液晶显示器背光控制的制作方法
【专利说明】
[0001] 本申请为2011年11月18日进入中国国家阶段的、申请日为2010年5月19日的、 名称为"液晶显示器背光控制"的第201080022062. 2号中国专利申请的分案申请。
[0002] 本申请要求2009年5月20日递交的美国临时专利申请号No. 61/180,022的优先 权，通过参考方式将该申请整体并入本文。
技术领域
[0003] 本公开整体上设及背光控制方法，并且更具体而言，设及LCD TV(液晶显示器电视 机）中的LED(发光二极管）背光的局部调节。
【背景技术】
[0004] 在典型的TFT-LCD(薄膜晶体管-液晶显示器）中，LC(液晶）自身不能照明，而 是需要相对于观察者（观看者）的位置在LC面板之后的光进行辅助照明。该些类型的光 源（称为背光）通常被设置成它们的最大亮度，而将不同的每像素灰度值应用于LCW调整 观察者所感知的亮度的量，即，像素的灰度起到与控制来自该像素的（背）光的曝光的快口 相似的作用。
[0005] 该结构的一个问题在于，即使当像素灰度值为零时，背光也易于通过面板泄漏，从 而W表现出低质的"黑色等级"而告终。该泄漏（其仅对"黑色等级"有害）源自TFT的先 天结构，并且其降低了 LCD中的可实现的对比度（CR)。大体而言，CR被定义为来自面板的 纯白与纯黑的测量亮度的比值。因此，存在最小化或者至少降低具有许多黑色（或接近黑 色）像素的区域中的背光泄漏、从而将改善整个画面的CR的需要。
[0006] 为了说明L邸背光的局部调节的概念，理解LCD TV的背光结构是有帮助的。典型 而言，即使在任意面板中至少存在多于百万个像素，在LCD TV中也使用数量有限的光源，例 如，1-8个CCFL(冷阴极巧光灯）背光。该意味着，跨整个面板区域，仅能够将背光的1-8 个单元独立地设置成不同的亮度。即使使用发光二极管（LED)背光（作为CWL背光的替 换物），虽然增加了独立可控单元的数量，但是L邸背光的独立可控单元的粒度比像素粒度 粗趟得多，该主要出于成本考虑。结果，需要将面板中的某一区域W及该区域中的全部像素 (它们可能处于不同的灰度值）用单个值来表征，从而使得该个"复合"值确定该区域之下 的LED的亮度。
[0007] 在图1中示出了典型的LED背光结构。在该图中，111是LC面板平面（示出在前 景中），并且112是L邸背光平面（示出在背景中）。在该背光平面中，矩形栅格中的每组 LED 113、114、115、116、117、118、119、120、121或122指示该些数目的LED在亮度方面可作 为一个整体来设置。在每个L邸组（如113)的全部L邸之间延伸的线条指示用于向该组 中的每个L邸提供共同数量的能量的电气信号导线。在该导线上的电气信号的占空比的等 级（例如，脉冲宽度调制（PWM))控制在该组中的全部LED的观察者感知的（即时间求平均 的）亮度。因此，在LED的任意给定组中的全部LED在任意给定时间具有相同的观察者感 知的亮度等级。但是，通过改变应用于那些L邸的控制信号的PWM占空比，可W在各种时间 (典型而言，与面板刷新率或者视频中的每帖时间周期同步）改变亮度等级。在本文中，如 此进行联合控制并且能够被设置成相同的亮度值的一组L邸被称为"可调节组块"。
[000引在整个本公开中，提供某些特征的亮度或相对亮度的图形指示有时候是有帮助 的。该些特征可W是图像信息或背光照明中的任意一个或两者。具体地，参照图1的"图 例"部分，在该部分中分别使用或多或少的阴影来指示较亮或较暗的区域，按照从A(最亮 的（如白色；LED处于最大照明））到J(最暗的（如黑色；LED关闭））的次序。在某些附图 中，仅使用与图1的图例不同数量的阴影来指示根据该图例方案的不同量的亮度。有时候， 如同图1的图例，通过另外使用大写字母A-J来加强W图例示出的阴影。W图例示出的阴 影（W及相关联的参考字母）大体上仅用于指示一个附图中或者多个紧密相关的附图组中 的不同区域的相对亮度。在不同的附图中，尤其是在彼此不紧密相关的附图中，相同的阴影 (W及字母）可W指示不同的亮度等级。对于图像亮度或L邸照明的仅仅十个不同的可能 等级（A-J)的描述总体而言，是为了本文的方便起见而采用的简化，并且将理解在实际的 实践中，典型地采用更多的照明或亮度等级。
[0009] 用于针对应该更暗的图像区域来降低通过LC泄漏的光的一种简单但有效的方法 是降低背光的亮度，并且典型地该是通过调制向该更暗区域之下的背光所提供的照明信号 的脉冲宽度调制（PWM)占空比来实现的。（PWM占空比例如是在LED的脉冲赋能过程中（1) 电能被应用于该LED的时间量与（2)电能未被应用于该LED的时间量之间的比率。）使用 该方法，大体上改善了 CR，该是因为纯白色区域的观察者感知的亮度很大程度上得W保存， 而纯黑色区域的观察者感知的亮度得W极大降低。若干商业上可用的LCD采用遵守该规则 的背光控制技术。在盛行的方法中，基于图2(a)中的斜线211来控制背光。此时，在整个 灰度之上线性地调节（PWM占空比随着GbhEk(Ga块）降低而降低）背光亮度，其中Gbiwk是每 个可调节组块的代表灰度值。（对于本文中所讨论的全部方法而言，包括本方法，假设用24 比特每像素来表示图像一一S个颜色分量即红色（时、绿色佑）和藍色炬）中的每个有8比 特一一因此，Gbi"ek也在0-255范围之内（0指示最暗或"纯"黑色，并且255指示最亮或"纯" 白色）。但是，本文所述的方法也可应用于其他比特深度，例如30比特每像素。）在图2 (a) 中，水平线212对应于无背光调制，即，不管像素的灰度值如何总是完全开启背光。
[0010] 另一个盛行的方法是基于图2(b)中的曲线调节背光。在该情况中，使用在S个 不同子范围/段之上的分段线性曲线213。在两种情况（图2(a)中的211和图2(b)中的 213)中，向纯白色指派最大PWM占空比，并且向纯黑色指派最小PWM占空比。因此，在仅由 纯白色和纯黑色构成的具体图像中，将实现最高的CR。
【发明内容】
[0011] 根据本公开的某些可能方面，提供了一种用于控制组块可控的显示器的多个部分 ("组块"）的背光的方法。组块可被排列在与显示器共同延伸的二维阵列中。组块可W包 括显示器的多个像素。组块可W具有相应的背光，该些相应的背光的观察者感知的亮度是 独立于背光中的其他背光的观察者感知的亮度而可控的。对于提供用于由所述显示器显示 的图像信息的连续的帖，该方法可W包括（a)从用于组块的图像信息确定用于该组块的复 合灰度值；化）分别根据用于该组块的该图像信息是静止的还是移动的，而将该组块标识 为静止的或移动的；（C)另外将与移动组块紧密相邻的组块标识为经滤波组块；（d)对于仅 被标识为静止的组块，通过将第一亮度函数应用于用于该组块的复合灰度值而确定背光亮 度值；(e)对于仅被标识为移动的组块，通过将第二亮度函数应用于用于该组块的复合灰 度值而确定背光亮度值；（f)对于被标识为滤波和静止该两者的组块，将背光亮度值确定 为（i)第一中间背光亮度值与（ii)第二中间背光亮度值中的较大者，该第一中间背光亮度 值来自将第一亮度函数应用于用于该组块的复合灰度值，该第二中间背光亮度值来自将第 =亮度函数应用于与该组块相邻的任意移动组块的最大复合灰度值；（g)对于被标识为经 滤波的和移动该两者的组块，将背光亮度值确定为（i)第=中间背光亮度值与（ii)用于该 组块的第二中间背光亮度值中的较大者，该第=中间背光亮度值来自将第二亮度函数应用 于用于该组块的复合灰度值；W及化）在用于该组块的该背光的亮度的控制中使用为该组 块确定的背光亮度值。
[0012] 根据本公开的某些其他可能的方面，在如上所述的方法中，将组块标识为静止的 或移动的包括；(a)确定