TWI672978B - 區域調光的背光源調整方法與顯示裝置 - Google Patents

Abstract

本發明提出一種區域調光的背光源調整方法，適用於顯示裝置，此顯示裝置包括顯示面板與背光模組，背光模組包括多個發光單元。背光源調整方法包括：取得影像，並將影像分為多個區塊，這些區塊是分別對應至上述的發光單元；對於每一個發光單元，根據對應區塊中像素的亮度值計算一發光強度；以及對於每一個區塊，判斷亮度值大於一亮度臨界值的像素的個數是否大於一數目臨界值，若是則設定區塊所對應的發光強度大於等於第一強度臨界值。

Description

區域調光的背光源調整方法與顯示裝置

本發明是有關於一種背光源調整方法，且特別是有關於一種用於區域調光(local dimming)的背光源調整方法與顯示裝置。

一般來說，液晶顯示裝置都包含了背光模組，傳統的背光模組多採用固定式背光(Constant backlight)，而為了增加其對比，必須使用區域調光(Local Dimming)技術，其區域性地根據影像亮度的分佈情形來調整特定部分的背光亮度。例如，當顯示影像中較亮的區域時，背光會輸出高亮度；當顯示影像中較暗的區域時，則減弱背光的輸出亮度。藉此，具有區域調光控制的顯示器具有較高的動態對比與較低的消耗功率。然而，當採用區域調光時，一些具有特殊圖案(pattern)的影像會有不預期的效果，因此需要偵測這些圖案並作對應的處理。

本發明的實施例提出一種區域調光的背光源調整方法，適用於顯示裝置，此顯示裝置包括顯示面板與背光模組，背光模組包括多個發光單元。背光源調整方法包括：取得影像，並將影像分為多個區塊，其中影像包括多個像素，這些區塊是分別對應至發光單元；對於每一個發光單元，根據對應區塊中像素的亮度值計算一發光強度；以及對於每一個區塊，判斷亮度值大於一亮度臨界值的像素的個數是否大於一數目臨界值，若是則設定區塊所對應的發光強度大於等於第一強度臨界值。

在一些實施例中，設定區塊所對應的發光強度大於等於第一強度臨界值的步驟包括：判斷發光強度是否小於第一強度臨界值，若是則設定發光強度為第一強度臨界值，否則維持發光強度不變。

在一些實施例中，設定區塊所對應的發光強度大於等於第一強度臨界值的步驟包括：判斷發光強度是否小於第二強度臨界值，若是則以非線性函數來增加發光強度，否則維持發光強度不變。

在一些實施例中，上述非線性函數的值域的最小值是大於等於第一強度臨界值，並且第一強度臨界值是小於第二強度臨界值。

在一些實施例中，根據對應的區塊中的像素的亮度值計算發光強度的步驟包括：根據對應區塊中像素的亮度值的平均值來計算發光強度。

以另外一個角度來說，本發明的實施例提出一 種顯示裝置，包括顯示面板、背光模組與邏輯電路。背光模組包括多個發光單元。邏輯電路用以取得一影像，並將影像分為多個區塊，其中影像包括多個像素，這些區塊是分別對應至發光單元。對於每一個發光單元，邏輯電路根據對應的區塊中像素的亮度值計算發光強度。對於每一個區塊，邏輯電路判斷亮度值大於一亮度臨界值的像素的個數是否大於數目臨界值，若是則設定區塊所對應的發光強度大於等於第一強度臨界值。

在一些實施例中，邏輯電路判斷發光強度是否小於第一強度臨界值，若是則設定發光強度為第一強度臨界值，否則維持發光強度不變。

在一些實施例中，邏輯電路判斷發光強度是否小於第二強度臨界值，若是則以一非線性函數來增加發光強度，否則維持發光強度不變。

在一些實施例中，上述非線性函數的值域的最小值是大於等於第一強度臨界值，並且第一強度臨界值是小於第二強度臨界值。

在一些實施例中，邏輯電路根據對應區塊中像素的亮度值的平均值來計算發光強度。

在本發明實施例提出的方法與顯示裝置中，可以偵測出特殊圖案並對發光強度做調整，藉此提升顯示的品質。

為讓本發明的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。

100‧‧‧顯示裝置

110‧‧‧顯示面板

120‧‧‧背光模組

130‧‧‧邏輯電路

121~128‧‧‧發光單元

201、202‧‧‧影像

301~308‧‧‧區塊

311、312‧‧‧亮點

320‧‧‧補償後影像

330‧‧‧影像

T₁、T₂‧‧‧強度臨界值

510‧‧‧曲線

601~607‧‧‧步驟

[圖1]是根據一實施例繪示顯示裝置的示意圖。

[圖2]是根據一些實施例繪示具有特殊圖案的影像示意圖。

[圖3]是根據一實施例繪示區域調光機制的流程示意圖。

[圖4]與[圖5]是根據一實施例繪示發光強度的轉換函數。

[圖6]是根據一實施例繪示區域調光的背光源調整方法。

關於本文中所使用之『第一』、『第二』、...等，並非特別指次序或順位的意思，其僅為了區別以相同技術用語描述的元件或操作。

圖1是根據一實施例繪示顯示裝置的示意圖。請參照圖1，顯示裝置100可為螢幕或包含螢幕的任意電子裝置，例如為智慧型手機、平板電腦、筆記型電腦等等。顯示裝置100包括了顯示面板110、背光模組120與邏輯電路130。

顯示面板110可為任意適合的液晶顯示面板，例如為邊緣場切換(fringe field switching，FFS)、共面 切換(in-plane switching，IPS)模式、扭轉向列型(twisted nematic，TN)、垂直配向(vertical alignment，VA)等顯示面板。

背光模組120包括有多個發光單元121~128，這些發光單元例如為發光二極體(light emitting diode，LED)，透過控制這些發光二極體的亮度，可以實施區域調光(local dimming)的機制。然而，圖1中發光單元121~128的數目與設置位置僅為範例，在其他實施例中背光模組120可以有更多或更少個發光單元，並且這些發光單元可以有其他的設置位置。在圖1中發光模組120為直下式(Direct-lit)發光模組，但在其他實施例中也可以為側光式(edge-lit)發光模組，只要具有多個發光單元以在不同區域提供不同強度的光源，皆在本說明書的範圍內。

邏輯電路130是用以取得影像，並對此影像執行一些影像處理程序以後將影像提供給顯示面板110來顯示。邏輯電路130也可以控制各個發光單元121~128的發光強度。邏輯電路130例如為時序控制器(timing controller)，但在其他實施例中也可以為顯示裝置100中任意的晶片或電路。以下說明的背光源調整方法是由邏輯電路130所執行，以下並不再贅述。

圖2是根據一些實施例繪示具有特殊圖案的影像示意圖。圖2中繪示了影像201、202，這些影像中皆有亮度很大的條紋或是點，同時背景的亮度很低。在習知的區域調光機制下，這些條紋或是點有可能會因為發光單元的發光 強度被調暗而變得看不清楚或看不見。具體來說，圖3是根據一實施例繪示區域調光機制的流程示意圖。圖3中以影像202為例，為了方便繪示起見，在圖3中的亮點311、312是繪製成黑色，而背景為白色，但應理解的是圖3中的影像202與圖2中的影像202是相同的。在此實施例中影像202為彩色影像，例如包括紅、綠、藍等三個通道，換言之，每個像素都包括對應至紅色、綠色、藍色的三個灰階值。以下會計算每個像素的亮度值(luminance)，在一些實施例中此亮度值是紅色、綠色、藍色三個灰階值中的最大值，但在一些實施例中也可以將這三個灰階值轉換至另一個色彩空間，並取得其中的亮度值，例如HIS色彩空間中的強度(intensity)或者YCbCr色彩空間中的亮度值Y。然而，本領域具有通常知識者當可採用任意色彩空間中的亮度值，本發明並不在此限。

在取得影像202以後，會將影像202分為多個區塊301~308，這些區塊301~308是分別對應至發光模組120中的發光單元121~128。對於每一個發光單元都可以根據對應的區塊中像素的亮度值來計算出一個發光強度。舉例來說，對於發光單元122來說，可以計算區域302中所有像素的亮度值的平均值以及直方圖，再根據此平均值與直方圖來計算出發光強度。一般來說，亮度值的平均值與發光強度是成正比，因此在一些實施例中可以僅計算區域302內亮度值的平均值，並將此平均值做線性的映射以取得發光強度。在一些實施例中，灰階值與亮度值為8位元，而發光強度為12位元，但本發明並不在此限。除了上述計算方法，在其他實 施例中也可以採用任何計算發光強度的演算法，本發明並不限於上述的實施例。值得注意的是，由於區域301、308中像素的亮度平均值很小，因此發光單元121、128的發光強度也會很小。

在計算出發光強度以後，可以補償影像202而得到補償後影像320。舉例來說，由於發光單元122的發光強度較弱(低於沒有區域調光機制下的發光強度)，因此對於區域302內的像素可增加其亮度值，以此類推。然而，本發明也不限制如何產生補償後影像320。

最後，補償後影像320會傳送至顯示面板110，搭配發光模組120發出的光源，在視覺上可呈現影像330。如上所述的，由於發光單元121、128的發光強度很小，因此在影像330中並不會看到亮點311、312(或變得很暗而看不清楚)。在此實施例中，會判斷影像202中是否有這些特殊圖案，藉此調整發光強度。

具體來說，對於每一個區塊301~308，可判斷區塊中有幾個像素的亮度值是大於一個亮度臨界值，並判斷這些像素的個數是否大於一數目臨界值。此亮度臨界值例如為200，而數目臨界值可根據區塊的大小來調整，本發明並不限制亮度臨界值與數目臨界值的數值。如果亮度值大於亮度臨界值的像素的個數大於數目臨界值，則可適度地增加對應發光單元的發光強度，否則維持發光強度不變。在圖3的實施例中，發光單元121、128的發光強度會被增加，而其他發光單元的發光強度則維持不變。

在一些實施例中，即使符合上述的判斷，但如果對應的發光強度已經不低，則不需要再增加發光強度。具體來說，當某個區塊符合上述關於亮度值的判斷以後，可再判斷對應的發光單元的發光強度是否小於一個第一強度臨界值，若是則設定此發光強度為第一強度臨界值，否則維持發光強度不變。此調整可參照圖4，橫軸是調整前發光強度，縱軸是調整後發光強度，從圖4可看出的是調整後的發光強度都會大於第一強度臨界值T₁。在另一些實施例中，當某個區塊符合上述關於亮度值的判斷以後，可再判斷對應的發光強度是否小於一個第二強度臨界值，若是則以非線性函數來增加發光強度，否則維持發光強度不變。此調整可參照圖5，當調整前的發光強度小於第二強度臨界值T₂時，是以非線性函數(對應至曲線510)來增加發光強度，此非線性函數可以是指數函數或是多項式函數，本發明並不在此限。在一些實施例中，也可以設定此非線性函數的值域(range)的最小值是大於等於第一強度臨界值T₁，如此一來，調整後的發光強度會大於等於第一強度臨界值T₁。值得注意的是，第一強度臨界值T₁是小於第二強度臨界值T₂，但本發明並不限制這兩個臨界值為多少。根據上述做法可以偵測出圖2中的特殊圖案並且增加發光強度，藉此在顯示面板上可以看到這些亮點與亮條紋。

圖6是根據一實施例繪示區域調光的背光源調整方法。請參照圖6，在步驟601中，取得影像，並將影像分為多個區塊，這些區塊是對應至背光模組中的多個發光單 元。在步驟602中，對於背光模組中的每一個發光單元，根據對應區塊中像素的亮度值計算一發光強度。在步驟603中，判斷一區塊中亮度值大於一亮度臨界值的像素的個數是否大於一數目臨界值。若步驟603的結果為否，在步驟604中維持對應的發光強度不變。若步驟603的結果為是，在步驟607中可以設定此區塊對應的發光強度會大於等於第一強度臨界值。例如，在步驟605中，可再判斷此區塊對應的發光強度是否小於第一強度臨界值。若步驟605的結果為否，一樣執行步驟604。若步驟605的結果為是，在步驟606中，將發光強度設定為第一強度臨界值。在圖6的實施例中，步驟607是以圖4的轉換曲線來實作，但在其他實施例中步驟607也可以用圖5的轉換曲線來實作。圖6中各步驟已詳細說明如上，在此便不再贅述。值得注意的是，圖6中各步驟可以實作為多個程式碼或是電路，本發明並不在此限。此外，圖6的方法可以搭配以上實施例使用，也可以單獨使用。換言之，圖6的各步驟之間也可以加入其他的步驟。

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，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

Claims (4)

1. 一種區域調光的背光源調整方法，適用於一顯示裝置，該顯示裝置包括一顯示面板與一背光模組，該背光模組包括多個發光單元，該背光源調整方法包括：取得一影像，並將該影像分為多個區塊，其中該影像包括多個像素，該些區塊是分別對應至該些發光單元；對於每一該些發光單元，根據對應的該區塊中的該些像素的亮度值計算一發光強度；以及對於每一該些區塊，判斷亮度值大於一亮度臨界值的該些像素的個數是否大於一數目臨界值，若是則設定該區塊所對應的該發光強度大於等於一第一強度臨界值，其中設定該區塊所對應的該發光強度大於等於該第一強度臨界值的步驟包括：判斷該發光強度是否小於該第一強度臨界值，若是則設定該發光強度為該第一強度臨界值，否則維持該發光強度不變。
2. 如申請專利範圍第1項所述之背光源調整方法，其中根據對應的該區塊中的該些像素的亮度值計算該發光強度的步驟包括：根據對應的該區塊中的該些像素的該些亮度值的平均值來計算該發光強度。
3. 一種顯示裝置，包括：一顯示面板；一背光模組，包括多個發光單元；以及一邏輯電路，用以取得一影像，並將該影像分為多個區塊，其中該影像包括多個像素，該些區塊是分別對應至該些發光單元，對於每一該些發光單元，該邏輯電路根據對應的該區塊中的該些像素的亮度值計算一發光強度，對於每一該些區塊，該邏輯電路判斷亮度值大於一亮度臨界值的該些像素的個數是否大於一數目臨界值，若是則設定該區塊所對應的該發光強度大於等於一第一強度臨界值，其中該邏輯電路判斷該發光強度是否小於該第一強度臨界值，若是則設定該發光強度為該第一強度臨界值，否則維持該發光強度不變。
4. 如申請專利範圍第3項所述之顯示裝置，其中該邏輯電路根據對應的該區塊中的該些像素的該些亮度值的平均值來計算該發光強度。