TWI400963B - 顯示裝置及其調整畫面之亮度的方法 - Google Patents

Description

顯示裝置及其調整畫面之亮度的方法

本發明是有關於一種顯示裝置及其調整畫面之亮度的方法，且特別是有關於一種用以加強畫面對比表現的調整畫面之亮度的方法。

近年來，平面顯示器諸如液晶顯示器(LCD)蓬勃地發展。由於液晶顯示器具有低功率消耗、零輻射及高空間利用率等多項優點，而逐漸成為市場上的主流。液晶顯示器包括液晶顯示面板及背光模組。由於液晶顯示面板本身不具發光能力，因此需要配合一背光模組，以提供液晶顯示面板所需之背光源。

在習知的背光模組中，大多採用冷陰極螢光燈管(CCFL)作為光源。但是隨著發光二極體之技術水準的提升，發光二極體已具有小尺寸、低操作電壓、壽命長、色彩飽和度高等諸多優點。因此，使用發光二極體作為背光模組的光源，已成為一種新的選擇。由於背光模組中的發光二極體通常排列成一陣列，因此有機會個別調整不同發光二極體的亮度。

本發明提供一種顯示裝置及其調整畫面之亮度的方法，可加強畫面對比表現。

本發明的調整畫面之亮度的方法包括下列步驟。首先，接收一影像資料，影像資料為YUV格式。接著，擷取影像資料之多個畫素的多個信號強度值。然後，計算這些畫素信號強度值的一整體平均信號強度值。此外，統計這些畫素信號強度值的數量分佈。然後，根據整體平均信號強度值及這些畫素信號強度值的數量分佈而決定一調光曲線。

另外，將影像資料分為多個區塊，計算各區塊內的多個畫素的一區塊平均信號強度值。然後，將區塊平均信號強度值代入調光曲線以得到多個區塊亮度值。接著，輸出影像資料並驅動各區塊對應的背光源提供各區塊亮度值以顯示畫面。

在本發明之調整畫面之亮度的方法的一實施例中，驅動各區塊對應的背光源之步驟包括下列步驟。首先，產生對應於這些區塊亮度值的多個脈衝寬度調變值。接著，以這些脈衝寬度調變值驅動各區塊對應的多個發光二極體提供各區塊亮度值。

本發明的顯示裝置，包括顯示面板以及背光模組。顯示面板，用以顯示影像資料，影像資料包括多個畫素信號強度值。背光模組，包括多數個背光源，其中，影像資料被分為多個區塊，對應區塊的多個平均畫素信號強度值被計算出。背光源對應至影像資料的區塊，畫素信號強度值的數量分佈以及整體平均信號強度值依據畫素信號強度值進行計算。各背光源被驅動以提供多個區塊亮度值至影像資料 的區塊以進行顯示。區塊亮度值是藉由帶入區塊平均信號強度值至調光曲線所獲得，調光曲線依據整體平均信號強度值以及畫素信號強度值的數量分佈來決定。

基於上述，本發明的調整畫面之亮度的方法個別調整各區塊對應的背光源所提供的區塊亮度值以加強畫面對比表現。

為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

YUV是一種色彩空間(color space)。換句話說，YUV是一種儲存彩色影像的格式。「Y」表示明亮度(luminance、luma)，「U」表示色度(chrominance)，「V」則是濃度(chroma)，YUV通常用來描述類比訊號。目前，YUV已在電腦系統上廣泛被利用。由於YUV格式將人類的感知能力的限制考慮進去，利用YUV格式對彩色影像或視頻作編碼，可降低色度(chrominance)部分的頻寬，因此通常相較於直接RGB格式，YUV可有效地讓人們無視於傳輸錯誤或壓縮失真。

圖1繪示為本發明一實施例之調整畫面之亮度的方法的流程圖。利用步驟S1002~S1016，可調整畫面亮度。以下將詳細介紹步驟S1002~S1016的內容。

圖2繪示為本發明一實施例之影像資料1000的畫素信號強度值。請參照圖1與圖2，影像資料1000為4乘4 大小的YUV影像資料，且用8個位元(bit)來表示畫素信號強度值。首先執行步驟S1002，接收YUV格式的影像資料1000。接著執行步驟S1004，從影像資料1000中擷取畫素1002~1032，可得到畫素1002~1032的信號強度值分別為20、20、150、150、150、150、100、100、100、100、100、100、100、100、100、100。在步驟S1006中，計算畫素1002~1032信號強度值的整體平均信號強度值約為54。為了方便說明，本實施例中的整體平均信號強度值採用四捨五入為整數的方式計算，但本發明不以此為限。

圖3繪示為本發明一實施例之影像資料1000的畫素信號強度值的直方圖。圖3的橫軸為畫素信號強度值，而縱軸為畫素數量。請參照圖1與圖2，步驟S1008中，統計畫素1002~1032信號強度值的數量分佈可得圖3。在此利用畫素信號強度值的直方圖2000作為統計方式，可得知畫素信號強度值為20的畫素數量為2，畫素信號強度值為100的畫素數量為10而畫素信號強度值為150的畫素數量為4。在此統計畫素信號強度值的數量分佈採用畫素信號強度值的直方圖2000的統計方式，但本發明不以此為限，可用任何方式實現之，例如利用平均值和標準差的方式統計。

請參照圖1與圖2，步驟S1010中，根據整體平均信號強度值及畫素信號強度值的數量分佈(在此為圖3的畫素信號強度值的直方圖2000)而決定調光曲線3000。

步驟S1012中，先將影像資料1000分為多個區塊，畫素1002、1004、1010及1012為區塊1102，畫素1006、1008、 1014及1016為區塊1104，畫素1018、1020、1026及1028為區塊1106，畫素1022、1024、1030及1032為區塊1108。接著，計算各區塊1102~1108內的一區塊平均信號強度值，區塊1102的區塊平均信號強度值為75，區塊1104的區塊平均信號強度值為125，區塊1106的區塊平均信號強度值為100，區塊1108的區塊平均信號強度值亦為100。

圖4繪示為本發明一實施例之影像資料1000的調光曲線圖。圖4的橫軸為區塊平均信號強度值，而縱軸為區塊亮度值。請參照圖1與圖2，步驟S1014中，將區塊1102~1108的區塊平均信號強度值代入圖4的調光曲線3000以得到多個區塊亮度值。區塊1102的區塊平均信號強度值為75代入調光曲線3000可得到區塊亮度值為100。區塊1104的區塊平均信號強度值為125代入調光曲線3000可得到區塊亮度值為175。區塊1106的區塊平均信號強度值為100代入調光曲線3000可得到區塊亮度值為150。區塊1108的區塊平均信號強度值亦為100代入調光曲線3000可得到區塊亮度值為150。

步驟S1016中，輸出影像資料1000並驅動區塊1102~1108對應的背光源提供區塊亮度值以顯示畫面。在此依序對應區塊1102~1108的區塊亮度值為100、175、150及150。

本實施例中，根據畫素信號強度值及整體平均信號強度決定調光曲線3000，接著將區塊平均信號強度值代入調光曲線3000以得到多個區塊亮度值，然後以每個區塊亮度值 驅動對應的背光源，所以各區塊1102~1108所對應的背光源可提供不同的亮度。如此一來，例如可在畫面較暗的區塊提供較低亮度的背光源，在畫面較亮的區塊提供較高亮度的背光源，相較於只有單一背光源亮度的方式，本實施例能加強畫面對比。

圖5與圖6說明兩種決定調光曲線的方法。圖1的步驟S1010是根據整體平均信號強度值及畫素信號強度值的數量分佈而決定調光曲線。舉例而言，當整體畫素信號強度值的分佈為鐘型，再考慮整體平均信號強度值的因素，可決定調光曲線如圖5所示。當整體畫素信號強度值的分佈如圖5所示，具有高畫素信號強度值及低畫素信號強度值的畫素數量比較少，則調光曲線在區塊平均信號強度值接近中央值的區段較為平緩，而調光曲線在區塊平均信號強度值較大與較小的區段則會有較大的斜率。當整體畫素信號強度值的分佈為M型，再考慮整體平均信號強度值的因素，可決定調光曲線如圖6所示。當整體畫素信號強度值的分佈如圖6所示，具有高畫素信號強度值及低畫素信號強度值的畫素數量比較多，則調光曲線在區塊平均信號強度值接近中央值的區段會有較大的斜率，而調光曲線在區塊平均信號強度值較大與較小的區段則較為平緩。應注意的是，圖5與圖6中的加號並不是數學運算中的加法，僅是用於表示調光曲線是綜合考量整體平均信號強度值及畫素信號強度值的數量分佈而決定。

此外，當整體畫素信號強度值的分佈為L型、反L型 或其它不同分佈狀況，同樣可再搭配整體平均信號強度值來決定不同的調光曲線。以此方式，可根據不同信號分佈而得到不同的調光曲線，送出不同的脈衝寬度調變值驅動背光源，得到較佳的對比效果。

圖7繪示為驅動背光源之步驟的流程圖，而圖8繪示為背光源與影像資料的區塊的關係圖。請參照圖7及圖8，背光源中對應影像資料1000的區塊1102、1104、1106及1108的光源分別為發光二極體1202、1204、1206及1208。圖1的步驟S1016可進一步分為下列步驟。首先，步驟S1016A中，產生對應於區塊亮度值的多個脈衝寬度調變值，在此依序對應區塊1102~1108的區塊亮度值為100、175、150及150。接著，步驟S1016B中，利用這些脈衝寬度調變值驅動區塊1102~1108對應的發光二極體1202~1208以提供區塊亮度值，區塊亮度值在此為100、175、150及150。為了方便說明，在此發光二極體1202~1208分別僅以單一發光二極體表示，但本發明不限於此。

綜上所述，在本發明之調整畫面的亮度的方法中，是先根據畫素信號強度值及整體平均信號強度決定一條調光曲線，接著將區塊平均信號強度值代入調光曲線以得到多個區塊亮度值，然後驅動各區塊對應的背光源提供各區塊亮度值。由於背光源提供給各區塊亮度不同，因此可讓各區塊都得到最佳的畫面對比表現。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離 本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

S1002~S1016、S1016A、S1016B‧‧‧調整畫面之亮度的步驟

1000‧‧‧影像資料

1002~1032‧‧‧畫素

1102~1108‧‧‧區塊

1202~1208‧‧‧發光二極體

2000‧‧‧畫素信號強度值的直方圖

3000‧‧‧調光曲線

圖1繪示為本發明一實施例之調整畫面之亮度的方法的流程圖。

圖2繪示為本發明一實施例之影像資料的畫素信號強度值。

圖3繪示為本發明一實施例之影像資料的畫素信號強度值的直方圖。

圖4繪示為本發明一實施例之影像資料的調光曲線圖。

圖5與圖6說明兩種決定調光曲線的方法。

圖7繪示為驅動背光源之步驟的流程圖。

圖8繪示為背光源與影像資料的區塊的關係圖。

S1002~S1016‧‧‧調整畫面之亮度的步驟

Claims (8)

1. 一種調整畫面之亮度的方法，包括：接收一影像資料，其中該影像資料為YUV格式；擷取該影像資料之多個畫素的多個畫素信號強度值；計算該些畫素信號強度值的一整體平均信號強度值；統計該些畫素信號強度值的數量分佈；根據該整體平均信號強度值及該些畫素信號強度值的數量分佈而決定一調光曲線；將該影像資料分為多個區塊，計算各該區塊內的多個畫素的一區塊平均信號強度值；將該些區塊平均信號強度值代入該調光曲線以得到多個區塊亮度值；以及輸出該影像資料並驅動各該區塊對應的背光源提供各該區塊亮度值以顯示該畫面。
2. 如申請專利範圍第1項所述之調整畫面之亮度的方法，其中驅動各該區塊對應的背光源之步驟包括：產生對應於該些區塊亮度值的多個脈衝寬度調變值；以及以該些脈衝寬度調變值驅動各該區塊對應的多個發光二極體提供各該區塊亮度值。
3. 如申請專利範圍第1項所述之調整畫面之亮度的方法，其中，當具有高及低的畫素信號強度值的畫素數量少於具有中畫素強度值的畫素數量時，其中，該調光曲線在中區塊平均信號強度值的區段逐漸趨於平緩，且該調光 曲線在較大與較小區塊平均信號強度值的多數個區段則具有較大的斜率。
4. 如申請專利範圍第1項所述之調整畫面之亮度的方法，其中，當具有高及低的畫素信號強度值的畫素數量少於具有中畫素強度值的畫素數量時，其中，該調光曲線在中區塊平均信號強度值的區段逐漸趨於平緩，且該調光曲線在較大與較小區塊平均信號強度值的多數個區段則具有較大的斜率。
5. 一種顯示裝置，包括：一顯示面板，用以顯示一影像資料，該影像資料包括多個畫素信號強度值；一背光模組，包括多數個背光源，其中，該影像資料被分為多個區塊，對應該些區塊的多個平均畫素信號強度值被計算出，該些背光源對應至該影像資料的該些區塊，該些畫素信號強度值的數量分佈以及一整體平均信號強度值依據該些畫素信號強度值進行計算，各該背光源被驅動以提供多數個區塊亮度值至該影像資料的該些區塊以進行顯示，該些區塊亮度值是藉由帶入該些區塊平均信號強度值至一調光曲線所獲得，該調光曲線依據該整體平均信號強度值以及該些畫素信號強度值的數量分佈來決定。
6. 如申請專利範圍第5項所述之顯示裝置，更包括：一脈衝寬度調變值產生元件，產生多數個脈衝寬度調變值以驅動背光源以提供該些區塊亮度值。
7. 如申請專利範圍第5項所述之顯示裝置，當具有高及低的畫素信號強度值的畫素數量少於具有中畫素強度值的畫素數量時，其中，該調光曲線在中區塊平均信號強度值的區段逐漸趨於平緩，且該調光曲線在較大與較小區塊平均信號強度值的多數個區段則具有較大的斜率。
8. 如申請專利範圍第5項所述之顯示裝置，當具有高及低的畫素信號強度值的畫素數量少於具有中畫素強度值的畫素數量時，其中，該調光曲線在中區塊平均信號強度值的區段逐漸趨於平緩，且該調光曲線在較大與較小區塊平均信號強度值的多數個區段則具有較大的斜率。