，提供了一種根據(jù)輸入圖像信號計算用于調(diào)節(jié)發(fā)光器的每個局部區(qū)域的亮度的代表值的方法，包括輸出所計算的代表值，作為亮度調(diào)節(jié)信號；基于所述亮度調(diào)節(jié)信號調(diào)節(jié)每個局部區(qū)域的亮度。
根據(jù)本發(fā)明實施例的另一示例性方面，提供了一種LCD，包括背光單元，包括發(fā)光器，所述發(fā)光器被劃分成預(yù)定數(shù)目的局部區(qū)域，從而可以調(diào)節(jié)每個局部區(qū)域的亮度；LCD單元，包括LCD面板和LCD驅(qū)動器；控制器，用于根據(jù)輸入圖像信號計算將被用于調(diào)節(jié)每個局部區(qū)域的亮度的代表值，以預(yù)定的比例降低所述代表值，以減小背光單元的功耗，并將降低了的代表值輸出到背光單元。
優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明實施例的示例性方面，所述預(yù)定的比例使用下面的等式(3)計算(3)R＝A/(A+T_Thr*(255-A))
其中，R表示所述預(yù)定的比例，A表示分離點灰度級，即，與排除了白高斯噪聲的局部區(qū)域中的每個相對應(yīng)的圖像像素的最大灰度級，T_Thr表示在“0”和“1”之間的范圍內(nèi)的預(yù)定的閾值。
優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明實施例的示例性方面，所述分離點灰度級A可滿足下面的等式(4)(4)Σg=0AH(g)≥Cut_Thr,]]>Σg=0A-1H(g)<Cut_Thr]]>其中，g表示灰度級，H(g)表示與“0”至“g”相對應(yīng)的像素的總數(shù)目，Cut_Thr表示允許大量的像素屬于灰度級“0”至“A”的預(yù)定的閾值。
優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明實施例的示例性方面，所述控制器可將與每個局部區(qū)域相對應(yīng)的圖像像素的的灰度級乘以“1/R”或“(1/R)1/γ”，以補償由降低了的代表值導(dǎo)致的背光單元的亮度的減小，使得能夠調(diào)節(jié)將要顯示的圖像的亮度。
優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明實施例的示例性方面，所述控制器可對所述代表值執(zhí)行空間濾波，保持局部區(qū)域中亮度最大的局部區(qū)域的亮度。
根據(jù)本發(fā)明實施例的示例性方面，所述控制器可使用下面的等式(5)對所述代表值執(zhí)行時間濾波(5),Lout(n)(k)=P′·LST(n)(k)+(1-P′)·Lout(n-1)(k)]]>其中，P′表示用于濾波的預(yù)定的閾值，且P′＝min(P+S，1)，這里P＝|Mean_P-Mean_C|/256，S＝|Mean_P-Mean_C|/256，Lout(n)(k)表示濾波之后當前幀的第k局部區(qū)域的最終輸出亮度，LST(n)(k)表示當前幀的第k局部區(qū)域的亮度，Lout(n-1)(k)表示先前幀的第k局部區(qū)域的最終輸出亮度，P表示幀亮度變化，S表示局部區(qū)域的亮度變化，Mean_P表示先前幀的像素的平均亮度，Mean_C表示當前幀的像素的平均亮度。
根據(jù)本發(fā)明實施例的示例性方面，提供了一種根據(jù)輸入圖像信號計算用于調(diào)節(jié)發(fā)光器的每個局部區(qū)域的亮度的代表值的方法，包括以預(yù)定的比例降低所述代表值，以減小使背光發(fā)光所需的功率；將降低了的代表值輸出到背光單元，以應(yīng)用所述降低了的代表值來調(diào)節(jié)每個局部區(qū)域的亮度。


通過下面結(jié)合附圖的描述，本發(fā)明實施例的上述和其它目的、特征和優(yōu)點將變得更加清楚，附圖中圖1是示出根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的液晶顯示器(LCD)的結(jié)構(gòu)的示意性框圖；圖2是示出根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的計算每個局部區(qū)域的代表值的方法的柱狀圖；圖3是示出根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的補償局部區(qū)域的代表值的方法的曲線圖；圖4是示出根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的調(diào)節(jié)亮度的方法的流程圖；圖5是示出根據(jù)本發(fā)明另一示例性實施例的降低代表值以減小使背光發(fā)光所需的功率的方法的曲線圖；圖6是示出根據(jù)本發(fā)明另一示例性實施例的補償圖像像素的亮度的方法的曲線圖；圖7是示出根據(jù)本發(fā)明另一示例性實施例的調(diào)節(jié)亮度的方法的流程圖。
整個附圖中，相同的附圖標號將被理解為表示相同的部件、特征和結(jié)構(gòu)。
具體實施例方式
將參照附圖更詳細地描述本發(fā)明的特定的示例性實施例。
提供在描述中定義的內(nèi)容(例如詳細的構(gòu)造和部件描述)是為了幫助全面理解本發(fā)明。因此，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將明白，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可對這里描述的實施例作出各種改變和修改。另外，為了清晰和簡潔起見，省略了公知的功能或構(gòu)造。
圖1是示出根據(jù)本發(fā)明實施例的液晶顯示器(LCD)的結(jié)構(gòu)的示意性框圖。參照圖1，圖像處理器100處理輸入圖像信息，以將被劃分成紅色、綠色和藍色(R、G和B)信號的圖像數(shù)據(jù)輸出到控制器200。
控制器200計算將被用來調(diào)節(jié)每個局部區(qū)域的亮度的代表值，并將所述代表值輸出到背光單元300。背光單元300包括驅(qū)動器310和發(fā)光器320，在發(fā)光器320中可調(diào)節(jié)每個局部區(qū)域的亮度。
發(fā)光器320包括多個發(fā)光體并被劃分成預(yù)定數(shù)目的局部區(qū)域。多個發(fā)光體可以是用作LCD中的背光源的發(fā)光二極管(LED)。然而，本發(fā)明不限于具有發(fā)光二極管的背光，而是可應(yīng)用任何背光，例如使用冷陰極熒光燈(CCFL)、場發(fā)射顯示器(FED)、表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射顯示器(SED)等的背光。
形成預(yù)定數(shù)目的局部區(qū)域，從而局部地控制亮度。例如，發(fā)光器320可被劃分成8×8個局部區(qū)域，因而總共得到64個局部區(qū)域，從而計算并控制每個局部區(qū)域的亮度。
驅(qū)動器310連接到發(fā)光器320，以利用脈寬調(diào)制(PWM)法、線性驅(qū)動法等來選擇性地控制發(fā)光器320的每個局部區(qū)域的亮度。
控制器200根據(jù)圖像處理器100產(chǎn)生的圖像信號計算用于調(diào)節(jié)發(fā)光器320的每個局部區(qū)域的亮度的代表值。
圖2是示出根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的在圖1中示出的LCD的控制器200中計算應(yīng)用于發(fā)光器320的每個局部區(qū)域的代表值的方法的柱狀圖。
每個局部區(qū)域的圖像像素根據(jù)灰度級(沿著水平軸)被分類成多個像素(沿著垂直軸)。例如，提取與從“0”到“255”的灰度級中的每個相對應(yīng)的像素數(shù)目，以產(chǎn)生圖2中所示的柱狀圖。這里，優(yōu)選的是，如等式(6)所示地取得R、G和B灰度級中的最大灰度級，以確定來自輸入圖像信號的每個圖像像素的灰度級Y＝max(R，G，B)...(6)其中，Y表示灰度級。
如果最大灰度級不是在R、G和B灰度級中取得的，則會發(fā)生顏色失真。
灰度級(例如，從“0”到“255”)被以預(yù)定的間隔劃分成多個部分，以通過利用每個部分的像素數(shù)目和每個部分的灰度級的平均值來計算將用于調(diào)節(jié)每個局部區(qū)域的亮度的代表值。
例如，如圖2所示，灰度級被劃分成從R0到R7的八個部分，以計算將用于調(diào)節(jié)每個局部區(qū)域的亮度的代表值。通過使用等式(1)采用圖2所示的方法來計算每個局部區(qū)域的代表值，等式(1)如下L=f(L_Thr*(N0(M0256)2+N1(M1256)2+N2(M2256)2+N3(M3256)2+N4(M4256)2+N5(M5256)2))...(1)]]>+N6(M6256)2+N7(M7256)2))]]>其中，L_Thr表示用于補償每個局部區(qū)域的亮度的系數(shù)，Mn(n＝0，1，2，...)表示部分n的灰度級(Y)的平均值，Nn(n＝0，1，2，...)表示部分n的像素數(shù)目。
等式(1)使得主要基于圖像信號的大量像素所位于的灰度級來調(diào)節(jié)亮度。
通常，由于相鄰的局部區(qū)域之間的相互影響導(dǎo)致的光損失而必須補償所計算的代表值。例如，如果暗圖像作為場景的背景(例如夜空中的星星或焰火顯示)，則由于暗背景而導(dǎo)致在明亮的部分中發(fā)生光損失。因此，需要補償光損失。使用等式(2)來補償代表值，等式(2)如下L′＝L+BEN*(L-mean)...(2)其中，L′表示亮度損失已被補償?shù)木植繀^(qū)域的新代表值，L表示亮度損失沒被補償?shù)木植繀^(qū)域的代表值，BEN表示用于補償亮度的系數(shù)，mean表示整個輸入圖像的平均亮度。
圖3是示出使用等式(2)來補償特定的局部區(qū)域的代表值的方法的曲線圖。如果整個輸入圖像的平均亮度(沿著垂直軸)低于預(yù)定的閾值(即，如果圖像整體上是暗圖像)，則代表值大于整個輸入圖像的平均亮度的局部區(qū)域(沿著水平軸)被應(yīng)用通過使用等式(2)補償了的新代表值L′，以調(diào)節(jié)所述局部區(qū)域的亮度。
預(yù)定的閾值是暗圖像的閾值，并能夠被預(yù)設(shè)置成預(yù)定值，例如通過使用操縱器來設(shè)置成預(yù)定值。另外，局部區(qū)域的代表值的平均值可代替整個輸入圖像的平均亮度被用作補償條件的比較參考值。
控制器200將通過等式(2)計算出的代表值施加到局部區(qū)域，以調(diào)節(jié)每個局部區(qū)域的亮度，并根據(jù)圖像的特性使用空間濾波器和/或時間濾波器。
例如，如果在不同大小的幾個局部區(qū)域中顯示亮圖像，則由于單獨計算每個局部區(qū)域的代表值，所以相鄰的局部區(qū)域之間的亮度差可增加。因此，在局部區(qū)域之間會出現(xiàn)灰度級差異。在這種情況下，可使用空間濾波器來自然地在相鄰的局部區(qū)域中表現(xiàn)亮圖像。
另外，在具有臨時改變亮度的運動畫面的情況下，由于局部區(qū)域的代表值突增而導(dǎo)致會發(fā)生背光的閃爍。在這種情況下，可采用時間濾波器。
通常，低通濾波器可用作空間濾波器和時間濾波器?？臻g濾波器和時間濾波器對本領(lǐng)域技術(shù)人員是公知的，因此將省略對其另外描述。
控制器200可以以與輸入圖像信號的處理速度相同的速度與輸入圖像同步地調(diào)節(jié)發(fā)光器的亮度，或者可以以與輸入圖像信號的處理速度不同的速度調(diào)節(jié)發(fā)光器的亮度。例如，如果比輸入圖像信號更慢地調(diào)節(jié)發(fā)光器的亮度，則可防止上述的閃爍。
圖4是示出根據(jù)本發(fā)明實施例的調(diào)節(jié)每個局部區(qū)域的亮度的方法的流程圖。在步驟S1中，計算發(fā)光器的每個局部區(qū)域的代表值。在步驟S2中，根據(jù)亮度的減小來補償代表值。在步驟S3中，對代表值濾波來自然地表現(xiàn)相鄰的局部區(qū)域之間的運動畫面。在步驟S4中，輸出代表值作為亮度調(diào)節(jié)信號。在步驟S5中，基于亮度調(diào)節(jié)信號來調(diào)節(jié)每個局部區(qū)域的亮度。
現(xiàn)在將描述根據(jù)本發(fā)明另一實施例的調(diào)節(jié)亮度的方法。
根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，可使用非線性空間濾波器代替上面提到的普通空間濾波器來對在前面的實施例中所計算的代表值進行空間濾波，以補償灰度級差異。這是因為用作普通空間濾波器的低通濾波器提取頻率低于特定值的信號，因而會劣化峰值亮度。因此，以保持最大代表值的方式來執(zhí)行濾波。
例如，如果使用順次布置的五個分接頭(tap)L1、L2、L3、L4和L5來執(zhí)行濾波，則可通過取由在分接頭L2和L4之間選擇的最大值乘以預(yù)定的濾波系數(shù)而得到的值、由在分接頭L1和L5之間選擇的最大值乘以預(yù)定的濾波系數(shù)而得到的值以及當前分接頭L3的代表值中的一個最大值來確定當前分接頭L3的濾波后的亮度值。這里，預(yù)定的濾波系數(shù)是在“0”和“1”之間的范圍內(nèi)的值。
可通過預(yù)定的比例R來減小已應(yīng)用空間濾波的代表值，以減小使背光發(fā)光所需的功率。所述預(yù)定的比例R可使用等式(3)來計算，等式(3)如下R＝A/(A+T_Thr*(255-A))...(3)其中，R表示預(yù)定的比例，A表示分離點(cutoff)灰度級，即，與排除了白高斯噪聲的局部區(qū)域中的每個相對應(yīng)的圖像像素的最大灰度級，T_Thr表示在“0”和“1”之間的范圍內(nèi)的預(yù)定的閾值。這里，最大灰度級A滿足等式(4)，等式(4)如下Σg=0AH(g)≥Cut_Thr,]]>Σg=0A-1G(g)<Cut_Thr...(4)]]>其中，g表示灰度級，H(g)表示與“0”至“g”相對應(yīng)的像素的總數(shù)目，Cut_Thr表示允許大量的像素屬于灰度級“0”至“A”的預(yù)定的閾值。
優(yōu)選地，值A(chǔ)是必須滿足等式(4)的灰度級，即，排除了白高斯噪聲的相應(yīng)局部區(qū)域的灰度級的最大值。如在等式(3)和等式(4)中所示，可結(jié)合圖像像素的灰度級來確定用于降低局部區(qū)域的代表值的預(yù)定的比例R。
圖5是示出通過使用上述的等式確定的預(yù)定的比例R降低空間濾波后的代表值的方法的曲線圖。因此，每個局部區(qū)域(沿著水平軸)的亮度級(沿著垂直軸)由于代表值的減小而被降低，因而使得使發(fā)光器發(fā)光所需的功率變得經(jīng)濟。
另外，可使用等式(5)對降低了的代表值進行時間濾波，等式(5)如下Lout(n)(k)=P′·LST(n)(k)+(1-P′)·Lout(n-1)(k)...(5)]]>其中，P′表示用于濾波的預(yù)定的閾值，且P′＝min(P+S，1)，這里P＝|Mean_P-Mean_C|/256，S＝|Mean_P-Mean_C|/256，Lout(n)(k)表示濾波之后當前幀的第k局部區(qū)域的最終輸出亮度，LST(n)(k)表示當前幀的第k局部區(qū)域的亮度，Lout(n-1)(k)表示先前幀的第k局部區(qū)域的最終輸出亮度，P表示幀亮度變化，S表示局部區(qū)域的亮度變化，Mean_P表示先前幀的像素的平均亮度，Mean_C表示當前幀的像素的平均亮度。
與傳統(tǒng)的時間濾波相比，由于預(yù)定的閾值P′為“1”或更小，所以根據(jù)本發(fā)明實施例的時間濾波可有利地應(yīng)用于在先前幀和當前幀之間具有大的亮度差的圖像，如當場景從白天變?yōu)楹谝箷r的圖像。
另外，控制器200可調(diào)節(jié)與背光單元300的每個局部區(qū)域相對應(yīng)的圖像像素的亮度，以補償以預(yù)定的比例R降低的局部區(qū)域的亮度，從而減小使背光發(fā)光所需的功率。
圖6是示出補償與每個局部區(qū)域相對應(yīng)的圖像像素的亮度的方法的曲線圖。用于補償?shù)闹礡re使用所計算的預(yù)定的比例R來減小使背光發(fā)光所需的功率。這里，通過根據(jù)像素的灰度級和將要顯示的亮度之間的關(guān)系將局部區(qū)域(沿著垂直軸)的每個灰度級(沿著水平軸)乘以“1/R”或“(1/R)1/γ(γ＞1)”來調(diào)節(jié)將要顯示的圖像的亮度。也就是說，當執(zhí)行伽馬補償時，適于將灰度級乘以“(1/R)1/γ”。
圖7是示出根據(jù)本發(fā)明另一實施例的調(diào)節(jié)LCD的亮度的方法的流程圖。在步驟S601中，計算背光的每個局部區(qū)域的代表值。在步驟S602中，根據(jù)亮度的減小來補償所計算的代表值。在步驟S603中，空間濾波代表值。在步驟S604中，以預(yù)定的比例降低空間濾波后的代表值，從而減小使背光發(fā)光所需的功率。在步驟S605中，對降低了的代表值進行時間濾波，并將其輸出到背光單元300。
在步驟S606中，補償與背光的每個局部區(qū)域相對應(yīng)的圖像像素的亮度，從而補償背光的以預(yù)定的比例R降低的每個局部區(qū)域的亮度。
然后，亮度已被補償了的圖像像素的圖像信號被輸出到LCD單元400，從而通過LCD驅(qū)動器410在LCD面板420上顯示圖像信號。這里，預(yù)定的比例R用來補償圖像像素的亮度。
如上所述，在根據(jù)本發(fā)明實施例的LCD和調(diào)節(jié)該LCD亮度的方法中，可根據(jù)輸入圖像信號來調(diào)節(jié)背光的每個局部區(qū)域的亮度。因此，可提高對比度。另外，可以以預(yù)定的比例降低用于調(diào)節(jié)每個局部區(qū)域的亮度的代表值，從而有效地減小使背光發(fā)光所需的功率。
此外，可補償在相鄰的局部區(qū)域之間發(fā)生的光損失和光增益，以提高對比度。另外，可減小偽像。
前面所述的實施例和優(yōu)點只是示例性的，不應(yīng)理解為限制本發(fā)明。這些示例性實施例可容易地應(yīng)用于其它類型的設(shè)備。另外，本發(fā)明的實施例的描述是示出性的，并不限制權(quán)利要求的范圍，在不脫離由權(quán)利要求及其等同物限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，多種替換、修改和變化對本領(lǐng)域技術(shù)人員將是明顯的。
權(quán)利要求
1.一種液晶顯示器，包括發(fā)光器，包括多個發(fā)光體，所述發(fā)光器被劃分成預(yù)定數(shù)目的局部區(qū)域；背光驅(qū)動器，連接到所述發(fā)光器，用于控制所述發(fā)光器的每個局部區(qū)域的亮度；控制器，用于根據(jù)輸入圖像信號計算用于調(diào)節(jié)所述發(fā)光器的每個局部區(qū)域的亮度的代表值，并將所述代表值作為用于調(diào)節(jié)每個局部區(qū)域的亮度的亮度調(diào)節(jié)信號輸出到所述背光驅(qū)動器。
2.如權(quán)利要求1所述的液晶顯示器，其中，所述控制器被構(gòu)造為濾波器，并輸出所述亮度調(diào)節(jié)信號。
3.如權(quán)利要求2所述的液晶顯示器，其中，所述控制器被構(gòu)造為濾波器，并使用空間濾波和時間濾波中的至少一種來輸出所述亮度調(diào)節(jié)信號。
4.如權(quán)利要求1所述的液晶顯示器，其中，所述控制器被構(gòu)造為根據(jù)輸入圖像信號基于每個灰度級將每個局部區(qū)域的像素分類成多個像素；以預(yù)定的間隔將灰度級劃分成多個部分，通過使用每個部分的像素數(shù)目和每個部分的灰度級的平均值來計算將被用來調(diào)節(jié)每個局部區(qū)域的亮度的所述代表值。
5.如權(quán)利要求4所述的液晶顯示器，其中，使用下面的等式計算所述代表值L=f(L_Thr*(N0(M0256)2+N1(M1256)2+N2(M2256)2+N3(M3256)2+N4(M4256)2+N5(M5256)2]]>+N6(M6256)2+N7(M7256)2))]]>其中，L_Thr表示用于補償每個局部區(qū)域的亮度的系數(shù)，Mn(n＝0，1，2，...)表示部分n的灰度級的平均值，Nn(n＝0，1，2，...)表示部分n的像素數(shù)目。
6.如權(quán)利要求5所述的液晶顯示器，其中，如果整個輸入圖像信號的平均亮度低于預(yù)定的閾值，則所述代表值大于整個輸入圖像信號的平均亮度的局部區(qū)域被應(yīng)用新代表值L′，以調(diào)節(jié)該局部區(qū)域的亮度，所述新代表值L′已被使用下面的等式補償L′＝L+BEN*(L-mean)其中，L′表示亮度損失已被補償?shù)木植繀^(qū)域的新代表值，L表示被補償之前的代表值，BEN表示用于補償亮度的系數(shù)，mean表示整個輸入圖像的平均亮度。
7.如權(quán)利要求1所述的液晶顯示器，其中，所述控制器被構(gòu)造為與輸入圖像信號同步地以與處理輸入圖像信號的速度基本上相同的速度調(diào)節(jié)所述發(fā)光器的亮度。
8.如權(quán)利要求1所述的液晶顯示器，其中，所述控制器被構(gòu)造為以與處理輸入圖像信號的速度不同的速度調(diào)節(jié)所述發(fā)光器的亮度。
9.一種調(diào)節(jié)液晶顯示器亮度的方法，包括根據(jù)輸入圖像信號計算用于調(diào)節(jié)發(fā)光器的每個局部區(qū)域的亮度的代表值；輸出所計算的代表值，作為亮度調(diào)節(jié)信號；基于所述亮度調(diào)節(jié)信號調(diào)節(jié)每個局部區(qū)域的亮度。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，還包括對所述亮度調(diào)節(jié)信號濾波并將其輸出。
11.如權(quán)利要求9所述的方法，其中，根據(jù)輸入圖像信號計算用于調(diào)節(jié)發(fā)光器的每個局部區(qū)域的亮度的代表值的步驟包括根據(jù)輸入圖像信號基于每個灰度級將每個局部區(qū)域的像素分類成多個像素；以預(yù)定的間隔將灰度級劃分成多個部分，通過使用每個部分的像素數(shù)目和每個部分的灰度級的平均值來計算將被用來調(diào)節(jié)每個局部區(qū)域的亮度的所述代表值。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中，使用下面的等式計算所述代表值L=f(L_Thr*(N0(M0256)2+N1(M1256)2+N2(M2256)2+N3(M3256)2+N4(M4256)2+N5(M5256)2]]>+N6(M6256)2+N7(M7256)2))]]>其中，L_Thr表示用于補償每個局部區(qū)域的亮度的系數(shù)，Mn(n＝0，1，2，...)表示部分n的灰度級的平均值，Nn(n＝0，1，2，...)表示部分n的像素數(shù)目。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，還包括如果整個輸入圖像信號的平均亮度低于預(yù)定的閾值，則使用下面的等式來補償所述代表值大于整個輸入圖像信號的平均亮度的局部區(qū)域的亮度損失L′＝L+BEN*(L-mean)其中，L′表示亮度損失已被補償?shù)木植繀^(qū)域的新代表值，L表示被補償之前的代表值，BEN表示用于補償亮度的系數(shù)，mean表示整個輸入圖像的平均亮度。
14.如權(quán)利要求9所述的方法，其中，與輸入圖像信號同步地以與處理輸入圖像信號的速度基本上相同的速度調(diào)節(jié)所述發(fā)光器的亮度。
15.如權(quán)利要求9所述的方法，其中，以與處理輸入圖像信號的速度不同的速度調(diào)節(jié)所述發(fā)光器的亮度。
16.一種液晶顯示器，包括背光單元，包括發(fā)光器，所述發(fā)光器被劃分成預(yù)定數(shù)目的局部區(qū)域，并且構(gòu)造為可以調(diào)節(jié)每個局部區(qū)域的亮度；液晶顯示單元，包括液晶顯示面板和液晶顯示驅(qū)動器；控制器，用于根據(jù)輸入圖像信號計算將被用于調(diào)節(jié)每個局部區(qū)域的亮度的代表值，以預(yù)定的比例降低所述代表值，以減小背光單元的功耗，并將降低了的代表值輸出到背光單元。
17.如權(quán)利要求16所述的液晶顯示器，其中，所述預(yù)定的比例使用下面的等式計算R＝A/(A+T_Thr*(255-A))其中，R表示所述預(yù)定的比例，A表示分離點灰度級，T_Thr表示在“0”和“1”之間的范圍內(nèi)的預(yù)定的閾值。
18.如權(quán)利要求17所述的液晶顯示器，其中，所述分離點灰度級A表示與排除了白高斯噪聲的局部區(qū)域相對應(yīng)的圖像像素的最大灰度級。
19.如權(quán)利要求17所述的液晶顯示器，其中，所述分離點灰度級A滿足下面的等式Σg=0AH(g)≥Cut_Thr,]]>Σg=0A-1H(g)<Cut_Thr]]>其中，g表示灰度級，H(g)表示與“0”至“g”相對應(yīng)的像素的總數(shù)目，Cut_Thr表示允許大量的像素屬于灰度級“0”至“A”的預(yù)定的閾值。
20.如權(quán)利要求19所述的液晶顯示器，其中，所述控制器被構(gòu)造為將與每個局部區(qū)域相對應(yīng)的圖像像素的的灰度級乘以值“1/R”和值“(1/R)1/γ”中的至少一個，以補償由降低了的代表值導(dǎo)致的背光單元的亮度的減小，使得能夠調(diào)節(jié)將要顯示的圖像的亮度。
21.如權(quán)利要求16所述的液晶顯示器，其中，所述控制器被構(gòu)造為對所述代表值執(zhí)行空間濾波，以保持局部區(qū)域中亮度最大的局部區(qū)域的亮度。
22.如權(quán)利要求16所述的液晶顯示器，其中，所述控制器使用下面的等式對所述代表值執(zhí)行時間濾波Lout(n)(k)=P′·LST(n)(k)+(1-P′)·Lout(n-1)(k)]]>其中，P′表示用于濾波的預(yù)定的閾值，且P′＝min(P+S，1)，這里P＝|Mean_P-Mean_C|/256，S＝|Mean_P-Mean_C|/256，Lout(n)(k)表示濾波之后當前幀的第k局部區(qū)域的最終輸出亮度，LST(n)(k)表示當前幀的第k局部區(qū)域的亮度，Lout(n-1)(k)表示先前幀的第k局部區(qū)域的最終輸出亮度，P表示幀亮度變化，S表示局部區(qū)域的亮度變化，Mean_P表示先前幀的像素的平均亮度，Mean_C表示當前幀的像素的平均亮度。
23.一種調(diào)節(jié)液晶顯示器亮度的方法，包括根據(jù)輸入圖像信號計算用于調(diào)節(jié)發(fā)光器的每個局部區(qū)域的亮度的代表值；以預(yù)定的比例降低所述代表值，以減小背光單元的功耗；將降低了的代表值輸出到背光單元，以應(yīng)用所述降低了的代表值來調(diào)節(jié)每個局部區(qū)域的亮度。
24.如權(quán)利要求23所述的方法，其中，所述預(yù)定的比例使用下面的等式計算R＝A/(A+T_Thr*(255-A))其中，R表示所述預(yù)定的比例，A表示分離點灰度級，T_Thr表示在“0”和“1”之間的范圍內(nèi)的預(yù)定的閾值。
25.如權(quán)利要求24所述的方法，其中，所述分離點灰度級A是與排除了白高斯噪聲的局部區(qū)域相對應(yīng)的圖像像素的最大灰度級。
26.如權(quán)利要求24所述的方法，其中，所述分離點灰度級A滿足下面的等式Σg=0AH(g)≥Cut_Thr,]]>Σg=0A-1H(g)<Cut_Thr]]>其中，g表示灰度級，H(g)表示與“0”至“g”相對應(yīng)的像素的總數(shù)目，Cut_Thr表示允許大量的像素屬于灰度級“0”至“A”的預(yù)定的閾值。
27.如權(quán)利要求26所述的方法，還包括將與每個局部區(qū)域相對應(yīng)的圖像像素的的灰度級乘以值“1/R”和值“(1/R)1/γ”中的至少一個，以調(diào)節(jié)將要顯示的圖像的亮度，從而補償由降低了的代表值導(dǎo)致的背光單元的亮度的減小。
28.如權(quán)利要求23所述的方法，還包括對所述代表值執(zhí)行空間濾波，以保持局部區(qū)域中亮度最大的局部區(qū)域的亮度。
29.如權(quán)利要求23所述的方法，還包括使用下面的等式對所述代表值執(zhí)行時間濾波Lout(n)(k)=P′·LST(n)(k)+(1-P′)·Lout(n-1)(k)]]>其中，P′表示用于濾波的預(yù)定的閾值，且P′＝min(P+S，1)，這里P＝|Mean_P-Mean_C|/256，S＝|Mean_P-Mean_C|/256，Lout(n)(k)表示濾波之后當前幀的第k局部區(qū)域的最終輸出亮度，LST(n)(k)表示當前幀的第k局部區(qū)域的亮度，Lout(n-1)(k)表示先前幀的第k局部區(qū)域的最終輸出亮度，P表示幀亮度變化，S表示局部區(qū)域的亮度變化，Mean_P表示先前幀的像素的平均亮度，Mean_C表示當前幀的像素的平均亮度。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種液晶顯示器(LCD)和調(diào)節(jié)LCD的亮度的方法。該LCD包括發(fā)光器，包括多個發(fā)光體，所述發(fā)光器被劃分成預(yù)定數(shù)目的局部區(qū)域；背光驅(qū)動器，連接到發(fā)光器，以控制發(fā)光器的每個局部區(qū)域的亮度；控制器，根據(jù)輸入圖像信號計算用于調(diào)節(jié)發(fā)光器的每個局部區(qū)域的亮度的代表值，并將該代表值作為用于調(diào)節(jié)每個局部區(qū)域的亮度的亮度調(diào)節(jié)信號輸出到背光驅(qū)動器。因此，可根據(jù)輸入圖像信號來調(diào)節(jié)背光的每個局部區(qū)域的亮度，以提高對比度。另外，可以以預(yù)定的比例降低用于調(diào)節(jié)每個局部區(qū)域的亮度的代表值，從而有效地減小使背光發(fā)光所需的功率。此外，可補償在相鄰的局部區(qū)域之間發(fā)生的光損失和光增益，以提高對比度，并可減小偽像。
文檔編號G09G3/36GK101086573SQ20071000706
公開日2007年12月12日 申請日期2007年2月8日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月9日
發(fā)明者鄭俊鎬, 陳韓鋒, 洪昌完, 樸永浚, 成埈豪, 催勛, 成基范, 金炯來 申請人:三星電子株式會社