CN102306481A

CN102306481A - 可动态控制液晶显示器背光的背光控制器及其方法

Info

Publication number: CN102306481A
Application number: CN201110129958A
Authority: CN
Inventors: 蔡宗呈; 苏志芳; 尤俊国; 曾吾祯; 廖椿玄
Original assignee: CPTF Optronics Co Ltd; Chunghwa Picture Tubes Ltd
Current assignee: CPTF Optronics Co Ltd; Chunghwa Picture Tubes Ltd
Priority date: 2011-05-19
Filing date: 2011-05-19
Publication date: 2012-01-04
Anticipated expiration: 2031-05-19
Also published as: CN102306481B

Abstract

可动态控制液晶显示器背光的背光控制器包含至少二亮度函数产生单元及一模糊控制单元。该至少二亮度函数产生单元是用以根据一画面中的复数个视讯数据，输出至少一第一归属函数及一第二归属函数；该模糊控制单元是耦接于该至少二亮度函数产生单元，用以根据至少该第一归属函数及该第二归属函数，决定至少一第三归属函数，以及对该至少一第三归属函数执行解模糊化，以输出该至少一第三归属函数中的一第三归属函数控制该液晶显示器的背光。本发明可依据设计者的直觉经验将复数个第一归属函数、复数个第二归属函数和复数个第三归属函数建构成模糊控制规则，以弹性地控制液晶显示器的背光。

Description

可动态控制液晶显示器背光的背光控制器及其方法

技术领域

本发明是有关于一种液晶显示器的背光控制器，尤指一种利用至少二亮度函数产生单元，以模糊控制(fuzzy control)液晶显示器背光的背光控制器。

背景技术

在先前技术中，液晶显示器是藉由液晶阻挡背光来控制液晶显示器所需的背光亮度，但是同时也浪费了这些背光的能量，且由于用来阻挡背光的液晶可能无法百分之百挡住背光或像素设计上的缺失，导致出现漏光的问题。

在另一先前技术中，是将液晶显示器的显示面板分成多个区域，利用算法或控制器对输入显示面板的各分区的视讯数据做灰阶计算，以求出在各分区中的最大灰阶值，并将最大灰阶值作为显示面板的背光调整值。但利用各分区中的最大灰阶值，当作显示面板的背光调整值，其缺点在于对显示面板的背光亮度控制并不是那么具有弹性。

因此，藉由液晶阻挡背光来控制液晶显示器所需的背光亮度，会有漏光和浪费能源的问题，而利用显示面板各分区中的最大灰阶值，当作显示面板的背光调整值，则对显示面板的背光亮度控制并不是那么具有弹性。所以，上述先前技术皆无法符合设计者的需求弹性地调整显示面板的背光亮度。

发明内容

为使设计者可弹性地调整显示面板的背光亮度，本发明的一实施例提供一种可动态控制液晶显示器背光的背光控制器。该控制器包含至少二亮度函数产生单元及一模糊控制单元(fuzzy controller)。该至少二亮度函数产生单元是用以根据一画面中的复数个视讯数据，输出至少一第一归属函数及一第二归属函数；该模糊控制单元是耦接于该至少二亮度函数产生单元，用以根据至少该第一归属函数及该第二归属函数，决定至少一第三归属函数，以及对该至少一第三归属函数执行解模糊化，以输出该至少一第三归属函数中的一第三归属函数控制该液晶显示器的背光。

本发明的另一实施例提供一种可动态控制液晶显示器背光的方法。该方法包含至少二亮度函数产生单元根据一画面中的复数个视讯数据，输出至少一第一归属函数及一第二归属函数；一模糊控制单元根据至少该第一归属函数及该第二归属函数，决定至少一第三归属函数，以及对该至少一第三归属函数执行解模糊化，以输出该至少一第三归属函数中的一第三归属函数控制该液晶显示器的背光。

本发明提供一种可动态控制液晶显示器背光的背光控制器及其方法，是利用至少二亮度函数产生单元根据一画面中的复数个视讯数据，输出至少一第一归属函数及一第二归属函数。然后，一模糊控制单元根据该至少一第一归属函数、该第二归属函数和一模糊控制规则，决定至少一第三归属函数，以及对该至少一第三归属函数执行解模糊化，以输出该至少一第三归属函数中的一第三归属函数至一背光控制模块。该背光控制模块即可根据该模糊控制单元解模糊化后输出的该第三归属函数，控制一液晶显示器的背光。因此，本发明可依据一设计者的直觉经验将复数个第一归属函数、复数个第二归属函数和复数个第三归属函数建构成该模糊控制规则，以弹性地控制该液晶显示器的背光。

有益效果：

本发明可依据设计者的直觉经验将复数个第一归属函数、复数个第二归属函数和复数个第三归属函数建构成模糊控制规则，以弹性地控制液晶显示器的背光。

附图说明

图1为本发明的一实施例说明可动态控制液晶显示器背光的背光控制器的示意图。

图2A为说明由液晶显示器的6个位所决定的红色、绿色、蓝色的显示灰阶范围定义出第一归属函数的示意图。

图2B为说明由亮度灰阶范围定义出第二归属函数的示意图。

图2C为说明由液晶显示器的背光的亮度范围定义出第三归属函数的示意图。

图3为说明根据第一归属函数、第二归属函数及第三归属函数，建立模糊控制规则的关系示意图。

图4A为说明模糊控制单元根据平均亮度值与第一归属函数，对第三归属函数执行解模糊化，以产生第一结果的示意图。

图4B为说明模糊控制单元根据平均亮度值与第一归属函数，对第三归属函数执行解模糊化，以产生第二结果的示意图。

图4C为说明模糊控制单元根据第一结果与第二结果，输出第三归属函数的示意图。

图5为本发明的另一实施例说明一种可动态控制液晶显示器背光的方法的流程图。

【主要组件符号说明】

100 背光控制器

102 模糊控制单元

104 平均亮度产生单元

106 动态Gamma产生单元

108 背光控制模块

ALV 平均亮度值

MFML1-MFML8 第一归属函数

MFDG1-MFDG5 第二归属函数

MFO1-MFO3 第三归属函数

X、Y 对应比例

500至510 步骤

具体实施方式

请参照图1，图1为本发明的一实施例说明可动态控制液晶显示器背光的背光控制器100的示意图。背光控制器100包含二亮度函数产生单元及一模糊控制单元(fuzzy controller)102，其中二亮度函数产生单元是为一平均亮度产生单元104及一动态Gamma产生单元106。但本发明的二亮度函数产生单元并不受限于平均亮度产生单元104及动态Gamma产生单元106。平均亮度产生单元104是用以根据一画面F中的复数个视讯数据的灰阶值，产生一对应于画面F的平均亮度值ALV，及根据画面F的平均亮度值ALV，输出至少一对应于画面F的第一归属函数，其中平均亮度产生单元104是根据画面F中的所有视讯数据的灰阶值或符合一灰阶值门坎GLT的视讯数据的灰阶值，产生对应于画面F的平均亮度值ALV。动态Gamma产生单元106是耦接于平均亮度产生单元104，用以根据画面F的平均亮度值ALV，产生一对应于画面F的Gamma值γ_F，及根据画面F的Gamma值γ_F，输出一对应于画面F的第二归属函数。模糊控制单元102是耦接于平均亮度产生单元104及动态Gamma产生单元106，用以根据至少一对应于画面F的第一归属函数和对应于画面F的第二归属函数，决定至少一第三归属函数，以及对至少一第三归属函数执行解模糊化，以输出至少一第三归属函数中的一第三归属函数。一背光控制模块108是根据模糊控制单元102解模糊化后输出的第三归属函数，控制液晶显示器的背光。而在本发明的另ㄧ实施例中，背光控制器100是包含背光控制模块108。

请参照图2A、图2B和图2C，图2A是为说明由液晶显示器的6个位所决定的红色、绿色、蓝色的显示灰阶范围(0-63)定义出8个第一归属函数(Membership Function)MFML1-MFML8的示意图，图2B是为说明由一亮度灰阶范围(0-255)定义出5个第二归属函数MFDG1-MFDG5的示意图，及图2C是为说明由液晶显示器的背光的亮度范围(60%-100%)定义出3个第三归属函数MFO1-MFO3的示意图。如图2A所示，在液晶显示器的6个位所决定的红色、绿色、蓝色的显示灰阶范围(0-63)中定义出8个第一归属函数MFML1-MFML8，其中第一归属函数MFML1的显示灰阶范围为(0-9)，第一归属函数MFML2的显示灰阶范围为(0-18)，第一归属函数MFML3的显示灰阶范围为(9-27)，余下的第一归属函数的显示灰阶范围如图2A所示，在此不再赘述。但本发明并不受限于8个第一归属函数MFML1-MFML8，本发明可根据设计者的要求增减第一归属函数的数目。如图2B所示，在亮度灰阶范围(0-255)中定义出5个第二归属函数MFDG1-MFDG5，其中第二归属函数MFDG1的亮度灰阶范围为(0-51)，其相对应的Gamma值为1.8；第二归属函数MFDG2的显示灰阶范围为(52-103)，其相对应的Gamma值为2.0；第二归属函数MFDG3的亮度灰阶范围为(104-155)，其相对应的Gamma值为2.2；第二归属函数MFDG4的显示灰阶范围为(156-207)，相对应的Gamma值为2.4；第二归属函数MFDG5的显示灰阶范围为(208-255)，相对应的Gamma值为2.6。但本发明并不受限于5个第二归属函数MFDG1-MFDG5，本发明可根据设计者的要求增减第二归属函数的数目。如图2C所示，在液晶显示器的背光的亮度范围(60%-100%)定义出3个第三归属函数MFO1-MFO3，其中第三归属函数MFO1对应的亮度为60%，第三归属函数MFO2对应的亮度为80%，第三归属函数MFO3对应的亮度为100%。但本发明并不受限于3个第三归属函数MFO1-MFO3，亦不受限于仅在液晶显示器的背光的亮度范围内(60%-100%)做调整，本发明可根据设计者的要求增减第三归属函数的数目。

请参照图3，图3是为说明根据8个第一归属函数、5个第二归属函数及3个第三归属函数，建立一模糊控制规则的关系示意图。如图3所示，若第一归属函数是MFML1，且第二归属函数是MFDG1，则相对应的第三归属函数是MFO1；若第一归属函数是MFML1，且第二归属函数是MFDG2，则相对应的第三归属函数是MFO1。余下的模糊控制规则如图3所示，在此不再赘述。但图3的模糊控制规则完全依照设计者的直觉经验。因此，在实际操作上若效果未尽理想，设计者可随时修改模糊控制规则。

请参照图4A、图4B和图4C，图4A是为举例说明当对应于画面F的平均亮度值为47与Gamma值为2.2时，模糊控制单元102根据平均亮度值47与第一归属函数MFML6，对第三归属函数MFO2执行解模糊化，以产生一第一结果R1的示意图，图4B是为说明模糊控制单元102根据平均亮度值47与第一归属函数MFML7，对第三归属函数MFO3执行解模糊化，以产生一第二结果R2的示意图，图4C是为说明模糊控制单元102根据第一结果R1与第二结果R2，输出一第三归属函数的示意图。如图2A所示，平均亮度产生单元104根据平均亮度值47，输出对应于画面F的第一归属函数MFML6、MFML7。如图2B所示，动态Gamma产生单元106根据画面F的Gamma值2.2，输出对应于画面F的第二归属函数MFDG3。然后如图3所示，模糊控制单元102根据第一归属函数MFML6、MFML7和第二归属函数MFDG3，决定出第三归属函数MFO2、MFO3。因此，如图4A所示，模糊控制单元102根据平均亮度值47、第三归属函数MFO2及式(1)，产生第一结果R1(0.78)，亦即第三归属函数MFO2的对应比例为0.78。

Figure 2011101299587100002DEST_PATH_IMAGE002

(1)

其中X是为第三归属函数MFO2的对应比例。如图4B所示，模糊控制单元102根据平均亮度值47、第三归属函数MFO3及式(2)，产生第二结果R2(0.22)，亦即第三归属函数MFO3的对应比例是为0.22。

Figure 2011101299587100002DEST_PATH_IMAGE004

(2)

其中Y是为第三归属函数MFO3的对应比例。如图4C所示，模糊控制单元102根据第一结果R1、第二结果R2及式(3)，产生一第三结果R3。

Figure 2011101299587100002DEST_PATH_IMAGE006

(3)

因此，模糊控制单元102根据第三结果R3，输出第三归属函数MFO2(80%)控制液晶显示器的背光，亦即第三结果R3较靠近第三归属函数MFO2，所以模糊控制单元102输出第三归属函数MFO2，以控制液晶显示器的背光。另外，上述解模糊化过程是为设计者的经验公式，非一般性准则，因此，若要修改规则只需将图3重建即可。

请参照图5，图5为本发明的另一实施例说明一种可动态控制液晶显示器背光的方法之流程图。图5的方法是利用图1的背光控制器100说明，详细步骤如下：

步骤500：开始；

步骤502：平均亮度产生单元104根据画面F中的复数个视讯数据的灰阶值，产生对应于画面F的平均亮度值ALV，及根据画面F的平均亮度值ALV，输出至少一第一归属函数；

步骤504：动态Gamma产生单元106根据画面F的平均亮度值ALV，产生对应于画面F的Gamma值γ_F，及根据画面F的Gamma值γ_F，输出第二归属函数；

步骤506：模糊控制单元102根据至少一第一归属函数及第二归属函数，决定至少一第三归属函数，以及对至少一第三归属函数执行解模糊化，以输出至少一第三归属函数中的一第三归属函数；

步骤508：背光控制模块108根据至少一第三归属函数中的一第三归属函数，控制液晶显示器的背光；

步骤510：结束。

在步骤502中，平均亮度产生单元104是根据画面F中的所有视讯数据的灰阶值或根据画面F中符合灰阶值门坎GLT的视讯数据的灰阶值，产生对应于画面F的平均亮度值ALV。另外，平均亮度产生单元104是由液晶显示器的复数个位所决定的红色、绿色、蓝色的显示灰阶范围所定义的复数个第一归属函数MFML1-MFML8中，根据对应于画面F的平均亮度值ALV，输出至少一第一归属函数。在步骤504中，动态Gamma产生单元106是由亮度灰阶范围(0-255)所定义的复数个第二归属函数MFDG1-MFDG5中，根据画面F的Gamma值γ_F，输出第二归属函数。在步骤506中，模糊控制单元102是由液晶显示器的背光的亮度范围所定义的复数个第三归属函数MFO1-MFO3中，根据至少一第一归属函数、第二归属函数和图3的模糊控制规则，决定至少一第三归属函数，以及根据平均亮度值ALV、至少一第三归属函数、式(1)、式(2)和式(3)透过图4A、图4B和图4C的解模糊化过程对至少一第三归属函数执行解模糊化，以输出至少一第三归属函数中的一第三归属函数；在步骤508中，背光控制模块108是根据模糊控制单元102解模糊化后输出的第三归属函数，控制液晶显示器的背光。

综上所述，本发明所提供的可动态控制液晶显示器背光的背光控制器及其方法，是利用至少二亮度函数产生单元根据画面中的复数个视讯数据，输出至少一第一归属函数及第二归属函数。然后，模糊控制单元根据至少一第一归属函数、第二归属函数和模糊控制规则，决定至少一第三归属函数，以及对至少一第三归属函数执行解模糊化，以输出至少一第三归属函数中的一第三归属函数至背光控制模块。背光控制模块即可根据模糊控制单元解模糊化后输出的第三归属函数，控制液晶显示器的背光。因此，本发明可依据设计者的直觉经验将复数个第一归属函数、复数个第二归属函数和复数个第三归属函数建构成模糊控制规则，以弹性地控制液晶显示器的背光。

以上所述仅为本发明之较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做之均等变化与修饰，皆应属本发明之涵盖范围。

Claims

1.一种可动态控制液晶显示器背光的背光控制器，其特征在于，包含：

至少二亮度函数产生单元，用以根据一画面中的复数个视讯数据，输出至少一第一归属函数及一第二归属函数；及

一模糊控制单元，耦接于该至少二亮度函数产生单元，用以根据至少该第一归属函数及该第二归属函数，决定至少一第三归属函数，以及对该至少一第三归属函数执行解模糊化，以输出该至少一第三归属函数中的一第三归属函数控制该液晶显示器的背光。

2.根据权利要求1所述的背光控制器，其特征在于，另包含：

一背光控制模块，用以根据该第三归属函数，控制该液晶显示器的背光。

3.根据权利要求1所述的背光控制器，其特征在于，其中该至少二亮度函数产生单元包含：

一平均亮度产生单元，用以根据该画面中的复数个视讯数据的灰阶值，产生一对应于该画面的平均亮度值，及根据该画面的平均亮度值，输出该至少一第一归属函数；及

一动态Gamma产生单元，耦接于该平均亮度产生单元，用以根据该画面的平均亮度值，产生一对应于该画面的Gamma值，及根据该画面的Gamma值，输出该第二归属函数。

4.根据权利要求3所述的背光控制器，其特征在于，其中该平均亮度产生单元根据该画面的平均亮度值，输出该至少一第一归属函数，是为该平均亮度产生单元由该液晶显示器的复数个位所决定的红色、绿色、蓝色的显示灰阶范围所定义的复数个第一归属函数中，输出该至少一第一归属函数。

5.根据权利要求3所述的背光控制器，其特征在于，其中该动态Gamma产生单元根据该画面的Gamma值，输出该第二归属函数，是为该动态Gamma产生单元由一亮度灰阶范围(0-255)所定义的复数个第二归属函数中，输出该第二归属函数。

6.根据权利要求3所述的背光控制器，其特征在于，其中该平均亮度产生单元根据该画面中的复数个视讯数据的灰阶值，产生该对应于该画面的平均亮度值，是为该平均亮度产生单元根据该画面中的所有视讯数据的灰阶值，产生该对应于该画面的平均亮度值。

7.根据权利要求3所述的背光控制器，其特征在于，其中该平均亮度产生单元根据该画面中的复数个视讯数据的灰阶值，产生该对应于该画面的平均亮度值，是为该平均亮度产生单元根据该画面中符合一灰阶值门坎的视讯数据的灰阶值，产生该对应于该画面的平均亮度值。

8.根据权利要求1所述的背光控制器，其特征在于，其中该模糊控制单元根据该至少一第一归属函数及该第二归属函数，决定该至少一第三归属函数，是为该模糊控制单元由该液晶显示器的背光的亮度范围所定义的复数个第三归属函数中，决定该至少一第三归属函数。

9.一种可动态控制液晶显示器背光的方法，其特征在于，包含：

根据一画面中的复数个视讯数据，输出至少一第一归属函数及一第二归属函数；及

根据至少该第一归属函数及该第二归属函数，决定至少一第三归属函数，以及对该至少一第三归属函数执行解模糊化，以输出该至少一第三归属函数中的一第三归属函数控制该液晶显示器的背光。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，另包含：

ㄧ背光控制模块，根据该第三归属函数，控制该液晶显示器的背光。

11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，其中该至少二亮度函数产生单元根据该画面中的复数个视讯数据，输出该至少一第一归属函数及该第二归属函数，包含：

一平均亮度产生单元，根据该画面中的复数个视讯数据的灰阶值，产生一对应于该画面的平均亮度值，及根据该画面的平均亮度值，输出该至少一第一归属函数；及

一动态Gamma产生单元，根据该画面的平均亮度值，产生一对应于该画面的Gamma值，及根据该画面的Gamma值，输出该第二归属函数。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，其中该平均亮度产生单元根据该画面的平均亮度值，输出该至少一第一归属函数，是为该平均亮度产生单元由该液晶显示器的复数个位所决定的红色、绿色、蓝色的显示灰阶范围所定义的复数个第一归属函数中，输出该至少一第一归属函数。

13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，其中该动态Gamma产生单元根据该画面的Gamma值，输出该第二归属函数，是为该动态Gamma产生单元由一亮度灰阶范围所定义的复数个第二归属函数中，输出该第二归属函数。

14.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，其中该平均亮度产生单元根据该画面中的复数个视讯数据的灰阶值，产生该对应于该画面的平均亮度值，是为该平均亮度产生单元根据该画面中的所有视讯数据的灰阶值，产生该对应于该画面的平均亮度值。

15.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，其中该平均亮度产生单元根据该画面中的复数个视讯数据的灰阶值，产生该对应于该画面的平均亮度值，是为该平均亮度产生单元根据该画面中符合一灰阶值门坎的视讯数据的灰阶值，产生该对应于该画面的平均亮度值。

16.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，其中该模糊控制单元根据该至少一第一归属函数及该第二归属函数，决定该至少一第三归属函数，是为该模糊控制单元由该液晶显示器的背光的亮度范围所定义的复数个第三归属函数中，决定该至少一第三归属函数。