显示装置的背光调光期间剪切像素的灰度级的方法和装置的制造方法
【专利说明】
[0001] 本申请要求2014年11月7日提交的韩国专利申请No. 10-2014-0154650的优先 权和权益，该申请出于所有目的以引用方式并入，如同在本文中完全阐明。
技术领域
[0002] 本文献涉及显示装置的背光调光期间剪切（clip)显示装置所显示的像素的灰度 级的方法和装置。
【背景技术】
[0003] 有源晶振型液晶显示（IXD)装置通过使用薄膜晶体管（下文中，被称为"TFT"）作 为开关装置来显示图像。由于LCD装置不是自主发光装置，因此LCD装置使用背光单元将 光照射到液晶显示面板上。背光单元的光源和用于驱动光源的逆变器电路的功耗占整体功 耗中的大部分。
[0004] 为了降低背光单元的功耗，广泛使用背光调光方法。背光调光方法可被划分成局 部调光方法和全局调光方法，其中，局部调光方法包括将显示表面划分成多个块并且分别 控制各块的背光亮度，而全局调光方法包括将整个显示表面的背光亮度都一起降低。局部 调光方法可通过在一帧时段内局部控制显示表面的亮度来提高静态对比度，并且可降低功 耗。然而，局部调光方法的缺陷在于，其算法和硬件是极其复杂的，该方法只可用于直下型 发光二极管（LED)背光单元。全局调光方法可提高动态对比度并且可降低功耗。另外，全 局调光方法使用复杂度低的算法和硬件，并且可应用于任何类型的背光单元。
[0005] 全局调光方法包括：背光调节过程，其通过减小背光亮度来降低功耗；图像补偿 过程，其通过使用图像的像素数据的灰度来补偿降低后的背光亮度。在全局调光方法中，增 大像素数据的灰度以补偿降低后的背光亮度，但在使用像素数据的灰度进行补偿方面有限 制。例如，在8位像素数据的情况下，像素数据的最高灰度是255,使得灰度可不被调节为超 过该灰度。因此，通常的全局调光方法由于像素数据的最高灰度饱和度，而导致不可适宜地 表达灰度。为了解决该问题，可按预定剪切率预先从输入图像中剪切具有最高灰度的像素 数据，使得可控制最高背光亮度。被剪切的像素数据是指具有由于最高灰度值的限制而不 可被表现的亮度的像素数据。剪切率是通过将被剪切像素的数量除以输入图像的像素的总 数而得到的百分比值。通常的全局调光方法可包括确定剪切率，然后生成输入图像的直方 图来确定灰度，使得基于确定的灰度，可从输入图像中剪切灰度超过该灰度的像素数据。
[0006] 图1是图像样本，图2示出图1中的图像的直方图，其中，X轴代表灰度值，y轴代 表累积的像素值。
[0007] 在该直方图中，从最高灰度开始对像素的数量进行计数，并且通过减小该直方图 中的灰度来重复计数，直到计数超过预定阈值。经确定，超过阈值的灰度之前的一个灰度是 帧最大值。一旦确定了帧最大值，就通过将最高灰度值（例如，255)除以帧最大值来计算帧 增益（在本文中，也被称为比例因子）。通过将像素数据和帧增益相乘，可调节像素数据，使 得像素的亮度可增大，背光单元的最高亮度可减小，从而降低功耗。
[0008] 为了得到帧最大值，累积计数的方法包括通过从具有最高灰度的区间（bin)开始 减小灰度对图2的直方图中的像素的数量进行计数，直到累积的计数超过特定阈值。累积 计数的方法包括仅仅累积针对各灰度累积的像素的数量。例如，可通过如下累积计数的方 法：C N= C N+1+PN来计算灰度N的累积计数，其中，P N (是正整数）是灰度N的像素的数量，CN+1 是灰度N+1的累积计数，CN是灰度N的累积计数。
[0009] [表 1]
[0010]
[0011] 在图2的直方图中，超过帧最大值的灰度是被剪切像素数据。在该直方图中，该直 方图中超过帧最大值的区域是被剪切像素数据的数量。
[0012] 如果存在大量被剪切像素，则观众可能感觉到更多的剪切伪影，这导致图像质量 劣化。经计算，剪切伪影可以是韩国专利公开No. 10-2015-0039468 (2015年4月10日）中 的本公开申请人所提出的烦扰程度（annoyance level)。
[0013] 如果当调节像素数据时帧增益过高，则被剪切像素数据的数量增加，以致观众可 能感觉到图像质量劣化。由于数据剪切导致观众感觉到的图像质量的劣化程度可根据灰度 而变化。例如，在帧最大值被设置成200的情况下，将帧增益与被剪切原始图像的灰度255 和201中的每个相乘，然后灰度255和201变化成255。一旦背光亮度减小达通过帧增益和 像素数据相乘而得到的冗余亮度的值从而使功耗降低，灰度201和255就都用灰度200来 表示。因此，相比于具有灰度201的原始图像的图像质量的劣化，具有灰度255的原始图像 的图像质量的劣化似乎更严重。
[0014] 为了解决以上问题，本公开的发明人在韩国专利申请No. 10-2013-0118088 (2013 年10月2日）中提出了一种在考虑到烦扰程度的深度因子和宽度因子二者的情况下调整 帧增益的方法，其中，深度因子是关于由于剪切伪影而导致的观众感觉到的图像质量劣化 程度的指示，宽度因子是关于由于剪切伪影而导致观众可能感觉到图像质量劣化所处的灰 度的指示。然而，该方法需要额外的存储器容量和大量的操作。
[0015] 在累积计数的方法中，可估计烦扰程度的宽度因子，但不可得到烦扰程度的深度 因子，以下将参照图3和图4对此进行描述。图3和图4中的图像具有不同的灰度分布。
[0016] 在阈值被设置成25, 000的情况下，在图3和图4的图像中超过阈值的灰度是128。 在图3的图像中，可如下地计算像素数据的剪切量：（255-128) X 1/5+(192 - 128) X 1/5 = 38. 2,其中，1/5代表图像中的具有灰度255和192的像素的面积。相比之下，在图4的图像 中，可如下地计算像素数据的剪切量：（255-128) X 2/5 = 50. 8,其中，2/5代表图像中的具 有灰度255的像素的面积比。因此，图4的图像中的剪切量大于图3的图像中的剪切量，使 得图4的图像中的图像质量劣化比图3的图像中的图像质量劣化更严重。
[0017] 因此，在累积计数的方法中，图4的图像和图3的图像中的帧最大值和帧增益相 同，从而导致图像质量的劣化程度不同。然而，为了减少这种图像质量劣化，如果通过增大 阈值来减小像素数据的剪切量，则改进功耗的效果变弱。
【发明内容】
[0018] 本公开提供了数据剪切方法和装置，其中，可更准确地估计由于被剪切像素数据 而导致观众感觉到的图像质量劣化，使得可根据减少图像质量劣化的输入图像来调节帧增 益。在一个总体方面，确定LCD的输入图像的各灰度的像素的数量。累积确定的各灰度的 像素的数量，以生成各灰度的像素的数量的累积分布。过滤各灰度的像素的数量的累积分 布，以生成过滤后的像素的数量的累积分布。确定阈值灰度级，在阈值灰度级，过滤后的像 素的数量的累积分布超过阈值，基于确定的所述阈值灰度级，确定缩放因子。基于所述缩放 因子，升高输入图像的具有低于或等于确定的所述阈值灰度级的灰度级的像素的灰度级， 将输入图像的具有大于所述阈值灰度级的灰度级的像素的灰度值设置成具有预定的剪切 灰度级，基于所述缩放因子，将所述LCD的背光调光。
【附图说明】
[0019] 附图被包括以提供对本发明的进一步理解，并入且构成本说明书的部分，附图示 出本发明的实施方式并且与描述一起用于说明本发明的原理。在附图中：
[0020] 图1是相关技术中用于得到直方图的图像的样本；
[0021] 图2示出相关技术中图1中的图像的直方图；
[0022] 图3和图4是示出相关技术中累积计数的方法的示图；
[0023] 图5和图6是示出根据本公开的示例性实施方式的累积二次计数的方法的示图；
[0024] 图7是示出根据本公开的示例性实施方式的显示装置的示图；
[0025] 图8是示出数据剪切装置的示图；
[0026] 图9是示出将根据本公开的示例性实施方式的显示装置提出的剪切伪影水平（或 烦扰程度）与固定比进行比较的实验的结果的示图。
【具体实施方式】
[0027] 下文中，将参照附图描述本发明的示例性实施方式。在整个说明书中，类似的参考 标号指代基本上类似的组件。
[0028] 根据本公开的示例性实施方式的数据剪切装置和方法提供了一种累积直方图的 计数以估计由于被剪切像素数据而使观众感觉到的剪切伪影的方法。另外，基于通过累积 直方图的二次计数方法而估计的剪切伪影，本公开的显示装置可根据图像特性来调整帧增 益，使得剪切伪影可减少并且背光单元的功耗可进一步降低。
[0029] 在本公开中，准备输入图像的直方图，其中，当从直方图的最高级灰度开始通过减 小灰度对像素的累积数量进行计数时，本