CN101083037A

CN101083037A - 影像讯号背光亮度控制装置及其方法

Info

Publication number: CN101083037A
Application number: CN 200610089982
Authority: CN
Inventors: 徐天助; 吴志良; 叶建麟; 徐名潭
Original assignee: Chunghwa Picture Tubes Ltd
Current assignee: Chunghwa Picture Tubes Ltd
Priority date: 2006-05-30
Filing date: 2006-05-30
Publication date: 2007-12-05

Abstract

一种影像讯号背光亮度控制装置及方法，包含分析模块、决策模块、储存模块、增效模块及背光控制模块。分析模块撷取特征辉度，储存模块储存输入影像资料，决策模块由该特征辉度及利用指数调整方式建立输入输出影像对应表及取得特征辉度对应的水平脉冲关闭数量，增效模块将输入影像讯号转为输出影像讯号，背光控制模块依据水平脉冲关闭数量转出脉冲宽度调节讯号并调节背光。由此技术可以增加面板的对比度，降低背光漏光影响黑画面的品质，并有降低背光电力消耗的效果。

Description

影像讯号背光亮度控制装置及其方法

技术领域

本发明涉及一种显示面板的背光亮度调整装置及方法，特别是一种修正影像讯号及调整合适的背光亮度的装置及方法。

背景技术

显示面板常有漏光的现象，使得影像上的暗区域(或称为黑画面)因为漏光而不够暗(黑)，通过影像所呈现的灰阶调整背光的亮度，进而提高影像的对比。

运用在薄膜晶体管显示面板的相关技术，是利用连续之前图框的影像讯号调整后图框的背光亮度以加强后图框的影像讯号的对比，其调整方法透过前图框的影像讯号的辉度累积分布的曲线区分不同的区域，对不同的区域计算出背光调整幅度，并用于后图框，此方法的背光调整非基于同图框的影像讯号，如果二连续的图框的影像讯号的辉度累积分布类似，则此方法可适用，若二图框的辉度累积分布差异大时，则会失真，且并未解决漏光的问题。

图1所示为现有技术的背光亮度控制装置架构示意图，时序控制器10接收影像的讯号并利用其色彩资料由工作控制器11计算出工作率(duty rate)讯号，电阻电容回路20连接于时序控制器10，利用工作率讯号换算出工作电压(duty voltage)传送给反相器30，并通过电压电流对应关系而限制工作电流，以控制光源40的亮度，本技术利用模拟调节的方式，但未解决漏光所造成的黑画面太亮的问题，影像资料亦未调整，对比效果的增益有限。

图2所示为另一现有技术的背光亮度控制装置架构示意图。输入讯号由特征值侦测模块50计算出三个特征值分别为最大亮度电压位准(max)、平均亮度电压位准(apl)及最小亮度电压位准(min)，控制数据产生模块60连接特征值，侦测模块50依据动态电压范围(DynamicalRange)及最大亮度与最小亮度的电压位准差的比计算出其增益数(gain)，固定平均亮度电压位准，将最小亮度电压位准以增益数放大，所产生的最小亮度电压与动态电压范围的最小值的差为位移电压(offset)，将增益数及位移电压传给讯号调整模块70，其中讯号强度调整模块71接收增益数将影像资料放大，讯号位准调整模块72接收位移电压，讯号强度调整模块71将放大的影像资料传给讯号位准调整模块72并调整电压位准使最小亮度电压位准对应的电压位准同动态电压范围的最小值，再使平均亮度电压位准所对应的电压位准乘以调整因子回到原始的平均亮度电压位准，利用此调整数线性修改影像讯号并传给被动光源调节模块90，增益数与调整因子的比即为净增益数，利用此增效调整光源控制模块80，可知此技术利用线性的方式调整输入影像讯号，并利用净增益数调整背光亮度，但对最大亮度与最小亮度的电压位准为动态电压范围并无调整效果。

一般影像讯号背光亮度调整装置主要调整输入影像讯号及调整背光亮度以加强其对比效果，然而线性调整方式或利用前一图框为基准的影像调整方式并无法得到最佳影像品质，因此，利用影像讯号调整背光的技术仍为目前研究发展的重要的课题。

发明内容

本发明之一目的是提供一种影像讯号背光亮度控制装置及方法，该装置及方法是利用指数调整方式调整输入影像讯号，增加其对比效果。

本发明的另一目的是提供的这种影像讯号背光亮度控制装置及方法，是利用输入影像讯号号决定其背光亮度，降低背光源漏光影响其黑画面的品质。

为了达到上述目的，本发明提供一种影像讯号背光亮度控制装置，其包括：

一分析模块，接收一图框影像讯号，撷取一特征辉度；

一储存模块，连接于该分析模块，储存该图框影像讯号及该特征辉度；

一决策模块，连接该分析模块，依据该特征辉度建立一影像讯号转换方式及一背光控制讯号；

一增效模块，连接该储存模块及该决策模块，依据该影像讯号转换方式将该图框影像讯号转换为一输出影像讯号；及

一背光控制模块，连接该决策模块，依据该背光控制讯号产生一脉冲宽度调节讯号，用以调整背光亮度。

另外，本发明提供一种影像讯号背光亮度控制方法，其包括下列步骤：

撷取特征辉度，该分析模块接收一图框影像输入讯号，建立一累积辉度分布，于该累积辉度分布取一定比例所对应的辉度，此辉度为特征辉度；

储存该图框影像输入讯号，该储存模块储存由该分析模块所传入的该图框影像输入讯号；

计算一影像输入输出对应表及一水平脉冲的关闭数量，该决策模块依据该分析模块所传入的该特征辉度建立该影像输入输出对应表及该水平脉冲关闭的关闭数量；

转出输出影像讯号，利用该增效模块储存该决策模块所传入的该影像输入输出对应表，将该储存模块所传入的图框影像输入讯号转为影像输出讯号；及

输出背光控制讯号，该背光控制模块由该决策模块所传入的该水平脉冲关闭的关闭数量计算出该脉冲宽度调节讯号的关闭时间，并在同一图框中以开关一次以上的方式完成该脉冲宽度调节讯号。

本发明利用图框的影像讯号，取辉度累积分布函数的一定分布比例，通常取值在0.5～1之间，其方式：

一、利用指数方式调影像讯号使对比较接近人类的视觉感官。

二、降低背光亮度一降低漏光对黑画面的影响，连带降低背光的电力消耗。

附图说明

图1为现有技术的背光亮度控制装置架构示意图。

图2为另一现有技术的背光亮度控制装置架构示意图。

图3为本发明一实施例影像讯号背光亮度控制装置的统统架构示意图。

图4为一实施例的辉度分布图

图5为一实施例辉度累积分布图

图6为一实施例的影像讯号输入输出对应关系图。

图7为一实施例的特征辉度水平脉冲关闭数量对应关系图。

图8为一实施例的辉度最大亮度对应关系图。

图9为一实施例的影像讯号背光亮度控制方法的流程图。

图中符号说明：

10 时序控制器

11 作控制器

20 电阻电容回路

21 电阻

22 电容

40 反相器

42 光源

50 特征值侦测模块

60 控制数据产生模块

70 讯号调整模块

71 讯号亮度调整模块

72 讯号位准调整模块

80 光源控制模块

90 被动光源调节模块

110 分析模块

120 决策模块

130 储存模块

140 增效模块

150 光源控制模块

111 辉度分布图

112 辉度累积分布图

113 特征辉度-背光亮度关系图

121 影像讯号输入-输出对应关系图

122 特征辉度-水平脉冲关闭数量对应关系图

141 输出辉度背光亮度关系图

210 步骤

221 步骤

222 步骤

230 步骤

240 步骤

250 步骤

具体实施方式

图3所示为本发明一实施例影像讯号背光亮度控制装置的统统架构示意图。于本实施例中，分析模块110接收一图框影像输入讯号，撷取其特征辉度(Dmax)，将特征辉度传输给决策模块120，并将输入影像讯号(Din)传输给储存模块130储存起来，决策模块120依据特征辉度计算出影像输入输出对应表(lookup table，LUT)及背光控制讯号(backlight luminance control，BLC)，光源控制模块150连接决策模块120并接收背光控制讯号转化脉冲宽度调节讯号(pulse width modulation，PWM)控制背光亮度，增效模块140连接决策模块120接收影像输入输出对应表及储存模块130接收输入影像讯号，透过影像输入输出对应表调整为输出影像讯号。

接续上述说明，于本实施例中，分析模块110接收影像输入讯号得出图4所示的辉度分布图111，表示不同辉度时的像点数量分布图，本实施例中最小辉度为0及最大辉度为255，计算辉度的斜线部分面积统计出图5所示的像点辉度累积分布图112，表示在某一辉度以下的所有像点数量，为说明方便已将辉度累积分布图112作正规化(normalization)的处理，图4式中所示的特征辉度为Dmax以下的面积对应到图5辉度累积分布图112之一定比例，此一定比例介于min及1之间，即分别对应到辉度124及最大辉度(即255)，为说明方便实施例中假设此一定比例为0.95，所对应的特征辉度为Dmax＝200，本发明即利用此特征辉度为Dmax作为影像讯号调整及背光亮度调整。

首先说明影像讯号的修正，为符合人类视觉感官，采用指数方式修正影像资料，其修正方式为

Dout＝255x(Din/Dmax)^(Dmax/255)-----(1)

其中Din为影像输入讯号，Dmax为特征辉度及Dout为输出影像讯号。Dmax＝200，当Din＝200其输出Dout＝255，当Din＞200时的亮度被下修，但其影响不大(最多5％)，其对比效果仍然比为修正前增效大，稍后再说明。

图6为实施例中的影像讯号输入-输出对应关系图121，图中说明特征辉度Dmax介于124～255间，当Din＞Dmax皆被修正为Dout＝255(最大辉度)，不同的Dmax具有不同的修正曲线。

再来说明背光亮度的修正，面板透过高频率的水平脉冲扫描面板，例如一个分辨率1366×768的面板，其水平脉冲数量至少为768个，关闭水平脉冲数量即可降低亮度，利用一脉冲宽度调节讯号关闭水平脉冲，如此便可透过控制脉冲宽度调节讯号而适度调节背光亮度。

图框中的水平脉冲数量对应到不同背光亮度，控制图框中的水平脉冲数量关闭数量即可控制亮度。图7为特征辉度-水平脉冲关闭(HSYNC OFF)数量对应关系图122，说明当特征辉度Dmax所对应一背光亮度，透过关闭水平脉冲数量使最大亮度为此对应的亮度，并将Dmax调整为255(最大辉度)，例如实施例中的对应关系为当Dmax＝192时，水平脉冲关闭数量＝199，而当Dmax＝200时为182，将脉冲宽度调节讯号的关闭的宽度设定为182即可。一般在一个图框中会以一次以上的方式完成脉冲宽度调节讯号，扫描频率为60HZ，于图框中关闭两次，那脉冲宽度调节讯号的频率为120HZ，不会被人类眼睛查觉。

接下来说明整个调整效果，为说明方便假设最高灰阶255所对应的最大亮度为585而最低辉度0所对应的最小亮度为1.1，而特征辉度Dmax＝200的对应的亮度为495，若当最大亮度为495时，最小亮度为0.93。

图8为辉度最大亮度对应关系图，其中特征辉度-背光亮度关系图113，图中输入影像资料的特征辉度Dmax对应背光最大亮度，透过影像讯号背光亮度控制装置的调整，得到输出辉度背光亮度关系图141，图中将背光最大亮度调整为495，输入影像讯号将Dmax修正为255，此时最低辉度对应的亮度为0.93，黑画面所对应的亮度由1.1调整为0.93，有效的降低漏光造成黑画面不够黑的情况。

说明对比的效果，面板对比定义为白画面的亮度与黑画面亮度比，实施例中未调整前为585/1.1＝531而透过影像讯号背光亮度控制装置的调整修改为585/0.93＝629，采取累积辉度分布之一定比例，如实施例中采用0.95，虽然可能牺牲0.05的比例的影像有下修的情况，但其对比效果仍然比为修正前效果大，另外若采取太低的比例会造成影像讯号失真，本实施例采用0.95可明显增加对比效果使黑画面更黑。

图9为影像讯号背光亮度控制方法之一实施例流程图，一是调整图框的影像，此发明采用指数修正方式符合人类视觉感官，二是调整背光亮度，利用脉冲宽度调节讯号调整水平脉冲，即当脉冲宽度调节讯的状态为关闭时，水平脉冲讯号皆为关闭，开启时则由水平脉冲讯号的状态决定，其步骤配合图3的装置结构示意图说明如下：

步骤210：撷取特征辉度，分析模块110接收图框的影像输入讯号，累积计数辉度分布次数建立累积辉度分布函数，取累积辉度分布之一定比例并将所对应的辉度作为特征辉度Dmax。

步骤221：计算影像输入输出对应表，决策模块120依据由分析模块1 10所传入的特征辉度，利用修正方式(1)计算出所有输入辉度(Din)的输出辉度(Dout)并建立一对应表，将对应表传给增效模块140。

步骤222：计算水平脉冲的关闭数量，决策模块120包含一辉度水平脉冲关闭对应表，由分析模块110所传入的特征辉度对应辉度水平脉冲关闭对应表，取得水平脉冲关闭的关闭数量并传给光源控制模块150。

步骤230：储存图框影像输入讯号，储存模块130储存由分析模块110所传入的该图框影像输入讯号，再传给增效模块140。

步骤240：转出输出影像讯号，增效模块140储存决策模块120所传入的影像输入输出对应表，再由储存模块130接收输入影像讯号，利用影像输入输出对应表输入将影像讯号转为输出影像讯号；

步骤250：输出背光控制讯号，背光控制模块150由决策模块110接收水平脉冲关闭数量并计算出该脉冲宽度调节讯号的关闭时间，并在同一图框中以开关一次以上的方式完成该脉冲宽度调节讯号。

以上所述的实施例仅为说明本发明的技术思想及特点，其目的在使熟习此项技艺的人士能够了解本发明的内容并据以实施，当不能以的限定本发明的专利范围，即大凡依本发明所揭示的精神所作的均等变化或修饰，仍应涵盖在本发明的专利范围内。

Claims

1.一种影像讯号背光亮度控制装置，包含：

一分析模块，接收一图框影像讯号，撷取一特征辉度；

2.如权利要求1所述的影像讯号背光亮度控制装置，其中该特征辉度为依据该图框影像讯号的辉度累积分布之一分布比例所对应的辉度。

3.如权利要求2所述的影像讯号背光亮度控制装置，其中该分布比例介于0.5至1之间。

4.如权利要求1所述的影像讯号背光亮度控制装置，其中该影像讯号转换方式为一指数转换方式。

5.如权利要求1所述的影像讯号背光亮度控制装置，其中该决策模块依据该影像讯号转换方式建立一输入及输出辉度对应表并储存于该增效模块，该增效模块依据该输入及输出辉度对应表将该图框影像讯号转为该输出影像讯号。

6.如权利要求1所述的影像讯号背光亮度控制装置，其中该背光控制讯号为该图框之一水平脉冲关闭数量。

7.如权利要求6所述的影像讯号背光亮度控制装置，其中该决策模块更包含一灰阶与背光水平脉冲关闭对应表，利用该灰阶与背光水平脉冲关闭对应表取得该特征辉度所对应的背光水平脉冲关闭数量。

8.如权利要求1所述的影像讯号背光亮度控制装置，其中该背光控制模块依据该水平脉冲关闭数量，调整脉冲宽度调节讯号的开关次数为至少一次以上，用以避免可被查觉的闪烁现象。

9.一种影像讯号背光亮度控制方法，利用影像讯号及背光亮度控制装置的控制方法，其包含下列步骤：

计算一影像输入输出对应表及一水平脉冲的关闭数量，该决策模块依据该分析模块所传入的该特征辉度建立该影像输入输出对应表及该水平脉冲的关闭数量；

转出输出影像讯号，该增效模块储存该决策模块所传入的该影像输入输出对应表将该储存模块所传入的图框影像输入讯号转出影像输出讯号；及

10.如权利要求9所述的影像讯号背光亮度控制方法，其中该脉冲宽度调节讯号在同一图框中开关两次。