CN101847383A - 亮度调整装置以及动态调整背光模块亮度的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种亮度调整装置，其包含储存单元、接收/处理单元以及输出单元。接收/处理单元连接储存单元，并且输出单元连接接收/处理单元。该储存单元中储存对照表，该对照表对应调变曲线以代表背光开启时间比例与参考值间的对应关系。该调变曲线为伽玛曲线，其上具有停损点并且该调变曲线在该停损点两侧的斜率不连续。该接收/处理单元根据画面数据中的参考值比对对照表以获得对应于该参考值的背光开启时间比例，并且该输出单元根据该背光开启时间比例产生脉冲宽度调制信号以动态调整背光模块的亮度。本发明还提供了一种用于动态调整背光模块的亮度的方法。

Description

亮度调整装置以及动态调整背光模块亮度的方法

技术领域

本发明涉及一种亮度调整装置以及动态调整背光模块亮度的方法，并且特别地，本发明涉及一种可改善动态背光技术的画面品质的亮度调整装置以及动态调整背光模块亮度的方法。

背景技术

液晶显示器(Liquid Crystal Display)相比于传统的阴极射线管(Cathode Ray Tube，CRT)显示器，其优势在于体积较小、耗电量较小以及低辐射等。经过各界的致力发展，液晶显示器已成为市面上所通用的主流显示器之一。

液晶显示器的液晶面板本身并不发光，而是通过设置于液晶面板背面的背光模块发出的光线穿透液晶面板而让使用者观察到发光效果。一般电子产品，如液晶电视、计算机银幕、手机或笔记型计算机等，所使用的液晶显示器的最大功率消耗来源为其背光模块，因此，背光模块的省电技术即成为液晶显示器节省能源的关键。

在现有技术中，已有使用耗能较低的发光二极管(Light Emitting Diode，LED)作为背光模块的发光单元并结合动态背光控制技术(Dynamic Backlight Control，DBC)等降低背光模块耗能的方法。请参照图1，图1示出现有技术的动态背光控制系统1的示意图。如图1所示，动态背光控制系统1包含动态背光控制单元10以及LED背光模块12，其中，LED背光模块12耦接动态背光控制单元10并可从动态背光控制单元10接收发光控制信号100而发光。动态背光控制单元10可接收画面信息14，并将画面信息14进行数据处理而获得液晶控制信号102以及发光控制信号100，其中液晶控制信号102可输出至液晶面板16以控制液晶面板16的液晶偏转角度，并且发光控制信号100可输出至LED背光模块12以控制LED背光模块12的发光。

上述发光控制信号可为模拟控制信号或脉冲宽度调制信号(数字控制信号)，然而模拟控制相比于使用脉冲宽度调制信号的数字控制而言较为复杂，并且可能造成LED特性不稳定的状况，因此目前动态背光控制技术通常以脉冲宽度调制信号进行。LED背光模块可根据脉冲宽度调制信号的背光开启时间比例(duty cycle)决定发光的时间。脉冲宽度调制信号可与液晶控制信号同步，以根据不同画面数据控制背光模块的发光，进而达到动态节省背光模块的能量消耗的目的。

举例而言，请参照图2，图2示出图1的动态背光控制系统1以脉冲宽度调制信号动态控制背光模块12的特性曲线图。如图2所示，上述动态背光控制单元10可分析画面数据14中的统计值(例如，画面数据中的最大灰阶值)并决定画面数据14的基准点X，并比对基准点X以及图2的特性曲线F以决定脉冲宽度调制信号的背光开启时间比例Y，进而控制背光模块的发光特性。由于动态背光控制单元10可根据不同画面数据14决定背光模块的发光特性，因此其为动态的背光控制技术。

由于上述现有技术是依照画面数据的统计值(例如，最大灰阶值)作为基准点以动态调整背光模块发光，因此当画面具有剧烈变化时(例如爆炸画面)将会造成背光源连续性的大幅度变化而造成闪烁现象。在现有技术中，降低背光变化灵敏度的方法可用以改善背光闪烁现象，然而，此方法将会造成背光源的变化跟不上画面变化，致使部分画面搭配性错误的状况发生(例如，原本需要较高亮度的画面配合较低亮度的背光源)。此外，使用上述改善方法也会增加算法的复杂度。

发明内容

因此，本发明的一方面在于提供一种可动态调整背光模块的亮度的亮度调整装置，以解决上述问题。

根据一个具体实施例，本发明的亮度调整装置包含储存单元、接收/处理单元以及输出单元，其中，接收/处理单元连接储存单元，并且输出单元连接接收/处理单元。储存单元内储存对照表。接收/处理单元可接收画面数据并根据画面数据中的参考值比对储存单元中的对照表，由此获得对应参考值的背光开启时间比例。输出单元则可根据此背光开启时间比例产生脉冲宽度调制信号。

在本具体实施例中，储存单元所储存的对照表可对应调变曲线(adjusting curve)，该调变曲线代表背光开启时间比例与参考值间的对应关系。调变曲线为伽玛曲线，并且其上具有停损点，停损点两侧的斜率不连续。当画面数据的参考值小于停损点所对应的参考值时，画面数据的参考值在调变曲线上所对应的背光开启时间比例大体上维持于一定范围内。因此，接收/处理单元所获得的背光开启时间比例不至于因变化过大而导致画面闪烁。

根据本发明的亮度调整装置，在一种实施方式中，进一步包含：第一调整单元，用于根据背光开启时间比例以及参考值的线性关系获得第一对应曲线；第二调整单元，连接第一调整单元，第二调整单元用于设定第一参考值以获得停损点并根据第一参考值以及第一对应曲线获得第一背光开启时间比例；第三调整单元，连接第二调整单元，第三调整单元用于将所述第一对应曲线上代表小于第一参考值的参考值所匹配的背光开启时间比例更改为第一背光开启时间比例进而获得第二对应曲线；以及第四调整单元，连接第三调整单元以及储存单元，第四调整单元用于根据伽玛值对第二对应曲线进行伽玛校正而获得调变曲线，并且第四调整单元根据调变曲线获得关于背光开启时间比例以及参考值的对照表并储存对照表于储存单元。

根据本发明的亮度调整装置，在一种实施方式中，参考值涉及画面数据的数值运算值。

根据本发明的亮度调整装置，在一种实施方式中，数值运算值涉及画面数据的最大灰阶值。

根据本发明的亮度调整装置，在一种实施方式中，亮度调整装置是特殊应用集成电路(Application-Specific Integrated Circuit，ASIC)。

根据本发明的亮度调整装置，在一种实施方式中，输出单元耦接发光二极管驱动器以输出脉冲宽度调制信号至发光二极管驱动器，并且发光二极管驱动器根据脉冲宽度调制信号控制背光模块的亮度。

根据本发明的亮度调整装置，在一种实施方式中，亮度调整装置是发光二极管驱动器。

根据本发明的亮度调整装置，在一种实施方式中，输出单元输出的脉冲宽度调制信号反馈至发光二极管驱动器，并且发光二极管驱动器根据脉冲宽度调制信号控制背光模块的亮度。

本发明的另一方面在于提供一种可动态调整背光模块亮度的方法。

根据一个具体实施例，本发明的动态调整背光模块亮度的方法可包含下列步骤：首先，根据参考值以及对照表产生具有一个背光开启时间比例的脉冲宽度调制信号；接着，根据脉冲宽度调制信号控制背光模块的亮度。其中，参考值为画面数据中的数值运算值。

在本具体实施例中，对照表可对应调变曲线，该调变曲线代表背光开启时间比例与参考值间的对应关系。调变曲线为伽玛曲线，并且其上具有停损点，停损点两侧的斜率不连续。当画面数据的参考值小于停损点所对应的参考值时，画面数据的参考值在调变曲线上所对应的背光开启时间比例大体上维持于一定范围内。因此，本具体实施例的方法所产生的脉冲宽度调制信号的背光开启时间比例不至于因变化过大而导致画面闪烁。

根据本发明的用于动态调整背光模块的亮度的方法，在一种实施方式中，进一步包含下列步骤：将背光开启时间比例与参考值线性匹配以获得第一对应曲线；设定第一参考值并根据第一参考值以及第一对应曲线获得第一背光开启时间比例；将第一对应曲线上代表小于第一参考值的参考值所匹配的背光开启时间比例更改为第一背光开启时间比例进而获得第二对应曲线；以及根据伽玛值对第二对应曲线进行伽玛校正而获得调变曲线，并根据调变曲线获得关于背光开启时间比例以及参考值的对照表。

根据本发明的用于动态调整背光模块的亮度的方法，在一种实施方式中，参考值涉及画面数据的数值运算值。

根据本发明的用于动态调整背光模块的亮度的方法，在一种实施方式中，数值运算值涉及画面数据的最大灰阶值。

根据本发明的用于动态调整背光模块的亮度的方法，在一种实施方式中，进一步包含下列步骤：根据所述对照表比对所述参考值而获得对应于所述参考值的所述背光开启时间比例；以及根据所述背光开启时间比例产生所述脉冲宽度调制信号。

根据本发明的用于动态调整背光模块的亮度的方法，在一种实施方式中，进一步包含下列步骤：输入所述脉冲宽度调制信号至发光二极管驱动器，致使所述发光二极管驱动器根据所述脉冲宽度调制信号控制所述背光模块的亮度。

关于本发明的优点与精神可以通过以下的具体实施方式及附图得到进一步的了解。

附图说明

图1示出现有技术的动态背光控制系统的示意图。

图2示出图1的动态背光控制系统以脉冲宽度调制信号动态控制背光模块的特性曲线图。

图3示出根据本发明的一个具体实施例的亮度调整装置的示意图。

图4A示出根据本发明的另一具体实施例的亮度调整装置连接发光二极管驱动器(LED驱动器)的示意图。

图4B示出根据本发明的另一具体实施例的亮度调整装置的示意图。

图5示出图3的对照表所对应的调变曲线的示意图。

图6示出根据本发明的一个具体实施例的动态调整背光模块的亮度的方法的步骤流程图。

图7A示出根据本发明的一个具体实施例的对照表建立方法的步骤流程图。

图7B示出执行图7A中各步骤的单元的示意图。

图7C～D示出图7A中各步骤所形成的各对应曲线的示意图。

具体实施方式

请参照图3，图3示出根据本发明的一个具体实施例的亮度调整装置2的示意图。亮度调整装置2可用于动态调整背光模块的亮度，并改善动态调整时所产生的闪烁现象。如图3所示，亮度调整装置2包含储存单元20、接收/处理单元22以及输出单元24。接收/处理单元22连接储存单元20，并且输出单元24连接接收/处理单元22。此外，储存单元20中储存有对照表200。

在本具体实施例中，接收/处理单元22可接收画面数据A，并且对画面数据A进行处理而获得画面数据A中的一个数值运算值以作为参考值。举例而言，接收/处理单元可分析画面数据以获得画面数据中各像素(pixel)所需的灰阶值，并且统计这些灰阶值以找出其中的最大灰阶值作为其参考值。请注意，在实践中参考值并不限定于最大灰阶值，而是依据使用者或设计者需求而定。接收/处理装置22可将参考值比对对照表200而获得对应此参考值的背光开启时间比例，并且输出单元24根据此背光开启时间比例产生脉冲宽度调制信号M。在实践中，脉冲宽度调制信号M可进一步连接到背光模块的LED驱动器以驱动LED发光，另一方面，本具体实施例的亮度调整装置2也可直接建立于LED驱动器中。

请参照图4A以及图4B，图4A示出根据本发明的另一具体实施例的亮度调整装置2连接LED驱动器3的示意图，图4B示出根据本发明的另一具体实施例的亮度调整装置4的示意图。如图4A所示，亮度调整装置2是一种特殊应用集成电路，其输出单元24连接LED驱动器3。LED驱动器3在实践中可为背光模块的一部份，当LED驱动器3接收到输出单元24所产生的脉冲宽度调制信号M后可根据脉冲宽度调制信号M控制背光模块中的LED发光。

如图4B所示，在本具体实施例中亮度调整装置4本身即为LED驱动器或LED驱动器的一部份。亮度调整装置4同样包含储存单元40、接收/处理单元42以及输出单元44，并且各单元的功能与上述具体实施例相对应的单元的功能大体上相同，因而这里不再赘述。本具体实施例与上述具体实施例的不同之处，在于本具体实施例的输出单元44所产生的脉冲宽度调制信号M反馈至亮度调整装置4本身，并且亮度调整装置4根据调制信号M控制背光模块中的LED(图中未示出)发光。

上述具体实施例中，接收/处理单元可从系统端接收画面信息。举例而言，在桌上型计算机或笔记型计算机中，主机为了使液晶银幕显示某些画面而传送对应这些画面的画面信息至亮度调整装置的接收/处理单元。此外，上述具体实施例的储存单元中所储存的对照表可对应于调变曲线，接收/处理单元可根据对照表或调变曲线找出对应参考值的背光开启时间比例。

请参照图5，图5示出图3的对照表200所对应的调变曲线C1的示意图。如图5所示，调变曲线C1代表背光开启时间比例D(Y轴)以及参考值R(X轴)的对应关系。在本具体实施例中，参考值R可为画面数据中的最大灰阶值，但本发明并不以此为限。在实践中，参考值R可以是能够表示出画面亮度的一个数值运算值即可。

在本具体实施例中，调变曲线C1可为经过伽玛(gamma)校正的伽玛曲线。一般而言，使用者观看最为舒适的伽玛值为2.2，因此本具体实施例的调变曲线C1为伽玛值2.2的伽玛曲线，然而，本发明并不以此为限。调变曲线C1之上具有停损点P1，并且，在停损点P1两侧的调变曲线C1的斜率不连续。

如图5所示，停损点P1对应参考值R1以及背光开启时间比例D1。调变曲线C1在停损点P1左侧的斜率变小，并且当参考值接近0时，其相对应的背光开启时间比例仍维持于背光开启时间比例D1的一定范围内而非接近0。由此，接收/处理单元根据画面信息中的参考值比对对照表所获得的背光开启时间比例不至于变化过大，因而可进一步避免背光模块所发出的光源频繁地变动而造成闪烁现象。

上述调变曲线C1限制最小的背光开启时间比例，使背光开启时间比例变化不至于过大。在实践中，调变曲线C1也可限制最大的背光开启时间比例。举例而言，在停损点P1左侧的调变曲线C1可具有较大的斜率，并且在停损点P1右侧的调变曲线C1可具有较小的斜率。由此，当画面数据的参考值大于参考值R1时，接收/处理单元22比对对照表200所获得的背光开启时间比例仍维持于背光开启时间比例D1的一定范围内。请注意，在实践中，停损点P1的设定位置根据使用者或设计者需求而定，并不限于本说明书所列举的具体实施例。

请一并参照图3以及图6，图6示出根据本发明的一个具体实施例的动态调整背光模块的亮度的方法的步骤流程图。如图6所示，本发明的动态调整背光模块的亮度的方法包含下列步骤：在步骤S50中，根据参考值以及对照表获得对应于该参考值的背光开启时间比例，并根据所获得的背光开启时间比例产生脉冲宽度调制信号；在步骤S52中，根据脉冲宽度调制信号控制背光模块的亮度。

关于步骤S50，可以以图3的亮度调整装置2为例加以详述。接收/处理单元22可接收画面信息A，并从画面信息A中获得参考值，接着，接收/处理单元22将参考值比对储存于储存单元20中的对照表200而获得对应该参考值的背光开启时间比例。输出单元24则根据接收/处理单元22所获得的背光开启时间比例产生脉冲宽度调制信号M。

在步骤S52中，步骤S50所产生的脉冲宽度调制信号可输入至LED驱动器以驱动背光模块的LED发光，如图4A所示。另一方面，若亮度调整装置本身即为LED驱动器或LED驱动器的一部分，在步骤S52中脉冲宽度调制信号可反馈至LED驱动器以驱动背光模块的LED发光，如图4B所示。

上述具体实施例的动态调整亮度的方法，其对照表可对应于调变曲线，该调变曲线代表背光时间比例与参考值间的对应关系。调变曲线可为伽玛曲线，并且其在停损点两侧的斜率不连续，如图5所示。

上述对照表以及调变曲线，可以以下述方法而装置完成。请一并参照图7A～D以及图5，图7A示出根据本发明的一个具体实施例的对照表建立方法的步骤流程图，图7B示出执行图7A中各步骤的单元的示意图，图7C～D则示出图7A中各步骤所形成的各对应曲线的示意图。请注意，图7B所示出的各单元可设置于上述具体实施例的亮度调整装置中，也可独立于亮度调整装置之外，依据使用者或设计者需求而定，本发明并不加以限制。如图7B所示，第二调整单元72连接第一调整单元70；第三调整单元74连接第二调整单元72；第四调整单元76连接第三调整单元74。此外，图7C～D的各对应曲线代表背光开启时间比例D(Y轴)以及参考值R(X轴)间的对应关系。

如图7A以及图7B所示，在步骤S60，第一调整单元70将背光开启时间比例D以及参考值R线性匹配而获得线性的第一对应曲线C2(如图7C所示)。在步骤S62，第二调整单元72可设定第一参考值R2，并根据第一参考值R2以及第一对应曲线C2获得第一背光开启时间比例D2，其中，第一参考值R2以及第一背光开启时间比例D2对应至第一对应曲线C2上的位置可作为停损点P2。

在步骤S64，第三调整单元74可将第一对应曲线C2上代表小于第一参考值R2的参考值R所匹配的背光开启时间比例D更改为第一背光开启时间比例D2，进而获得第二对应曲线C3(如图7D所示)。在步骤S66，第四调整单元76可根据一个伽玛值对第二对应曲线C3进行伽玛校正，以获得调变曲线C1(如图5所示)。此外，在步骤S66，第四调整单元76还可根据调变曲线C1获得关于背光开启时间比例D以及参考值R的对照表。在实践中，第四调整单元可进一步连接上述具体实施例的储存单元以储存对照表于储存单元中。通过上述方法，对照表及其对应的调变曲线可完成并储存于上述具体实施例的储存单元中。

相比于现有技术，本发明所提供的亮度调整装置以及动态调整背光模块的亮度的方法，可通过设定停损点使背光模块发出的光源不至于因画面变化剧烈而产生连续性的大幅度变化，进而避免画面闪烁的现象。由于本发明的亮度调整装置以及动态调整背光模块的亮度的方法并未降低背光变化灵敏度，因此，将不会造成背光变化跟不上画面变化致使部分画面搭配性错误的状况发生，同时也不会增加算法的复杂度。

通过以上对优选具体实施例的详述，希望能更加清楚地描述本发明的特征与精神，而并非以上述所披露的优选具体实施例来对本发明的范围加以限制。相反地，其目的是希望能涵盖各种改变及等同性安排在本发明权利要求的范围内。因此，本发明权利要求的范围应该根据上述说明作最宽广的解释，以使其涵盖所有可能的改变以及等同性安排。

主要组件符号说明

1：动态背光控制系统         10：动态背光控制单元

12：LED背光模块             14：画面信息

16：液晶面板                100：发光控制信号

102：液晶控制信号           F：特性曲线

X：基准点                   Y：背光开启时间比例

2、4：亮度调整装置          20、40：储存单元

22、42：接收/处理单元       24、44：输出单元

200、400：对照表            A：画面数据

M：脉冲宽度调制信号         3：LED驱动器

C1：调变曲线                C2：第一对应曲线

C3：第二对应曲线            R、R1：参考值

D、D1：背光开启时间比例     P1、P2：停损点

D2：第一背光开启时间比例    R2：第一参考值

70：第一调整单元            72：第二调整单元

74：第三调整单元      76：第四调整单元

S50～S52：流程步骤    S60～S66：流程步骤。

Claims (10)

1.一种亮度调整装置，用于动态调整背光模块的亮度，所述亮度调整装置包含：

储存单元，储存对照表；

接收/处理单元，连接所述储存单元，所述接收/处理单元用于接收画面数据并根据所述画面数据中的参考值比对所述对照表以获得背光开启时间比例；以及

输出单元，连接所述接收/处理单元，所述输出单元用于根据所述背光开启时间比例产生脉冲宽度调制信号；

其中，所述储存单元所储存的所述对照表对应调变曲线，所述调变曲线代表所述背光开启时间比例与所述参考值的对应关系，所述调变曲线为伽玛曲线并且其上具有停损点，并且所述调变曲线在所述停损点两侧的斜率不连续。

2.根据权利要求1所述的亮度调整装置，进一步包含：

第一调整单元，用于根据所述背光开启时间比例以及所述参考值的线性关系获得第一对应曲线；

第二调整单元，连接所述第一调整单元，所述第二调整单元用于设定第一参考值以获得所述停损点并根据所述第一参考值以及所述第一对应曲线获得第一背光开启时间比例；

第三调整单元，连接所述第二调整单元，所述第三调整单元用于将所述第一对应曲线上代表小于所述第一参考值的所述参考值所匹配的所述背光开启时间比例更改为所述第一背光开启时间比例进而获得第二对应曲线；以及

第四调整单元，连接所述第三调整单元以及所述储存单元，所述第四调整单元用于根据所述伽玛值对所述第二对应曲线进行伽玛校正而获得所述调变曲线，并且所述第四调整单元根据所述调变曲线获得关于所述背光开启时间比例以及所述参考值的所述对照表并储存所述对照表于所述储存单元。

3.根据权利要求1所述的亮度调整装置，其中所述参考值涉及所述画面数据的数值运算值。

4.根据权利要求3所述的亮度调整装置，其中所述数值运算值涉及所述画面数据的最大灰阶值。

5.根据权利要求1所述的亮度调整装置，其中所述亮度调整装置是特殊应用集成电路。

6.根据权利要求5所述的亮度调整装置，其中所述输出单元耦接发光二极管驱动器以输出所述脉冲宽度调制信号至所述发光二极管驱动器，并且所述发光二极管驱动器根据所述脉冲宽度调制信号控制所述背光模块的亮度。

7.根据权利要求1所述的亮度调整装置，其中所述亮度调整装置是发光二极管驱动器。

8.根据权利要求7所述的亮度调整装置，其中所述输出单元输出的所述脉冲宽度调制信号反馈至所述发光二极管驱动器，并且所述发光二极管驱动器根据所述脉冲宽度调制信号控制所述背光模块的亮度。

9.一种用于动态调整背光模块的亮度的方法，包含下列步骤：

根据参考值以及对照表产生具有背光开启时间比例的脉冲宽度调制信号；以及

根据所述脉冲宽度调制信号控制所述背光模块的亮度；

其中，所述对照表对应调变曲线，所述调变曲线代表所述背光开启时间比例与所述参考值的对应关系，所述调变曲线为伽玛曲线并且其上具有停损点，并且所述调变曲线在所述停损点两侧的斜率不连续。

10.根据权利要求9所述的方法，进一步包含下列步骤：

将所述背光开启时间比例与所述参考值线性匹配以获得第一对应曲线；

设定第一参考值并根据所述第一参考值以及所述第一对应曲线获得第一背光开启时间比例；

将所述第一对应曲线上代表小于所述第一参考值的所述参考值所匹配的所述背光开启时间比例更改为所述第一背光开启时间比例进而获得第二对应曲线；以及

根据伽玛值对所述第二对应曲线进行伽玛校正而获得所述调变曲线，并根据所述调变曲线获得关于所述背光开启时间比例以及所述参考值的所述对照表。

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