专利名称：消除发光二极管背光模块支撑柱周围阴影的方法
技术领域：
本发明基本上是关于一种消除噪声的方法，特别是关于一种消除矩阵式发光二极管(Light Emitting Diode或LED)背光模块支撑柱周围阴影的方法。
背景技术：
目前常用的液晶显示器背光模块包括冷阴极灯管(Cold CathodeFluorescent Lamp或CCFL)和发光二极管。因为环保与色彩鲜艳度等因素的优势，发光二极管已有渐渐崛起的趋势。尤其在高对比液晶显示器的领域，发光二极管的高亮度特性，更令传统的冷阴极灯管背光模块难以望其项背。
无论使用冷阴极灯管或是发光二极管，传统液晶显示器背光模块的运作方式是整片背光模块一起点亮，而非局部甚至单个独立控制。此外，传统液晶显示器中配合背光模块使用的光学板常有较佳的光扩散性或漫射性，以达到亮度的均匀。然而，在高对比液晶显示器的应用，为了达到较佳的对比，例如10000∶1以上，在背光模块的控制方式和搭配的光学板结构均和传统方式有所差异甚至背道而驰。举例而言，对于发光二极管常需要单个独立控制其亮度，且光学板的选用则在于能达到局部亮度集中的效果而非着重于使背光亮度均匀化。
大尺寸液晶显示面板通常需要安装数个支撑柱于背光模块和液晶面板或背光模块和例如扩散板等的光学板之间以将液晶面板或光学板维持于固定的水平高度。在高对比液晶显示器的应用，由于背光模块中发光二极管的亮度是单独分别控制，加上如前所述所选用光学板的亮度集中特性，支撑柱附近的亮度可能因周围发光二极管的明暗程度不同或是支撑柱本身的存在，使得光线折射或反射不平均而产生阴影。
图1显示发光二极管背光模块中典型的支撑柱和其周围的发光二极管以及液晶面板或发光二极管以及例如扩散板的光学板间相对位置的示意图，于此图式中是以发光二极管以及液晶面板90为例说明。其包含支撑柱10、多个发光二极管20、和液晶面板90。如图1所示，支撑柱10位于作为背光用途的四个发光二极管20之间，其目的如前所述是在于将液晶面板90维持于固定的水平高度。由于支撑柱10和其周围发光二极管20间的相对位置或支撑柱10周围发光二极管20彼此的亮度差异会造成面板上在背光模块支撑柱10附近的像素有明显的阴影，此阴影将进一步造成在背光模块支撑柱附近实际图像的失真。
发明内容
基于上述的问题，其有必要提出一种消除平面显示器发光二极管背光模块支撑柱周围阴影的方法，以确保整体图像显示的质量。
本发明的目的之一即在于提出一种消除平面显示器发光二极管背光模块支撑柱周围阴影的方法，以确保在背光模块支撑柱附近的实际图像不会失真。
本发明的另一目的在于提出一种使用发光二极管背光模块的平面显示器，其含有消除发光二极管背光模块支撑柱周围阴影的装置，以确保在背光模块支撑柱附近的实际图像不会失真。
基于上述目的，本发明结合支撑柱与周围发光二极管间相对位置的限制、支撑柱周围发光二极管的亮度控制、以及图像处理提出一种消除平面显示器发光二极管背光模块支撑柱周围阴影的方法。此方法主要包含对于平面显示器提供发光二极管背光模块，其具有支撑柱位于该背光模块内，且支撑柱位于周围发光二极管之间；以及根据发光二极管所在区域的像素灰阶值分布以得到发光二极管亮度值，并以此发光二极管亮度值点亮支撑柱周围的发光二极管。此方法还可以包含根据支撑柱周围多个发光二极管所在区域的所有像素的亮度轮廓，以调整相关像素的灰阶值。
基于上述目的，本发明还提供一种平面显示器，包含矩阵式发光二极管背光模块，其具有至少一支撑柱位于该背光模块内，且该支撑柱位于相邻多个发光二极管之间；及背光控制装置，其根据该相邻多个发光二极管所在区域的像素灰阶值分布以得到发光二极管亮度值，并以该发光二极管亮度值同时点亮该相邻多个发光二极管。
本揭示的实施例的诸多特色可经由以下图式更进一步被理解。
图1显示发光二极管背光模块中典型的支撑柱和其周围的发光二极管以及液晶面板间相对位置的示意图；图2例示将支撑柱置于其周围发光二极管的中心；图3显示依据本发明一较佳实施例的发光二极管亮度控制的流程；图4显示依据本发明一较佳实施例的图像处理步骤的流程；图5A例示求取逆向调整屏蔽矩阵的方法；以及图5B例示逆向调整屏蔽矩阵作用于支撑柱周围发光二极管涵盖区域像素的方法。
10 支撑柱20 发光二极管22 发光二极管构成的虚拟矩形D1/D2 虚拟矩形的边长30-36 发光二极管亮度控制步骤40-44 图像处理步骤90 液晶面板50 原始灰阶矩阵52 获取图像灰阶矩阵54 逆向调整屏蔽矩阵56 调整灰阶矩阵具体实施方式
以下将配合图式详细说明依据本发明的较佳实施例，不同图式内相同的编号或标记代表相同的元件或概念。
依据本发明的一较佳实施例，本发明的方法主要包含步骤(a)和步骤(b)。步骤(a)是对于平面显示器提供发光二极管背光模块，其具有支撑柱位于背光模块内，且将支撑柱置于其周围发光二极管之间；步骤(b)是依据发光二极管所涵盖区域的像素值，将支撑柱周围的发光二极管控制于相同的亮度，以使得支撑柱周围有均匀的背光。
图2例示依据此较佳实施例步骤(a)相关概念的示意图，其包含支撑柱10和多个发光二极管20。此外，图2还包含虚拟矩形22。步骤(a)将支撑柱10置于其周围多个发光二极管20之间。假设多个发光二极管20所构成的虚拟矩形22的长和宽分别为D1和D2，则如图2所示，支撑柱10于虚拟矩形22所形成的投影应置于虚拟矩形22之中。并且，支撑柱10投影形状的中心，最好置于距离此虚拟矩形22的长和宽分别为D1/2和D2/2的中心位置。举例而言，若支撑柱10的投影为圆形，则此圆形应位于虚拟矩形22之中，且其圆心最好与虚拟矩形22的中心重叠，意即位于其中央位置。当然，支撑柱10于虚拟矩形22上的投影并不限制为圆形，其亦可以是正方形、矩形、正多边形、或是任何大约对称于其中心点的对称几何形状。
此较佳实施例的步骤(b)是依据发光二极管所涵盖区域的像素值，将支撑柱10周围的发光二极管20控制于均匀的亮度。背光模块发光二极管20实际点亮的亮度值随其涵盖的像素实际亮度分布而不同。实作上，背光模块内的任一发光二极管的亮度是由其所涵盖的像素区域内的像素实际亮度分布所决定。换言之，任一发光二极管20所涵盖的像素区域内的像素实际亮度分布可以经由某种转换f-1而得到此发光二极管20应显示的亮度。像素实际亮度通常以数字化的灰阶(gray level)值表示，意即，f-1是一种将灰阶值转换为发光二极管亮度值的函数(function)。f-1的转换细节可能随各面板的设计规格而不同，因其不在本发明的范围内，故在此不予赘述。
本较佳实施例的步骤(b)又可再加以细分，其细节显示于图3。图3的流程包含四个步骤，分别为步骤30，取得支撑柱周围发光二极管涵盖区域的图像数据；步骤32，计算步骤30的图像数据分布平均值；步骤34，依据步骤32得到的图像数据分布平均值产生支撑柱周围发光二极管的亮度值；步骤36，依据步骤34得到的发光二极管亮度值点亮支撑柱周围的发光二极管。步骤30所谓的图像数据可以是上述发光二极管涵盖区域内的像素灰阶值。举例而言，假设支撑柱周围发光二极管涵盖n个像素且由步骤30得到的图像数据包含L1、L2、...、Ln计n个像素灰阶值，则步骤32可经由计算(L1+L2+...+Ln)/n而得到图像数据分布平均值。步骤34则可以利用步骤30和32产生的图像数据分布平均值，通过上述函数f-1转换为支撑柱周围发光二极管的亮度。步骤36则进一步通过操控发光二极管的控制信号将支撑柱周围的发光二极管均设定于步骤34转换所得的亮度。
本发明的另一实施例中，上述步骤32亦可以依据步骤30得到的图像数据计算其它种特征值，再于步骤34利用得到的特征值通过上述函数f-1转换为支撑柱周围发光二极管的亮度。例如，步骤32可以计算步骤30得到的图像数据的中间值(median value)，或是将步骤30得到的图像数据定出数个门槛值，再依据此数个门槛值将图像数据分为数个群组，而赋予每个群组不同权重以求其加权平均值。本领域技术人员应能理解，不同的特征值会产生互有优劣的效果，此等计算方法的替代均应视为在本发明范畴之内。
一般而言，经过步骤(a)和步骤(b)调整后的发光二极管背光模块的支撑柱阴影效应已显着减少。以下将说明依据本发明的另一实施例，其更进一步处理图像数据以增进消除阴影的效果。本实施例包含三个主要步骤，除了步骤(a)和步骤(b)和上述实施例相同之外，另外尚包含图像处理步骤(c)，其依据支撑柱周围多个发光二极管所涵盖区域的所有像素的亮度轮廓，调整所有像素的灰阶值。此图像处理步骤(c)又可分为三个步骤，其细节显示于图4。图4的流程包含下列步骤步骤40，建立支撑柱周围发光二极管所涵盖像素于所有灰阶值的三维亮度轮廓(3D luminance profile)；步骤42，依据步骤40产生的三维亮度轮廓计算所有灰阶值对应于支撑柱周围发光二极管涵盖区域像素的逆向调整屏蔽矩阵(inverse mask)；步骤44，将此逆向调整屏蔽矩阵作用于支撑柱周围发光二极管涵盖区域的像素灰阶值。
步骤40所谓三维亮度轮廓的建立可以利用诸如数字相机等任何图像获取装置进行，且必须在支撑柱周围发光二极管控制于均匀亮度的条件下建立。典型的三维亮度轮廓可以X-Y轴向代表发光二极管涵盖区域像素的位置坐标，Z轴向则代表像素的亮度值。此外，建立支撑柱周围发光二极管涵盖区域像素所有灰阶值三维亮度轮廓的方式可以有不同的变异。最直接的方式是对每一灰阶均直接取得其对应的三维亮度轮廓。假设系统的灰阶值分为0至255，计256阶，除了灰阶值0不需考虑外，可以产生255个三维亮度轮廓。或者，可以先产生最大亮度灰阶值，例如255，的三维亮度轮廓，然后以比例法求取其它亮度灰阶值的三维亮度轮廓。又或者，亦可以产生数个代表性灰阶值的三维亮度轮廓，而后以内插法求取其它亮度灰阶值的三维亮度轮廓。假设系统的灰阶值分为0至255，则如上所述步骤40将产生255个三维亮度轮廓。
图5A示范如何求取步骤42所述的逆向调整屏蔽矩阵。此处仅示范原始灰阶值为255的情况，其它情形可依此类推。图5A包含原始灰阶矩阵50、获取图像灰阶矩阵52、和逆向调整屏蔽矩阵54。此处的矩阵仅包含5×5的局部区域内的25个像素。像素的数目可能视实际情况有所差异，不过相对的逆向调整屏蔽矩阵产生方法可依本说明的方法类推。每一矩阵单位方格内的数字可能代表该位置上像素的灰阶值或是灰阶值相关运算数据，视各矩阵的性质而定。由于此例是示范原始灰阶值为255的情况，故原始灰阶矩阵50内的像素灰阶值均为255。获取图像灰阶矩阵52则包含不同的像素灰阶值，其均等于或略小于255，代表背光模块支撑柱周围图像获取的实际灰阶值。逆向调整屏蔽矩阵54的每一单位方格分别为获取图像灰阶矩阵52中最小的像素灰阶值和每一单位方格的像素值的差。由图5A可知，此例中，获取图像灰阶矩阵52中最小的像素灰阶值为248。例如，获取图像灰阶矩阵52中含有像素值为248、251和255的单位方格，其逆向调整屏蔽矩阵54相对单位方格的值将分别为0、-3(即248-251)和-7(即248-255)。
步骤44所谓的将此逆向调整屏蔽矩阵作用于支撑柱周围发光二极管涵盖区域的像素，是将支撑柱周围发光二极管涵盖区域的原始像素亮度灰阶值加上对应的逆向调整屏蔽矩阵中的调整值。支撑柱周围发光二极管涵盖区域的像素依其所在位置和原始亮度灰阶值的不同而有不同的调整值。参见图5B，其示范原始灰阶值为255的图像经过步骤44后的结果。图5B包含原始灰阶矩阵50、逆向调整屏蔽矩阵54、和调整灰阶矩阵56。由图5B可知，调整灰阶矩阵56是由原始灰阶矩阵50加上逆向调整屏蔽矩阵54而产生。
以上实施例仅是可能的实作范例。许多变异或修改均可在不脱离本揭示的原理下达成。该等变异或修改均应视为在本揭示范畴之内而为所附的权利要求范围所保护。
权利要求
1.一种消除平面显示器的背光模块支撑柱阴影的方法，包含(a)提供矩阵式发光二极管背光模块，其具有至少一支撑柱位于该背光模块内，且该支撑柱位于相邻多个发光二极管之间；及(b)根据该相邻多个发光二极管所在区域的像素灰阶值分布以得到发光二极管亮度值，并以该发光二极管亮度值同时点亮该相邻多个发光二极管。
2.根据权利要求1所述消除平面显示器的背光模块支撑柱阴影的方法，其中该支撑柱位于该相邻多个发光二极管的中央位置。
3.根据权利要求1或2所述消除平面显示器的背光模块支撑柱阴影的方法，其中上述的步骤(b)包含下列步骤(b1)取得该支撑柱的该相邻多个发光二极管所在区域的像素灰阶值分布；(b2)计算该像素灰阶值分布的特征值；(b3)根据该特征值，以产生该发光二极管亮度值；及(b4)根据该发光二极管亮度值同时点亮该相邻多个发光二极管。
4.根据权利要求3所述消除平面显示器的背光模块支撑柱阴影的方法，其中上述特征值是该像素灰阶值分布的平均值。
5.根据权利要求4所述消除平面显示器的背光模块支撑柱阴影的方法，其中上述步骤(b3)的发光二极管亮度值是以下式得到f-1(L)其中L是该像素灰阶值分布的平均值，f-1为像素灰阶值对发光二极管亮度值的转换函数。
6.根据权利要求1所述消除平面显示器的背光模块支撑柱阴影的方法，还包含(c)根据该相邻多个发光二极管所在区域的所有像素的亮度轮廓，以调整该相邻多个发光二极管所在区域的所有像素的灰阶值。
7.根据权利要求6所述消除平面显示器的背光模块支撑柱阴影的方法，其中上述的步骤(c)包含下列步骤(c1)建立该相邻多个发光二极管所涵盖像素于所有灰阶值的多个三维亮度轮廓，其X-Y轴向代表该多个发光二极管所涵盖像素的位置，Z轴向代表该像素的亮度值；(c2)根据该多个三维亮度轮廓产生相对于所有灰阶值的多个逆向调整屏蔽矩阵；(c3)根据该多个逆向调整屏蔽矩阵以调整该相邻多个发光二极管所在区域的像素亮度值。
8.根据权利要求7所述消除平面显示器的背光模块支撑柱阴影的方法，其中上述步骤(c1)的多个三维亮度轮廓的建立是先产生该区域像素最大灰阶值的三维亮度轮廓，再以比例法得出其它灰阶值的三维亮度轮廓。
9.根据权利要求7所述消除平面显示器的背光模块支撑柱阴影的方法，其中上述步骤(c1)的多个三维亮度轮廓的建立是先产生该区域像素任意多个灰阶值的三维亮度轮廓，再以内插法得出其它灰阶值的三维亮度轮廓。
10.一种平面显示器，包含矩阵式发光二极管背光模块，其具有至少一支撑柱位于该背光模块内，且该支撑柱位于相邻多个发光二极管之间；及背光控制装置，其根据该相邻多个发光二极管所在区域的像素灰阶值分布以得到发光二极管亮度值，并以该发光二极管亮度值同时点亮该相邻多个发光二极管。
11.根据权利要求10所述的平面显示器，其中该支撑柱位于该相邻多个发光二极管的中央位置。
12.根据权利要求10或11所述的平面显示器，其中上述的背光控制装置执行下列步骤(b1)取得该支撑柱的该相邻多个发光二极管所在区域的像素灰阶值；(b2)计算该像素灰阶值分布的特征值；(b3)根据该特征值，以产生该发光二极管亮度值；及(b4)根据该发光二极管亮度值同时点亮该相邻多个发光二极管。
13.根据权利要求12所述的平面显示器，其中上述特征值是该像素灰阶值分布的平均值。
14.根据权利要求13所述的平面显示器，其中上述步骤(b3)的发光二极管亮度值是以下式得到f-1(L)其中L是该像素灰阶值分布的平均值，f-1为像素灰阶值对发光二极管亮度值的转换函数。
15.根据权利要求10所述的平面显示器，还包含图像处理装置，其根据该相邻多个发光二极管所在区域的所有像素的亮度轮廓，以调整该相邻多个发光二极管所在区域的所有像素的灰阶值。
16.根据权利要求15所述的平面显示器，其中上述的图像处理装置执行下列步骤(c1)建立该相邻多个发光二极管所涵盖像素于所有灰阶值的多个三维亮度轮廓，其X-Y轴向代表该多个发光二极管所涵盖像素的位置，Z轴向代表该像素的亮度值；(c2)根据该多个三维亮度轮廓产生相对于所有灰阶值的多个逆向调整屏蔽矩阵；(c3)根据该多个逆向调整屏蔽矩阵以调整该相邻多个发光二极管所在区域的像素亮度值。
17.根据权利要求16所述的平面显示器，其中上述步骤(c1)的多个三维亮度轮廓的建立是先产生该区域像素最大灰阶值的三维亮度轮廓，再以比例法得出其它灰阶值的三维亮度轮廓。
18.根据权利要求17所述的平面显示器，其中上述步骤(c1)的多个三维亮度轮廓的建立是先产生该区域像素任意多个灰阶值的三维亮度轮廓，再以内插法得出其它灰阶值的三维亮度轮廓。
全文摘要
本发明提出一种消除平面显示器发光二极管背光模块支撑柱周围阴影的方法。此方法主要包含对于平面显示器提供发光二极管背光模块，其具有支撑柱位于该背光模块内，且支撑柱位于周围发光二极管之间；以及根据发光二极管所在区域的像素灰阶值分布(gray level distribution)以得到发光二极管亮度值，并以此发光二极管亮度值点亮支撑柱周围的发光二极管。此方法还可以包含根据支撑柱周围多个发光二极管所在区域的所有像素的亮度轮廓(profile)，以调整相关像素的灰阶值。
文档编号G09G3/34GK1888954SQ200610094519
公开日2007年1月3日 申请日期2006年6月9日 优先权日2006年6月9日
发明者汪德美, 蔡博仁 申请人:友达光电股份有限公司