CN114639352A - 液晶显示驱动装置及其驱动方法以及图像处理器 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及液晶显示驱动装置及其驱动方法以及图像处理器。一种液晶显示驱动装置及其驱动方法，其能够在根据LED的亮度级别补偿像素数据时减轻相邻LED之间的阶梯状亮度差异。根据一个方面的液晶显示装置的图像处理器可通过将根据各个LED元件的亮度级别确定的第一增益应用于各个子像素的第一像素数据来生成第二像素数据，可使用通过对各个子像素的位置的各个LED元件的亮度级别进行差分而获得的差分值以及根据各个LED元件的亮度级别确定的权重和补偿系数来计算第二增益，通过将第二增益应用于第二像素数据来生成第三像素数据，并且输出第三像素数据。

Description

液晶显示驱动装置及其驱动方法以及图像处理器
技术领域
各种实施方式总体上涉及一种液晶显示驱动装置及其驱动方法，其能够在根据各个发光二极管的亮度(brightness)级别补偿像素数据时减轻相邻发光二极管之间的阶梯状亮度差异。
背景技术
液晶显示装置包括：液晶面板，其利用具有各向异性的液晶的电特性和光学特性(例如，折射率和介电常数)通过像素矩阵显示图像；驱动电路，其驱动液晶面板；以及背光模块，其向液晶面板照射光。
使用LED(发光二极管)阵列作为光源的LED背光模块具有高照度(luminance)和低功耗的优点。
为了降低功耗并改进对比度，液晶显示装置使用局部调光方法，其根据输入图像以局部调光区域为单位调节LED背光模块的亮度并补偿像素数据。
最近，已提出了微型LED背光模块，其中通过应用通过减小LED元件的尺寸而获得的微型LED元件来增加设置在LED背光模块中的LED元件的数量。
然而，对于以局部区域为单位调节亮度以去除伪影的现有技术，在使用微型LED作为局部调光的延伸的液晶显示装置中难以预期实质效果。
发明内容
各种实施方式旨在提供一种液晶显示驱动装置及其驱动方法，其能够在根据各个LED的亮度级别补偿像素数据时减轻相邻LED之间的阶梯状亮度差异。
在实施方式中，一种液晶显示驱动装置可包括：面板驱动器，其被配置为驱动液晶面板；背光驱动器，其被配置为驱动包括多个发光二极管(LED)元件的背光模块；以及图像处理器，其被配置为根据分析各个帧的输入图像数据的结果，确定各个LED元件的亮度级别并将所确定的亮度级别输出到背光驱动器，并且根据各个LED元件的亮度级别来补偿各个子像素的第一像素数据。图像处理器可通过对各个子像素的第一像素数据应用根据各个LED元件的亮度级别确定的第一增益来生成第二像素数据，可使用通过对各个子像素的位置的各个LED元件的亮度级别进行差分而获得的差分值以及根据各个LED元件的亮度级别确定的权重和补偿系数来计算第二增益，通过对第二像素数据应用第二增益来生成第三像素数据并将所述第三像素数据输出给面板驱动器。
图像处理器可包括：图像分析器，其被配置为将各个帧的输入图像数据分成多个单元区域，并且输出通过分析所述多个单元区域中的每一个的图像特性而获得的各个单元区域的图像分析结果；LED亮度级别确定器，其被配置为根据各个单元区域的图像分析结果来确定并输出与各个单元区域对应的各个LED元件的亮度级别；以及像素数据补偿器，其被配置为根据各个LED元件的亮度级别来确定第一增益和第二增益，通过对各个子像素的第一像素数据应用第一增益来生成第二像素数据，并且通过将第二增益作为偏移值应用于第二像素数据来生成第三像素数据。
像素数据补偿器可通过将各个LED元件的亮度级别应用于各个单元区域来确定多个子像素中的每一个的LED亮度级别。像素数据补偿器可通过对多个子像素中的每一个的LED亮度级别和高斯拉普拉斯掩模的多个掩模系数进行卷积来计算各个子像素的位置的LED亮度级别的差分值。
像素数据补偿器可通过对N*N大小(N是正整数)的掩模系数和N*N大小的各个子像素的LED亮度级别进行卷积来计算在各个子像素的位置处相对于相邻子像素的各个位置的LED亮度级别的变化量，作为差分值。
在实施方式中，一种驱动液晶显示驱动装置的方法可包括以下步骤：在图像处理器中，将包括液晶面板的多个子像素中的每一个的第一像素数据的各个帧的输入图像数据分成分别与背光模块的多个LED元件对应的多个单元区域，并且输出所述多个单元区域中的每一个的图像分析结果；在图像处理器中，根据各个单元区域的图像分析结果确定并输出各个LED元件的亮度级别；在图像处理器中，通过将根据各个LED元件的亮度级别确定的第一增益应用于各个子像素的第一像素数据来生成第二像素数据；在图像处理器中，使用通过对各个子像素的位置的各个LED元件的亮度级别进行差分而获得的差分值以及根据各个LED元件的亮度级别确定的权重和补偿系数来计算第二增益；以及在图像处理器中，通过对第二像素数据应用第二增益来生成第三像素数据并且输出该第三像素数据。
在实施方式中，一种图像处理器可被配置为根据通过将包括液晶面板的多个子像素中的每一个的第一像素数据的各个帧的输入图像数据分成分别与背光模块的多个LED元件对应的多个单元区域来分析输入图像数据的结果，确定并输出各个LED元件的亮度级别，并且通过对各个子像素的第一像素数据应用根据各个LED元件的亮度级别确定的第一增益来生成第二像素数据。图像处理器可使用通过对各个子像素的位置的各个LED元件的亮度级别进行差分而获得的差分值以及根据各个LED元件的亮度级别确定的权重和补偿系数来计算第二增益。图像处理器可通过将第二增益应用于第二像素数据来生成第三像素数据并且输出第三像素数据。
附图说明
图1是示出根据实施方式的液晶显示装置的配置的框图。
图2是示出根据本公开的实施方式的液晶显示装置中的图像处理器的配置的框图。
图3是示出根据实施方式的驱动液晶显示装置中的图像处理器的方法的流程图。
图4是示出根据实施方式的根据图像分析结果的LED亮度级别的关系的曲线图。
图5是用于说明在根据实施方式的液晶显示装置中根据液晶面板的相同照度的感知图像和背光的亮度的图。
图6是用于说明根据实施方式的在图像处理器中对LED亮度级别进行差分的方法的图。
图7是用于说明根据实施方式的应用于图像处理器的权重的图。
图8A和图8B是用于说明根据实施方式的应用于图像处理器的补偿系数的曲线图。
图9A和图9B是示出在根据实施方式的液晶显示装置中减轻微型LED的亮度级别之间的阶梯状差异的效果的图。
具体实施方式
本公开的优点和特征及其实现方法将通过参照附图描述的以下实施方式而变得清楚。然而，本公开可按照不同的形式具体实现，不应被解释为限于本文所阐述的实施方式。相反，提供这些实施方式是为了本公开将彻底和完整，并且将向本领域技术人员充分传达本公开的范围。此外，本公开仅由权利要求书的范围限定。
附图中所公开的用于描述本公开的实施方式的形状、尺寸、比例、角度和数量仅是示例，因此，本公开不限于所示的细节。贯穿说明书，相同的标号表示相同的元件。在以下描述中，当相关已知功能或配置的详细描述被确定为使本公开的重点不必要地模糊时，将省略详细描述。
在使用本说明书中所描述的“包括”、“具有”和“包含”的情况下，除非使用“仅～”，否则可添加另一部分。除非相反提及，否则单数形式的术语可包括复数形式。
在解释元件时，尽管没有明确描述，但该元件被解释为包括误差范围。
在描述位置关系时，例如，当两个部分之间的位置关系被描述为“在…上”、“在…上方”、“在…下方”和“在…旁边”时，除非使用诸如“紧挨”或“直接”的更限制性的术语，否则一个或更多个其它部分可设置在这两个部分之间。
在描述时间关系时，例如，当时间顺序被描述为例如“在…之后”、“随…之后”、“接着…”以及“在…之前”时，除非使用诸如“紧挨”、“立即”或“直接”的更限制性的术语，否则可包括不连续的情况。
将理解，尽管本文中可使用术语“第一”、“第二”等来描述各种元件，这些元件不应受这些术语限制。这些术语仅用于将一个元件与另一元件相区分。例如，在不脱离本公开的范围的情况下，第一元件可被称为第二元件，类似地，第二元件可被称为第一元件。
在描述本公开的元件时，可使用术语“第一”、“第二”、“A”、“B”、“(a)”、“(b)”等。这些术语旨在将对应元件与其它元件相标识，对应元件的基础、顺序或数量不应受这些术语限制。元件“连接”、“联接”或“附着”到另一元件或层的表达，除非另外指明，否则该元件或层不仅可直接连接或附着到另一元件或层，而且可间接连接或附着到另一元件或层，并且一个或更多个中间元件或层“设置”在这些元件或层之间。
术语“至少一个”应该被理解为包括关联的所列元素当中的一个或更多个的任何和所有组合。例如，除了第一元素、第二元素或第三元素之外，“第一元素、第二元素和第三元素中的至少一个或更多个”的含义表示从第一元素、第二元素和第三元素中的两个或更多个提出的所有元素的组合。
如本领域技术人员可充分理解的，本公开的各种实施方式的特征可部分地或全部地彼此联接或组合，并且可不同地彼此互操作并且在技术上驱动。本公开的实施方式可彼此独立地实现，或者可按照互相依赖的关系一起实现。
以下，将参照附图详细描述本公开的各种实施方式。
图1是示出根据实施方式的液晶显示装置的配置的框图。
参照图1，液晶显示装置可包括液晶面板100、选通驱动器200、数据驱动器300、定时控制器400、伽马电压发生器500、背光模块600、背光驱动器700和图像处理器800。选通驱动器200和数据驱动器300可被定义为面板驱动器。选通驱动器200、数据驱动器300和定时控制器400可被定义为显示驱动器。
液晶面板100可包括：第一基板，其中设置有薄膜晶体管(TFT)阵列；第二基板，其中设置有滤色器阵列；液晶层，其设置在通过密封剂接合的第一基板和第二基板之间；以及偏振板，其分别附接到第一基板和第二基板的外表面。
液晶面板100通过子像素SP以矩阵形式布置的显示区域来显示图像。各个子像素SP可以是发射红光的红色子像素、发射绿光的绿色子像素、发射蓝光的蓝色子像素和发射白光的白色子像素中的任一个，并且可由各个TFT独立地驱动。单元像素可由具有不同颜色的两个、三个或四个子像素的组合配置。
各个子像素SP可包括连接到选通线GL和数据线DL的TFT以及并联连接在连接到TFT的像素电极和公共电极之间的液晶电容器Clc和存储电容器Cst。
在各个子像素SP中，TFT的栅电极通过设置在液晶面板100中的选通线GL连接到选通驱动器200，并且TFT的源电极和漏电极中的任一个输入电极通过设置在液晶面板100中的数据线DL连接到数据驱动器300。在TFT响应于通过对应选通线GL从选通驱动器200供应的具有导通电压的扫描脉冲而导通的同时，可通过导通的TFT向各个子像素SP的液晶电容器Clc和存储电容器Cst供应通过对应数据线DL从数据驱动器300供应的数据信号，从而可充入供应给像素电极的数据信号与供应给公共电极的公共电压Vcom之间的差电压作为像素电压。
各个子像素SP可根据充入的像素电压来驱动液晶以改变液晶的排列方向，从而调节从微型LED背光模块600透射通过液晶面板100和偏振板的光的透射率。各个子像素SP可通过微型LED背光模块600的亮度和各个子像素SP中根据数据信号控制的透光率的乘积来表达输入图像的期望的灰度。
液晶面板100还可包括整体与显示区域交叠以感测用户的触摸的触摸传感器屏幕，并且触摸传感器屏幕可被嵌入在液晶面板100中或设置在液晶面板100的显示区域上。
背光模块600可包括面向液晶面板100的背面的微型LED阵列610作为光源，从而可被配置成设置在底基板上的直下型微型LED背光模块。背光模块600可包括：微型LED阵列610，其中多个微型LED以矩阵形式设置以整体面向液晶面板100的显示区域；以及多个光学片，其层叠在微型LED阵列610上以改进光效率。
微型LED阵列610可具有这样的结构，其中由于各个微型LED元件的芯片尺寸小，所以密集地布置数量更多的微型LED元件。例如，微型LED元件的芯片尺寸可小到100μm-200μm。与根据现有技术的包括数百个LED元件的LED背光相比，微型LED阵列610可包括数千至数万个微型LED元件。由于微型LED阵列610的分辨率小于液晶面板100的像素分辨率，所以各个微型LED元件可与包括多个子像素SP的单元区域对应地提供光。
在微型LED阵列610中，各个微型LED元件可由背光驱动器700独立地驱动。各个微型LED元件可向属于各个单元区域的多个子像素SP提供单独调节亮度的光。
背光驱动器700可接收由图像处理器800确定的各个微型LED元件的亮度级别，并且可通过根据亮度级别向微型LED阵列610的各个微型LED元件供应驱动信号来控制各个微型LED元件的亮度。
因此，由于使用微型LED背光模块600的液晶显示装置可调节各个微型LED元件的亮度，所以与根据现有技术的局部调光方法相比，可通过清楚地表达黑色来增加图像质量和对比度。
选通驱动器200可根据从定时控制器400接收的多个选通控制信号来控制，以单独地驱动液晶面板100的选通线GL。选通驱动器200可依次驱动多条选通线GL。选通驱动器200可在对应选通线GL的驱动周期期间向各条选通线GL供应具有导通电压的扫描信号，并且可在对应选通线GL的非驱动周期期间向各条选通线GL供应截止电压。
选通驱动器200可由至少一个选通驱动IC(集成电路)配置。选通驱动器200可安装在诸如载带封装(TCP)、膜上芯片(COF)和柔性印刷电路(FPC)的电路膜上以通过带式自动接合(TAB)附接到液晶面板100或通过玻璃上芯片(COG)安装在液晶面板100上。与此不同，选通驱动器200可与液晶面板100的各个子像素SP的TFT一起形成在TFT基板上以嵌入在液晶面板100的边框区域中。
数据驱动器300根据从定时控制器400接收的数据控制信号来控制，可将从定时控制器400接收的数字像素数据转换为模拟数据信号，并且可将数据信号供应给液晶面板100的各条数据线DL。数据驱动器300可使用从伽马电压发生器500供应的多个基准伽马电压被分段时生成的灰度电压将数字像素数据转换为模拟数据信号。
数据驱动器300可由至少一个数据驱动IC配置。数据驱动器300可安装在诸如TCP、COF和FPC的电路膜上以通过TAB附接到液晶面板100或通过COG安装在液晶面板100的边框区域上。
伽马电压发生器500可生成包括具有不同电压电平的多个基准伽马电压的基准伽马电压集并且将基准伽马电压集供应给数据驱动器300。伽马电压发生器500可在定时控制器400的控制下生成与显示装置的伽马特性对应的多个基准伽马电压并且将多个基准伽马电压供应给数据驱动器300。伽马电压发生器500可由可编程伽马IC配置。伽马电压发生器500可从定时控制器400接收伽马数据，可根据伽马数据来生成或调节基准伽马电压电平，并且可将所生成或调节的基准伽马电压电平输出至数据驱动器300。
定时控制器400可接收由图像处理器800补偿处理的像素数据和同步信号。同步信号可包括点时钟、数据使能信号、垂直同步信号、水平同步信号等。
定时控制器400可执行过驱动处理，其中将根据相邻帧之间的像素数据差异的过冲值(overshoot value)或下冲值(undershoot value)与各个像素数据相加以调制各个像素数据以便改进液晶的响应速度，并且可将调制的像素数据供应给数据驱动器300。
使用所接收的同步信号和存储在内部寄存器中的定时设置信息(起始定时、脉冲宽度等)，定时控制器400可生成多个数据控制信号并将多个数据控制信号供应给数据驱动器300，并且可生成多个选通控制信号并将多个选通控制信号供应给选通驱动器200。
图像处理器800可根据输入图像数据来确定各个LED元件的亮度级别以用于控制各个LED元件的亮度，并且可通过反映所确定的各个LED元件的亮度级别来补偿要供应给各个子像素SP的像素数据。图像处理器800可将各个LED元件的亮度级别输出到背光驱动器700，并且可将补偿的像素数据输出到定时控制器400。
图像处理器800可被嵌入在定时控制器400中，或者图像处理器800、定时控制器400和数据驱动器300可被集成到集成IC中。另选地，图像处理器800可被嵌入在主机系统的系统芯片(SoC)中。例如，主机系统可以是计算机、TV系统、机顶盒以及诸如平板计算机或移动电话的便携式终端的系统中的任一个。
图像处理器800可将包括各个子像素的像素数据的各个帧的输入图像数据分成多个单元区域以分析各个单元区域的图像特性。
图像处理器800可根据各个单元区域的图像分析结果来确定与各个单元区域对应的各个微型LED元件的亮度级别，并且可将所确定的各个微型LED元件的亮度级别输出到背光驱动器700。
图像处理器800可使用所确定的各个微型LED元件的亮度级别来计算与LED亮度级别具有反比关系的第一增益，并且可通过应用所计算的第一增益来初步补偿各个像素数据。
具体地，图像处理器800可对各个子像素位置的微型LED元件的亮度级别进行差分，从而可计算各个子像素位置的LED亮度级别的差分值，即，相邻子像素之间的LED亮度级别的变化量。另外，图像处理器800可通过将根据LED亮度级别设定的权重α和β应用于各个子像素的LED亮度级别的差分值来计算第二增益。将稍后对此进行详细描述。
图像处理器800可通过将所计算的第二增益应用于初步补偿的像素数据来对初步补偿的像素数据进行二次补偿，并且可将包括二次补偿的像素数据的输出图像数据输出到定时控制器400。嵌入有图像处理器800的定时控制器400可将图像处理器800的输出图像数据输出到数据驱动器300。
如上所述，根据实施方式的液晶显示装置可通过反映图像分析结果来确定各个微型LED的亮度级别，并且当根据所确定的各个微型LED的亮度级别补偿各个像素数据时，可另外根据LED亮度级别反映相邻子像素之间的LED亮度级别的变化量和权重，从而减轻相邻微型LED之间的阶梯状亮度差异并改进图像质量。
图2是示出根据本公开的实施方式的液晶显示装置中的图像处理器的配置的框图，图3是示出在根据实施方式的液晶显示装置中驱动图像处理器的方法的流程图。图4是示出根据实施方式的根据图像分析结果的LED亮度级别的关系的曲线图，图5是用于说明在根据实施方式的液晶显示装置中根据液晶面板的相同照度的感知图像和背光的亮度的图，图6是用于说明根据实施方式的在图像处理器中对LED亮度级别进行差分的方法的图。
参照图2，图像处理器800可包括图像分析器810、LED亮度级别确定器820和像素数据补偿器830。
图3所示的驱动图像处理器的方法可由图2所示的图像处理器800的图像分析器810、LED亮度级别确定器820和像素数据补偿器830执行。
参照图2和图3，在图像处理器800中，图像分析器810可接收各个帧的输入图像(S802)，并且可将各个帧的输入图像分成多个单元区域，分析各个单元区域的图像特性并输出各个单元区域的图像分析结果(S804)。各个单元区域可包括要供应给与背光模块600的各个微型LED元件对应的多个子像素的多个像素数据。
例如，图像分析器810可计算包括在各个单元区域中的多个像素数据的平均值或最大值，从而可输出各个单元区域的图像分析结果，即，各个单元区域的代表值。此外，图像分析器810可使用直方图分析来计算包括在各个单元区域中的多个像素数据的分布，并且可根据像素数据的分布来输出各个单元区域的图像分析结果。
在图像处理器800中，LED亮度级别确定器820可根据从图像分析器810供应的各个单元区域的图像分析结果来确定与各个单元区域对应的各个微型LED元件的亮度级别(S806)。
例如，在图像处理器800中，与各个单元区域的图像分析结果对应的微型LED元件的亮度级别可预先设定，并且可按查找表(LUT)的形式存储。LED亮度级别确定器820可在LUT中选择并输出与各个单元区域的图像分析结果对应的各个微型LED元件的亮度级别。
LED亮度级别确定器820可使用根据各个单元区域的图像分析结果计算微型LED元件的亮度级别的函数来确定与各个单元区域的图像分析结果对应的各个微型LED元件的亮度级别。
与此不同，如图4所示，与多个图像分析结果对应的多个LED亮度级别可被采样并存储在图像处理器800的LUT中，并且LED亮度级别确定器820可通过对相邻LED亮度级别进行插值来确定未存储在LUT中的亮度级别。
参照图4，LED亮度级别确定器820可通过使用存储在LUT中的第一点P1的亮度级别和第二点P2的亮度级别如下式1中执行线性插值来确定未存储在LUT中的第三点P3的亮度级别L3。
[式1]
L1＝YPn+1-YPn
L2＝Xk-XPn
L4＝XPn+1-XPn
Figure BDA0003409257470000101
在式1中，L1意指第二点P2的LED亮度级别YPn+1与第一点P1的LED亮度级别YPn之间的差，L2意指第三点P3的图像分析结果Xk与第一点P1的图像分析结果XPn之间的差，L4意指第二点P2的图像分析结果XPn+1与第一点P1的图像分析结果XPn之间的差，L3意指通过插值计算的第三点P3的LED亮度级别。
LED亮度级别确定器820可将根据各个单元区域的图像分析结果确定的各个微型LED元件的亮度级别输出到背光驱动器700(S808)和像素数据补偿器830。
像素数据补偿器830可根据从LED亮度级别确定器820供应的各个微型LED元件的亮度级别来计算第一增益，并且可通过将所计算的第一增益应用于各个像素数据来初步补偿各个像素数据(S810)。
像素数据补偿器830可使用各个微型LED元件的亮度级别来计算与LED亮度级别具有反比关系的第一增益。
例如，像素数据补偿器830可使用线性函数(-Gain＝100/LED level)、非线性曲线函数或基于测量的函数来计算与各个微型LED元件的亮度级别(LED level)成反比的第一增益(-Gain)，并且可通过将所计算的第一增益(-Gain)应用于各个像素数据Pix来初步补偿单元区域的各个像素数据Pix(Gained Pix＝-Gain*Pix)。
参照图5，当背光模块600A的亮度高时，补偿供应给液晶面板100A的输出图像以使得照度降低，并且观看者可根据背光模块600A的亮度和根据输出到液晶面板100A的图像的透光率的组合而观看感知图像1000。
另一方面，当背光模块600B的亮度低时，补偿供应给液晶面板100B的输出图像以使得照度增加，并且观看者可根据背光模块600B的亮度和根据输出到液晶面板100B的图像的透光率的组合而观看感知图像1000。
像素数据补偿器830可使用各个微型LED元件的亮度级别对各个子像素位置的微型LED元件的亮度级别进行差分，从而可计算各个子像素的LED亮度级别的差分值，即，各个子像素位置的相邻子像素之间的LED亮度级别的变化量(S812)。
例如，如图6所示，液晶面板100可被分成分别与第一微型LED LED1至第四微型LEDLED4对应的第一单元区域B1至第四单元区域B4，并且单元区域B1至B4中的每一个可包括多个子像素SP。
通过将第一LED亮度级别70应用于第一区域B1，将第二LED亮度级别80应用于第二区域B2，将第三LED亮度级别80应用于第三区域B3并且将第四LED亮度级别85应用于第四区域B4，像素数据补偿器830可确定第一单元区域B1至第四单元区域B4的各个子像素SP的位置的LED亮度级别。
通过对针对各个子像素SP的位置确定的LED亮度级别应用N*N大小(N是正整数)的高斯拉普拉斯(LoG)掩模(例如，以下3*3大小的拉普拉斯掩模系数)来执行卷积，像素数据补偿器830可对各个子像素位置的微型LED元件的亮度级别进行差分，从而可计算各个子像素相对于相邻子像素的LED亮度级别的变化量，作为各个子像素的LED亮度级别的差分值。因此，可计算位于微型LED元件的边界处的各个子像素位置处相对于相邻子像素的LED亮度级别的变化量作为差分值。
<高斯拉普拉斯>
Figure BDA0003409257470000111
通过对将拉普拉斯掩模的中心系数8应用于(乘以)3*3子像素的LED亮度级别当中要计算差分值的目标子像素的LED亮度级别并将剩余系数-1应用于(乘以)在垂直、水平和对角方向上与目标子像素相邻的八个相邻子像素的各个LED亮度级别的所有结果进行求和，可计算目标子像素位置的LED亮度级别的差分值。通过在以一个子像素为单位对拉普拉斯掩模进行移位的同时对3*3子像素的LED亮度级别和3*3拉普拉斯掩模系数进行卷积，可计算LED亮度级别的变化量作为各个子像素位置的LED亮度级别的差分值。
像素数据补偿器830可通过根据LED亮度级别对各个子像素的LED亮度级别的差分值(-Diff)应用权重α和补偿系数β来计算第二增益(S814)。
首先，像素数据补偿器830可确定根据LED亮度级别预先设定的权重α和用于补偿LED亮度级别与测量的照度之间的偏差的补偿系数β。然后，像素数据补偿器830可通过将根据LED亮度级别确定的权重α和补偿系数β应用于各个子像素的LED亮度级别的差分值(-Diff)来计算第二增益(α*-Diff+β)。
根据LED亮度级别的权重α可使用各个LED元件的亮度级别(LED level)来计算以与各个LED元件的亮度级别(LED level)成反比。
参照图7，由于当LED亮度级别(LED level)低时，要应用于输入像素数据(Inputpixel level)的第一增益(Gain)增加，所以可以看出，当在测量的液晶显示装置的照度中LED亮度级别(LED level)低时，与LED亮度级别(LED level)高时相比阶跃现象突出。
为了根据LED亮度级别减轻这种阶跃现象，可计算作为LED亮度级别的倒数的权重(α＝Const./LED level，Const.是常数)，并且可应用于各个子像素的LED亮度级别的差分值(-Diff)(α*-Diff)。此外，根据LED亮度级别的权重α不限于LED亮度级别的上述倒数，可根据用于计算要应用于输入像素数据(Input pixel level)的第一增益(Gain)的式而改变。
用于补偿LED亮度级别与测量的照度之间的偏差的补偿系数β可根据各个微型LED元件的亮度级别来确定。
参照图8A，理想情况下，LED亮度级别(LED level)与液晶面板的照度成比例。然而，可以看出，如图8B所示，测量的照度非线性地且精细地变化，尽管其表现出成比例趋势。LED亮度级别(LED level)与液晶面板的照度如图8B所示成非线性比例的原因在于，诸如液晶面板100的透光率、工艺偏差等的各种因素被混合。
为了减轻LED亮度级别(LED level)与测量的照度之间的非线性关系，根据LED亮度级别的补偿系数β可预先设定并以LUT的形式存储在图像处理器800中，或者根据多个LED亮度级别(LED level)的补偿系数β可被采样并存储在LUT中。
像素数据补偿器830可通过从LUT选择或者通过对从LUT选择的相邻补偿系数进行插值来确定与LED亮度级别对应的补偿系数β。
像素数据补偿器830可通过将第二增益(α*-Diff+β)作为偏移应用于初步补偿的像素数据(Gained Pix)来对通过应用第一增益而初步补偿的像素数据(Gained Pix)进行二次补偿(S816)，并且可供应最终补偿的像素数据(Output Pixel＝Gained Pix+α*-Diff+β)作为输出图像(S818)。
图9A和图9B是示出在根据实施方式的液晶显示装置中减轻微型LED的亮度级别之间的阶梯状差异的效果的图。
如图9A所示，当相邻微型LED元件之间的LED亮度级别(LED level)具有按阶梯状图案增加的亮度差异时，由于当根据LED亮度级别(LED level)的权重α和补偿系数β应用于各个子像素位置的LED亮度级别(LED level)的差分值(-Diff)时获得的第二增益(α*-Diff+β)根据LED亮度级别(LED level)作为偏移应用于通过第一增益初步补偿的像素数据(Gained Pix)的事实，初步补偿的像素数据(Gained Pix)可被二次补偿。二次补偿的像素数据(Output Pixel＝Gained Pix+α*-Diff+β)可作为补偿的数据信号被供应给液晶面板的各个子像素。因此，可以看出，根据依据微型LED元件的LED亮度级别调节的各个微型LED元件的亮度和根据补偿的数据信号的各个子像素的透光率的组合，具有在感知照度中按阶梯状图案增加的LED亮度差异减轻的效果。
如图9B所示，即使当相邻微型LED元件之间的LED亮度级别(LED level)具有按阶梯状图案减小的亮度差异时，由于当根据LED亮度级别(LED level)的权重α和补偿系数β应用于各个子像素位置的LED亮度级别(LED level)的差分值(-Diff)时获得的第二增益(α*-Diff+β)根据LED亮度级别(LED level)作为偏移应用于通过第一增益初步补偿的像素数据(Gained Pix)，初步补偿的像素数据(Gained Pix)可被二次补偿。当二次补偿的像素数据(Output Pixel＝Gained Pix+α*-Diff+β)作为补偿的数据信号被供应给液晶面板的各个子像素时，可以看出，根据依据微型LED元件的LED亮度级别调节的各个微型LED元件的亮度和根据补偿的数据信号的各个子像素的透光率的组合，具有在感知照度中按阶梯状图案减小的LED亮度差异减轻的效果。
从以上描述显而易见的是，在根据一方面的液晶显示装置及其驱动方法中，通过应用根据各个微型LED的亮度级别确定的第一增益来初步补偿像素数据并且通过应用当根据微型LED之间的亮度级别差异的权重(α)和补偿系数(β)应用于各个子像素位置的亮度级别的差分值时获得的第二增益来对初步补偿的像素数据进行二次补偿并输出二次补偿的像素数据，可减轻相邻微型LED之间的阶梯状亮度差异并改进图像质量。
根据实施方式的液晶显示装置可应用于各种电子装置。例如，根据实施方式的液晶显示装置可应用于移动装置、视频电话、智能手表、手表电话、可穿戴装置、可折叠装置、可卷曲装置、可弯曲装置、柔性装置、弯曲装置、电子笔记本、电子书、便携式多媒体播放器(PMP)、个人数字助理(PDA)、MPEG音频层3播放器、移动医疗装置、台式个人计算机(PC)、膝上型PC、上网本计算机、工作站、导航装置、车载导航装置、车载显示装置、电视、壁纸显示装置、标牌装置、游戏装置、笔记本计算机、监视器、相机、摄像机、家用电器等。
上面在本公开的各种示例中描述的特征、结构、效果等被包括在本公开的至少一个示例中，并且未必仅限于一个示例。此外，本公开的技术构想所属领域的技术人员可针对其它示例组合或修改本公开的至少一个示例中示出的特征、结构、效果等。因此，与这些组合和修改有关的内容应该被解释为被包括在本公开的技术精神或范围内。
尽管上述本公开不限于上述实施方式和附图，但是对于本公开所属领域的技术人员而言将显而易见的是，在不脱离本公开的范围的情况下，可对其进行各种替代、修改和改变。因此，本公开的范围由所附权利要求限定，从权利要求的含义、范围和等同物推导的所有改变或修改应被解释为被包括在本公开的范围内。
相关申请的交叉引用
本申请要求2020年12月16日提交的韩国专利申请No.10-2020-0176005的权益，其通过引用并入本文，如同在本文中充分阐述一样。

Claims (20)

1.一种液晶显示驱动装置，该液晶显示驱动装置包括：
面板驱动器，该面板驱动器被配置为驱动液晶面板；
背光驱动器，该背光驱动器被配置为驱动包括多个发光二极管LED元件的背光模块；以及
图像处理器，该图像处理器被配置为根据分析各个帧的输入图像数据的结果，确定各个LED元件的亮度级别并将所确定的亮度级别输出到所述背光驱动器，并且根据各个LED元件的亮度级别来补偿各个子像素的第一像素数据，
其中，所述图像处理器通过对各个子像素的所述第一像素数据应用根据各个LED元件的亮度级别确定的第一增益来生成第二像素数据，
其中，所述图像处理器使用通过对各个子像素的位置的各个LED元件的亮度级别进行差分而获得的差分值以及根据各个LED元件的亮度级别确定的权重和补偿系数来计算第二增益，并且
其中，所述图像处理器通过对所述第二像素数据应用所述第二增益来生成第三像素数据并且将所述第三像素数据输出到所述面板驱动器。
2.根据权利要求1所述的液晶显示驱动装置，其中，所述图像处理器包括：
图像分析器，该图像分析器被配置为将各个帧的所述输入图像数据分成多个单元区域，并且输出通过分析所述多个单元区域中的每一个的图像特性而获得的各个单元区域的图像分析结果；
LED亮度级别确定器，该LED亮度级别确定器被配置为根据各个单元区域的所述图像分析结果来确定并输出与各个单元区域对应的各个LED元件的亮度级别；以及
像素数据补偿器，该像素数据补偿器被配置为根据各个LED元件的亮度级别来确定所述第一增益和所述第二增益，通过对各个子像素的所述第一像素数据应用所述第一增益来生成所述第二像素数据，并且通过将所述第二增益作为偏移值应用于所述第二像素数据来生成所述第三像素数据。
3.根据权利要求2所述的液晶显示驱动装置，其中，所述图像分析器计算各个单元区域的所述第一像素数据的平均值或最大值作为各个单元区域的所述图像分析结果，或者使用各个单元区域的所述第一像素数据的分布来计算各个单元区域的所述图像分析结果。
4.根据权利要求2所述的液晶显示驱动装置，其中，所述像素数据补偿器计算与所述LED元件的亮度级别成反比的所述第一增益，并且通过将所计算的第一增益与各个子像素的所述第一像素数据相乘来生成所述第二像素数据。
5.根据权利要求2所述的液晶显示驱动装置，其中，
所述像素数据补偿器通过将各个LED元件的亮度级别应用于各个单元区域来确定多个子像素中的每一个的LED亮度级别，并且
所述像素数据补偿器通过对所述多个子像素中的每一个的LED亮度级别和高斯拉普拉斯掩模的多个掩模系数进行卷积来计算各个子像素的位置的LED亮度级别的差分值。
6.根据权利要求5所述的液晶显示驱动装置，其中，
所述像素数据补偿器确定与各个LED元件的亮度级别成反比的所述权重以及根据各个LED元件的亮度级别的所述补偿系数以补偿与测量的照度的偏差，并且
所述像素数据补偿器通过将所述权重和所述补偿系数应用于各个子像素的位置的LED亮度级别的差分值来计算所述第二增益。
7.根据权利要求2所述的液晶显示驱动装置，其中，
所述像素数据补偿器通过将各个子像素的位置的LED亮度级别的差分值乘以所述权重并且与所述补偿系数相加来计算所述第二增益，并且
所述像素数据补偿器通过对所述第二像素数据和所述第二增益进行求和来生成所述第三像素数据。
8.根据权利要求7所述的液晶显示驱动装置，其中，所述像素数据补偿器通过对N*N大小的掩模系数和N*N大小的各个子像素的LED亮度级别进行卷积来计算在各个子像素的位置处相对于相邻子像素的各个位置的LED亮度级别的变化量作为所述差分值，其中，N是正整数。
9.一种驱动液晶显示驱动装置的方法，该方法包括以下步骤：
在图像处理器中，将包括液晶面板的多个子像素中的每一个的第一像素数据的各个帧的输入图像数据分成分别与背光模块的多个LED元件对应的多个单元区域，并且输出所述多个单元区域中的每一个的图像分析结果；
在所述图像处理器中，根据各个单元区域的所述图像分析结果确定并输出各个LED元件的亮度级别；
在所述图像处理器中，通过将根据各个LED元件的亮度级别确定的第一增益应用于各个子像素的所述第一像素数据来生成第二像素数据；
在所述图像处理器中，使用通过对各个子像素的位置的各个LED元件的亮度级别进行差分而获得的差分值以及根据各个LED元件的亮度级别确定的权重和补偿系数来计算第二增益；以及
在所述图像处理器中，通过对所述第二像素数据应用所述第二增益来生成第三像素数据并且输出所述第三像素数据。
10.根据权利要求9所述的方法，该方法还包括以下步骤：
在所述图像处理器中，通过面板驱动器将所述第二像素数据供应给所述液晶面板的各个子像素作为补偿的数据信号；以及
在背光驱动器中，根据各个LED元件的亮度级别来控制所述背光模块的各个LED元件的亮度。
11.根据权利要求9所述的方法，其中，在所述图像处理器中，计算各个单元区域的所述第一像素数据的平均值或最大值作为各个单元区域的所述图像分析结果，或者使用各个单元区域的所述第一像素数据的分布来计算各个单元区域的所述图像分析结果。
12.根据权利要求9所述的方法，其中，在所述图像处理器中，生成所述第二像素数据的步骤通过根据所述LED元件的亮度级别计算与所述LED元件的亮度级别成反比的所述第一增益并且将所述第一增益与各个子像素的所述第一像素数据相乘来生成所述第二像素数据。
13.根据权利要求9所述的方法，其中，
在所述图像处理器中，计算所述第二增益的步骤通过将各个LED元件的亮度级别应用于各个单元区域来确定所述多个子像素中的每一个的LED亮度级别，并且
在所述图像处理器中，计算所述第二增益的步骤通过对所述多个子像素中的每一个的LED亮度级别和高斯拉普拉斯掩模的多个掩模系数进行卷积来计算各个子像素的位置的LED亮度级别的差分值。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，
在所述图像处理器中，计算所述第二增益的步骤确定与各个LED元件的亮度级别成反比的所述权重以及根据各个LED元件的亮度级别的所述补偿系数以补偿与测量的照度的偏差，并且
在所述图像处理器中，计算所述第二增益的步骤通过将所述权重和所述补偿系数应用于各个子像素的位置的LED亮度级别的差分值来计算所述第二增益。
15.根据权利要求9所述的方法，其中，在所述图像处理器中，计算所述第二增益的步骤通过将各个子像素的位置的LED亮度级别的差分值乘以所述权重并且与所述补偿系数相加来计算所述第二增益。
16.根据权利要求9所述的方法，其中，在所述图像处理器中，生成所述第三像素数据的步骤通过对所述第二像素数据和作为偏移值的所述第二增益进行求和来生成所述第三像素数据。
17.根据权利要求9所述的方法，其中，在所述图像处理器中，计算所述第二增益的步骤通过对N*N大小的掩模系数和N*N大小的各个子像素的LED亮度级别进行卷积来计算在各个子像素的位置处相对于相邻子像素的各个位置的LED亮度级别的变化量作为所述差分值，其中，N是正整数。
18.一种图像处理器，该图像处理器被配置为：
根据通过将包括液晶面板的多个子像素中的每一个的第一像素数据的各个帧的输入图像数据分成分别与背光模块的多个LED元件对应的多个单元区域来分析所述输入图像数据的结果，确定并输出各个LED元件的亮度级别，
通过对各个子像素的所述第一像素数据应用根据各个LED元件的亮度级别确定的第一增益来生成第二像素数据，
使用通过对各个子像素的位置的各个LED元件的亮度级别进行差分而获得的差分值以及根据各个LED元件的亮度级别确定的权重和补偿系数来计算第二增益，并且
通过将所述第二增益应用于所述第二像素数据来生成第三像素数据并且输出所述第三像素数据。
19.根据权利要求18所述的图像处理器，其中，该图像处理器包括：
图像分析器，该图像分析器被配置为将各个帧的所述输入图像数据分成所述多个单元区域，并且输出通过分析所述多个单元区域中的每一个的图像特性而获得的各个单元区域的图像分析结果；
LED亮度级别确定器，该LED亮度级别确定器被配置为根据各个单元区域的所述图像分析结果来确定并输出与各个单元区域对应的各个LED元件的亮度级别；以及
像素数据补偿器，该像素数据补偿器被配置为根据各个LED元件的亮度级别来确定所述第一增益和所述第二增益，通过将所述第一增益应用于各个子像素的所述第一像素数据来生成所述第二像素数据，并且通过将所述第二增益作为偏移值应用于所述第二像素数据来生成所述第三像素数据。
20.根据权利要求19所述的图像处理器，其中，
所述像素数据补偿器计算与各个LED元件的亮度级别成反比的所述第一增益，并且通过将所述第一增益与各个子像素的所述第一像素数据相乘来生成所述第二像素数据，
所述像素数据补偿器通过将各个LED元件的亮度级别应用于各个单元区域来确定所述多个子像素中的每一个的LED亮度级别并对所述LED亮度级别进行差分，从而计算各个子像素的位置的LED亮度级别的差分值，
所述像素数据补偿器确定与各个LED元件的亮度级别成反比的所述权重以及根据各个LED元件的亮度级别的所述补偿系数以补偿与测量的照度的偏差，
所述像素数据补偿器通过将所述权重和所述补偿系数应用于各个子像素的位置的LED亮度级别的差分值来计算所述第二增益，并且
所述像素数据补偿器通过对所述第二像素数据和所述第二增益进行求和来生成所述第三像素数据。
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