CN117337458A - 用于显示器背光的自校准照明模块 - Google Patents

Abstract

提供了一种包括显示面板和背光面板的显示设备。背光面板包括被配置成向显示面板提供背光的多个自校准照明模块。每一自校准照明模块包括被配置成朝向显示面板发射光的至少一个光源，被配置成检测从该至少一个光源发射的在显示设备中内反射的光的至少一个光传感器，以及被配置成至少基于由该至少一个光传感器检测到的光的强度来控制提供给该至少一个光源的电流的控制器。

Description

用于显示器背光的自校准照明模块

背景技术

用于液晶显示器(LCD)的多段调光背光面板技术在正在播放的视频内容中提供增强的颜色和光对比度。颜色和光强度方面的增强对比度提供了高动态范围(HDR)内容的更好观看体验。通过使用多段调光背光面板，示出晴朗天空的显示器区段可以与示出地面的阴影部分的显示器区段在视觉上形成对比。

发明内容

提供了一种包括显示面板和背光面板的显示设备，背光面板包括被配置成向显示面板提供背光的多个自校准照明模块。每一自校准照明模块可包括被配置成朝向显示面板发射光的至少一个光源，被配置成检测从所述至少一个光源发射的在显示设备中内反射的光的至少一个光传感器，以及控制器，所述控制器被配置成至少基于由所述至少一个光传感器检测到的光的强度来控制提供给所述至少一个光源的电流。

提供本发明内容以便以简化的形式介绍以下在具体实施方式中还描述的概念的选集。本公开内容并不旨在标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求保护的主题的范围。此外，所要求保护的主题不限于解决在本公开的任一部分中提及的任何或所有缺点的实现。

附图说明

图1示出了根据本主题公开的一个实施例的显示设备，该显示设备包括按阵列布置成用于显示设备的背光的多个自校准照明模块。

图2示出了从图1的显示设备内的自校准照明模块的光源发射的光的内反射的示意图。

图3A示出了自校准照明模块的控制器的示意图，该自校准照明模块在图1的显示设备的背光的校准阶段期间执行自校准过程。

图3B示出了自校准照明模块的控制器的示意图，该自校准照明模块执行针对图1的显示设备的背光的持续自校准过程。

图4示出了用于控制到显示面板的驱动信号和用于图1的显示设备的背光的目标调光值的控制方案的示意图。

图5示出了示例自校准照明模块，其包括管芯结合(die-bond)到用于图1的显示设备的基底半导体管芯上的单个光源。

图6示出了示例自校准照明模块的另一示例，其包括管芯结合到用于图1的显示设备的基底半导体管芯上的多个光源。

图7示出了用于控制图1的显示设备的自校准照明模块的示例方法的流程图。

图8示出了每一照明模块执行自校准功能以个体地确定应用于从图1的显示设备的定时控制器接收的调光目标值的校准因子的示例结果。

图9示出了包括图1的显示设备的具有不同形状因子的计算机设备的若干示例。

图10示出了其中可实施耦合到图1的显示设备的计算机设备的示例计算环境的示意图。

具体实施方式

配备有向液晶显示器(LCD)面板提供背光的多段调光面板的显示器已经成为用于呈现高动态范围(HDR)内容的越来越流行的技术。这些类型的显示器可以增强正在播放的视频内容中的颜色和光对比度，这可以向用户提供更好的HDR内容观看体验。此外，与传统LED珠相比，使用小型化发光二极管的背光面板可以用更薄的面板制造，这可以向实现小形状因子设备(诸如举例而言，手持设备、平板、膝上型设备、可穿戴设备等)的多段背光显示器提供益处。

然而，当前的多段调光背光技术具有若干挑战性的问题，这些问题可能会潜在地降级用户体验。例如，多段调光背光技术的一个挑战性的问题是实现目标调光值的亮度均匀性。通常，背光面板中的每一LED的亮度可以变化，即使对这些LED施加相同的驱动电流也是如此。目前，制造商通常在制造期间对每一背光面板执行校准过程，以个体地校准这些面板中的每一分段，以便实现在相同的驱动电流下的亮度均匀性。这些校准过程通常通过光学测量在系统或LCD生产现场执行。使用光学测量来确定的校准因子可以存储在显示器的存储器中，并且在视频内容的显示期间在运行时应用。

然而，这些校准过程通常需要人工输入，并且可能是时间密集型的，这可显著增加显示器的制造成本。此外，由于包括响应于给定驱动电流的亮度的LED特性可能随着LED老化而改变，背光面板中的每一LED的性能可能偏离其在制造时的原始性能。这些偏差可能导致校准数据随着时间的推移而变得错误，并且在实现准确亮度方面无效，这可导致显示器背光的不均匀性。这些问题可能潜在地降级显示器的用户体验。

为了解决这些问题，图1解说了示例显示设备10，该示例显示设备10包括使用自校准照明模块的多段调光背光面板，这将在下面更详细地描述。通过使用自校准照明模块，可以减轻背光面板中的亮度不均匀性，而不需要使用光学测量的制造商校准过程，这可以降低显示器的制造商成本。

显示设备10可以采取用于计算机的独立显示器、集成在膝上型或平板设备中的显示器、可穿戴设备的显示器或另一类型的显示设备的形式。在图示的示例中，显示设备10包括显示面板12、颜色转换层14和背光面板16。显示面板12可以采取使用液晶的光调制属性的液晶显示器(LCD)面板和用于图像的背光面板的形式。然而，应当明白，也可以将自身不产生光并且使用背光来产生可见图像的其他显示技术用于显示面板12。

颜色转换层14被布置在背光面板16和显示面板12之间。在一个示例中，颜色转换层14可以采取量子点层的形式，该量子点层将从背光面板16发射的光转换成各个单色。具体地，颜色转换层14可以包括当从入射光源激发时能够自然地发射单色光的光发射纳米晶体。背光面板16可以被配置成向颜色转换层14发射蓝光或另一高能波长的光，这提供量子点发出荧光所需的能量。在一个示例中，量子点可以被配置成发出白光的荧光。然而，应当明白，其他类型的颜色转换或滤色器技术可以被用于颜色转换层14。

背光面板16是包括被配置成向显示面板12提供背光的多个自校准照明模块18的多段调光背光面板。如图1所示，多个自校准照明模块18可以在背光面板16上被布置成阵列或网格，或者模块的另一分段形式。通常，背光面板16可以包括数千自校准照明模块18的阵列，自校准照明模块18可以采取共享显示设备10的系统总线和电源的迷你发光二极管(LED)模块的形式。每一个体自校准照明模块18能够基于集成的光传感器来控制和校准该模块的亮度特性。

图2示出了可以被包括在显示设备10的背光面板16中的示例自校准照明模块18。图2中所示的示例自校准照明模块18可以被形成在布置在图1中所示的背光面板16上的阵列中的多个照明模块中的每一者内。因此，背光面板16的每一照明模块18可以执行其自己的个体自校准功能，该功能与阵列中的其他照明模块分开。

自校准照明模块18可以包括至少一个光源20、至少一个光传感器22和控制器24。至少一个光源20可以采取LED、迷你LED或另一类型的光发射元件的形式。至少一个光源20被布置成发射光朝向显示面板12并透过显示设备10的颜色转换层14。在一个示例中，至少一个光源20可以被配置成发射蓝光或另一高能波长的光。

如图2所示，至少一个光传感器22可以被配置成检测从至少一个光源20发射的在显示设备10中内反射的光26。在一个示例中，从光源20发射的光26从颜色转换层14的表面内反射离开。在该示例中，颜色转换层14在整个层上具有基本均匀的反射率。作为具体示例，颜色转换层14可以采取量子点层的形式，该量子点层被制造成在整个层上具有基本均匀的反射率。通过具有基本均匀的反射率，颜色转换层14将来自每一自校准照明模块的入射光反射回朝向具有相同或基本相似的反射特性(诸如举例而言，反射角、反射系数等)的那些自校准照明模块中的每一者。因此，反射表面对每一自校准照明模块发射的经反射光的影响将基本相似，这可以减轻自校准照明模块之间的校准中的潜在差异，该潜在差异可能是由于所发射的光对于每一自校准照明模块被不同地反射而引起的。此外，在一些示例中，显示设备10可以不包括颜色转换层14。在这些示例中，从自校准照明模块18发射的光可以从显示设备10的不同层(诸如举例而言，显示面板12的背表面)内反射离开。在该示例中，显示面板12的面向背光面板16的背表面可以被制造成至少部分地反射的，并且可以被制造成在整个表面上具有基本均匀的反射率。

如上所述，从每一自校准照明模块18的光源20发射的光26的至少一部分从颜色转换层14或显示设备10的另一层反射回朝向相应的自校准照明模块18。每一自校准照明模块18的相应光传感器22被布置成与相应光源20相邻，并且被配置成检测针对该自校准照明模块18内反射的光的强度值。以此方式，当使用显示设备10时，光传感器22可以实时地测量相关联光源20的亮度特性。

控制器24耦合到显示设备10的电源28和系统控制总线30。控制器24可以被配置成控制由电源28提供给至少一个光源20的电流，以实现可以由显示设备10设置的目标亮度。为了执行本文所述的自校准功能，控制器24可以至少基于由至少一个光传感器22针对已由光源20发射并从颜色转换层14或显示设备10的另一层内反射离开的光检测到的光强度来控制提供给至少一个光源20的电流。以此方式，每一个体照明模块18可以至少基于实时检测到的光强度值进行自校准。

图3A示出了每一自校准照明模块18的示意图。如图所示，自校准照明模块18的控制器24可以包括若干逻辑组件，包括调光控制器32、校准因子缩放器34、电流调制器36以及阳极电源38。然而，应当明白，控制器24可以包括用于控制提供给光源20的功率的其他合适组件。

控制器24的调光控制器32可以被配置成接收该自校准照明模块18的至少一个光源20的调光目标值40。如下面将进一步详细讨论的，调光目标值40可以由显示设备10的定时控制器生成，并且可以表示应当由背光面板的特定照明模块18实现的调光值。调光目标值40可以经由显示设备10的系统控制总线30来接收。在一个示例中，调光控制器32没有接收根据在显示设备10的制造期间执行的校准过程确定的校准因子。相反，照明模块18的控制器24被配置成执行自校准功能，以实现光源20的调光目标值40。

调光控制器32可以被配置成至少基于经由系统控制总线30接收的调光目标值40来控制电流调制器36以调制经由阳极电源38提供给光源20的电流。被供电的光源20将朝显示设备10的显示面板发射光。一些所发射的光将从颜色转换层14内反射回朝向光传感器22，光传感器22被配置成测量光的强度。

在图3A所示的示例中，自校准照明模块18可以被配置成在校准阶段期间执行自校准。校准阶段可以在校准机会处执行，诸如举例而言在显示器的启动阶段或显示器的关机阶段期间的一段时间。例如，显示设备10可以被配置成在显示器的启动和/或关机过程期间包括校准阶段。校准阶段也可以在其他类型的校准机会时执行。例如，如果显示在显示设备10上的内容包括对于帧中的每一像素具有基本均匀且明亮的亮度的帧，显示设备10可以被配置成确定内容的该帧是校准机会，并且可以向自校准照明模块18发送指令以在显示内容的该帧的呈现期间执行本文所描述的自校准过程。作为另一示例，显示设备10可以被配置成当个体自校准照明模块的调光目标值40高于预定强度阈值时，指示该自校准照明模块18执行自校准过程。然而，应当明白，可以使用其他合适的校准机会来触发和执行本文所述的自校准过程。

在校准阶段期间，执行校准的指令和校准目标值44可被发送给每一自校准照明模块18。在另一示例中，每一自校准照明模块18可以存储用于执行自校准过程的校准目标值44的默认值。每一自校准照明模块18的控制器24可以被配置成至少基于校准目标值44来控制提供给至少一个光源20的电流，以使至少一个电源20发射光。如上所述，所发射的光在显示设备10中被内反射回朝向该照明模块。控制器24还被配置成经由光传感器22检测从至少一个光源20发射的、在显示设备10中被内反射的光的强度46。控制器24的校准因子缩放器34可以接收从光源20发射的光的校准目标值44和测得强度46。校准因子缩放器34可被配置成至少基于校准目标值44与检测到的从至少一个光源20发射的光的强度46之间的比较来确定用于该自校准照明模块18的校准因子42。

在图3A所示的示例中，校准目标值44可以具有值“100”，该值是可以与从光源20发射的光的亮度值的范围相对应的相对值。在其他示例中，校准目标值44可以具有用于表示光源20的输出的绝对亮度值、归一化值或另一类型的值。此外，在图3A所示的示例中，光传感器22检测到从光源20发射并在显示设备10中内反射的光的强度值“104”。在该示例中，通过电流调制器36控制提供给光源20的电流，以实现由校准目标值44表示的亮度值。然而，由于光源20的特定亮度特性，所发射的光的强度高于预期，从而在所示示例中具有“104”的检测值。校准因子缩放器34将“104”的检测强度46与“100”的校准目标值44进行比较，并且至少基于该比较来确定校准因子42。在所示的示例中，从光源20发射的光超过预期校准目标值4％，因此校准因子缩放器34可以被配置成确定该自校准照明模块18的“-4％”的校准因子42。“-4％”的校准因子42被发送到电流调制器36，电流调制器36然后可以在运行时期间使用校准因子42来控制提供给光源20的电流。校准因子42可以随着在显示设备10的后续校准机会执行新的校准阶段而被更新。

如图3A所示，在内容正被呈现在显示设备10上的运行时阶段期间，自校准照明模块18的控制器24可以被配置成接收至少一个光源20的调光目标值40。调光目标值40可以由控制器24的调光控制器32来处理。调光控制器32可以被配置成至少基于调光目标值40来确定模块调光因子48。例如，调光目标值40可以采取0％和100％之间的值的形式，这表示光源20发射的光的强度范围。调光控制器32可以被配置成至少基于调光目标值40来确定模块调光因子48。模块调光因子48例如可以是用于控制提供给光源20的电流以实现该特定自校准照明模块18的调光目标值40的电流值。模块调光因子48可以取决于自校准照明模块18的模块特定特性，诸如举例而言阳极电源38、光源20、电流调制器36等的特性。

调光控制器32可以将模块调光因子48发送到电流调制器36。控制器24的电流调制器36然后可以至少基于针对该自校准照明模块18确定的校准因子42和至少基于该模块的调光目标值40确定的模块调光因子48来控制提供给至少一个光源20的电流。以此方式，控制器24可以控制提供给光源20的电流，以实现经由系统控制总线30接收的指定的调光目标值40。

如上所述，光源20的亮度特性可能随着光源的使用而随时间变化。然而，使用上述自校准过程，自校准照明模块18可以在每一校准阶段执行自校准过程以根据光源20的变化的亮度特性来调整校准因子42。

图3B示出了自校准照明模块18的示意图，其执行在呈现内容的同时在显示设备10的运行时期间执行的持续自校准过程。在该示例中，自校准过程可以由每一自校准照明模块18的控制器24的调光控制器32来管理。调光控制器32可以被配置成在显示设备10的运行时期间标识校准机会。例如，调光控制器32可以确定在运行时期间从系统控制总线30接收的调光目标值40高于阈值，诸如举例而言80％、90％等，并且可以确定存在校准机会。对于更高强度的光，校准过程可能更准确。例如，如果从特定自校准照明模块18的光源20发射的光具有比从相邻模块发射的光更低的强度，则用于该特定自校准照射模块18的光传感器22可能潜在地受到来自相邻模块的光学串扰的影响。

在确定存在校准机会之后，调光控制器32可以被配置成至少基于调光目标值40来确定校准目标值44，并且将校准目标值44发送到校准因子缩放器34。校准目标44可以是例如与调光目标值40相同的值。在其他示例中，校准目标44可以至少基于调光目标值40来被确定。作为具体示例，调光目标值40可以采取可提供给光源20的最大电流的百分比的形式，诸如10％、20％、100％等。校准目标44可以采取针对该调光目标值40的光源20的对应预期亮度值的形式。在一个示例中，对于调光值的范围，不同类型的显示器可以具有不同的对应亮度值。换言之，一个显示器的10％调光可以被映射到与作为默认设置可以被配置成更亮的另一显示器的10％调光不同的亮度值。

校准因子缩放器34然后可以将该校准目标44(诸如针对调光目标值40的光源20的预期亮度值)与由光传感器22检测到的光的强度46进行比较。校准因子缩放器34可以至少基于检测到的从至少一个光源20发射的光的强度46与在显示设备20内朝着光传感器22内反射回来的光之间的比较来确定校准因子42。以此方式，校准因子缩放器34可以将应当从针对调光目标值40的光源20发射的预期光强度与由光传感器22检测到的实际光强度进行比较，并且确定可以被用于校正光强度的偏差的校准因子42。校准因子缩放器34然后可以将所确定的校准因子42发送到调光控制器32。

在图3B所示的示例中，校准目标值44具有值“100”，该值是可以与从光源20发射的光的亮度值的范围相对应的相对值。在其他示例中，校准目标值44可以具有用于表示光源20的输出的绝对亮度值、归一化值或另一类型的值。类似于3A的示例，光传感器22检测到内反射光的强度值“104”。基于比较，校准因子缩放器34确定“-4％”的校准因子42，该校准因子42被发送到调光控制器32。调光控制器32然后可以存储校准因子42，以用于针对随后接收到的调光目标值40调整对提供给光源20的电流的后续控制。随着在每一校准机会执行自校准过程，调光控制器32可以更新所存储的校准因子42。

为了基于接收到的调光目标值40来控制提供给光源20的电流，控制器24的调光控制器32可以被配置成至少基于调光目标值40和该自校准照明模块18的模块特定特性(诸如举例而言，阳极电源38、光源20、电流调制器36等的特性)来确定模块调光因子48。调光控制器32可以向电流调制器36发送调光控制器输出49，电流调制器36将至少基于调光控制器输出49来控制提供给光源20的电流。

如图3B所示，调光控制器输出49可以包括针对当前调光目标值40确定的模块调光因子48以及校准因子42。在一个示例中，这两个值都可以被发送到电流调制器36，电流调制器36包括用于处理模块调光因子48和校准因子42这两者以控制提供给光源20的电流的逻辑组件。在另一示例中，调光控制器32可以被配置成至少基于校准因子42来调整模块调光因子48，并且将经调整的模块调光因子48作为调光控制器输出49发送到电流调制器36。在图3B所示的特定示例中，针对调光目标值40确定的模块调光因子48具有值“0.6”，该值可以是用于控制提供给光源20的电流的值。在该特定示例中，校准因子42指示模块调光因子48应减小“-4％”。因此，调光控制器32可以将模块调光因子48“0.6”乘以“(1-0.04)”，以确定调光控制器输出49的值“0.576”。调光控制器输出49被发送到电流调制器36，电流调制器36相应地控制提供给光源20的电流。

使用上面参考图3A和3B描述的校准过程，背光面板16的每一个体自校准照明模块18可以执行因个体模块而异的校准过程以实现由显示设备10的定时控制器指定的目标调光值。

图4示出了实现上面参考图3描述的自校准照明模块18的显示设备10的示意图。如图所示，显示设备10可以包括经由显示设备10的供电线56向列驱动器52和行驱动器54提供电力的功率管理系统50。列驱动器和行驱动器被配置成生成用于显示面板12的驱动信号58。在一个示例中，显示面板12是包括LCD单元的LCD面板，并且列驱动器52和行驱动器54可以被配置成生成用于显示面板12的LCD单元驱动信号58。如图4所示，列驱动器52和行驱动器54可以被配置成基于由显示设备10的定时控制器62生成的驱动器控制信号60来生成驱动信号58。

定时控制器62可以被配置成接收针对要使用显示设备10显示的内容的视频信号64。视频信号64通常可以包括具有像素信息(诸如颜色、亮度等)的视频帧。定时控制器62还可以接收全局调光控制66，该全局调光控制66指示显示设备10的全局调光值，这例如可以采取用户可控制的调光设置的形式。定时控制器62可以基于视频信号64中的像素信息和显示设备10的各种显示设置(诸如举例而言，纵横比、全局颜色设置等)来生成驱动器控制信号60。定时控制器62还可以生成针对背光面板16的多个照明模块18中的每一者的调光目标值40。调光目标值40可以基于视频信号64的像素信息与全局调光控制66相结合地来确定。例如，覆盖晴朗天空的像素可以对应于比覆盖阴影区域的像素更高的调光目标值40。定时控制器62可以包括背光面板16中的每一照明模块18到显示面板12的由那些照明模块18照亮的特定区段的映射。定时控制器62然后可以基于将针对显示面板12的那些区段所显示的像素信息来指派调光目标值40。相应调光目标值40经由系统控制总线30被发送到多个自校准照明模块。

在一个示例中，定时控制器62没有存储用于背光面板16的任何校准信息。如上所述，传统的显示设备技术需要在显示器的制造期间执行校准过程以校准背光面板16。在校准过程中，通常使用制造期间的光学测量来确定背光面板16的每一照明器的校准因子。该组校准因子随后被存储并且可被定时控制器62访问。在传统系统中，定时控制器62通常可以访问所存储的校准因子，以调整发送到背光面板的每一照明器的调光目标值40。然而，如前所述，这些传统的校准技术具有制造成本增加以及背光的亮度均匀性随着显示器的使用时间而退化的潜在缺点。

因此，在一个示例中，显示设备10不需要这样的校准过程，并且没有存储定时控制器62可访问的针对每一照明模块18的校准因子的映射。相反，定时控制器62仅发送基于视频信号64和全局调光控制66确定的调光目标值40，而没有向多个自校准照明模块18发送校准因子。相反，每一照明模块18执行因个体模块而异的校准，这提供了降低制造成本和减轻在显示设备10的使用寿命期间发生的亮度不均匀性的益处。

图5和图6示出了自校准照明模块18的两个示例配置。在图5的示例中，自校准照明模块18包括单个光源20、单个光传感器22和单个控制器24。在图6的示例中，自校准照明模块18包括由单个控制器24控制的多个光源20。尽管图6的示例示出了四个光源20，但是应当明白，每一自校准照明模块18可以包括其他合适数量的光源20，诸如举例而言2、3、8、16等。

在图5和图6的两个示例中，每一自校准照明模块18包括集成控制器24和光传感器22这两者的基底半导体管芯70。在一个示例制造工艺中，光传感器22可以与控制器24在同一半导体工艺节点中被制造。光传感器22和控制器24可以在0.13微米双极互补金属氧化物半导体(BiCMOS)工艺中被制成。光源20然后可以被管芯接合到基底半导体管芯70上。在图6的示例中，多个光源20可以全部被管芯接合到同一基底半导体管芯70上，并且由集成控制器24和光传感器22控制。在这些示例中，光源20被定位在基底半导体管芯上，使得光传感器22被布置成与至少一个光源20相邻。使用这种布置，每一光传感器22可以检测从相邻光源20发射的从颜色转换层内反射的光。

图7示出了用于控制显示设备的自校准照明模块的示例方法700的流程图。方法700的步骤702-706可以在自校准阶段期间在每一照明模块18处执行。步骤708-714可以由图4所示的显示设备的定时控制器来执行。步骤716-720可以由图3中所示的每一相应自校准照明设备的控制器在显示设备的运行时期间执行。然而，应当明白，方法700的步骤的各部分的步骤可以由显示设备700的其他计算机组件结合定时控制器和每一照明模块的控制器来执行。

步骤702-706可以在可以在校准机会发起的自校准过程期间执行。示例校准机会包括显示设备的启动阶段或关机阶段。在步骤702，方法700可包括至少基于校准目标值来控制提供给至少一个光源的电流，以使至少一个光源发射光。

在步骤704，方法700可包括经由光传感器来检测从至少一个光源发射的在显示设备中内反射的光的强度。

在步骤706，方法700可包括至少基于校准目标值与检测到的从至少一个光源发射的光的强度之间的比较来确定用于自校准照明模块的校准因子。校准因子可被存储在自校准照明模块的控制器上，并且可以在每次执行校准过程时被调整。

步骤708-714可以在显示设备的运行时期间在定时控制器处执行。在步骤708，方法700可以包括接收视频信号和全局调光控制值。视频信号可以从通信地耦合到显示设备的计算机设备接收。视频信号可以包括用于视频的像素信息的帧。在一个示例中，视频信号可以包括HDR视频内容。全局调光控制可以包括可以由计算机设备的用户设置的用于显示设备的全局设置。

在步骤710，方法700可以包括生成用于显示设备的显示面板的驱动器控制信号。在步骤712，方法700可以包括针对背光面板的多个自校准照明模块中的每一者生成调光目标值。在步骤714，方法700可以包括向多个自校准照明模块发送相应的调光目标值。在一个示例中，方法700不包括向多个自校准照明模块发送用于调光的校准因子。

每一自校准照明模块包括各自的控制器，该控制器可以被配置成执行方法700的步骤716-720。在716，方法700可包括经由显示设备的系统总线来接收针对照明模块的至少一个光源的调光目标值。在718，方法700可以包括至少基于接收到的调光目标值来确定模块调光因子。模块调光因子可以采取用于控制提供给光源的电流以实现调光目标值的值的形式，并且可以考虑该照明模块的设备特定特性。

在720，方法700可包括至少基于所确定的校准因子和模块调光因子来控制提供给至少一个光源的电流。

通过实现本文所述的自校准照明模块和控制方法，图1中所示的显示设备可以减轻背光面板的亮度不均匀性的挑战，而不需要使用光学测量的制造商校准过程，这可以提供显示器的经降低制造商成本的潜在益处。此外，自校准照明模块还可以在显示设备的使用寿命内持续实时校准，这可以提供减轻由于照明设备的亮度特性随设备使用时间变化而引起的亮度不均匀性的潜在益处。

图8示出了每一照明模块执行自校准功能以个体地确定应用于从显示设备10的定时控制器62接收的调光目标值40的校准因子42的示例结果。如图所示，定时控制器62接收视频信号64，并生成针对显示设备10的背光面板的每一区段的调光目标值40。具体地，定时控制器62可以生成针对背光面板的每一自校准照明模块18的调光目标值。图8中所示的示例示出了背光面板的九个区段的放大视图，背光面板对应于按阵列来布置在背光面板上的九个不同的自校准照明模块18。在该特定示例中，九个照明模块18中的每一者被指派“50％”的相同调光目标值40。然而，应当明白，可以基于视频信号64的像素信息将不同的调光目标值40发送到每一相应的照明模块18。此外，应当明白，调光目标值40可以使用其他范围来表示，诸如举例而言在0和1之间的归一化值。

然而，即使在所示示例中向九个照明模块18中的每一者发送了相同的调光目标值40，由于照明模块18的各个光源之间的亮度特性的差异，实际从这九个照明模块18发射的所得光可能具有不同的强度，从而导致所发射的光的强度的不均匀性。

为了解决这个潜在的问题，照明模块18中的每一者被配置成执行本文所述的自校准方法。例如，每一自校准照明模块18包括各自的光传感器，如图3所示，该光传感器被用于测量从该模块发射的光的实际强度。每一自校准照明模块18然后可以至少基于所发射的光的校准目标与所发射的光的实际测得强度值之间的差来个体地和分开地确定其自己的校准因子。应当明白，图8中所示的校准因子仅仅是示例性的，并且校准因子可以采取任何合适的形式，诸如举例而言可以应用于调光目标值40的标量值。图8还示出了每一自校准照明模块18将其自己个体地确定的校准因子应用于指派给该自校准照明模块18的调光目标值40的结果，这是响应于相同的调光目标值40从每一自校准照明模块18发射的光的强度的均匀性。以此方式，每一自校准照明模块18可以分开地确定如何控制提供给每一相应光源的功率，以便精确地实现由定时控制器62提供给该自校准照明模块18的调光目标值40。

图9示出了可包括本文所述的显示设备10的具有不同形状因子的计算机设备的若干示例。在第一示例中，膝上型计算机设备80可以包括集成显示设备10，该集成显示设备包括本文所述的自校准照明模块。在第二示例中，台式计算机设备82可以电耦合到包括自校准照明模块的独立显示设备10。在第三示例中，手持式移动计算机设备84可以包括集成显示设备10，该集成显示设备包括自校准照明模块18。在第四示例中，平板计算机设备86可以包括集成显示设备10，该集成显示设备包括自校准照明模块18。在这些示例中，显示设备10的自校准照明模块18可以包括迷你LED光源，以实现可以集成到薄显示器中的薄形状因子，诸如举例而言移动和平板计算机设备的集成显示器。然而，应当明白，所示的计算机设备的形状因子仅仅是示例性的，并且其他类型的计算机设备可以包括实现本文所述的自校准照明模块的显示设备。

在一些实施例中，本文描述的方法和过程可与包括一个或多个计算设备的计算系统关联。具体而言，此类方法和过程可被实现成计算机应用程序或服务、应用编程接口(API)、库、和/或其他计算机程序产品。

图10示意性地示出了可执行上述方法和过程中的一个或多个的计算系统800的非限制性实施例。以简化形式示出了计算系统800。计算系统800可以体现计算机系统，该计算机系统(诸如图9中所示的计算机系统)向显示设备10提供视频信号64和针对全局调光控制66的设置。计算系统800可采取以下形式：一个或多个个人计算机、服务器计算机、平板计算机、家庭娱乐计算机、网络计算设备、游戏设备、移动计算设备、移动通信设备(例如，智能电话)和/或其他计算设备，以及诸如智能手表和头戴式增强现实设备之类的可穿戴计算设备。

计算系统800包括逻辑处理器802、易失性存储器804以及非易失性存储设备806。计算系统800可以可任选地包括显示子系统808、输入子系统810、通信子系统812和/或在图10中未示出的其他组件。

逻辑处理器802包括被配置成执行指令的一个或多个物理设备。例如，逻辑处理器可以被配置成执行指令，该指令是一个或多个应用、程序、例程、库、对象、组件、数据结构或其他逻辑构造的一部分。此类指令可被实现以执行任务、实现数据类型、变换一个或多个组件的状态、实现技术效果、或以其他方式得到期望的结果。逻辑处理器802还可以体现控制器24、定时控制器62以及显示设备10的其他控制器。

逻辑处理器可包括被配置成执行软件指令的一个或多个物理处理器(硬件)。附加地或替换地，逻辑处理器可包括被配置成执行硬件实现的逻辑或固件指令的一个或多个硬件逻辑电路或固件设备。逻辑处理器802的各处理器可以是单核的或多核的，并且其上所执行的指令可被配置成用于串行、并行和/或分布式处理。逻辑处理器的各个个体组件可任选地分布在两个或更多个分开的设备之间，这些设备可以位于远程以及/或者被配置成用于协同处理。逻辑处理器的各方面可由以云计算配置进行配置的可远程访问的联网计算设备来虚拟化和执行。将理解，在这样的情形中，这些虚拟化方面在各种不同机器的不同物理逻辑处理器上运行。

非易失性存储设备806包括被配置成保持可由逻辑处理器执行的指令以实现本文中所描述的方法和过程的一个或多个物理设备。当实现此类方法和过程时，非易失性存储设备806的状态可以被变换－例如以保持不同的数据。

非易失性存储设备806可包括可移动的和/或内置设备。非易失性存储设备806可包括光学存储器(例如，CD、DVD、HD-DVD、蓝光碟等)、半导体存储器(例如，ROM、EPROM、EEPROM、闪存等)、和/或磁性存储器(例如，硬盘驱动器、软盘驱动器、磁带驱动器、MRAM等)或其他大容量存储设备技术。非易失性存储设备806可包括非易失性、动态、静态、读/写、只读、顺序存取、位置可寻址、文件可寻址、和/或内容可寻址设备。将领会，非易失性存储设备806被配置成即使当切断给非易失性存储设备806的功率时也保存指令。

易失性存储器804可以包括包含随机存取存储器的物理设备。易失性存储器804通常被逻辑处理器802用来在软件指令的处理期间临时地储存信息。将领会，当切断给易失性存储器804的电源时，易失性存储器804通常不继续存储指令。

逻辑处理器802、易失性存储器804和非易失性存储设备806的各方面可以被一起集成到一个或多个硬件逻辑组件中。此类硬件逻辑组件可包括例如现场可编程门阵列(FPGA)、程序和应用专用集成电路(PASIC/ASIC)、程序和应用专用标准产品(PSSP/ASSP)、片上系统(SOC)，以及复杂可编程逻辑设备(CPLD)。

术语“模块”、“程序”和“引擎”可被用于描述典型地由处理器以软件实现的计算系统800的方面，以使用易失性存储器的部分来执行特定功能，该功能涉及专门将处理器配置成执行该功能的变换处理。因此，模块、程序或引擎可经由逻辑处理器802执行由非易失性存储设备806所保持的指令、使用易失性存储器804的各部分来实例化。将理解，不同的模块、程序、和/或引擎可以从相同的应用、服务、代码块、对象、库、例程、API、函数等实例化。类似地，相同的模块、程序和/或引擎可由不同的应用、服务、代码块、对象、例程、API、功能等来实例化。术语“模块”、“程序”和“引擎”意在涵盖单个或成组的可执行文件、数据文件、库、驱动程序、脚本、数据库记录等。

当包括显示子系统808时，显示子系统808可被用来呈现由非易失性存储设备806保持的数据的视觉表示。该视觉表示可采用图形用户界面(GUI)的形式。由于本文中所描述的方法和过程改变了由非易失性存储设备保持的数据，并因而变换了非易失性存储设备的状态，因此同样可以变换显示子系统808的状态以视觉地表示底层数据中的改变。显示子系统808可包括利用实质上任何类型的技术的一个或多个显示设备。此类显示设备可以与逻辑处理器802、易失性存储器804和/或非易失性存储设备806一起组合在共享壳体中，或此类显示设备可以是外围显示设备。

当包括输入子系统810时，输入子系统810可包括诸如键盘、鼠标、触摸屏、或游戏控制器之类的一个或多个用户输入设备或者与上述用户输入设备对接。在一些实施例中，输入子系统可包括所选择的自然用户输入(NUI)部件或者与上述自然用户输入(NUI)部件相对接。此类部件可以是集成的或外围的，并且输入动作的换能和/或处理可以在板上或板外被处置。示例NUI部件可包括用于语言和/或语音识别的话筒；用于机器视觉和/或姿势识别的红外、色彩、立体显示和/或深度相机；用于运动检测和/或意图识别的头部跟踪器、眼睛跟踪器、加速计和/或陀螺仪；以及用于评估脑部活动的电场感测部件；和/或任何其他合适的传感器。

当包括通信子系统812时，通信子系统812可被配置成将本文描述的各种计算设备彼此通信地耦合，并且与其他设备通信地耦合。通信子系统812可包括与一个或多个不同通信协议兼容的有线和/或无线通信设备。作为非限制性示例，通信子系统可被配置成用于经由无线电话网络或者有线或无线局域网或广域网(诸如Wi-Fi连接上的HDMI)来进行通信。在一些实施例中，通信子系统可允许计算系统800经由诸如因特网之类的网络将消息发送至其他设备以及/或者从其他设备接收消息。

以下各段提供了对本申请的权利要求书的附加支持。一个方面提供了一种包括显示面板和背光面板的显示设备，背光面板包括多个自校准照明模块，该多个自校正照明模块被配置成向显示面板提供背光。每一自校准照明模块包括被配置成朝向显示面板发射光的至少一个光源，被配置成检测从所述至少一个光源发射的在显示设备中内反射的光的至少一个光传感器，以及控制器，所述控制器被配置成至少基于由所述至少一个光传感器检测到的光的强度来控制提供给所述至少一个光源的电流。

在这一方面，作为补充或替换，每一自校准照明模块的控制器可被配置成在校准阶段：至少基于校准目标值来控制提供给所述至少一个光源的电流，以使所述至少一个光源发射光；经由光传感器来检测从所述至少一个光源发射的在所述显示设备中内反射的光的强度；以及至少基于所述校准目标值与检测到的从所述至少一个光源发射的光的强度之间的比较来确定用于所述自校准照明模块的校准因子。

在这一方面，作为补充或替换，每一自校准照明模块的控制器可被配置成在运行时阶段：接收所述至少一个光源的调光目标值；以及至少基于所确定的用于所述自校准照明模块的校准因子和所述调光目标值来控制提供给所述至少一个光源的电流。

在这一方面，作为补充或替换，校准阶段可以由每一自校准照明模块在校准机会处执行，并且校准机会可包括在显示器的启动阶段或显示器的关机阶段期间的至少一段时间。

在这一方面，作为补充或替换，显示面板可以是液晶显示器，并且每一自校准照明模块的所述至少一个光源可以是发光二极管。在这一方面，作为补充或替换，多个自校准照明模块可以按阵列来布置在背光面板上。在这一方面，作为补充或替换，显示设备还可包括布置在背光面板和显示面板之间的颜色转换层。在这一方面，作为补充或替换，从多个自校准照明模块的相应光源发射的光可以从颜色转换层内反射离开。在这一方面，作为补充或替换，颜色转换层可具有基本上均匀的反射率。在这一方面，作为补充或替换，每一自校准照明模块可包括单个光源、单个光传感器和单个控制器。在这一方面，作为补充或替换，每一自校准照明模块可包括由每一自校准照明模块的相应控制器来控制的多个光源。在这一方面，作为补充或替换，每一自校准照明模块可包括集成控制器和光传感器这两者的基底半导体管芯，并且所述至少一个光源可被管芯接合到所述基底半导体管芯上。在这一方面，作为补充或替换，对于自校准照明模块，光传感器可被布置成与至少一个光源相邻。在这一方面，作为补充或替换，显示设备还可包括定时控制器，该定时控制器被配置成：接收视频信号和全局调光控制值；生成用于显示面板的驱动器控制信号；生成用于背光面板的多个自校准照明模块中的每一者的调光目标值；以及将相应调光目标值发送到多个自校准照明模块。在这一方面，作为补充或替换，用于调光的校准因子可没有被发送到多个自校准照明模块。

另一方面提供了一种方法，包括：在显示设备的背光面板的自校准照明模块处：至少基于校准目标值来控制提供给至少一个光源的电流，以使所述至少一个光源发射光；经由光传感器来检测从所述至少一个光源发射的在所述显示设备中内反射的光的强度；至少基于所述校准目标值与检测到的从所述至少一个光源发射的光的强度之间的比较来确定用于所述自校准照明模块的校准因子；经由显示设备的系统总线来接收针对所述照明模块的至少一个光源的调光目标值；至少基于接收到的调光目标值来确定模块调光因子；以及至少基于所确定的校准因子和所述模块调光因子来控制提供给所述至少一个光源的电流。

在这一方面，作为补充或替换，在显示设备的定时控制器处，该方法还可包括：接收视频信号和全局调光控制值；生成用于显示设备的显示面板的驱动器控制信号；生成用于背光面板的多个自校准照明模块中的每一者的调光目标值；以及将相应调光目标值发送到多个自校准照明模块。在这一方面，作为补充或替换，该方法可不包括将用于调光的校准因子发送到多个自校准照明模块。在这一方面，作为补充或替换，从光源发射的光可以从布置在显示器的背光面板和显示面板之间的颜色转换层内反射离开。

又一方面提供了一种用于显示设备的背光面板的自校准照明模块，该自校准照明模块包括至少一个光源和被布置成与至少一个光源相邻的至少一个光传感器。该至少一个光传感器被配置成检测从至少一个光源发射的在显示设备中内反射的光。自校准照明模块还包括控制器，该控制器被配置成至少基于由至少一个光传感器检测到的光的强度来控制提供给至少一个光源的电流。

应当理解，本文中所描述的配置和/或办法本质上是示例性的，并且这些具体实施例或示例不应被视为具有限制意义，因为许多变体是可能的。本文中所描述的具体例程或方法可表示任何数目的处理策略中的一个或多个。由此，所解说和/或所描述的各种动作可按所解说和/或所描述的顺序执行、按其他顺序执行、并行地执行，或者被省略。同样，以上所描述的过程的次序可被改变。

本公开的主题包括此处公开的各种过程、系统和配置以及其他特征、功能、动作和/或属性、以及它们的任一和全部等价物的所有新颖且非显而易见的组合和子组合。

Claims (15)

1.一种显示设备，包括：

显示面板；以及

背光面板，所述背光面板包括多个自校准照明模块，所述多个自校准照明模块被配置成向所述显示面板提供背光；

其中每一自校准照明模块包括：

至少一个光源，所述至少一个光源被配置成朝向所述显示面板发射光；

至少一个光传感器，所述至少一个光传感器被配置成检测从所述至少一个光源发射的在所述显示设备中内反射的光；以及

控制器，所述控制器被配置成至少基于由所述至少一个光传感器检测到的光的强度来控制提供给所述至少一个光源的电流；

其中每一自校准照明模块的控制器被配置成在校准阶段：

至少基于校准目标值来控制提供给所述至少一个光源的电流，以使所述至少一个光源发射光；

经由所述至少一个光传感器来检测从所述至少一个光源发射的在所述显示设备中内反射的光的强度；以及

至少基于所述校准目标值与检测到的从所述至少一个光源发射的光的强度之间的比较来确定用于所述自校准照明模块的校准因子；

其中所述校准阶段由每一自校准照明模块在校准机会执行，所述校准机会包括：

对于帧中的每个像素具有基本均匀亮度的帧，或者

所述至少一个光源的调光目标值由所述控制器确定成高于所述至少一个光源的亮度的预定强度阈值。

2.根据权利要求1所述的显示设备，其特征在于，每一自校准照明模块的控制器被配置成：

在运行时阶段：

接收所述至少一个光源的所述调光目标值；以及

至少基于所确定的用于所述自校准照明模块的校准因子和所述调光目标值来控制提供给所述至少一个光源的电流。

3.根据权利要求1所述的显示设备，其特征在于，所述校准机会包括在所述显示器的启动阶段或所述显示器的关机阶段期间的至少一段时间。

4.根据权利要求1所述的显示设备，其特征在于，所述显示面板是液晶显示器，并且每一自校准照明模块的所述至少一个光源是发光二极管。

5.根据权利要求1所述的显示设备，其特征在于，所述多个自校准照明模块以阵列布置在所述背光面板上。

6.根据权利要求1所述的显示设备，其特征在于，所述显示设备还包括布置在所述背光面板和所述显示面板之间的颜色转换层。

7.根据权利要求6所述的显示设备，其特征在于，从所述多个自校准照明模块的相应光源发射的光从所述颜色转换层内反射离开。

8.根据权利要求7所述的显示设备，其特征在于，所述颜色转换层具有基本均匀的反射率。

9.根据权利要求1所述的显示设备，其特征在于，每一自校准照明模块包括单个光源、单个光传感器和单个控制器。

10.根据权利要求1所述的显示设备，其特征在于，每一自校准照明模块包括多个光源，所述多个光源由每一自校准照明模块的相应控制器来控制。

11.根据权利要求1所述的显示设备，其特征在于，每一自校准照明模块包括集成所述控制器和所述光传感器这两者的基底半导体管芯，并且所述至少一个光源被管芯接合到所述基底半导体管芯上。

12.根据权利要求11所述的显示设备，其特征在于，对于每一自校准照明模块，所述光传感器被布置成与所述至少一个光源相邻。

13.根据权利要求1所述的显示设备，还包括定时控制器，所述定时控制器被配置成：

接收视频信号和全局调光控制值；

生成用于所述显示面板的驱动器控制信号；

生成用于所述背光面板的多个自校准照明模块中的每一者的相应调光目标值；以及

将所述相应调光目标值发送到所述多个自校准照明模块。

14.根据权利要求13所述的显示设备，其特征在于，用于调光的校准因子不被发送到所述多个自校准照明模块。

15.一种方法，包括：

在显示设备的背光面板的自校准照明模块处：

至少基于校准目标值来控制提供给至少一个光源的电流，以使所述至少一个光源发射光；

经由光传感器来检测从所述至少一个光源发射的在所述显示设备中内反射的光的强度；

至少基于所述校准目标值与检测到的从所述至少一个光源发射的光的强度之间的比较来确定用于所述自校准照明模块的校准因子；

经由显示设备的系统总线来接收针对所述照明模块的至少一个光源的调光目标值；

至少基于接收到的调光目标值来确定模块调光因子；以及

至少基于所确定的校准因子和所述模块调光因子来控制提供给所述至少一个光源的电流；

其中提供给所述至少一个光源的电流是在校准机会处被控制的，所述校准机会包括：

对于帧中的每个像素具有基本均匀亮度的帧，或者

所述至少一个光源的调光目标值由所述控制器确定成高于所述至少一个光源的亮度的预定强度阈值。