CN111830746B - 具有可调节的直接照明式背光单元的显示器 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及具有可调节的直接照明式背光单元的显示器。本文公开了一种显示器，所述显示器可具有像素阵列，诸如液晶像素阵列。所述像素阵列可由包括发光二极管阵列的背光单元照明。背光亮度选择电路可选择所述发光二极管的亮度值。所述背光亮度选择电路可基于图像数据、基于在先前图像帧中使用的亮度值、基于设备信息和/或基于传感器信息来选择所述亮度值。所述背光亮度选择电路可选择背光亮度水平以抑制可见伪影，诸如闪烁和光晕。由所述背光亮度选择电路选择的所述背光水平可由功率消耗补偿电路来修改。所述功率消耗补偿电路可估计使用目标亮度水平来操作背光源所需的功率消耗的量，并且可修改所述目标亮度水平以满足最大功率消耗要求。

Description

具有可调节的直接照明式背光单元的显示器
本专利申请要求于2019年4月18日提交的美国专利申请16/388,427的优先权，该专利申请据此全文以引用方式并入本文。
背景技术
本公开整体涉及显示器，并且更具体地涉及背光显示器。
电子设备通常包括显示器。例如，计算机和蜂窝电话有时具有背光液晶显示器。侧光式背光单元具有将光发射到导光板的边缘表面的发光二极管。然后导光板将所发射的光横向分布在显示器上以用作背光照明。直接照明式背光单元具有垂直发射穿过显示器的光的发光二极管阵列。
直接照明式背光源可具有允许增强动态范围并降低功率消耗的局部可调光发光二极管。然而，如果不小心，直接照明式背光源可为大体积的或者可产生不期望的可见伪影。
发明内容
本文公开了一种显示器，所述显示器可具有像素阵列，诸如液晶像素阵列。像素阵列可用来自背光单元的背光照明进行照明。背光单元可包括发光二极管阵列，其中每个发光二极管被放置在相应的单元中。每个发光二极管的亮度可在每个显示帧中变化以优化显示器的观看。
背光亮度选择电路可选择背光单元中的发光二极管的亮度值。背光亮度选择电路可基于图像数据来选择亮度值。背光亮度选择电路可基于先前图像帧中的发光二极管所使用的亮度值来选择亮度值。背光亮度选择电路可基于设备信息(诸如关于哪些软件应用程序当前正在电子设备上运行的信息)来选择亮度值。背光亮度选择电路可基于显示信息诸如显示操作模式来选择亮度值。背光亮度选择电路可基于环境条件诸如环境光水平或温度来选择亮度值。
背光亮度选择电路可使用基于图像内容来生成目标亮度值的内容分析电路。闪烁抑制电路可修改目标亮度值以减少显示器操作期间的可见闪烁。例如，闪烁抑制电路可使用时间滤波器来减少闪烁。光晕抑制电路可修改目标亮度值以减少所显示图像中的可见光晕。光晕抑制电路可基于图像的内容和其他所接收的信息在抑制可见光晕和保持图像中的动态范围之间确定优先顺序。
背光亮度选择电路中的闪光抑制电路可识别可检测到的闪光风险何时发生，并且可在检测到闪光风险时采取合适的抑制动作。场景变化检测电路可通过将一个或多个先前帧的亮度值与当前帧的目标亮度值进行比较来识别场景变化何时发生。如果检测到场景变化，则可采取合适的动作(例如，可修改闪烁抑制电路的参数)。
由所述背光亮度选择电路选择的所述背光水平可由功率消耗补偿电路来修改。功率消耗补偿电路可从背光亮度选择电路接收目标背光水平，并且可使用目标亮度水平来估计操作背光源所需的功率消耗的量。功率消耗补偿电路可使用一个或多个查找表来估计功率消耗的量。功率消耗补偿电路可评估静态功率消耗(与单个显示帧相关联)和动态功率消耗(与显示帧的序列相关联)两者。
附图说明
图1是根据实施方案的具有显示器的例示性电子设备的图示。
图2是根据一个实施方案的例示性显示器的横截面侧视图。
图3是根据一个实施方案的直接照明式背光单元的例示性发光二极管阵列的顶视图。
图4是根据一个实施方案的示出背光源可如何在显示器的不同部分中具有不同亮度的例示性显示器的顶视图。
图5是根据一个实施方案的具有显示器的例示性电子设备的示意图，该显示器具有直接照明式背光单元。
图6是根据一个实施方案的示出可用于改变整个显示器上的背光亮度的控制电路的例示性电子设备的示意图。
图7是根据一个实施方案的示出可用于改变整个显示器上的背光亮度并针对变化的背光亮度补偿像素值的控制电路的详细视图的例示性电子设备的示意图。
图8是根据一个实施方案的示出可如何在使用帧延迟的同时改变整个显示器上的背光亮度并针对变化的背光亮度补偿像素值的用于操作具有显示器的电子设备的例示性步骤的图示，该显示器具有直接照明式背光单元。
图9是根据一个实施方案的具有局部可适应的直接照明式背光源的电子设备的例示性背光亮度选择电路的示意图。
图10是根据一个实施方案的可包括在图9的背光亮度选择电路中的例示性闪烁抑制电路的示意图。
图11是根据一个实施方案的不使用背光斜坡示例中的液晶透射率和背光亮度随时间变化的曲线图。
图12是根据一个实施方案的使用背光斜坡示例中的液晶透射率和背光亮度随时间变化的曲线图。
图13是根据一个实施方案的具有局部可适应的直接照明式背光源的电子设备的例示性功率消耗补偿电路的示意图。
图14是根据一个实施方案的用于操作具有背光亮度选择电路的电子设备的例示性方法步骤的图示。
图15是根据一个实施方案的用于操作具有功率消耗补偿电路的电子设备的例示性方法步骤的图示。
具体实施方式
电子设备可提供有背光显示器。背光显示器可包括由来自直接照明式背光单元的光背光照明的液晶像素阵列或其他显示器结构。图1示出了可提供有具有直接照明式背光单元的显示器的类型的示例性电子设备的透视图。图1的电子设备10可为计算设备诸如膝上型计算机、包含嵌入式计算机的计算机监视器、平板电脑、蜂窝电话、媒体播放器、或其他手持式或便携式电子设备、较小的设备(诸如腕表设备)、挂式设备、耳机或听筒设备、被嵌入在眼镜中的设备或者佩戴在用户的头部上的其他装备，或其他可佩戴式或微型设备、电视机、不包含嵌入式计算机的计算机显示器、游戏设备、导航设备、嵌入式系统(诸如其中具有显示器的电子装备被安装在信息亭或汽车中的系统)、实现这些设备的功能中的两种或更多种功能的装备、或其他电子装备。
如图1所示，设备10可具有显示器诸如显示器14。显示器14可安装在外壳12中。有时可称为壳体或箱体的外壳12可由塑料、玻璃、陶瓷、纤维复合材料、金属(例如，不锈钢、铝等)、其他合适的材料或这些材料中的任意两种或更多种的组合形成。外壳12可以利用一体式配置形成，在一体式配置中，外壳12的一部分或全部被机加工或模制成单个结构，或者可以利用多个结构(例如，内部框架结构、形成外部外壳表面的一个或多个结构等)形成。
外壳12可具有支架诸如任选的支架18，可具有多个部件(例如，相对于彼此移动的外壳部分以形成膝上型计算机或具有可移动部件的其他设备)，可具有蜂窝电话或平板电脑的形状(例如在其中支架18被省略的布置中)和/或可具有其他合适的构型。图1所示的外壳12的布置是示例性的。
显示器14可为并入导电电容性触摸传感器电极层或其他触摸传感器部件(例如，电阻性触摸传感器部件、声学触摸传感器部件、基于力的触摸传感器部件、基于光的触摸传感器部件等)的触摸屏显示器或者可为非触敏的显示器。电容触摸屏电极可由氧化铟锡焊盘或者其他透明导电结构的阵列形成。
显示器14可包括由液晶显示器(LCD)部件形成的像素16的阵列或者可具有基于其他显示技术的像素阵列。图2中示出了显示器14的横截面侧视图。
如图2所示，显示器14可包括像素阵列诸如像素阵列24。像素阵列24可包括像素阵列诸如图1的像素16(例如，具有像素16的行和列的像素阵列)。像素阵列24可由液晶显示器模块(有时称为液晶显示器或液晶层)或其他合适的像素阵列结构形成。用于形成像素阵列24的液晶显示器例如可包括上部偏振器和下部偏振器、插入在上部偏振器和下部偏振器之间的滤色器层和薄膜晶体管层，以及插入在滤色器层和薄膜晶体管层之间的液晶材料层。如果需要，其他类型的液晶显示器结构可用于形成像素阵列24。
在14的操作期间，图像可被显示在像素阵列24上。背光单元42(有时可称为背光源、背光层、背光结构、背光模块、背光系统等)可用于产生穿过像素阵列24的背光照明44。这照亮像素阵列24上的任何图像以用于由观看者诸如在方向22上观看显示器14的观看者20来观看。
背光单元42可具有光学膜26、光扩散器诸如光扩散器(光扩散层)34，以及发光二极管阵列36。发光二极管阵列36可包含二维光源阵列，诸如产生背光照明44的发光二极管38。例如，发光二极管38可排列成行和列，并且可位于图2的X-Y平面中。
每个发光二极管38产生的光在穿过像素阵列24之前可沿方向Z向上传播通过光扩散器34和光学膜26。光扩散器34可包含扩散来自发光二极管阵列36的光并且因此有助于提供均匀背光照明44的光散射结构。光学膜26可包括膜，诸如二向色滤光器32、荧光粉层30和膜28。膜28可包括有助于准直光44并且从而增强显示器14对使用者20的亮度的亮度增强膜和/或其他光学膜(例如补偿膜等)。
发光二极管38可发射任何合适颜色的光。借助一个例示性配置，发光二极管38发射蓝光。二向色滤光器层32可被配置为使得蓝光从发光二极管38通过同时反射其他颜色的光。来自发光二极管38的蓝光可通过光致发光材料诸如荧光体层30(例如白色荧光体材料层或将蓝光转换为白光的其他光致发光材料)转化成白光。如果需要，可使用其他光致发光材料将蓝光转换为不同颜色的光(例如红光、绿光、白光等等)。例如，一个层30(有时可被称为光致发光层或颜色转换层)可包括将蓝光转换成红光和绿光(例如，以产生包括红色、绿色和蓝色成分等的白色背光照明)的量子点。也可使用其中发光二极管38发射白光(例如，使得层30可省略，如果需要)的配置。
在其中层30发射白光诸如由层30中的磷光材料产生的白光的配置中，在向下(-Z)方向上从层30发出的白光可通过像素阵列24借助二向色滤光器层32反射回来作为背光照明(即，层32可有助于远离阵列36向外反射背光源)。在其中层30例如包括红色和绿色量子点的配置中，二向色滤光器32可被配置为分别从红色和绿色量子点反射红光和绿光以有助于远离阵列36向外反射背光源。通过将背光源42(例如，层30的材料)的光致发光材料放置在扩散层34上方，发光二极管38可被配置为朝向阵列36的发光二极管单元(片)的边缘比在这些单元的中心处发出更多的光，从而有助于增强背光照明均匀度。
图3为背光源42的例示性发光二极管阵列的顶视图。如图3所示，发光二极管阵列36可包含发光二极管38的行和列。每个发光二极管38可与相应的单元(平铺区域)38C相关联。单元38C的边缘的长度D可为2mm、18mm、1mm-10mm、1mm-4mm、10mm-30mm、大于5mm、大于10mm、大于15mm，大于20mm、小于25mm，小于20mm，小于15mm、小于10mm或其他合适的尺寸。如果需要，可使用六边形平铺阵列和以其他合适的阵列图案组织的具有发光二极管38的阵列。在具有矩形单元的阵列中，每个单元可具有相等长度的边(例如，每个单元可具有正方形轮廓，在其中四个相等长度的单元边缘围绕相应的发光二极管)或每个单元可具有不同长度的边(例如，非正方形矩形形状)。其中发光二极管阵列36具有正方形发光二极管区域(诸如单元38C)的行和列的图3的配置仅仅是例示性的。
在一些情况下，每个单元38C可包括单个发光二极管。另选地，每个单元38C可具有由发光二极管管芯阵列(例如，布置成阵列的多个单独的发光二极管38，诸如在每个单元38C的中心处的2×2发光二极管簇)形成的光源。例如，图3的最左侧和最下面单元38C中的光源38'已经由2×2发光二极管38阵列形成(例如，四个单独发光二极管管芯)。光源38'中的二极管38可安装在共同封装基板上、可安装在横跨阵列36延伸的印刷电路板基板上，或者可使用其他合适的布置安装在阵列36中。一般来说，每个单元38C可包括具有单个发光二极管38、一对发光二极管38、2至10个发光二极管38、至少两个发光二极管38、至少4个发光二极管38、至少八个发光二极管38、少于五个发光二极管38或其他适合数量的发光二极管的光源38'。其中每个单元38C具有单个发光二极管38的例示性配置在本文中有时可被描述为示例。然而，这仅为例示性的。每个单元38C可具有光源38，该光源具有任何合适数量的一个或多个发光二极管38。
发光二极管38可由设备10中的控制电路统一控制或者可单独控制。单独控制发光二极管可使得电子设备能够实施局部变暗方案，该方案有助于改善像素阵列24上显示的图像的动态范围并且潜在地降低背光源的功率消耗。显示器的动态范围可被视为显示器能够发射的最高强度的光(例如，最亮的光)与显示器能够发射的最低强度的光(例如，最暗的光)之间的比率。
如果背光单元42中的所有发光二极管是统一控制的，则显示器的动态范围可受到限制。考虑图4中描绘的示例。在图4中，对象诸如对象52-1和52-2显示在显示器14(有时称为屏幕14)上。在该示例中，对象52-1可具有高亮度水平。对象52-2可具有中间亮度水平。显示器的背景可具有低亮度水平。如果向图4中的显示器14提供背光源的发光二极管是统一控制的，则所有发光二极管可被设定为针对对象52-1优化的亮度。在该情境中，对象52-1可以其预期的亮度显示。然而，显示器的背景还接收具有针对对象52-1优化的高亮度的背光源。因此，由于显示器限制诸如通过像素的漏光或其他限制，显示器的背景可能看起来比所期望的更亮，并且显示器的动态范围比所期望的更低。另选地，所有发光二极管可被设定为针对显示器的背景优化的亮度。在该情境中，该背景可与其预期的亮度一起显示。然而，对象52-1还接收具有针对背景优化的低亮度的背光源。因此，对象52-1将看起来比所期望的更暗，并且显示器的动态范围将比所期望的更低。在另一个实施方案中，所有发光二极管的亮度可被设定为针对对象52-2优化的亮度。在该情境中，对象52-1将看起来比所期望的更暗，并且背景将看起来比所期望的更亮。
另外，统一控制背光单元42中的所有发光二极管可引入功率消耗限制。背光单元的最大允许功率消耗可防止所有发光二极管在峰值亮度水平下操作。例如，所有发光二极管可能无法在满足功率消耗要求的同时发射用于亮对象52-1的具有期望亮度的光。
总而言之，统一操作背光源中的所有发光二极管使得背光亮度在整个显示器上相同，这迫使所显示图像的美观性发生折衷。显示器的部分可比所期望的更暗或比所期望的更亮，并且整个显示器上的动态范围将比所期望的更低。
为了增加显示器的动态范围(并且在不超过功率消耗要求的情况下允许峰值亮度水平)，背光单元42中的发光二极管可单独控制。例如，显示器的区域14-1中的发光二极管可具有针对对象52-1的高亮度优化的高亮度，显示器的区域14-2中的发光二极管可具有针对对象52-2的中间亮度优化的亮度，并且显示器的区域14-3中的发光二极管可具有针对显示器背景的低亮度优化的低亮度。在一个示例中，区域14-1中的发光二极管可在最大亮度下工作，而背景区域14-3中的发光二极管可被关闭(例如，在最小亮度下工作)。以此方式改变整个显示器上的发光二极管的亮度可增加显示器的动态范围。
尽管改变背光源42中的发光二极管的亮度增加了显示器的动态范围，但以此方式改变亮度呈现了许多挑战。在一些情况下，改变发光二极管的亮度可导致可见伪影，诸如闪烁或亮度光晕。当改变发光二极管的亮度时，可能需要考虑最大功率消耗问题。附加因素(诸如显示模式、显示内容和环境条件)也可为用于控制整个显示器上的亮度的因素。本文所述的显示电路被配置为改变背光源中的发光二极管的亮度，同时抑制可见伪影并且考虑功率注意事项和其他电子设备操作条件。
图5是具有显示器和用于操作显示器的控制电路的例示性电子设备的示意图。如图5所示，电子设备10可具有控制电路62。控制电路62可包括用于控制设备10的操作的存储和处理电路。电路62可包括存储装置，诸如硬盘驱动器存储装置、非易失性存储器(例如，被配置为形成固态驱动器的电可编程只读存储器)、易失性存储器(例如，静态或动态随机存取存储器)等。控制电路62中的处理电路可以基于一个或多个微处理器、微控制器、数字信号处理器、基带处理器、功率管理单元、音频芯片、图形处理单元、专用集成电路以及其他集成电路。软件代码可存储在电路62中的存储装置上并在电路62中的处理电路上运行，以实现控制设备10的操作(例如，数据采集操作、涉及使用控制信号调节部件的操作、涉及控制显示器像素和显示器的背光单元的操作等)。
设备10可包括输入-输出电路64。输入-输出电路64可用于允许由设备10从外部装备(例如，拴系或远程/无线计算机、便携式设备诸如手持设备或膝上型计算机，或其他电气装备)接收数据，并且允许用户向设备10提供用户输入。输入-输出电路64还可用于采集有关设备10正在其中操作的环境的信息。电路64中的输出部件可允许设备10向用户提供输出，并且可用于与外部电气装备通信。如图5所示，输入-输出电路64可包括显示器诸如显示器14。显示器14可用于为设备10的用户显示图像。
输入-输出设备64中的传感器66可包括力传感器(例如，应变计、电容式力传感器、电阻式力传感器等)、音频传感器(诸如麦克风)、触摸和/或接近传感器(诸如电容式传感器，例如，集成到显示器14中的二维电容式触摸传感器、与显示器14重叠的二维电容式触摸传感器和/或形成按钮、触控板或者其他不与显示器相关联的输入设备的触摸传感器)以及其他传感器。如果需要，传感器66可包括光学传感器(诸如发射和检测光的光学传感器)、超声波传感器、光学触摸传感器、光学接近传感器和/或其他触摸传感器和/或接近传感器、单色和彩色环境光传感器、图像传感器、指纹传感器、温度传感器、用于测量三维无接触手势的传感器(“空中姿势”)、压力传感器、用于检测位置、取向和/或运动的传感器(例如，加速度计、磁性传感器(诸如罗盘传感器)、陀螺仪和/或包含这些传感器中的一些或全部的惯性测量单元)、健康传感器、射频传感器、深度传感器(例如，基于立体成像设备的结构光传感器和/或深度传感器)、光学传感器(诸如自混合传感器和采集飞行时间测量结果的光学探测及测距(激光雷达)传感器)、湿度传感器、水分传感器、视线跟踪传感器以及/或者其他传感器。在一些布置中，设备10可使用传感器66和/或其他输入-输出设备来采集用户输入(例如，按钮可用于采集按钮按压输入、与显示器重叠的触摸传感器可用于采集用户触摸屏输入、触控板可用于采集触摸输入、麦克风可用于采集音频输入、加速度计可用于监测手指何时接触输入表面，并且因此可用于采集手指按压输入等)。
如果需要，电子设备10可包括附加部件(例如，参见输入-输出设备12中的其他设备68)。附加部件可包括触觉输出设备、诸如扬声器的音频输出设备、用于状态指示器的发光二极管、诸如发光二极管的照射外壳和/或显示器结构的部分的光源、其他光学输出设备以及/或者其他用于收集输入和/或提供输出的电路。设备10还可包括电池或其他能量存储设备、用于支持与辅助装备的有线通信以及用于接收有线电力的连接器端口以及其他电路。
图6是具有用于实现可变背光亮度方案的控制电路的电子设备的示意图。图6提供了用于操作具有变化的背光亮度的显示器的电路的高级视图。如图6所示，电子设备中的控制电路62可包括背光亮度调节电路102和像素补偿电路104两者。
背光亮度调节电路102可接收图像数据并输出与该图像数据相关联的对应背光亮度值。例如，背光源可包括多个发光二极管，每个发光二极管布置在相应的单元中。背光亮度调节电路可分析图像数据并确定背光源中的每个发光二极管的最佳亮度。因此，输出背光亮度值是对应于发光二极管阵列的亮度值的阵列。当确定背光单元中的每个发光二极管的亮度值时，背光亮度调节电路可考虑许多因素，如将结合后面的附图更详细地讨论。
向背光单元42提供来自背光亮度调节电路102的背光亮度值。背光单元42可基于所接收的背光亮度值来调节背光源中的发光二极管的亮度。
也可向图6中的像素补偿电路104提供背光亮度值。如图6所示，像素补偿电路104接收背光亮度值和图像数据。图像数据可包括像素阵列中每个像素的对应值。然而，可针对像素接收的背光亮度来调节每个像素值。因此，可补偿每个像素值以考虑与该像素相关联的背光亮度。然后向像素阵列24提供所补偿的像素值以便由像素阵列显示。
最终，具有局部可调节背光源的显示器的操作可被分解成图6中描绘的两个步骤。首先，基于图像数据(和其他因素)生成整个显示器上所期望的背光亮度水平。其次，调节图像数据以补偿背光亮度水平的变化。然而，如图7的详细示意图所示，控制电路可包括多个电路以抑制由变化的背光水平引起的伪影，并且在设定可调节背光亮度水平时考虑功率注意事项和其他电子设备操作条件。
如图7所示，背光亮度选择电路112可接收图像数据。该背光亮度选择电路可至少基于图像数据来输出背光亮度值(例如，背光源中的每个发光二极管的一个亮度值)。当选择发光二极管的亮度值时，背光亮度选择电路可考虑许多因素。首先，可基于内容本身来选择亮度值。例如，如果图像数据指示显示器的区域应当非常亮，则该区域中的对应发光二极管可具有高亮度。如果图像数据指示显示器的区域应当暗，则该区域中的对应发光二极管可具有低亮度。
除了图像的内容之外，背光亮度选择电路还可考虑附加因素。例如，背光亮度选择电路可以抑制显示器上的可见伪影的方式来选择亮度值。在局部可调节背光源的操作期间可见的一种类型的伪影为背光闪烁。背光亮度可随每帧图像数据(例如，随每个显示帧)更新。在一些情况下，这可在背光源中引起不期望的可见闪烁(由于背光水平以使用者可检测的方式快速变化)。背光亮度选择电路可选择减少背光源中的可见闪烁的背光亮度值。
在局部可调节背光源的操作期间可见的另一种类型的伪影为可见“光晕”。考虑一个在暗背景上显示非常明亮的对象的示例。用于图像的明亮部分的一个或多个发光二极管可具有对应的高亮度。用于暗背景的发光二极管可具有对应的低亮度。尽管发光二极管在暗背景中的亮度较低，但来自明亮照明的发光二极管的亮光可渗漏到暗背景中。因此，暗背景可具有围绕明亮照明的对象的部分，该部分比暗背景的剩余部分可检测地更亮。围绕明亮对象的这种不期望的亮环可被称为光晕或光晕效应。
为减少光晕效应，可减少背光发光二极管的峰值亮度。这可在牺牲显示器的动态范围的代价下减少可见光晕。在一些情况下，可保持背光源的峰值亮度，即便因此将存在可见光晕。背光亮度选择电路可决定将使背光源的峰值亮度最大化或使所显示图像中的光晕最小化的优先顺序，并据此选择背光亮度值。
最终，背光亮度选择电路112可将一组背光单元(BLU)亮度值输出至功率消耗补偿电路114。从背光亮度选择电路112输出的背光单元亮度值可为不考虑电子设备的功率限制的目标值。功率消耗补偿电路114可确保有足够的电力来使用来自背光亮度选择电路的背光亮度值。
电子设备10可仅能够在任何给定时间使用有限量的功率。因此，电子设备可具有分配给操作显示器背光源的最大允许功率消耗。功率消耗补偿电路114可估计与使用从选择电路112接收的目标亮度值来操作背光源相关联的功率消耗。如果所估计的功率消耗小于最大允许功率消耗，则可从功率消耗补偿电路输出亮度值而不进行修改。然而，如果所估计的功率消耗大于最大允许功率消耗，则可调节亮度值。
功率消耗补偿电路114可考虑静态功率消耗注意事项和动态功率消耗注意事项两者。静态功率消耗注意事项可包括由单个帧的背光亮度值消耗的功率量。电路114可估计在给定帧中的发光二极管消耗的功率量并确保该功率量不超过最大允许功率消耗。功率消耗补偿电路必须还考虑到动态功率消耗注意事项。为了展示动态功率消耗注意事项，考虑一个示例，其中显示器的上半部分以高亮度操作，并且显示器的下半部分以低亮度操作。单独(静态)分析的每个帧可具有小于最大允许功率消耗的估计功率消耗。然而，由于发光二极管的操作方式，前述的帧序列可超过最大允许功率消耗。因此，电路114可基于当前帧和一个或多个先前帧的亮度值来估计发光二极管所消耗的功率量，以确保该功率量不超过最大允许功率消耗。
如果与目标亮度值相关联的估计功率消耗超过最大允许功率消耗，则可修改亮度值。亮度值可被均匀缩放，这意味着将按比例减少所有亮度值(低亮度值和高亮度值)。另选地，可剪裁亮度值，这意味着将减少高亮度值，但低亮度值将保持不变。当决定如何修改亮度值时，功率消耗补偿电路可考虑许多因素以确保满足功率消耗要求。
功率消耗补偿电路114可最终输出所修改的背光亮度值。所修改的亮度值可由背光重建电路120和亮度斜坡电路116两者接收。
亮度斜坡电路116可用于使每个发光二极管在先前帧的亮度水平和当前亮度水平之间缓变。背光源的发光二极管可具有比像素阵列中的像素高的刷新率。换句话讲，当针对新的图像帧改变像素的透射率时，像素阵列24中的液晶材料层可花费第一时间量从先前透射率更新为新的透射率。同时，背光源的发光二极管可在比第一时间量更快的第二时间量内更新。因此，为了避免与比液晶层更新更快的发光二极管相关联的可见伪影，发光二极管的亮度可在旧的亮度水平和新的亮度水平之间逐渐变化。亮度斜坡电路116可确定如何使发光二极管的亮度在旧亮度水平和新亮度水平之间缓变。
缓变的背光亮度水平可输出至发光二极管映射电路118。由映射电路118接收的缓变的背光亮度水平可为理想的或归一化的亮度水平。例如，每个亮度水平可为介于0和1之间的值，其中0为“关”并且1为最大可能亮度。然而，在实施过程中，背光单元的发光二极管在驱动晶体管的栅极端子处接收数据电压以控制亮度。发光二极管也可具有需要考虑的变化。例如，可需要向两个不同的发光二极管提供两个不同的数据电压以实现相同的亮度(由于发光二极管之间的变化)。发光二极管映射电路118考虑这些变化并确定可用于在发光二极管中实现所期望亮度的实际值(电压)。然后向背光单元42提供发光二极管亮度值以更新背光单元中的发光二极管的亮度。
来自功率消耗补偿电路114的所修改的亮度值也可由背光重建电路120接收。背光重建电路120可使用所接收的修改的亮度值来模拟整个显示器上的实际背光亮度(考虑来自背光源的发光二极管的光的传播和混合)。背光重建电路120可使用点扩散函数以基于每个发光二极管的亮度来模拟整个显示器上的背光亮度。背光重建电路120可输出包括与像素阵列24中的每个像素相关联的亮度值的背光重建(有时称为模拟的背光重建)。
像素补偿电路122可从背光重建电路120接收图像数据和背光重建。像素补偿电路可基于所接收的背光重建来修改图像数据。作为如何基于背光重建来修改图像数据的示例，考虑具有与全背光亮度(例如，在介于0和1之间的标度上，背光亮度为1)相关联的初始像素值(例如，透射率)为0.5的给定像素。背光亮度选择电路112可修改为给定像素提供背光源的发光二极管的背光亮度。像素补偿电路122可接收指示给定像素将最终接收亮度为0.5的背光源的背光重建。像素补偿电路可将初始像素值除以来自背光重建的亮度(例如，0.5/0.5＝1)。所得透射率1可为给定像素的所修改的像素值。概括地说，像素补偿修改图像数据，使得从给定像素(例如，50％亮度和100％透射率)发射的光与初始提供的数据(例如，100％亮度和50％透射率)相匹配，尽管背光源发生变化。可对所有图像数据执行该补偿。像素补偿电路122输出考虑整个显示器上的变化的背光源的所修改的图像数据。
色调映射引擎124可从像素补偿电路122接收所修改的图像数据，并且为该图像数据生成对应的色调映射。色调映射引擎可用于减少显示图像中的冲洗度并保持局部对比度。有多种可能的方法使用色调映射电路来生成色调映射。在一个例示性实施方案中，像素可被布置成不同的组(例如，具有超过二十个像素、超过十个像素、超过五十个像素、介于十个和一百个像素之间、少于三十个像素等)。可针对每个组生成代表性色调映射。然后从色调映射电路124输出这些色调映射。
像素操纵电路126可从色调映射电路124接收色调映射。像素操纵电路126还可接收图像数据(例如，从像素补偿电路122接收所修改的图像数据)。像素操纵电路可基于所接收的色调映射来调节图像数据。在一个例示性示例中，可在四个最近的色调映射之间使用双线性插值以调节给定像素的值。像素操纵电路126可输出基于色调映射调节的最终像素值。向像素阵列24提供最终像素值。在一个示例中，使用显示器内的显示驱动器电路向像素阵列提供最终像素值。
在图7中，背光亮度选择电路112、功率消耗补偿电路114、亮度斜坡电路116和发光二极管映射电路118可全部被视为背光亮度调节电路(例如，图6中的背光亮度调节电路102)。背光重建电路120、像素补偿电路122、色调映射电路124和像素操纵电路126可全部被视为像素补偿电路(例如，图6中的像素补偿电路104)。
在一个可能的实施方案中，图7的电路可使用帧缓冲器来操作。例如，背光亮度选择电路可接收输入图像数据并选择背光亮度值，如结合图7所述。电路114、116和118可进一步调节亮度值。理想的是，由电路112所接收的输入图像数据将在显示器上显示(具有任何必要的修改)，同时使用该输入图像数据计算的背光亮度值用于背光源中。然而，执行确定和调节背光亮度值(以及修改像素值)的步骤花费时间。在一些情况下，可能无法在一帧时间内确定和提供背光亮度值和像素值。在这些情况下，可任选地使用一个或多个帧的帧缓冲器以允许足够的时间进行所期望的处理。然而，包括帧缓冲器可引入附加的存储器需求并且可引起非期望的用户交互延迟。
在显示管线处理中可使用一个或多个帧延迟而不是帧缓冲器。图8是示出如何在图7中所示类型的电子设备的操作中使用一个或多个帧延迟的图示。如图8所示，亮度选择132(例如，通过背光亮度选择电路112)可在帧N-2期间使用帧N-2的输入图像数据来发生。然后可使用在亮度选择期间生成的亮度值来执行功率补偿134。功率补偿134也可在帧N-2期间(例如，使用功率消耗补偿电路114)发生。在帧N-2期间还可发生背光缓升和缓降136(例如，使用电路116和118)。然而，尽管在步骤132、134和136处生成的背光值基于帧N-2的数据，但向背光源42提供背光值并且实际上背光源42在帧N-1期间使用该背光值。换句话讲，在生成背光值(基于当前图像数据)和背光值实际用于背光源的发光二极管之间存在帧延迟。换句话讲，当前显示帧中的发光二极管的亮度值基于来自先前显示帧的图像数据。功率补偿步骤134和背光缓变和映射步骤136可在显示帧的垂直消隐周期期间发生。
在帧N-1期间使用来自步骤134的背光值和帧N-1的输入图像数据来执行背光重建和像素补偿138(例如，通过电路120和122)。然后基于来自步骤138的模拟的背光源和所补偿的像素来执行色调映射140(例如，通过电路124)。然后在步骤142处使用来自步骤140的色调映射和帧N的所补偿的像素数据来执行像素操纵(例如，在帧N中在步骤138期间补偿了帧N的输入图像数据，然后在步骤142期间对该输入图像数据进行操纵)。向像素阵列24提供所操纵的图像数据。尽管在步骤140处生成的色调映射基于来自帧N-1的输入图像数据(和基于帧N-2期间生成的背光水平的模拟的背光源)，但色调映射实际上用于帧N中的步骤142。换句话讲，在生成色调映射(基于当前图像数据)和色调映射实际上用于操纵提供给像素阵列24的像素数据之间存在帧延迟。换句话讲，用于操纵当前显示帧的图像数据的色调映射在先前显示帧中生成。
在图8中，在帧N-2、N-1和N中突出显示各种步骤以示出局部自适应直接照明式背光显示器的管线中涉及的帧延迟。然而，应当理解，每个步骤在每个帧中执行。例如，在帧N-2中，背光源从帧N-3的缓变和映射步骤接收由发光二极管使用的亮度值。在帧N-2中，使用基于来自帧N-3的像素数据生成的色调映射对帧N-2的所补偿的图像数据执行像素操纵。
图9是图7中所包括的背光亮度选择电路的示意图。如图9所示，背光亮度选择电路112可包括内容分析电路152、闪烁抑制电路154、光晕抑制电路156、闪光抑制电路158和场景变化检测电路160。
背光亮度选择电路112可接收各种信息以帮助为背光源的发光二极管选择目标亮度值。如图9所示，背光亮度选择电路可从一个或多个图像帧接收图像数据。图像数据可包括显示器的像素阵列中每个像素的对应值。
背光亮度选择电路还可接收关于先前图像帧中的发光二极管使用的实际亮度值的信息。该信息可用于帮助抑制闪烁、检测场景变化等。
背光亮度选择电路还可接收关于电子设备10的设备信息。设备信息可包括信息，诸如哪些软件应用程序当前正在电子设备上运行。设备信息可识别电子设备的当前用户和/或任何相关联的用户偏好。可任选地向背光亮度选择电路提供关于电子设备的任何其他期望的信息。
背光亮度选择电路还可接收显示信息，诸如显示操作模式和关于环境条件的信息。关于环境条件的信息可包括信息诸如环境光水平或温度。温度可为环境温度(例如，电子设备正在其中工作的环境的环境温度)或内部温度(例如，与显示器相关联的温度)。环境条件还可包括关于电子设备的位置的信息或信息诸如一天中的时间。
内容分析电路152可基于图像数据的当前帧来确定发光二极管亮度值。内容分析电路可使用下采样或任何其他期望的图像处理技术来确定背光源中每个发光二极管的最佳值。该分析可仅基于图像数据的当前帧(例如，帧N)。然而，背光亮度选择电路中的附加电路可使用其他所接收的信息来影响最终从背光亮度选择电路输出的发光二极管亮度值。
例如，闪烁抑制电路154可被配置为抑制由背光亮度水平的快速变化引起的可见伪影。闪烁抑制电路可将来自内容分析电路152的目标亮度值与来自一个或多个先前帧的亮度值进行比较。对于背光源中的每个发光二极管，闪烁抑制电路可使用时间滤波器来确定是向目标亮度水平(这可优化图像的外观但可能具有闪烁的风险)还是向先前亮度水平(这降低了闪烁的风险)提供更多的权重。将结合图10更详细地讨论闪烁抑制电路。
光晕抑制电路156可分析来自内容分析电路152的亮度值并评估所显示图像中光晕的风险。为减少检测到的光晕效应，可减少背光源中的发光二极管的峰值亮度。这可在牺牲显示器中的动态范围的代价下减少可见光晕。另选地，在一些情况下，可保持背光源的峰值亮度，即便因此将存在可见光晕。光晕抑制电路156可决定将使背光源的峰值亮度最大化或使所显示图像中的光晕最小化的优先顺序，并据此修改来自内容分析电路152的背光亮度值。
在确定峰值亮度和光晕抑制的优先顺序时，光晕抑制电路156可使用各种信息。例如，所接收的设备信息可用于确定峰值亮度和光晕抑制的优先顺序。考虑其中设备信息识别电子设备正在使用照片编辑应用程序的示例。在可能呈现照片的这种类型的应用程序中，可更加强调光晕抑制以确保所显示照片的准确外观。又如，设备信息可识别电子设备正在使用消息传送应用程序。在这种类型的应用程序中，所显示的内容可能是基于用户界面的内容(例如，用户正接收或发送的文本)。在这种类型的使用情况下，可更加强调峰值亮度(因为光晕效应将不那么明显并且/或者不减损用户体验)。
还可使用由背光亮度选择电路接收的显示信息来评估峰值亮度和光晕抑制的优先顺序。当显示器在第一模式下操作时，光晕抑制电路可在可见光晕效应的风险下优先考虑峰值亮度。当显示器在不同于第一模式的第二模式下操作时，光晕抑制电路可优先考虑光晕抑制(即便牺牲动态范围)。
所接收的环境条件诸如环境光水平、温度读数、一天中的时间和设备位置也可用于评估峰值亮度和光晕抑制的优先顺序。例如，在低环境光条件下，光晕抑制电路可优先考虑光晕抑制(即便牺牲动态范围)。在高环境光水平条件下，光晕抑制电路可在可见光晕效应的风险下优先考虑峰值亮度。
应当理解，对峰值亮度或光晕抑制的优先顺序的决定可在整个显示器上在空间上变化。例如，在显示器的第一部分中可优先考虑峰值亮度，并且在显示器的第二部分中可优先考虑光晕抑制。可单独评估具有任何期待的尺寸的显示器的区域。
考虑其中显示器的第一半部用于呈现照片或视频且显示器的第二半部用于呈现与照片或视频相关联的文本(例如，用户界面)的示例。在这种情况下，光晕抑制电路156可在显示器的第一半部和第二半部中不同地调节背光源的亮度值。由于显示器的第一半部用于呈现照片或视频(例如，基于照片的内容)，因此可通过光晕抑制电路在显示器的第一半部中优先考虑光晕抑制。另一方面，由于显示器的第二半部正在显示用户界面，因此可通过光晕抑制电路在显示器的第二半部中优先考虑峰值亮度。
为了抑制显示器的一个或多个区域中的光晕效应，光晕抑制电路156可调节发光二极管的背光亮度。在一个示例中，光晕抑制电路156可具有多个存储的亮度曲线，这些亮度曲线根据曲线来缩放期望的显示器亮度值。光晕抑制电路156可基于所有前述因素为背光源中的每个发光二极管(或发光二极管组)选择亮度曲线。某些曲线可优先考虑使峰值亮度最大化(以光晕抑制为代价)，而其他曲线可优先考虑光晕抑制(以峰值亮度为代价)。总而言之，光晕抑制电路可具有一个或多个参数，这些参数可基于所接收的信息进行调节(例如，以确定光晕抑制和峰值亮度的优先顺序)。一般来讲，光晕抑制电路可采取任何期望的动作来降低背光源42的发光二极管中的亮度。
闪光抑制电路158可防止在某些显示情境中出现可见伪影诸如闪光。例如，在第一帧中可在显示器上显示大面积的黑色像素。随后，在第二帧中可在显示器的该区域中显示灰色像素。在该示例中，可存在由结合图8所述的帧延迟引起的可见伪影(例如，闪光)。当在背光亮度选择电路处接收到指示闪光发生风险的图像数据(例如，如果图像数据中存在大面积的黑色像素)时，闪光抑制电路158可采取动作以防止闪光发生。作为一种可能的例示性抑制动作，闪光抑制电路158可向背光重建电路120发送指示存在闪光风险的信号。响应于接收到指示闪光风险的信号，背光重建电路120可模拟不同于由背光亮度选择电路生成的实际背光值的背光源。背光重建电路120基本上覆盖所接收的亮度值，相反以将防止闪光发生的方式模拟背光水平。
场景变化检测电路160可评估由背光亮度选择电路所接收的信息，以确定显示器上是否已发生场景变化。当显示器上的大部分内容变化时，可能发生场景变化。场景变化检测电路160可将当前帧的图像数据与先前帧的图像数据进行比较。如果当前帧的图像数据与先前帧的图像数据非常不同，则可标记场景变化。场景变化检测电路160可相反将来自内容分析电路152的目标发光二极管亮度值与先前帧的发光二极管亮度值进行比较。如果发光二极管亮度值与先前帧的图像数据非常不同，则可标记场景变化。如果先前值和当前值在彼此的1％内、在彼此的5％内、在彼此的10％内等，则发光二极管亮度值可标记为相似。如果标记为相似的发光二极管的百分比超过给定阈值百分比(例如，50％、70％、90％、95％、小于60％、大于40％、大于75％等)，则可肯定地识别场景变化。
场景变化检测电路160可响应于识别场景变化情境而采取各种动作。例如，场景变化检测电路160可覆盖闪烁抑制电路154、闪光抑制电路158和/或光晕抑制电路156，并且相反将来自内容分析电路152的亮度值输出为目标亮度值。这可有助于确保将发光二极管亮度值更新为尽可能快地适合新场景(而不是采取动作以抑制由于场景变化而可能无法被用户感知的可见伪影)。场景变化检测电路160还可改变闪烁抑制电路154、闪光抑制电路158和/或光晕抑制电路156的参数，以优先考虑快速更新发光二极管亮度值以适应新场景。
图10是示出了图9的闪烁抑制电路的示意图。如图10所示，闪烁抑制电路154可包括查找表162和时间滤波器164。时间滤波器164可为基于先前亮度值(例如，用于帧N-1中的亮度值)和初始目标亮度值(例如，用于帧N)来输出亮度值(例如，帧N的目标亮度值)的无限脉冲响应(IIR)滤波器。时间滤波器可使用具有常数的公式来确定输出目标亮度值。这些常数可例如确定在确定输出目标亮度值时，相对于新目标亮度值向先前亮度值提供多少权重。时间滤波器164可使用以下公式：yn＝yn-1·a+xn·b，其中yn为输出目标亮度值，yn-1为用于先前帧中的亮度值，xn为初始目标亮度值，并且a和b为常数。a和b的总和可等于1(即，a+b＝1)。因此，当a>b时，将为先前的背光亮度水平分配更多的权重(并且背光源将更慢地更新)。当b>a时，将为新的背光亮度水平分配更多的权重(并且背光源将快速更新)。
一个或多个查找表162可用于基于来自先前帧的亮度值和初始目标亮度值来确定时间滤波器的常数a和b。查找表可例如具有与来自先前帧的亮度值和初始目标亮度值之间的差值相关联的常数。当差值较高时，常数b可高于常数a以确保亮度水平快速更新至新的亮度水平(与先前亮度水平相差很大)。当差值较低时，常数a可高于常数b。这可防止背光源中的可检测闪烁。
闪烁抑制电路154可使用不同的查找表或以其他方式基于由亮度选择电路所接收的其他信息来修改输出目标亮度值。例如，闪烁抑制电路可具有不同的查找表以用于显示器的不同操作模式，或者可根据显示器的该部分中的内容类型使用不同的查找表。结合图9所述的设备信息、显示信息、图像数据和环境条件可全部由闪烁抑制电路154用于选择适当的查找表或以其他方式修改输出目标亮度值。
如结合图7所讨论的，亮度斜坡电路116可用于使每个发光二极管在先前帧的亮度和给定帧的亮度之间缓变。图11为在背光亮度未缓变(即，如果不存在亮度斜坡电路116)的示例中的液晶透射率和背光亮度随时间变化的曲线图。如图11所示，液晶透射率随时间遵循连续曲线174变化。在时间t1之前，液晶透射率可处于水平T2。然后，在时间t1处，液晶透射率可从T2更新至T1(例如，根据新的图像数据帧)。然而，液晶层可能无法立即从第一状态(与透射率T2相关联)更新至第二状态(与透射率T1相关联)。如图11所示，即使在t1处开始更新时，液晶层也不可被更新至透射率T1，直到时间t3。
同时，背光源的发光二极管可具有比像素阵列中的像素高的刷新率。背光亮度随时间可遵循连续曲线172变化。如图11所示，在时间t1之前，背光亮度可处于亮度B1。然后，在时间t1处，背光亮度可更新至亮度水平B2。因为背光源的发光二极管可比像素阵列的液晶层更快地更新，所以发光二极管可在液晶层达到更新的透射率水平之前达到更新的亮度水平。在图11的示例中，背光源在时间t2处达到亮度水平B2(远在透射率完全更新的t3之前)。在该情境中，由于背光斜坡电路不存在，因此光将以不同于期望的亮度从显示器发射，这是由于背光源在液晶层能够完全更新之前快速更新。
为了避免与比液晶层更新更快的发光二极管相关联的可见伪影，发光二极管的亮度可在旧亮度水平和新亮度水平之间缓变。亮度斜坡电路116可确定如何使发光二极管的亮度在旧亮度水平和新亮度水平之间缓变。图12为在背光亮度缓变的示例中的液晶透射率和背光亮度随时间变化的曲线图。液晶透射率随时间遵循连续曲线174变化，如图11。然而，在图12中，背光亮度如连续曲线172-1和连续曲线172-2所示缓变。如图所示，背光斜坡电路116可在t1和t3之间使背光亮度从B1逐渐变化至B2。换句话讲，背光亮度被更新至初始亮度水平(B1)和最终目标亮度水平(B2)之间的一个或多个中间亮度水平。这避免了液晶层的响应时间与背光源的发光二极管的响应时间之间的不匹配。背光源可如连续曲线172-1所示以线性方式逐渐更新。另选地，背光斜坡电路可根据接近如连续曲线172-2所示的平滑过渡的阶跃函数来逐渐调节背光亮度。
背光亮度的逐渐变化可镜像液晶层的响应曲线。换句话讲，帧与帧之间的逐渐背光亮度变化可遵循与液晶响应曲线形状相同(或与液晶响应曲线形状相反)的曲线。背光斜坡电路可使用阶跃函数来近似期望的亮度曲线。图11和图12中所示的连续曲线的形状仅为例示性的。一般来讲，液晶响应曲线可为线性的，可以任何期望的方式弯曲，可以具有线性部分和弯曲部分的组合等。背光亮度曲线可为线性的，可以任何期望的方式弯曲，可以具有线性部分和弯曲部分的组合，可遵循近似任何前述形状的阶跃函数等。
如图7所示，背光亮度选择电路112可将背光亮度值输出至功率消耗补偿电路114。功率消耗补偿电路114可确保有足够的电力来使用来自背光亮度选择电路的背光亮度值。
图13是例示性功率消耗补偿电路114的图示。如图所示，功率消耗补偿电路114包括查找表182、静态功率消耗调节电路184和动态功率消耗调节电路186。功率消耗补偿电路114可接收(例如，从电子设备中的附加控制电路)或计算背光源的最大允许功率量。
功率消耗补偿电路内的静态功率消耗调节电路184可确定当前帧(帧N)的目标亮度值是否使用大于最大允许功率消耗的功率。换句话讲，静态功率消耗调节电路可仅考虑帧N的目标亮度值。静态功率消耗调节电路184可估计与使用从选择电路112接收的目标亮度值来操作背光源相关联的功率消耗。查找表182可用于通过使用所接收的目标亮度值来操作背光源来估计所消耗的功率量。例如，每个发光二极管可具有相关联的目标亮度值。查找表可具有亮度值和对应的功率消耗的表。静态功率消耗调节电路可使用查找表来确定与每个发光二极管相关联的功率消耗，并且将结果求和作为帧N的功率消耗的总估计。
如果所估计的功率消耗小于最大允许功率消耗，则可输出所接收的亮度值而不进行修改。然而，如果所估计的功率消耗大于最大允许功率消耗，则可调节亮度值。
动态功率消耗调节电路186可考虑静态功率消耗调节电路184未检测到的功率消耗限制。如前所述，可提供背光亮度帧的某些序列，其中每个背光亮度帧单独地满足最大功率消耗要求。然而，以序列提供背光亮度帧可超出最大功率消耗要求。
因此，动态功率消耗调节电路186可使用当前帧(帧N)的目标亮度值和一个或多个先前帧(帧N-1、帧N-2、...等)的实际亮度值来估计背光源的功率消耗。同样，查找表182可用于将亮度水平转换为所消耗的功率的估计量。动态功率消耗调节电路186可确定所估计的功率消耗小于最大允许功率消耗。在这种情况下，可输出所接收的亮度值而不进行修改。另选地，动态功率消耗调节电路186可确定所估计的功率消耗大于最大允许功率消耗。在这种情况下，可调节亮度值并且可输出所修改的亮度值。
存在其中功率消耗补偿电路114可响应于确定需要降低功率消耗而修改所接收的亮度值的多种方式。一般来讲，需要减少一个或多个发光二极管的亮度，直到所估计的功率消耗低于最大允许功率消耗。功率消耗补偿电路114可均匀减少亮度值(例如，低亮度值和高亮度值两者将成比例地减少)。另选地，功率消耗补偿电路114可减少高亮度值而不修改低亮度值。
当决定如何修改亮度值时，功率消耗补偿电路114可考虑许多因素以确保满足功率消耗要求。例如，功率消耗补偿电路可从一个或多个图像帧接收图像数据。图像数据可包括显示器的像素阵列中每个像素的对应值。功率消耗补偿电路可分析图像数据中的内容以确定是均匀减少亮度值还是仅减少高亮度值。
功率消耗补偿电路114还可接收关于电子设备10的设备信息。设备信息可包括信息，诸如哪些软件应用程序当前正在电子设备上运行。设备信息可识别电子设备的当前用户和/或任何相关联的用户偏好。可任选地向功率消耗补偿电路114提供关于电子设备的任何其他信息。在一个示例中，功率消耗补偿电路114可基于电子设备正在操作的应用程序来确定是均匀减少亮度值还是仅减少高亮度值。
背光亮度选择电路还可接收显示信息，诸如显示操作模式和关于环境条件的信息。关于环境条件的信息可包括信息诸如环境光水平或温度。温度可为环境温度(例如，电子设备正在其中工作的环境的环境温度)或内部温度(例如，与显示器相关联的温度)。环境条件还可包括关于电子设备的位置的信息或信息诸如一天中的时间。在一个示例中，功率消耗补偿电路114可基于显示器的显示模式来确定是均匀减少亮度值还是仅减少高亮度值。又如，功率消耗补偿电路114可基于环境光水平条件来确定是均匀减少亮度值还是仅减少高亮度值。
功率消耗补偿电路114可基于环境条件、当前帧的目标亮度值、先前帧的实际亮度值、设备信息、显示信息和图像数据来最终将所修改的背光亮度值输出至电子设备内的附加控制电路。
图14是用于操作具有背光亮度选择电路的电子设备的例示性方法步骤的图示。如图所示，在步骤202处，电子设备可采集用于背光亮度选择的信息。
在步骤204处，可采集电子设备信息。电子设备信息可包括关于当前正在电子设备上操作的应用程序的信息、关于用户偏好的信息以及与电子设备相关联的任何其他期望的信息。
在步骤206处，可采集显示信息。显示信息可包括关于显示模式、当前显示设置、关于显示器的用户偏好的信息，或与显示器相关联的任何其他期望信息的信息。
在步骤208处，可采集图像数据信息。图像数据信息可包括当前帧的图像数据和一个或多个先前帧的图像数据。图像数据可提供有关正在显示器上显示的内容类型的信息(例如，摄影内容、视频内容、用户界面内容等)。
在步骤210处，可采集环境信息。环境信息可从电子设备中的一个或多个传感器(例如，图5中的传感器66中的任一个传感器)采集。环境信息可包括从环境光传感器获得的环境光信息、从温度传感器获得的温度信息、从加速度计获得的信息、关于一天中的时间的信息、关于电子设备的位置的信息，或任何其他期望类型的环境信息。
在步骤212处，可采集背光亮度信息。背光亮度信息可包括一个或多个先前帧的背光亮度。背光亮度信息可包括背光源中的每个发光二极管的亮度值。
在步骤216处，在采集步骤202中的所有信息之后，背光亮度选择电路可基于所采集的信息来生成背光源中的每个发光二极管的目标亮度值。
图15是用于操作具有功率消耗补偿电路的电子设备的例示性方法步骤的图示。如图所示，在步骤222处，电子设备可采集用于功率消耗补偿的信息。
在步骤224处，可采集电子设备信息。电子设备信息可包括关于当前正在电子设备上操作的应用程序的信息、关于用户偏好的信息以及与电子设备相关联的任何其他期望的信息。
在步骤226处，可采集显示信息。显示信息可包括关于显示模式、当前显示设置、关于显示器的用户偏好的信息，或与显示器相关联的任何其他期望信息的信息。
在步骤228处，可采集图像数据信息。图像数据信息可包括当前帧的图像数据和一个或多个先前帧的图像数据。图像数据可提供有关正在显示器上显示的内容类型的信息(例如，摄影内容、视频内容、用户界面内容等)。
在步骤230处，可采集环境信息。环境信息可从电子设备中的一个或多个传感器(例如，图5中的传感器66中的任一个传感器)采集。环境信息可包括从环境光传感器获得的环境光信息、从温度传感器获得的温度信息、从加速度计获得的信息、关于一天中的时间的信息、关于电子设备的位置的信息，或任何其他期望类型的环境信息。
在步骤232处，可采集当前帧(例如，帧N)的目标亮度值。目标亮度值可从背光亮度选择电路获得(例如，如图14的步骤216中所生成的目标亮度值)。
在步骤234处，可采集来自一个或多个先前帧(例如，帧N-1、帧N-2、...等)的亮度值。一个或多个先前帧中的每个先前帧的背光亮度信息可包括背光源中的每个发光二极管的亮度值。
在步骤236处，在采集步骤222中的所有信息之后，功率消耗补偿电路可基于所采集的信息来修改当前帧的目标亮度值。
在各种实施方案中，电子设备可包括多个像素、具有被配置为产生用于所述多个像素的背光照明的多个发光二极管的背光源以及控制电路，该控制电路被配置为：在第一帧期间，基于第一组图像数据来确定所述多个发光二极管的亮度值，在第一帧之后的第二帧期间，使用第二组图像数据来显示图像，同时所述多个发光二极管使用在第一帧期间所确定的亮度值来产生背光照明。
该控制电路可被配置为：在第二帧期间，基于在第一帧期间所确定的亮度值来生成模拟的背光重建。生成模拟的背光重建可包括使用一个或多个点扩散函数来模拟与所述多个像素中的每个像素相关联的实际背光亮度值。该控制电路可被配置为：基于模拟的背光重建来补偿第二组图像数据。该控制电路可被配置为：在第二帧期间，基于所补偿的第二组图像数据来生成多个色调映射。该控制电路可被配置为：在第二帧之后的第三帧期间，使用在第二帧期间所生成的色调映射来调节第三组图像数据，并且在第三帧期间，使用所调节的第三组图像数据来显示图像。
基于第一组图像数据来确定所述多个发光二极管的亮度值可包括基于第一组图像数据的内容来确定初始目标亮度值。基于第一组图像数据来确定所述多个发光二极管的亮度值可包括至少基于在第一帧之前的附加帧中使用的附加亮度值来修改初始目标亮度值。至少基于在附加帧中使用的附加亮度值来修改初始目标亮度值可包括响应于在附加帧中使用的附加亮度值与指示场景变化的初始目标亮度值之间的比较来修改初始目标亮度值。至少基于在附加帧中使用的附加亮度值来修改初始目标亮度值可包括将时间滤波器应用于初始目标亮度值和附加亮度值。
在各种实施方案中，电子设备可包括具有多个像素的显示器、具有被配置为产生用于所述多个像素的背光照明的多个发光二极管的背光源、被配置为基于图像数据生成所述多个发光二极管的新的亮度值的背光亮度选择电路以及被配置为使所述多个发光二极管从先前亮度值逐渐变化至新的亮度值的亮度斜坡电路。
所述多个像素可包括多个液晶像素。亮度斜坡电路可被配置为至少基于与所述多个液晶像素相关联的响应时间使所述多个发光二极管从先前亮度值逐渐变化至新的亮度值。亮度斜坡电路可被配置为根据阶跃函数使所述多个发光二极管从先前的亮度值逐渐变化至新的亮度值。
背光亮度选择电路可包括基于图像数据来生成目标亮度值的内容分析电路。背光亮度选择电路可包括被配置为修改目标亮度值以抑制显示器中的可见伪影的光晕抑制电路。背光亮度选择电路可包括被配置为修改目标亮度值以抑制显示器中的闪烁的闪烁抑制电路。背光亮度选择电路可包括被配置为分析图像数据以识别闪光风险并且被配置为采取动作以防止在闪光风险被识别时发生闪光的闪光抑制电路。背光亮度选择电路可包括被配置为分析图像数据以识别场景变化并且被配置为响应于识别场景变化来修改目标亮度值的场景变化检测电路。
在各种实施方案中，电子设备可包括多个像素、具有被配置为产生用于所述多个像素的背光照明的多个发光二极管的背光源，以及被配置为基于图像数据来生成所述多个发光二极管的亮度值的控制电路。该控制电路可被配置为使用时间滤波器和来自先前帧的背光亮度值来生成所述多个发光二极管的亮度值。
在各种实施方案中，电子设备可包括多个像素、具有被配置为产生用于所述多个像素的背光照明的多个发光二极管的背光源以及控制电路，该控制电路被配置为基于图像数据来生成所述多个发光二极管的亮度值、确定与使用亮度值操作所述多个发光二极管相关联的总功率消耗，并且响应于确定总功率消耗超过最大允许功率消耗来修改这些亮度值中的至少一个亮度值。
响应于确定总功率消耗超过最大允许功率消耗来修改这些亮度值中的至少一个亮度值可包括响应于确定总功率消耗超过最大允许功率消耗来修改所有亮度值。响应于确定总功率消耗超过最大允许功率消耗来修改这些亮度值中的至少一个亮度值可包括响应于确定总功率消耗超过最大允许功率消耗来修改至少一个或少于所有亮度值。确定与使用亮度值来操作所述多个发光二极管相关联的总功率消耗可包括确定与使用亮度值和查找表来操作所述多个发光二极管相关联的总功率消耗。确定与使用亮度值来操作所述多个发光二极管相关联的总功率消耗可包括确定与使用亮度值来操作所述多个发光二极管相关联的总静态功率消耗，并且控制电路可被配置为确定与基于至少一个先前帧的亮度值和附加亮度值来操作所述多个发光二极管相关联的总动态功率消耗。
响应于确定总功率消耗超过最大允许功率消耗来修改这些亮度值中的至少一个亮度值可包括采取选自由以下构成的组的抑制动作：缩放所有亮度值和仅缩放亮度值的一个子集。采取抑制动作可包括至少基于显示模式来采取抑制动作。采取抑制动作可包括至少基于所接收的电子设备信息来采取抑制动作。所接收的电子设备信息可包括关于在电子设备上操作的应用程序的信息。采取抑制动作可包括至少基于图像数据来采取抑制动作。电子设备还可包括被配置为获得传感器数据的至少一个传感器。采取抑制动作可包括至少基于传感器数据采取抑制动作。该至少一个传感器可包括环境光传感器，并且该传感器数据可包括环境光传感器数据。
在各种实施方案中，电子设备可包括多个像素、具有被配置为产生用于所述多个像素的背光照明的多个发光二极管的背光源、被配置为基于图像数据来生成所述多个发光二极管的亮度值的背光亮度选择电路，以及被配置为修改亮度值以满足功率要求的功率消耗补偿电路。
功率消耗补偿电路可包括查找表，该查找表包括与相应亮度值相关联的多个功率消耗量。功率消耗补偿电路可包括被配置为仅基于当前帧的亮度值来修改亮度值以满足功率要求的静态功率消耗调节电路。功率消耗补偿电路可包括被配置为基于当前帧的亮度值和先前帧的亮度值两者来修改亮度值以满足功率要求的动态功率消耗调节电路。
电子设备还可包括被配置为基于来自功率消耗补偿电路的所修改的亮度值来生成模拟的背光重建的背光重建电路。电子设备还可包括被配置为基于从背光重建电路所接收的模拟的背光重建来补偿图像数据的像素补偿电路、被配置为基于从像素补偿电路所接收的所补偿的图像数据来生成多个色调映射的色调映射电路，以及被配置为基于从色调映射电路所接收的色调映射来修改图像数据并且被配置为向所述多个像素提供所修改的图像数据的像素操纵电路。
在各种实施方案中，电子设备可包括多个像素、具有被配置为产生用于所述多个像素的背光照明的多个发光二极管的背光源以及控制电路，该控制电路被配置为生成所述多个发光二极管的目标亮度值、使用查找表来确定与每个目标亮度值相关联的相应功率消耗、将这些功率消耗求和以确定与使用目标亮度值来操作所述多个发光二极管相关联的总功率消耗，并且基于总功率消耗输出所述多个发光二极管的所修改的亮度值。
该控制电路可被配置为通过均匀缩放所有目标亮度值来产生所修改的亮度值。该控制电路可被配置为通过仅缩放目标亮度值的子集来产生所修改的亮度值，并且目标亮度值的子集可包括亮度值的最亮值。
在各种实施方案中，电子设备可包括多个像素、具有被配置为产生用于所述多个像素的背光照明的多个发光二极管的背光源，以及被配置为基于图像数据并基于关于在电子设备上操作的应用程序的信息来生成所述多个发光二极管的亮度值的控制电路。
控制电路可被配置为使用光晕抑制电路来生成亮度值，该光晕抑制电路基于关于在电子设备上操作的应用程序的信息来修改目标亮度值。光晕抑制电路可被配置为基于关于在电子设备上操作的应用程序的信息来减少目标亮度值中的至少一个目标亮度值。光晕抑制电路可被配置为基于关于在电子设备上操作的应用程序的信息并且基于图像数据中识别的内容的类型来修改目标亮度值。光晕抑制电路可被配置为修改与图像数据的第一部分相关联的目标亮度值的第一子集，光晕抑制电路可被配置为放弃修改与图像数据的第二部分相关联的目标亮度值的第二子集，图像数据的第一部分可与基于照片的内容相关联，并且图像数据的第二部分可与基于用户界面的内容相关联。
控制电路可被配置为使用闪烁抑制电路来生成亮度值，该闪烁抑制电路基于关于在电子设备上操作的应用程序的信息来修改目标亮度值。该控制电路可被配置为使用目标亮度值、先前帧的亮度值和滤波器来生成亮度值。滤波器可具有基于关于在电子设备上操作的应用程序的信息来确定的参数。电子设备还可包括被配置为采集传感器数据的传感器，并且滤波器的参数可基于传感器数据来确定。滤波器的参数可基于显示操作模式来确定。
在各种实施方案中，电子设备可包括多个像素、具有被配置为产生用于所述多个像素的背光照明的多个发光二极管的背光源、被配置为采集传感器数据的传感器，以及被配置为基于图像数据并且基于传感器数据来生成所述多个发光二极管的亮度值的控制电路。
控制电路可被配置为使用光晕抑制电路来生成亮度值，该光晕抑制电路基于传感器数据来修改目标亮度值。光晕抑制电路可被配置为基于传感器数据并且基于图像数据中识别的内容的类型来修改目标亮度值。光晕抑制电路可被配置为以第一量修改与显示器的第一部分相关联的第一目标亮度值，并且光晕抑制电路可被配置为以与第一量不同的第二量修改与显示器的第二部分相关联的第二目标亮度值。
控制电路被配置为使用目标亮度值、先前帧的亮度值和具有至少部分地使用传感器数据确定的参数的时间滤波器来生成亮度值。可至少部分地使用关于在电子设备上操作的应用程序的信息以及使用关于显示操作模式的信息来确定这些参数。传感器可包括环境光传感器，并且传感器数据可包括环境光传感器数据。传感器可包括温度传感器，并且传感器数据可包括温度传感器数据。
在各种实施方案中，电子设备可包括具有多个像素的具有可调节操作模式的显示器、具有被配置为产生用于所述多个像素的背光照明的多个发光二极管的背光源，以及被配置为基于图像数据并基于显示器的操作模式来生成所述多个发光二极管的亮度值的控制电路。控制电路可被配置为根据与每个发光二极管的图像数据相关联的内容类型，使用不同参数生成不同发光二极管的亮度值。
根据一个实施方案，提供了电子设备，该电子设备包括多个像素、具有被配置为产生用于所述多个像素的背光照明的多个发光二极管的背光源以及控制电路，该控制电路被配置为：在第一帧期间，基于第一组图像数据来确定所述多个发光二极管的亮度值，在第一帧之后的第二帧期间，使用第二组图像数据来显示图像，同时所述多个发光二极管使用在第一帧期间所确定的亮度值来产生背光照明。
根据另一个实施方案，该控制电路被配置为：在第二帧期间，基于在第一帧期间所确定的亮度值来生成模拟的背光重建。
根据另一个实施方案，生成模拟的背光重建包括使用一个或多个点扩散函数来模拟与所述多个像素中的每个像素相关联的实际背光亮度值。
根据另一个实施方案，控制电路被配置为：基于模拟的背光重建来补偿第二组图像数据。
根据另一个实施方案，控制电路被配置为：在第二帧期间，基于所补偿的第二组图像数据来生成多个色调映射。
根据另一个实施方案，控制电路被配置为：在第二帧之后的第三帧期间，使用在第二帧期间所生成的色调映射来调节第三组图像数据，并且在第三帧期间，使用所调节的第三组图像数据来显示图像。
根据另一个实施方案，基于第一组图像数据来确定所述多个发光二极管的亮度值包括基于第一组图像数据的内容来确定初始目标亮度值。
根据另一个实施方案，基于第一组图像数据来确定所述多个发光二极管的亮度值包括至少基于在第一帧之前的附加帧中使用的附加亮度值来修改初始目标亮度值。
根据另一个实施方案，至少基于在附加帧中使用的附加亮度值来修改初始目标亮度值包括响应于在附加帧中使用的附加亮度值与指示场景变化的初始目标亮度值之间的比较来修改初始目标亮度值。
根据另一个实施方案，至少基于在附加帧中使用的附加亮度值来修改初始目标亮度值包括将时间滤波器应用于初始目标亮度值和附加亮度值。
根据一个实施方案，提供了电子设备，该电子设备包括具有多个像素的显示器、具有被配置为产生用于所述多个像素的背光照明的多个发光二极管的背光源、被配置为基于图像数据生成所述多个发光二极管的新的亮度值的背光亮度选择电路以及被配置为使所述多个发光二极管从先前亮度值逐渐变化至新的亮度值的亮度斜坡电路。
根据另一个实施方案，所述多个像素包括多个液晶像素。
根据另一个实施方案，亮度斜坡电路被配置为至少基于与所述多个液晶像素相关联的响应时间使所述多个发光二极管从先前亮度值逐渐变化至新的亮度值。
根据另一个实施方案，亮度斜坡电路被配置为根据阶跃函数使所述多个发光二极管从先前的亮度值逐渐变化至新的亮度值。
根据另一个实施方案，背光亮度选择电路包括基于图像数据来生成目标亮度值的内容分析电路。
根据另一个实施方案，背光亮度选择电路包括被配置为修改目标亮度值以抑制显示器中的可见伪影的光晕抑制电路。
根据另一个实施方案，背光亮度选择电路包括被配置为修改目标亮度值以抑制显示器中的闪烁的闪烁抑制电路。
根据另一个实施方案，背光亮度选择电路包括被配置为分析图像数据以识别闪光风险并且被配置为采取动作以防止在闪光风险被识别时发生闪光的闪光抑制电路。
根据另一个实施方案，背光亮度选择电路包括被配置为分析图像数据以识别场景变化并且被配置为响应于识别场景变化来修改目标亮度值的场景变化检测电路。
根据一个实施方案，提供了一种电子设备，所述电子设备包括多个像素、具有被配置为产生用于所述多个像素的背光照明的多个发光二极管的背光源，以及被配置为基于图像数据来生成所述多个发光二极管的亮度值的控制电路，该控制电路被配置为使用时间滤波器和来自先前帧的背光亮度值来生成所述多个发光二极管的亮度值。
前述内容仅为例示性的并且可对所述实施方案作出各种修改。前述实施方案可独立实施或可以任意组合实施。

Claims (10)

1.一种电子设备，包括：
多个像素；
背光源，所述背光源具有多个发光二极管，其中所述多个发光二极管被布置成二维发光二极管阵列，并且其中所述多个发光二极管中的每个发光二极管被配置为产生用于所述多个像素的相应子集的背光照明的多个发光二极管；和
控制电路，所述控制电路被配置为针对每个给定帧：
在紧接所述给定帧之前的先前帧期间，基于第一组图像数据的内容来确定所述多个发光二极管的初始目标亮度值，其中所述初始目标亮度值包括针对不同发光二极管的不同亮度值；以及
在所述给定帧期间，使用第二组图像数据来显示图像，同时所述多个发光二极管使用基于在所述先前帧期间确定的所述初始目标亮度值的亮度值而不是基于所述第二组图像数据的亮度值来产生背光照明。
2.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述控制电路被配置为：
在所述给定帧期间，基于在所述先前帧期间确定的所述亮度值来生成模拟的背光重建，其中所述模拟的背光重建模拟跨所述多个像素的实际背光亮度，考虑来自所述背光源的发光二极管的光的传播和混合。
3.根据权利要求2所述的电子设备，其中生成所述模拟的背光重建包括使用一个或多个点扩散函数来模拟与所述多个像素中的每个像素相关联的实际背光亮度值。
4.根据权利要求3所述的电子设备，其中所述控制电路被配置为：
基于所述模拟的背光重建来补偿所述第二组图像数据。
5.根据权利要求4所述的电子设备，其中所述控制电路被配置为：
在所述给定帧期间，基于所述补偿的第二组图像数据来生成多个色调映射。
6.根据权利要求5所述的电子设备，其中所述控制电路被配置为针对每个给定帧：
在紧接所述给定帧之后的后续帧期间，使用在所述给定帧期间生成的所述色调映射来调节第三组图像数据；以及
在所述后续帧期间，使用经调节的所述第三组图像数据来显示图像。
7.根据权利要求1所述的电子设备，其中基于所述控制电路还被配置为：至少基于在所述先前帧之前的附加帧中使用的附加亮度值来修改所述初始目标亮度值。
8.根据权利要求7所述的电子设备，其中至少基于在所述附加帧中使用的所述附加亮度值来修改所述初始目标亮度值包括响应于在所述附加帧中使用的所述附加亮度值与指示场景变化的所述初始目标亮度值之间的比较来修改所述初始目标亮度值。
9.根据权利要求7所述的电子设备，其中至少基于在所述附加帧中使用的所述附加亮度值来修改所述初始目标亮度值包括：对所述初始目标亮度值和所述附加亮度值应用时间滤波器。
10.根据权利要求8所述的电子设备，其中至少基于在在所述先前帧之前的所述附加帧中使用的所述附加亮度值来修改所述初始目标亮度值产生了经修改的目标亮度值，并且其中使用所述第二组图像数据来显示图像同时所述多个发光二极管使用基于在所述先前帧期间确定的所述初始目标亮度值的亮度值来产生背光照明包括：使用所述第二组图像数据来显示图像，同时所述多个发光二极管使用所述经修改的目标亮度值来产生背光照明。
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Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11475865B2 (en) * 2020-08-28 2022-10-18 Apple Inc. Backlight reconstruction and compensation
US11967290B2 (en) * 2020-09-14 2024-04-23 Apple Inc. Systems and methods for two-dimensional backlight operation
US11594189B2 (en) 2020-09-14 2023-02-28 Apple Inc. Backlight reconstruction and compensation-based throttling
US20220199044A1 (en) * 2020-12-21 2022-06-23 Intel Corporation Adaptive backlight control mechanism
CN112505963A (zh) * 2020-12-23 2021-03-16 深圳市尊正数字视频有限公司 一种基于液晶显示器叠加的图像增强方法及系统
CN113808545B (zh) * 2021-08-23 2022-10-25 中车南京浦镇车辆有限公司 一种地铁车辆前端目的地显示器的背光控制方法
DE102022208822A1 (de) * 2021-08-30 2023-03-02 Apple Inc. Anzeigen von bilddaten basierend auf umgebungslicht
CN114596819B (zh) * 2022-03-11 2023-06-27 Oppo广东移动通信有限公司 亮度调节方法及相关装置
US11881182B1 (en) * 2022-07-04 2024-01-23 Tcl China Star Optoelectronics Technology Co., Ltd. Light-emitting device driver chip, backlight module, and display panel
US11967291B1 (en) 2022-08-02 2024-04-23 Apple Inc. Using content type to select brightness in direct-lit backlight units

Family Cites Families (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4218249B2 (ja) 2002-03-07 2009-02-04 株式会社日立製作所 表示装置
KR100580552B1 (ko) * 2003-11-17 2006-05-16 엘지.필립스 엘시디 주식회사 액정표시장치의 구동방법 및 구동장치
JP4857945B2 (ja) 2006-06-21 2012-01-18 ソニー株式会社 面状光源装置及び液晶表示装置組立体
FR2905027B1 (fr) * 2006-08-21 2013-12-20 Lg Philips Lcd Co Ltd Dispositif d'affichage a cristaux liquides et son procede de pilotage
KR100855472B1 (ko) 2007-02-07 2008-09-01 삼성전자주식회사 저전력 구동 장치 및 방법
US20090322800A1 (en) 2008-06-25 2009-12-31 Dolby Laboratories Licensing Corporation Method and apparatus in various embodiments for hdr implementation in display devices
TWI384452B (zh) 2008-08-13 2013-02-01 Sitronix Technology Corp Control circuit and control method of color sequential liquid crystal display device
KR101542883B1 (ko) 2008-09-24 2015-08-07 삼성디스플레이 주식회사 밸런스 보드 및 그를 포함하는 액정 표시 장치
RU2496155C2 (ru) 2008-10-10 2013-10-20 Шарп Кабусики Кайся Способ регулирования мощности светоизлучающего устройства для отображения изображений, светоизлучающее устройство для отображения изображений, устройство отображения и телевизионный приемник
KR101625362B1 (ko) 2009-03-06 2016-05-30 코닌클리케 필립스 엔.브이. 입력 이미지 데이터를 출력 이미지 데이터로 변환하기 위한 방법, 입력 이미지 데이터를 출력 이미지 데이터로 변환하기 위한 이미지 변환 유닛, 이미지 프로세싱 장치, 디스플레이 디바이스
EP2457228B1 (en) 2009-07-23 2016-10-19 Dolby Laboratories Licensing Corporation Reduced power displays
US8434887B2 (en) 2009-08-27 2013-05-07 Dolby Laboratories Licensing Corporation Optical mixing and shaping system for display backlights and displays incorporating the same
KR20110042539A (ko) * 2009-10-19 2011-04-27 삼성전자주식회사 다양한 광원 모듈을 안정적으로 구동할 수 있는 ｂｌｕ 및 이를 적용한 디스플레이 장치
US8964013B2 (en) 2009-12-31 2015-02-24 Broadcom Corporation Display with elastic light manipulator
US9324279B2 (en) 2010-02-24 2016-04-26 Sharp Kabushiki Kaisha Illumination device, display device, data generation method, non-transitory computer readable recording medium including data generation program for generating light amount adjustment data based on temperature
US8766904B2 (en) 2010-03-18 2014-07-01 Stmicroelectronics, Inc. Method of modeling the light field created by a local-dimming LED backlight for an LCD display
WO2011132437A1 (ja) 2010-04-20 2011-10-27 シャープ株式会社 表示装置
US9336728B2 (en) * 2010-05-14 2016-05-10 Stmicroelectronics, Inc. System and method for controlling a display backlight
US9093031B2 (en) * 2010-05-28 2015-07-28 Sharp Laboratories Of America, Inc. Off axis halo mitigation using spatiotemporal dither patterns, each indexed and arranged according to index patterns with diagonal lines of constant index
US9165510B2 (en) * 2011-12-16 2015-10-20 Qualcomm Incorporated Temporal control of illumination scaling in a display device
CN103998980A (zh) 2011-12-23 2014-08-20 索尼爱立信移动通讯股份有限公司 高功率效率液晶显示器
JP2015018219A (ja) * 2013-06-14 2015-01-29 キヤノン株式会社 画像表示装置及びその制御方法
US9740046B2 (en) 2013-11-12 2017-08-22 Nvidia Corporation Method and apparatus to provide a lower power user interface on an LCD panel through localized backlight control
US20150194083A1 (en) 2014-01-03 2015-07-09 Pixtronix, Inc. Adaptive power-efficient high-speed data link between display controller and component on glass driver ics
US10726801B2 (en) * 2015-04-17 2020-07-28 Microsoft Technology Licensing, Llc Display defect compensation with localized backlighting
US10181298B2 (en) 2015-10-18 2019-01-15 Google Llc Apparatus and method of adjusting backlighting of image displays
EP3376772B1 (en) 2015-11-12 2023-01-25 Panasonic Intellectual Property Corporation of America Display method, program and display device
US10446088B2 (en) 2016-12-08 2019-10-15 Intel Corporation Powering mobile device displays using different voltage ranges
US10803828B2 (en) * 2017-02-24 2020-10-13 Apple Inc. Locally adaptive backlight control

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Publication number Publication date
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