对像素数据进行补偿的方法和液晶显示器的制作方法

专利名称：对像素数据进行补偿的方法和液晶显示器的制作方法
技术领域：
本发明的示例性实施方式涉及对像素数据进行补偿的方法和使用该方法的液晶
显不器。
背景技术：
本申请要求2009年11月23日提交的韩国专利申请No. 10-2009-00113143的优 先权，此处以引证的方式并入其全部内容，就像在此进行了完整阐述一样。由于其诸如重量轻、外形薄以及功耗低的优良特性，液晶显示器的应用范围已经 逐渐得到扩展。背光式液晶显示器对施加到液晶层的电场进行控制并调制来自背光单元的 光，由此显示图像。液晶显示器的图像质量取决于对比度特性。图像质量限于仅使用控制施加于液晶 显示板的液晶层的数据电压以调制液晶层的透光率的方法对于对比度特性进行的改进。因 此，开发了用于基于输入图像对背光单元的亮度进行控制的背光调光方法以改善对比度特 性，因而极大地改善了对比度特性。背光调光方法基于输入图像自适应地控制背光单元的 亮度，由此降低功耗。背光调光方法包括用于控制液晶显示板的整个显示表面的亮度的全 局调光方法和用于通过将显示表面划分成多个块以局部地控制液晶显示板的显示表面的 亮度的局部调光方法。全局调光方法可以改善在两个连续排列的帧周期之间测量的动态对比度。局部调 光方法在一个帧周期期间对显示表面的亮度进行局部控制，由此改善了使用全局调光方法 难以改善的静态对比度。局部调光方法将背光单元划分成多个块，以使与明亮的图像相对应的块的背光亮 度高，而使与相对暗的图像相对应的块的背光亮度低。由于在局部调光方法中单独地开启 各自包括光源的多个块，因此块中的背光亮度比在非局部调光状态中(即，当没有应用局 部调光时)开启背光单元的所有光源时测得的背光亮度低。在局部调光方法中，可以补偿 像素数据以补偿低背光亮度。可以基于对开启的属于各个块的光源的光量进行分析的结果 来补偿像素数据。对光量的分析使用通过以数字方式表现各个像素的光量而获得的光分布 (light profile) 0光分布是通过得到特定像素的光量与从围绕该特定像素的像素到达该 特定像素所需的光量之和并随后将该和乘以各个像素的调光值而获得的值。光分布是以数 字方式表现各个像素的光量的值。但是，在相关技术的计算光分布的方法中，在液晶显示板 的侧部或角部中的各个像素的光量计算值中存在着较大误差，该较大误差会反映在像素数 据的补偿值上。

发明内容
本发明的示例性实施方式提供了一种补偿像素数据的方法和使用该方法的液晶 显示器，该方法能够当在局部调光中针对像素数据补偿来计算光分布时将液晶显示板的侧 部和角部中各个像素的光量的误差减到最小。
在一个方面，一种对像素数据进行补偿的方法包括以下步骤扩展真实画面的侧 部和角部以设置虚拟画面；使用所述真实画面的调光值来设置所述虚拟画面的调光值；使 用被映射到预定分析区的所述虚拟画面的所述调光值来计算所述真实画面上的各像素的 光量；以及将各像素的光量乘以各像素的增益以调制像素数据。在另一个方面，一种对像素数据进行补偿的方法包括以下步骤使用预定分析区 的调光值来计算各像素的光量；将液晶显示板的侧部和角部的第一增益值设置为比该液晶 显示板的中部的第二增益值更大；以及将存在于所述液晶显示板的所述侧部和所述角部中 的各第一像素的光量乘以所述第一增益值以调制所述第一像素的数据，并且将存在于所述 液晶显示板的所述中部中的各第二像素的光量乘以所述第二增益值以调制所述第二像素 的数据。在另一个方面，一种液晶显示器包括液晶显示板；背光单元，其被构造成向所述 液晶显示板提供光；光源驱动器，其被构造成驱动所述背光单元的光源；局部调光控制器， 其被构造成将所述液晶显示板划分成多个块，计算各个块的调光值，使用各个块的所述调 光值来控制所述光源驱动器，并且调制所述液晶显示板的像素数据。所述局部调光控制器扩展真实画面的侧部和角部以设置虚拟画面，使用所述真实 画面的调光值来设置所述虚拟画面的调光值，使用被映射到预定分析区的所述虚拟画面的 所述调光值来计算所述真实画面上的各像素的光量，并且将各像素的所述光量乘以各像素 的增益以调制像素数据。所述局部调光控制器使用预定分析区的调光值来计算各像素的光量，将液晶显示 板的侧部和角部的第一增益值设置为比该液晶显示板的中部的第二增益值更大，将存在于 所述液晶显示板的所述侧部和所述角部中的各第一像素的光量乘以所述第一增益值以调 制所述第一像素的数据，并且将存在于所述液晶显示板的所述中部中的各第二像素的光量 乘以所述第二增益值以调制所述第二像素的数据。


附图被包括在本说明书中以提供对本发明的进一步理解，并结合到本说明书中且 构成本说明书的一部分，附图示出了本发明的实施方式，且与说明书一起用于解释本发明 的原理。附图中图1例示了 100%调光值时的光分布和60%调光值时的光分布；图2A例示了当调光值是100%时用于根据光源与待分析的分析区的像素之间的 距离来计算光分布的方法；图2B例示了当调光值是60%时用于根据光源与待分析的分析区的像素之间的距 离来计算光分布的方法；图3例示了到达液晶显示板的角部的像素的光；图4A到图4C是例示了液晶显示板的中部、侧部、和角部中的光分布的计算结果的 模拟图像；图5例示了根据本发明的示例性实施方式的应用于补偿像素数据的方法的虚拟 画面；图6例示了相关技术和本发明的示例性实施方式的在液晶显示板的画面与侧部和角部中的分析区之间的映射示例；图7是根据本发明的示例性实施方式的液晶显示器的框图；图8是图7所示的液晶显示板的像素阵列的一部分的等效电路图；以及图9是详细示出了图7所示的局部调光控制器的框图。
具体实施例方式此后将参照附图更加全面地描述本发明，在附图中示出了本发明的示例实施方 式。但是，可以按照不同的形式来实施本发明，因此不应将本发明理解为限于此处说明的实 施方式。相同的标号在整个说明书中表示相同的元件。在以下的描述中，如果确定对与本 发明相关的已知功能或构造的详细描述会使本发明的主题不清楚，则略去该详细描述。为了便于准备说明书而选择了在以下描述中使用的元件的名称。因此，这些元件 的名称可以与这些元件在真实产品中使用的名称不同。在对本发明的示例性实施方式进行描述之前，参照图1到图4C来描述用于计算光 分布的方法，以帮助理解本发明的示例性实施方式。图1例示了 100%调光值时的光分布和60%调光值时的光分布。图2A例示了当调 光值是100%时用于根据光源与待分析的分析区的像素之间的距离来计算光分布的方法。 图2B例示了当调光值是60%时用于根据光源与待分析的分析区的像素之间的距离来计算 光分布的方法。如图1和图2所示，假定任意一个像素受到包括25个块的5X 5的分析区BL5X 5 的光的影响。该任意一个像素位于25个块的中央块中。使该25个块的光到达该任意一个 像素。在此情况下，通过将该25个块的调光值相加，可以计算出到达该一个像素的总光量。 此外，假定仅开启了 5X5的分析区BL5X5中的光源，基于先前测量的光分布、25个块的调 光值以及该一个像素与光源之间的距离，可以计算出到达该一个像素的光量。到达该一个 像素的光量通过来自25个块中每一个块的光量的和来计算。如图3所示，当计算存在于液晶显示板的侧部或角部中的对应像素的光量时，可 以从液晶显示板中排除与该对应像素相邻的5X5的分析区的一部分。在此情况下，包括对 应像素的块的光量可能显著降低。但是，事实上，由于到达侧部或角部的对应像素的光的一 部分从反射物体31反射并且再次返回到该对应像素，因此真实测出的该对应像素的光量 大于该对应像素的计算光量。因此，液晶显示板的排除了 5X5的分析区的部分的侧部或角 部中的对应像素的计算光量与该对应像素的真实测量的光量显著不同。例如，角部中的对 应像素的计算光量的误差等级大约是液晶显示板的中部中的对应像素的计算光量的误差 等级的三倍。此外，侧部中的对应像素的计算光量的误差等级大约是中部中的对应像素的 计算光量的误差等级的两倍。图4A到图4C是例示了液晶显示板的中部、侧部、和角部中的光分布的计算结果的 模拟图像。图5和图6例示了根据本发明的示例性实施方式的用于补偿像素数据的方法。如图5和图6所示，根据本发明的示例性实施方式的用于补偿像素数据的方法包 括以下步骤将比真实画面大的虚拟画面划分成具有预定尺寸的多个光量分析区；并且计 算真实画面上各个像素的光量。虚拟画面包括真实画面和虚拟部分。真实画面的侧部和角部扩展形成虚拟画面的虚拟部分。虚拟部分包括虚拟像素，各虚拟像素都具有以镜像对称方式复制了真实画面的侧部和角部中的像素的调光值的调 光值。在图5中，数值表示调光值。各个像素的光量是通过把将要镜像对称的虚拟部分的 调光值设置成真实画面的调光值并且使用与计算光分布的现有方法相同的方法将光量分 析区的调光值相加而计算出的。在光量计算方法中，由于没有从液晶显示板中排除液晶显 示板的侧部和角部中的分析区，因此可以准确地计算出在液晶显示板的任意位置处的像素 的光量。例如，如果真实画面的尺寸是10X8并且光量分析区的尺寸是5X5，则可以将虚 拟画面的尺寸设置成14X12。如图6所示，由于在液晶显示板中存在围绕对应像素的5X5 的分析区，因此以与在液晶显示板的中部中执行的光量计算相同的方式，基于5X5分析区 来计算液晶显示板的侧部和角部中的对应像素的光量。计算虚拟画面上的像素的光量的方法基本上与现有的计算方法相同。即，假定仅 开启了向5X5分析区提供光的光源，因此可以通过将5X5分析区映射到虚拟画面并通过 将5X5分析区的25个块的调光值相加来计算当前正在分析的像素的光量。作为虚拟画面的另一个示例，如果真实画面的尺寸是16X10并且光量分析区的 尺寸是7X7，则可以将虚拟画面的尺寸设置成22X16。图7到图9例示了根据本发明示的例性实施方式的液晶显示器。如图7到图9所示，根据本发明的示例性实施方式的液晶显示器包括液晶显示板 10、用于驱动液晶显示板10的数据线14的源驱动器12、用于驱动液晶显示板10的选通线 15的选通驱动器13、用于控制源驱动器12和选通驱动器13的定时控制器11、向液晶显示 板10提供光的背光单元20、用于驱动背光单元20的光源的光源驱动器21、以及用于控制 局部调光的局部调光控制器16。液晶显示板10包括上玻璃基板、下玻璃基板、和介于上玻璃基板和下玻璃基板之 间的液晶层。多条数据线14和多条选通线15在液晶显示板10的下玻璃基板上彼此交叉。 如图8所示，根据数据线14与选通线15的交叉结构，多个液晶单元Clc以矩阵的形式布置 在液晶显示板10上。数据线14、选通线15、薄膜晶体管TFT、连接到该薄膜晶体管TFT的液 晶单元Clc的像素电极、存储电容器Cst等形成在液晶显示板10的下玻璃基板上。黑底、滤色器、以及公共电极形成在液晶显示板10的上玻璃基板上。在诸如扭曲 向列(TN)模式和垂直对准(VA)模式的垂直电场驱动方式中，公共电极形成在上玻璃基板 上。在诸如共面切换(IPS)模式和边缘场切换(FFS)模式的水平电场驱动方式中，公共电 极与像素电极形成在下玻璃基板上。偏振板分别粘接到液晶显示板10的上玻璃基板和下 玻璃基板。用于设置液晶的预倾角的配向层分别形成在上玻璃基板和下玻璃基板中接触液 晶的内表面上。将液晶显示板10的像素阵列和与该像素阵列相对的背光单元20的发光表面划分 成多个块用于局部调光。各个块都包括i χ j个像素，其中i和j是等于或大于2的正整数， 并且背光发光表面向iXj个像素提供光。各像素都包括三基色的子像素，并且各子像素都 包括一个液晶单元Clc。定时控制器11从外部系统板接收定时信号Vsync、Hsync, DE、及DCLK，并且向源 驱动器12提供数字视频数据RGB。定时信号Vsync、Hsync, DE、及DCLK包括垂直同步信号 Vsync、水平同步信号Hsync、数据使能信号DE、以及点时钟DCLK。定时控制器11基于从外部系统板接收的定时信号VSync、HSync、DE、及DCLK来产生分别用于控制源驱动器12和选 通驱动器13的操作定时的源定时控制信号DDC和选通定时控制信号⑶C。外部系统板或 定时控制器11在以60Hz的帧频率输入的输入视频信号的帧之间插入插帧，并且将源定时 控制信号DDC的频率乘以选通定时控制信号GDC的频率。因此，定时控制器11可以按照 (BOXN)Hz的帧频率控制源驱动器12和选通驱动器13的操作，其中N是等于或大于2的正 整数。定时控制器11向局部调光控制器16提供从外部系统板接收到的输入图像的 数字视频数据RGB，并且向源驱动器12提供由局部调光控制器16调制的数字视频数据 R' G' B' ο源驱动器12在定时控制器11的控制下锁存数字视频数据R' G' B'。源驱动器 12使用正伽马补偿电压和负伽马补偿电压将该数字视频数据R' G' B'转换为正模拟数 据电压和负模拟数据电压，并且将正/负模拟数据电压提供给数据线14。选通驱动器13包括移位寄存器、用于将移位寄存器的输出信号转换成适用于液 晶单元的TFT驱动的摆动宽度的电平移位器、以及输出缓冲器等。选通驱动器13包括多个 选通驱动集成电路(IC)。多个选通驱动IC中的每一个顺序地输出具有大约一个水平周期 的脉冲宽度的选通脉冲(或扫描脉冲)，并且与提供给数据线14的数据电压同步地向选通 线15顺序地提供选通脉冲。背光单元20位于液晶显示板10的下面，并且包括多个光源。将这多个光源划分 成多个块，并且由光源驱动器21来单独地控制各自具有光源的多个块。因此，背光单元20 可以均勻地向液晶显示板10提供光。背光单元20可以是侧光式背光单元和直下式背光单 元中的一种。背光单元20的光源可以包括热阴极荧光灯(HCFL)、冷阴极荧光灯(CCFL)、外 部电极荧光灯(EEFL)、以及发光二极管(LED)中的一种或两种。光源驱动器21使用脉宽调制(PWM)信号(其占空比(单位％ )根据从局部调 光控制器16接收到的调光值BLdim变化)来单独地控制均包括光源的多个块。PWM信号控 制光源的开启和关闭百分比，PWM信号的占空比基于从局部调光控制器16接收到的调光值 BLdim来决定。局部调光控制器16对从定时控制器11接收到的各个块的数字视频数据RGB进行 分析，并且计算各个块的代表值。各个块的代表值可以通过输入图像的平均值或平均画面 级(APL average picture level)来计算。输入图像的平均值是各个像素中的R、G、和B 值中的最大值的平均值。APL是像素的亮度值的平均值。局部调光控制器16将各个块的代 表值映射到先前设定的调光曲线以输出背光单元20的各个块的调光值BLdim。局部调光 控制器16对从定时控制器11接收到的数字视频数据RGB进行调制，并且补偿将显示在液 晶显示板10上的像素数据。局部调光控制器16将各个块的调光值BLdim编码为串行外设 接口(SPI :serial peripheral interface)格式，并且将编码的数据提供给光源驱动器21 的微控制单元(MCU)。图9是详细示出了局部调光控制器16的框图。如图9所示，局部调光控制器16 包括代表值计算单元91、局部调光值选择单元92、块选择单元93、光量分析单元94、增益计 算单元95、数据补偿单元96、以及光源控制器97。代表值计算单元91将输入图像的数据分为多个块，并且计算多个块中每一个块的代表值。局部调光值选择单元92将各个块的代表值映射到先前设定的调光曲线，并且选 择各个块的调光值BLdim。局部调光值选择单元92向块选择单元93和光源控制器97输出 各个块的调光值BLdim。局部调光值选择单元92可以使用查找表来选择各个块的调光值 BLdim0查找表接收各个块的代表值，并且从先前设定的调光曲线中选出被映射到各个块的 代表值的各个块的调光值BLdim。块选择单元93使用从局部调光值选择单元92接收到的各个块的调光值Bldim来 选择尺寸为5X5(或尺寸为7X7)的分析区。光量分析单元94使用属于所选的分析区的 块的调光值来计算各个像素的总光量。增益计算单元95计算各个像素的增益。该增益是通过非局部调光(即，当在全白 模式下或以最大亮度开启背光单元20的所有光源时)中像素的光量与通过局部调光中的 光分布而计算出的像素的光量的比而计算出的。即，可以将增益G计算为G = !^-/^。。^ 在以上等式中，Knormal是表示当不执行局部调光时背光亮度的常数，并且是表示全白模式的 亮度的常数。Klocal是表示当执行局部调光时基于各个块的调光值BLdim的特定像素的光量 的变量。数据补偿单元96将增益值乘以原始像素数据来调制数据，由此补偿像素数据。光源控制器97把从局部调光值选择单元92接收到的各个块的调光值BLdim编码 为SPI格式的数据，并且将编码的数据提供给光源驱动器21。作为本发明的另一个示例性实施方式，使用与现有方法相同的方式计算真实画面 上的各个像素的光量而无需设置虚拟画面。根据本发明的另一个示例性实施方式的计算方 法在液晶显示板的侧部和角部中存在误差。在此情况下，数据补偿单元96将用于补偿液晶 显示板的侧部和角部中的像素数据的增益与预定的权重值相加或相乘，将像素数据的增益 调制得比存在于液晶像素板的中部中的像素的增益更大，并且将经过调制的增益乘以液晶 显示板的侧部和角部的像素数据。因此，数据补偿单元96对液晶显示板的侧部和角部中的 像素数据进行补偿。该计算方法可与基于虚拟画面计算光分布的方法一起使用。如上所述，本发明的示例性实施方式对真实画面的侧部和角部进行扩展以设置虚 拟画面，或者增加液晶显示板的侧部和角部的增益，由此使液晶显示板的侧部和角部中的 像素的光量的误差减到最小。尽管参照多个示例性实施方式描述了实施方式，应理解的是本领域技术人员可想 出落入本公开的原理的范围内的许多其它修改和实施方式。更具体地，在本公开、附图以及 所附的权利要求的范围内，在主题组合设置的组成部分和/或设置中可以做出各种变型和 修改。除了组成部分和/或设置中的变型和修改之外，替换使用对于本领域技术人员也是 明显的。
权利要求
1.一种对像素数据进行补偿的方法，该方法包括以下步骤 扩展真实画面的侧部和角部以设置虚拟画面；使用所述真实画面的调光值来设置所述虚拟画面的调光值；使用被映射到预定分析区的所述虚拟画面的所述调光值来计算所述真实画面上的各 像素的光量；以及将各像素的光量乘以各像素的增益以调制像素数据。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，设置所述虚拟画面的所述调光值的步骤包括在 所述虚拟画面的侧部和角部中以镜像对称的方式复制所述真实画面的所述调光值。
3.一种对像素数据进行补偿的方法，该方法包括以下步骤 使用预定分析区的调光值来计算各像素的光量；将液晶显示板的侧部和角部的第一增益值设置为比该液晶显示板的中部的第二增益 值更大；以及将存在于所述液晶显示板的所述侧部和所述角部中的各第一像素的光量乘以所述第 一增益值以调制所述第一像素的数据，并且将存在于所述液晶显示板的所述中部中的各第 二像素的光量乘以所述第二增益值以调制所述第二像素的数据。
4.一种液晶显示器，该液晶显示器包括 液晶显示板；背光单元，其被构造成向所述液晶显示板提供光； 光源驱动器，其被构造成驱动所述背光单元的光源；局部调光控制器，其被构造成将所述液晶显示板划分成多个块，计算各个块的调光值， 使用各个块的所述调光值来控制所述光源驱动器，并且调制所述液晶显示板的像素数据，其中，所述局部调光控制器扩展真实画面的侧部和角部以设置虚拟画面，使用所述真 实画面的调光值来设置所述虚拟画面的调光值，使用被映射到预定分析区的所述虚拟画面 的所述调光值来计算所述真实画面上的各像素的光量，并且将各像素的所述光量乘以各像 素的增益以调制像素数据。
5.根据权利要求4所述的液晶显示器，其中，所述局部调光控制器在所述虚拟画面的 侧部和角部中以镜像对称的方式复制所述真实画面的所述调光值。
6.一种液晶显示器，该液晶显示器包括 液晶显示板；背光单元，其被构造成向所述液晶显示板提供光； 光源驱动器，其被构造成驱动所述背光单元的光源；局部调光控制器，其被构造成将所述液晶显示板划分成多个块，计算各个块的调光值， 使用各个块的所述调光值来控制所述光源驱动器，并且调制所述液晶显示板的像素数据，其中，所述局部调光控制器使用预定分析区的调光值来计算各像素的光量，将液晶显 示板的侧部和角部的第一增益值设置为比该液晶显示板的中部的第二增益值更大，将存在 于所述液晶显示板的所述侧部和所述角部中的各第一像素的光量乘以所述第一增益值以 调制所述第一像素的数据，并且将存在于所述液晶显示板的所述中部中的各第二像素的光 量乘以所述第二增益值以调制所述第二像素的数据。
全文摘要
本发明涉及对像素数据进行补偿的方法和液晶显示器。该对像素数据进行补偿的方法包括以下步骤扩展真实画面的侧部和角部以设置虚拟画面；使用所述真实画面的调光值来设置所述虚拟画面的调光值；使用被映射到预定分析区的所述虚拟画面的所述调光值来计算所述真实画面上的各像素的光量；以及将各像素的光量乘以各像素的增益以调制像素数据。
文档编号G09G3/36GK102074212SQ20101024317
公开日2011年5月25日 申请日期2010年7月28日 优先权日2009年11月23日
发明者安熙元, 权耕准, 洪熙政, 赵大镐, 金东佑 申请人:乐金显示有限公司