CN101689350A

CN101689350A - 用于驱动显示器中的背光源的方法和系统

Info

Publication number: CN101689350A
Application number: CN200880023378.6A
Authority: CN
Inventors: F·P·M·布德泽拉尔; A·多米斯
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2007-07-04
Filing date: 2008-07-01
Publication date: 2010-03-31
Anticipated expiration: 2028-07-01
Also published as: WO2009004574A1; US20100289833A1; JP2010532491A; RU2479048C2; EP2162875A1; RU2010103674A; US8810501B2; KR20100031545A; CN101689350B; TW200912838A

Abstract

一种用于控制显示器的背光源的背光控制系统。该显示器(100)包括透射型显示面板(102)和用于向该显示面板的背侧(108)提供照明的背光源(104)。该背光源包括光源(110)，光源(110)定位于光源位置处，用于向显示面板的背侧提供照明。该系统包括驱动值发生器(106)，驱动值发生器(106)用于提供光源驱动值(112)以使背光分布以一定速率在显示器的高亮度部分周围逐渐下降，该速率独立于该高亮度部分相对于光源位置的位置。显示器的该高亮度部分具有比显示器的该高亮度部分周围的区域高的亮度。该系统允许防止对背光结构和晕圈的令人烦恼的感知。

Description

用于驱动显示器中的背光源的方法和系统

技术领域

本发明涉及显示器的背光源。

背景技术

常规LCD电视和LCD计算机监视器包括透射型LCD面板和背光源，所述背光源生成到LCD面板背侧上的或多或少均匀且恒定亮度的图案。LCD面板将此光调制成所希望的颜色和亮度以产生图像的再现。

在SID Symposium Digest of Technical Papers，Society for InformationDisplay，2006年6月，第37卷，第I期，第1520-1523页中，在T.Shirai的“44.4：RGB-LED Backlights for LCD-TVs with OD，ID，and 2D AdaptiveDimming”中，讨论了带有0D、1D和2D自适应调光的LCD-TV的RGB-LED背光源。用于LCD-TV的RGB-LED背光源的输出亮度以0D(均匀调光)、1D(线调光)和2D(局部调光)方式随同输入视频信号自适应地调光。选择调光因子使得在自适应调光后所感知的图像变得与原始图像的相同，且在调光操作后对应于该区块的所有LCD像素中的最大视频信号变得等于用于驱动该LC模块的最大限度，且也使得背光源单元的总功率消耗变得最小。在计算所述最大视频信号时还考虑LCD模块的伽马特性以及通过LCD模块的漏光。

这种自适应调光系统允许改进。

发明内容

有利的是具有控制显示器背光源的改进方式。为了更好地解决这个问题，在本发明的第一方面，提出一种控制显示器背光源的系统，其中该显示器包括：

透射型显示面板；以及，

用于向该显示面板的背侧提供照明的背光源，该背光源包括定位于相应预定光源位置的多个相应光源，用于根据相应预定光源亮度分布向该显示面板的背侧的相应重叠部分提供照明，其中能够借助于光源驱动值来对光源亮度分布的强度进行缩放(scalable)，且其中相应缩放的(scaled)光源亮度分布的叠加定义了背光分布。

该系统包括：

驱动值发生器，其依赖对应于将由显示器显示的图像的图像亮度值提供光源驱动值，该驱动值发生器被布置成使背光分布以一定速率在显示器的高亮度部分周围逐渐下降，该速率独立于该高亮度部分相对于光源位置的位置，该显示器的高亮度部分具有比显示器的高亮度部分周围区域高的亮度。

通过依赖图像亮度局部地设置背光强度来控制背光强度。这允许减小背光源的功率损耗，因为不再需要总是保持背光处于满强度。而且，与具有可能衰减的背光的显示器相比，通过在图像亮度低的位置处局部地减少背光可进一步减小功率损耗。而且，此实施例允许增强对比度，因为向暗图像部分提供低亮度背光。这通过在图像具有低亮度的位置处设置低强度而允许形成更暗的区并通过在图像具有高亮度的位置处设置高强度来允许形成更明亮的区。

因为由于技术上的限制透射型显示面板在暗区域中并非完全不透明的，向这些暗区域提供的光中的某些仍能被观看者看到。这种效果被称作晕圈。通过使背光分布独立于光源位置在高亮度部分周围逐渐下降，这种晕圈效果变得不那么令观看者心烦。所得到的图像更能吸引观看者。改进了观看的整体图像品质。

在实施例中，驱动值发生器包括：

用于基于待显示于显示器的预定部分上的图像的预定部分中的亮度来确立相应光源的相应候选驱动值的装置，其中候选驱动值对应于光源驱动值，所述光源驱动值在施加到背光源时将使背光源生成预定背光分布，该预定背光分布在显示器的该预定部分具有最大亮度且以预定速率在显示器的该预定部分周围逐渐下降，所述预定速率独立于显示器的该预定部分相对于光源位置的位置，其中用于确立候选驱动值的装置被布置成相对于图像的多个预定部分确立候选驱动值以获得用于至少其中一个光源的多个候选驱动值；以及，

依赖所述候选驱动值来确立该至少其中一个光源的光源驱动值的装置。

这是实现所希望背光分布的高效方式。通过基于图像的预定部分确立候选驱动值，以高效方式来组织计算。驱动值发生器可被布置成使用针对光源所确立的候选驱动值中的最大值。类似地，也可使用最小值或者平均值或均值。而且，可使用候选驱动值的任何函数，诸如统计函数。

在实施例中，用于确立光源驱动值的装置包括用于针对该至少其中一个光源在候选驱动值中确立最大驱动值的装置。这确保了背光亮度不会过低。

在实施例中，预定背光分布具有代表光源亮度分布的放大形状的形状。

在实施例中，预定背光分布具有小于两个光源之间距离的五倍的有限半径。以此方式，仅有限数量的光源需要对预定背光分布做出贡献。这减少了计算驱动值所需的计算工作量。而且，还增强了对比度，因为向需要光的位置和仅仅其周围有限的区域局部地提供光。其余的显示器区保持不被照亮，这导致暗物体的改进的再现。优选地，预定背光分布具有两个光源之间距离的至多2倍的有限半径。优选地，预定背光分布具有两个光源之间距离的至多1.5倍的有限半径。

在实施例中，用于确立候选驱动值的装置包括：

用于依赖显示器的预定部分相对于至少其中一个光源位置的位置来确立权值的装置；以及，

用于计算权值与代表图像的预定部分亮度的值的乘积的装置。

权值是计算光源形成虚拟分布所需驱动值的实用且高效的方式。它们允许在查找表中预先计算权值。

在实施例中，用于确立权值的装置和用于计算乘积的装置被布置成应用于显示器的多个预定部分中的相应部分，预定部分的数目大于光源的数目。预定部分的数目隐喻地对应于虚拟光源的数目，每个虚拟光源产生虚拟光源分布。由于有大量的预定部分，所以模拟大量的虚拟光源。因此，对于观看者而言，光源的数目似乎大于实际光源数目。

在实施例中，驱动值发生器包括用于依赖图像的预定部分中的亮度来在具有不同形状的多个预定背光分布中选择预定背光分布的装置。这允许微调背光控制系统的更多选项。

在实施例中，如果图像亮度值中的至少一个超过预定阈值，则选择具有平坦顶部的预定背光分布，以增大预定背光分布的最大值。具有平坦顶部的分布允许更多的光源以其最大强度来使用。以此方式，可增大显示器的给定斑点处的总亮度。这特别适合于小的高亮度斑点。

实施例包括一种显示器，该显示器包括：

透射型显示面板；

所述的背光源；以及，

包括如所述的驱动值发生器的背光控制系统。

显示面板可包括LCD面板。光源可包括LED。

显示器可为电视或计算机监视器的部分。

实施例包括控制显示器背光源的方法，该方法包括：

依赖对应于将由显示器显示的图像的图像亮度值来提供光源驱动值，该驱动值发生器被布置成使背光分布以独立于光源位置的速率在显示器的一部分周围逐渐减弱，依照图像亮度值该显示器的该部分包括比显示器的该部分周围区域高的亮度。

实施例包括用于控制显示器背光源的计算机程序产品，该计算机程序产品包括用于以下操作的指令：

依赖对应于将由显示器显示的图像的图像亮度值来提供光源驱动值，该驱动值发生器被布置成使背光分布以独立于光源位置的速率在显示器的一部分周围逐渐减弱，依照图像亮度值显示器的该部分包括比显示器的该部分周围区域高的亮度。

附图说明

参看附图，进一步阐述和描述了本发明的这些和其它方面，在附图中：

图1提供由可调光背光源生成的光的实例的印象；

图2是实施例的图解；

图3示出亮斑点的再现；

图4示出亮斑点的再现；

图5示出光源的亮度分布；

图6示出光源的两种布置；

图7示出背光分布概况；

图8示出若干背光分布；

图9示出若干背光分布；以及

图10是实施例的图解。

具体实施方式

常规LCD显示系统包括背光源，背光源向LCD的背侧上生成均匀亮度图案，之后，LCD面板将此光调制成所希望的图像。背光源调光是基于以下构思：背光源本身也可被调制，从而仅在需要光的位置和时间生成光。

2D调光背光系统的最佳设计涉及大量折衷，且取决于宽泛的设计目标集合。使用2D调光的四个重要原因是节省功率、局部峰化、对比度和视角改进。

但2D调光可能会引入伪像，例如：在亮物体周围的晕圈，可见的背光结构和颜色和/或亮度非均匀性。

当设计用于控制2D调光特性的系统时，存在节省功率与减轻伪像之间的折衷。例如，这个选择取决于所用LCD面板的类型：如果使用能与背光强度无关地良好再现暗区域的面板，那么功率降低将相对重要。否则，背光结构伪像的减轻通常更重要。

优选地，在背光源中使用相对大量的LED。当在背光源中使用大量LED时，可改进对比度；于是，由“泄露”到暗区域的光所造成的晕圈就足够窄以致由于人类视觉系统的限制而隐藏。

当仅使用少量LED时，仍可实现节省功率和/或局部峰化的目标。

可实现背光源调光系统的若干变型。在被称作0D调光的第一变型中，该背光源仍生成均匀亮度图案，但基于从视频内容导出的要求来调制其强度。到LCD面板的信号必须也被修改以补偿调制的背光输出。0D调光的某些优点在于：

-降低的功率消耗：背光源需要较少功率来再现较暗场景。

-改进的对比度，特别是对于暗场景：如果背光水平较低，LCD光泄露将较少。

-视角改进，特别是对于暗场景。对于低透射值，LCD表现欠佳。通过调光，LCD透射值将更高以补偿减弱的背光。以此方式，高透射LCD的性质现也将适用于较暗场景。

上述优点也适用于1D调光和2D调光，1D调光和2D调光将在下文中定义。

1D调光表示背光被分成能单独调制的水平条或垂直条。1D调光相对于0D调光在所有三个方面都得到改进。而且，当面板具有总功率消耗限度时，如果总明亮度(brightness)足够低，则其变得能再现更高的峰值明亮度。

尽管能使用垂直条，但优选地使用水平条。荧光灯当在水平位置操作时倾向于最佳地工作。而且，大部分自然场景倾向于具有相当水平取向的分割(例如就像在带有天空的风景场景中)，对于这种情况，垂直分段表现更好。

利用2D调光，背光被分成能单独控制的小段。图1示出由这种2D可调光背光源所生成的光的印象。同样，这相对于1D调光在所有四个方面都得到改进。

对于(例如)常规冷阴极荧光灯(CCFL)，能进行0D和1D调光，但这种灯仅具有有限的调制深度。2D调光需要小光源，例如发光二极管(LED)。

图2示出调光LCD系统的实例架构。这种通用架构对于0D、1D和2D系统是有效的。输入信号1描述了待再现的图像。举例而言，其使用本领域已知的数据格式描述了对于该图像中每个像素的红、绿和蓝通道的目标强度。LED驱动值发生器2依赖输入信号1导出一系列LED驱动值3，这一系列LED驱动值3用于驱动LED背光源4。这将会在LCD面板10上生成光图案5，且具有根据LED驱动值的亮度空间分配。此光由LCD调制以实现对应于输入信号1的目标图像11。为了导出适当的LCD驱动值9，提供第二处理路径。光模拟单元6提供物理LED背光源4的模拟以获得向LCD面板提供的光强度。因此，在光模拟单元6中根据LED驱动值3来计算实际生成的光分配7。这个实际生成的光分配被提供到LCD驱动值发生器8。这个LCD驱动值发生器8使用光分配7和描述待生成图像的输入信号来向LCD面板提供驱动值。举例而言，LCD驱动值发生器8以像素和在该像素处将生成的图像的颜色强度对实际背光执行分割。

为了允许适当地形成所希望的图像，在LED驱动值发生器2中所用的算法优选地被布置成生成驱动值3，驱动值3使背光源4生成的光5足以允许LCD面板10将光5衰减到适当值11。

为了实现最大的功率降低，LED驱动值发生器2可选择驱动值使得其最小化驱动值3的和，同时仍满足由背光源4生成的光5足以允许LCD面板10将光5衰减到适当值11的要求。

LED驱动值发生器2无需为完善的，只要提供最小需要的背光强度即可。略微欠佳但更易于实施的算法也能得到良好的图像。但优选地，模拟单元6是非常准确的。模拟亮度分配与实际生成的亮度分配之间的任何差异可作为最终图片中的亮度误差而变得可见。

在图像中存在较少亮斑点的情况下调光(特别是0D调光)的效率可能受限。在这样的情况下，一种折衷可以是使用软限幅(soft-clipping)来减小这些区域的明亮度以提高功率效率，并改进暗区域中的性能。

对背光进行调光的原因之一是增加对比度：甚至当使用具有差对比度的面板时，当起初并未生成光时，光并不能透过它泄露，得到极其高的系统对比度。但是，LED背光源不能在LCD面板上生成任意的光分配。其受到通常为矩阵的LED的组织和LED的光到LCD面板上的扩展的限制。

当生成亮区域所需的光时，所生成光中的某些可能被提供到相邻的暗区域。此光将会部分地透过LCD泄露，且因此，在亮物体周围可能会生成微弱的光的“晕圈”。图3示出这种情况的(夸大)实例。图3示出使用低对比度面板利用非调光背光源的再现302，其在黑背景上再现出白点。在再现304，使用相同面板但利用2D调光背光源示出黑背景上的相同白点。可了解到当使用调光背光源时在白斑点的周围存在晕圈。也可了解到使用调光背光源时对比度更佳：与利用非调光背光源产生的再现302相比，产生更暗的区。

晕圈的存在无需成为问题。人眼具有有限的局部对比度范围，因此与亮区相邻的暗区中的细节是不可见的。因此，只要这个晕圈具有有限宽度，其仍是(几乎)不可见的，或者至少是人类观察者可接受的。

但是，该晕圈可能会微弱地示出背光结构，例如，背光源的光源布置。图4示出这种情况的实例。在图4中可看出背光强度在亮斑点上面的右方某处最大。对于静态图像，这可能是很难看到的，但当示出移动场景时，在亮区域周围的晕圈形状将随着位置改变。这种感知是令人讨厌的。

感知测试显示出晕圈的可视性与晕圈的(相对)宽度和对比度差异这两者相关。窄晕圈很难看到，即使在其中的局部黑色水平(black level)很差的情况下也是如此。这是由于人类视觉系统的限制造成的。亮区域遮蔽附近的暗区域。当观察者观看点源(例如，亮LED)时，视觉系统在其周围引入(不存在的)晕圈。但是，大脑被训练成忽略该晕圈。观察者将仅在他有意识地努力这样做时会看到晕圈。

这得到以下结论。如果所引入的晕圈宽度保留在遮蔽区域内，则晕圈的形状和明亮度并不十分相关，因为观察者将注意不到晕圈的形状和明亮度。但如果宽度较宽，由晕圈造成的对比度减弱优选地是有限的；否则，其将会是可见的。而且，晕圈的形状不应取决于在面板上的位置。应当注意的是在正常的电视观看距离看不到的伪像在从附近观看显示器时可能会变得可见。

在晕圈宽度与背光源中LED数目之间存在直接关系。如果面板的对比度如此差以至于晕圈将是可见的，那么优选地使用具有正确分布的足够数量的LED使得所引入的晕圈足够窄以保持不被注意到。

在引入LED的情况下，可以单独地驱动由背光源生成的三个(或更多)基色。这可用于对这些颜色进行单独调光，以进一步降低功率消耗并增强对比度。

影响2D调光系统结果的因素之一是LED投射到LCD面板上的亮度分布的形状。尽管由LED所生成的光具有取决于在LCD屏幕上的位置的具体角度分量，但可使用漫射器(diffuser)来移除这个分量。而且，优选地，提供光学部件以使由LED所产生的光在其到达LCD面板之前偏振。

术语LED分布用于表示投射到LCD面板上的偏振光的强度分布。在本文献中仅详细地描述了圆形分布。但本领域技术人员应了解能将本文所述的方法和系统扩展到非圆形分布。

假设在LED正前方的LCD面板上的位置为该分布的中心。距离r是LCD上的位置与这个中心之间的距离。亮度L现可描述为L(r)。

可区别两类分布。无限分布示出对于r的较大值，L(r)变小，但从不为0。高斯和洛伦兹分布为无限分布的实例。但有限分布具有参数R，即分布半径。对于r＞R，亮度为0(或至少很小)。图5示出R＝1.5的有限分布的实例。其在水平轴上示出LCD面板上的位置与分布中心之间的距离r。在垂直轴上其以任意单位示出由LED提供的明亮度。有限分布具有令人感兴趣的性质。由于有限的范围，当计算总计的光时，仅须考虑比R更靠近LCD面板上特定点的LED，使得算法更简单。而且，当黑区域距较亮区域足够远时，黑区域将非常暗。如果光在大区域(大的R)上散开，晕圈的形状将非常柔和，且看不到背光结构。

如果分布形状是有限的(小R)，仅少数几个LED将对具体位置做出贡献，且晕圈宽度将是窄的。可以通过仅接通少数几个LED来实现峰值明亮度。但其可示出背光结构。窄分布可导致更高的功率降低。且由于较少LED对特定位置做出贡献，计算在该位置的光量仅需考虑较小的LED集合，使得计算更容易。

原则上，LED可以任何方便的方式布置。对于1D和2D可调光系统，分布的平坦度与LED布置密切相关，特别是对于窄分布而言。在这个领域(area)中，对称布置具有优点。而且，对称布置减少了算法的计算复杂性。因此，优选地，LED的对称设置用于1D和2D调光系统，举例而言，方形602和等边三角形604。其皆在图6中示出。方形602布置的优点在于，由于其对称性质，其允许相对容易地放置镜面反射边界。

可如下所述来实现背光源将之投射到LCD(图2的框6)上的光的模拟。假设N是LCD的像素数目，且M是背光源中LED的数目。对于从LED至像素的每个路径，存在衰减系数A_ij，其取决于LED分布和从该LED至像素的距离。由像素j接收的光L_j通过由LEDi发出的光乘以衰减系数的总和而获得：

L_{j} = Σ_{i = 1}^{M} A_{ij} L_{i} .

但是，这个公式需要相对大量计算。可通过例如使用对称性、有限LED分布半径来进行简化且需要允许较小误差以将计算量和所需存储量减小到可管理的量。

在实施LED驱动值发生器(图2中的框2)中，存在对于具体目标来优化LED驱动值的自由。优选地，LED驱动值发生器2确保每个像素至少接收其应根据输入信号1传输的光量。这可通过解一组不等式来进行。如果V_j描述了像素j的最小需要的光量，那么：

V_{j} \leq Σ_{i = 1}^{M} A_{ij} L_{i} .

优选地，选择A_ij使得对于这组不等式总是存在至少一个解，即，其中所有LED以其最大值(即，不使用调光)驱动的情形。但是，通常存在无限多个解。找到和/或选择最佳解取决于实施方式。

当LCD面板的固有对比度并不很高时，来自背光源的光将透过也在暗区域中的面板而泄露(如在数字302处所图示)。这本身可能是令人讨厌的。但是，可见的静态背光结构(如在图4中所示)会更令人烦恼。在拍摄全景(panning scene)中，这个静态结构将会造成“脏窗(dirtywindow)”效应，这会使图像品质降级。因此，一个目标可为最小化背光源LED布置的可视性。有至少两种要素对这种可视性做出贡献。背光源的物理设计是一个，包括如LED间距、光混合、分布宽度等性质。但如果不适当地驱动，即使是设计良好的背光源也可能表现较差。因此，用于从视频信息导出驱动值的算法也对使系统表现出最佳水平做出贡献。

原则上，存在提供最小功率消耗的LED驱动值的一个解，或者同样性能的解的集合。为了降低计算复杂性，可以使用最小功率消耗解的近似。应当指出的是最小伪像和最小功率方法可得到相当不同的结果。

理想地，LED驱动值发生器单独地考虑LCD屏幕上的每个像素的驱动值。当前HDTV屏幕(1920乘以1080像素)以大约两百万个像素为特征，这意味着必须以非常高的速率来处理大量数据以实现这个目的。为了降低计算复杂性，为了LED驱动值生成的目的，图像可被下采样到更易管理的大小，例如，至192×108的面积，将计算量减少了100倍，且仅引入边缘误差。优选地，在下采样版本中使用像素区域中的最大亮度水平。这个一般原理可应用于LED驱动值发生器的所有描述的实施方式。

LED驱动值发生器也可通过假设比实际物理分布更简单的LED分布而简化。当使用对于任何位置预测比实际分布更少的光的分布时，基于这个算法的结果仍将满足以下要求：在任何像素位置应总存在至少足够的光。优选地，模拟单元6使用实际物理分布来计算像素位置的背光的实际强度。这允许由LCD驱动值发生器8生成更准确的LCD驱动值，这会导致更好的再现11。这种简化可使得系统的功率效率略差。但是，这个算法可变得更易于实施且在计算方面更廉价。

在LED驱动值发生器2的实施例中，采用相当高效且极其简单的算法。为了获得具体明亮度，接通待用相同驱动值驱动的范围(r＜R)内的所有LED是足够的。如果其它区域需要LED的另一明亮度，则采取驱动值的最大值。但当亮物体在屏幕上到处移动(因此移进移出由半径R所限定的区域)时，这种驱动算法可示出驱动值的剧烈“跳动”。而且，晕圈相对较大且可示出LED像素结构。

在LED驱动值发生器2的另一实施例中，略微更复杂但更具有功率效率的算法利用以下事实：最靠近需要光的位置的LED是最高效的所使用的LED。每个位置被依序处理。根据所需光量来计算最靠近该位置的LED的驱动值。如果所需驱动值小于100％，可由这个LED生成足够光，且对于下一位置可继续该算法。如果其高于100％，这个值被限幅至100％，且使用下一最靠近的LED来生成缺失的光。这样继续下去直到生成足够的光。但当亮物体在屏幕上到处移动时，这个驱动算法也可示出驱动值的剧烈“跳动”。

在LED驱动值发生器2的另一个实施例中，使用先前描述的算法的扩展。其以多个工序(pass)工作。在第一道工序，计算最靠近的LED的驱动值。这个值被限幅到100％。为特定LED计算的所有驱动值中，存储最高值。在第二道工序，基于所存储的LED驱动值来计算每个像素的实际亮度水平。对于大部分LED，亮度水平现将等于或高于所需要的水平。但是，某些像素可能仍不能接收足够的光。为了克服这一点，对于第二个最靠近的LED(最靠近的LED已经是100％开启)计算新的(更高的)驱动值。重复这个过程直到所有像素接收到足够光。

在LED驱动值发生器2的另一优选实施例中，使用提供背光结构的低可视性的算法。该算法是基于以下构思：可以通过以适当驱动值来驱动物理LED而在屏幕上的任何任意位置处仿真虚拟LED和相关联的虚拟LED分布。举例而言，每个像素可具有其自己的虚拟LED。一组系数与描述周围物理LED贡献的比例的每个虚拟LED相关联。图7以曲线图704示出利用不同驱动值驱动的不同位置处的五个LED的分布的一维表示。在曲线图702中，示出所得虚拟分布。曲线图702和704在水平轴上示出位置且在垂直轴上示出亮度。可以看出虚拟分布702在两个相邻的单独物理分布的最大值之间达到最大值。通过适当地驱动LED，虚拟分布的最大值可随意地定位于任何位置处。

图8示出具有在水平轴上的位置和在垂直轴上的亮度的三幅曲线图。其以曲线图A、曲线图B和曲线图C示出三个不同的背光分布(或者‘虚拟LED’)802、804和806，它们在相对于四个LED(Led1、Led2、Led3和Led4)的固定位置的不同位置处具有它们的最大值。背光分布802、804、806具有相同的形状，但处于移位的位置。背光分布的形状和下降速率与背光分布相对于光源位置led1、Led2、Led3、Led4的位置无关。在曲线图A、B和C中还绘制了各个LED的光分布808。对于背光分布802、804、806的不同定位的最大值810、812、814，各个LED的光分布的振幅不同。考虑曲线图A的背光分布中的Led2的实例，可例如通过用背光分布802的最大值810除光分布808的最大值的高度来计算用于计算Led2的候选驱动值的权值或系数。

为了产生虚拟LED的具体亮度，优选地利用虚拟LED的所需驱动值乘以预定相关联的系数值来驱动物理LED。可离线计算所述系数，因为它们从诸如分布、间隔等物理参数导出。

根据实施例的算法如下工作：

对于每个虚拟LED，确定所需亮度。这个所需亮度优选地根据输入信号1基于虚拟LED的中心处的目标亮度。由此计算相关联的物理LED的驱动值。由于一个物理LED对许多虚拟LED做出贡献，也存在针对这个物理LED计算的许多驱动值。使用这些值中的最大值作为LED的实际驱动值。

为了减小计算开销，可限制虚拟LED的数目。替代每个像素一个虚拟LED，可使用每个区域一个虚拟LED。在此情况下，通过取得区域中的像素的最大亮度来计算虚拟LED的强度。使用区域也减少了系数表所需的存储量。

优选地，小的峰值储备(headroom)值被添加到(物理或虚拟)LED强度，因此可以暂时超过最大驱动值驱动LED。这有助于考虑到该区域内LED分布的任何不平坦性。

通过将由物理LED形成的网格分成更精细的网格来产生这些区域。然后，将每个区域与相对于物理LED网格的水平和垂直相位(phase)关联。举例而言，如果在两个物理LED之间的水平线被分成四个步级(step)，那么将具有四个相位。如果在垂直方向中完成同样操作，则限定了16个区域，每个区域具有特定的x和y相位和相关联的预定系数表。

使用这些区域，虚拟LED仍示出(精细的)几何结构，尽管小于原始的物理LED间距。因此仍未确切地在像素位置生成光。在亮物体运动的情况下，虚拟LED驱动值可在物体跨越区域之间的边界时略微跳动。优选地，在网格的可视性与待实施的相位数目之间做出折衷。

当所有做出贡献的LED以100％驱动水平开启时实现最大光输出。当仅存在一个最大明亮度的小区域时，其将处于虚拟分布的峰值，且做出贡献的物理LED因此并非全都以100％开启，且因此光输出将低于最大可实现的值。因此，最大明亮度的小区域可能没有得以最优地再现。存在抵消这种效应的某些方式。首先，LED的最大明亮度可增大(使用内置峰值储备)。其次，能制止使用全部100％可获得的明亮度。第三，能减小小的亮区域的明亮度。第四，能改变小的亮区域的驱动算法，从而对于那些小的亮区域引入较大的晕圈。第五，能增加虚拟LED分布的宽度。

尽管物理分布优选地是平滑的，但可更自由地选择虚拟分布的形状。拓宽虚拟分布减小功率降低，但减少所需的峰值储备。因此对于虚拟分布引入平坦顶部：为了通过对物理分布合计来产生这种分布，保证最靠近的LED全都被几乎相等地使用。

图9示出通过根据需要达到的明亮度水平来适配虚拟分布的形状以允许再现亮斑点的方式。在水平轴上，这个曲线图具有距虚拟分布中心的距离，且在垂直轴上，这个曲线图具有明亮度。两个轴为任意单位。该图示出与具有较低明亮度顶部的虚拟分布相比，具有高明亮度顶部的虚拟分布具有相对较宽的平坦顶部。优选地，在小亮物体的最大明亮度与晕圈的最大容许可视性之间选择折衷。

应当指出的是，在物理分布与虚拟分布之间并不存在一对一的关系，因为虚拟分布由物理分布和系数A_ij确定。但并非所有的物理和虚拟LED分布组合是同样合适的。由物理分布的和来近似目标虚拟分布。峰值和误差的均方根值是任何给定近似表现得怎么样的指示。

图10示出本发明的实施例的简化示意图。该图示出显示器100，其包括透射型显示面板102，例如LCD显示面板，和带有多个可调光的光源110的可自适应调光背光源104。在上下文中，光源是指可独立控制其亮度的背光源的一件。背光源104的光源110向透射型显示面板102的背侧108提供光808。显示面板102在显示面板控制器124的控制下将由背光源104提供的光调制成所希望的颜色，其限定要再现的图像。显示器100包括输入以接收可暂时存储于显示器中的存储器中的图像114。

光源110定位于相应预定光源位置处，用于根据相应预定光源亮度分布808向显示面板的背侧108的相应重叠部分提供照明，其中可以借助于由驱动值发生器106提供的光源驱动值112来对光源亮度分布的强度进行缩放。由光源110所产生的显示面板的背侧108上的光形成背光分布。

驱动值发生器106提供光源驱动值112。其基于对应于将由显示器所显示的图像114的图像亮度值来确定光源驱动值。图像114可包括高亮度图像部分，其亮度比该高亮度图像部分周围的区域高。在此情况下，驱动值发生器106使得背光分布在其上显示高亮度图像部分的显示器的高亮度部分周围逐渐下降。下降速率独立于高亮度部分相对于光源位置的位置。

驱动值发生器106可包括用于基于待显示于显示器的预定部分上的图像的预定部分的亮度来确立相应光源的相应候选驱动值的装置116。这些候选驱动值对应于光源驱动值，所述光源驱动值当施加到背光源时使背光源生成预定背光分布，该预定背光分布在显示器的预定部分具有最大亮度并且以预定速率在显示器的预定部分周围逐渐下降，该预定速率独立于显示器的预定部分相对于光源位置的位置。

用于确立候选驱动值的装置被布置成基于图像的不同预定部分中的亮度来确立不同的候选驱动值以获得至少其中一个光源的多个候选驱动值。装置118被布置成依赖候选驱动值来确立该至少其中一个光源的光源驱动值。举例而言，在与光源之一相关的那些候选驱动值中确立最大驱动值或最小驱动值。

举例而言，预定背光分布具有代表光源亮度分布的放大形状的形状。优选地，预定背光分布具有为两个光源之间的距离的有限倍数的有限半径。举例而言，该有限倍数为5。举例而言，该有限倍数为2。

在实施例中，用于确立候选驱动值的装置116包括依赖显示器的预定部分相对于至少其中一个光源的位置的位置来确立权值的装置120。

提供装置122以计算权值与代表图像的预定部分的亮度的值的乘积。这个装置122的输出是候选驱动值。或者，候选驱动值取决于装置122的输出。优选地，该装置122包括多个预先计算的值。装置122依赖显示器的预定部分相对于该至少其中一个光源的位置的位置来查找该多个预先计算的值中的至少一个预先计算的值。

可提供控制模块来将用于确立权值的装置和用于计算乘积的装置应用于显示器的多个预定部分中的相应部分。举例而言，提供查找表，其中对于显示器的预定部分相对于每个光源位置的每个位置来存储预先计算的值。查找表的条目数可通过使用光分布的对称性质和光源位置的规则性来除去相等值而减少。

预定部分的数目大于光源的数目，因为预定部分限定‘虚拟’光源的中心，且更大量的预定部分导致对最终背光分布更详细的控制。

预定分布可不仅仅被缩放。可存在具有预定不同形状的多个预定背光分布。在实施例中，驱动值发生器包括用于依赖图像的预定部分的亮度来选择这些预定背光分布之一的装置。

举例而言，如果图像亮度值中的至少一个超过预定阈值，则选择具有平坦顶部的预定背光分布。与非平坦的预定背光分布相比，这允许增大虚拟背光分布的最大值。

任选地，提供模拟单元126，其根据由驱动值发生器106提供的驱动值来计算由背光源104生成的背光分布。这个背光分布信息被转发至显示面板控制器124，显示面板控制器124使显示面板的驱动值适配于背光源104提供的亮度。

显示面板102可包括LCD面板，但其也可包括任何其它透射型显示器，例如基于聚合物的透射型显示器。光源110可包括LED，但它们也可包括任何其它种类的光源，诸如荧光管或者常规灯泡。

显示器100可为电视、家庭娱乐系统、便携式电视、计算机监视器或任何种类的显示器设备的部分。

在控制显示器100的背光源104的方法中，依赖对应于将由显示器显示的图像的图像亮度值来提供光源驱动值，从而使背光分布以独立于光源位置的速率在显示器的一部分周围逐渐减弱，依照图像亮度值显示器的该部分包括比显示器的该部分的周围区域高的亮度。

应了解本发明也扩展到计算机程序，特别是在载体上或载体中的计算机程序，其适于实现本发明。该程序的形式可为源代码、目标代码、代码中间源和目标代码，诸如部分编译形式，或者适用于实施根据本发明的方法的任何其它形式。还应了解这样的程序可具有许多不同的架构设计。举例而言，实施根据本发明的方法或系统的功能的程度代码可被细分成一个或多个子例程。在这些子例程中分配功能的许多不同方式对于本领域技术人员将显而易见。子例程可一起存储于一个可执行文件中以形成独立程序。这样的可执行文件可包括计算机可执行指令，例如处理器指令和/或解释器指令(例如，Java解释器指令)。或者，子例程的一个或多个或全部可存储于至少一个外部库文件中且与主程序静态地或动态地(例如，在运行时间)链接。主程序包含对子例程中至少一个的至少一次调用。而且，子例程可包括对彼此的函数调用。与计算机程序产品相关的实施例包括对应于至少一个所述方法中的每个处理步骤的计算机可执行指令。这些指令可被细分成子例程和/或存储于可静态或动态地链接的一个或多个文件中。与计算机程序产品相关的另一个实施例包括对应于所述系统和/或产品中至少一个的每一个装置的计算机可执行指令。这些指令可被细分成子例程和/或存储于可静态链接或动态链接的一个或多个文件中。

计算机程序的载体可为能载有程序的任何实体或设备。举例而言，载体可包括存储介质，诸如ROM，例如CD ROM或者半导体ROM，或者磁记录介质，例如软盘或者硬盘。另外，载体可为可传输的载体，诸如电信号或者光信号，其可经由电缆或者光缆或者通过无线电或其它方式来输送。当程序实施于这种信号中时，载体可由这种电缆或者其它设备或装置构成。或者，载体可为其中嵌入程序的集成电路，该集成电路适于执行或者用于执行相关方法。

应当指出的是上述实施例说明本发明而非限制本发明，且在不偏离所附权利要求书的范畴的情况下，本领域技术人员能设计许多替代实施例。在权利要求书中，置于括号之间的任何附图标记不应被认为是限制权利要求。动词“包括”及其变化形式的使用并不排除权利要求书中所列出的那些元件或步骤之外的元件或步骤的存在。元件之前的冠词“一”并不排除多个这样的元件的存在。本发明可借助于包括若干不同元件的硬件以及借助于合适编程的计算机来实施。在列举若干装置的设备权利要求中，这些装置中的若干装置可由同一个硬件项来实施。在相互不同的从属权利要求中陈述特定措施这一起码事实并不表示不能有利地使用这些措施的组合。

Claims

1.一种用于控制显示器的背光源的背光控制系统，所述显示器(100)包括：

透射型显示面板(102)；以及

用于向所述显示面板的背侧(108)提供照明的背光源(104)，所述背光源包括定位于相应预定光源位置处的多个相应光源(110)，用于根据相应预定光源亮度分布(808)向所述显示面板的背侧的相应重叠部分提供照明，其中能够借助于光源驱动值(112)来对光源亮度分布的强度进行缩放，且其中相应缩放的光源亮度分布的叠加定义了背光分布(802)；

所述系统包括：

驱动值发生器(106)，其依赖对应于将由所述显示器显示的图像(114)的图像亮度值来提供光源驱动值(112)，所述驱动值发生器被布置成使所述背光分布以一定速率在显示器的高亮度部分周围逐渐下降，所述速率独立于所述高亮度部分相对于所述光源位置的位置，所述显示器的高亮度部分具有比所述显示器的高亮度部分周围的区域高的亮度。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述驱动值发生器包括：

用于基于待显示于所述显示器的预定部分上的所述图像的预定部分中的亮度来确立相应光源的相应候选驱动值的装置(116)，其中所述候选驱动值对应于光源驱动值，所述光源驱动值在施加到所述背光源时将使得所述背光源生成预定背光分布，所述预定背光分布在所述显示器的预定部分具有最大亮度且以预定速率在所述显示器的预定部分周围逐渐下降，所述预定速率独立于所述显示器的预定部分相对于所述光源位置的位置，其中用于确立所述候选驱动值的装置被布置成相对于所述图像的多个预定部分来确立候选驱动值以获得至少其中一个光源的多个候选驱动值；以及

用于依赖所述候选驱动值来确立所述至少其中一个光源的光源驱动值的装置(118)。

3.根据权利要求2所述的系统，其中用于确立所述光源驱动值的装置(118)包括用于针对所述至少其中一个光源在候选驱动值中确立最大驱动值的装置。

4.根据权利要求2所述的系统，其中所述预定背光分布具有代表所述光源亮度分布的放大形状的形状。

5.根据权利要求2所述的系统，其中所述预定背光分布具有小于两个光源之间距离的五倍的有限半径。

6.根据权利要求2所述的系统，其中用于确立所述候选驱动值的装置包括：

用于依赖所述显示器的所述预定部分相对于至少其中一个光源的位置的位置来确立权值的装置(120)；以及

用于计算权值与代表所述图像的预定部分的亮度的值的乘积的装置(122)。

7.根据权利要求6所述的系统，其中用于确立所述权值的装置包括：

多个预先计算值，以及

用于依赖所述显示器的预定部分相对于所述至少其中一个光源的位置的位置来查找所述多个预先计算值中的至少一个预先计算值的装置。

8.根据权利要求6所述的系统，其中所述用于确立权值的装置和所述用于计算乘积的装置被布置成应用于所述显示器的多个预定部分中的相应部分，预定部分的数目大于光源的数目。

9.根据权利要求2所述的系统，其中所述驱动值发生器包括用于依赖所述图像的所述预定部分中的亮度在具有不同形状的多个预定背光分布中选择预定背光分布的装置。

10.根据权利要求9所述的系统，其中如果所述图像亮度值中的至少一个超过预定阈值，那么选择具有平坦顶部的预定背光分布以增大所述预定背光分布的最大值。

11.一种显示器，其包括：

透射型显示面板；

权利要求1中限定的背光源；以及

包括根据权利要求1所述的驱动值发生器的背光控制系统。

12.根据权利要求11所述的系统，其中所述显示面板包括LCD面板。

13.根据权利要求11所述的系统，其中所述光源包括LED。

14.一种包括根据权利要求11所述的显示器的电视。

15.一种包括根据权利要求11所述的显示器的计算机监视器。

16.一种控制显示器的背光源的方法，所述显示器包括：

透射型显示面板；以及

用于向所述显示面板的背侧提供照明的背光源，所述背光源包括定位于相应预定光源位置处的多个相应光源，用于根据相应预定光源亮度分布向所述显示面板的背侧的相应重叠部分提供照明，其中能够借助于光源驱动值来对所述光源亮度分布的强度进行缩放，且其中所述相应缩放的光源亮度分布的叠加定义了背光分布；

所述方法包括：

依赖对应于将由所述显示器显示的图像的图像亮度值来提供光源驱动值，所述驱动值发生器被布置成使所述背光分布以独立于所述光源位置的速率在所述显示器的一部分周围逐渐减弱，依照所述图像亮度值所述显示器的所述部分包括比所述显示器的所述部分周围的区域高的亮度。

17.一种用于控制显示器的背光源的计算机程序产品，所述显示器包括：

透射型显示面板；以及

用于向所述显示面板的背侧提供照明的背光源，所述背光源包括定位于相应预定光源位置处的多个相应光源，以根据相应预定光源亮度分布来向所述显示面板的背侧的相应重叠部分提供照明，其中能够借助于光源驱动值来对所述光源亮度分布的强度进行缩放，且其中所述相应缩放的光源亮度分布的叠加定义了背光分布；

所述计算机程序产品包括用于以下操作的指令：

依赖对应于将由所述显示器显示的图像的图像亮度值来提供所述光源驱动值，所述驱动值发生器被布置成使所述背光分布以独立于所述光源位置的速率在所述显示器的一部分周围逐渐减弱，依照所述图像亮度值所述显示器的所述部分包括比所述显示器的部分周围的区域高的亮度。