TW201027495A - Backlight module and control method thereof for local dimming - Google Patents

Description

201027495aZ1TW 25817twf.doc/a 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於一種背光控制方法，且特別是有關於 一種適用於多區域動態背光控制之背光模組與其控制方 法。 【先前技術】 參 由於液晶或電漿顯示器之面板本身並不具有發光的功 能，因此需要於面板下方配置一背光源以择供液晶面板所 需要之顯示光源。目前市場上的背光源有平面螢光燈、冷 陰極螢光燈(Cold Cathode Fluorescent Lamp，CCFL)及發光 二極體(Light Emitting Diode，LED)等等。其中 LED 因具 有體積小、無熱幅射、耗電量低、壽命長和反應速度佳等 優點，且能解決非常多過去平面螢光燈與冷陰極榮光燈所 難以克服的問題，因而是現階段被看好的背光源。 以液晶面板為例，在現有的技術中，發光二極體通常 ® 是以全亮或全暗的方式作為液晶面板的背光源。但為增加 顯示晝面的對比度’發光二極體(lightemitting出〇也，led) 可配合畫面所需的亮度作區域性的調整，也就是多區域動 態背光技術。然而，目前的多區域動態背光演算法是使用 空間濾波斋，當晝面的部分區域所需亮度較亮時，其對應 區域的背光亮度便提高，當晝面的部分區域所需亮度較暗 日守，其對應區域的为光亮度便降低。由於背光模組中的 led並非全部處於全亮的狀態，因此會降低晝面的飽和度 201027495_w 25817twf.doc/n 與均句度’部分區域也無法達到最大灰階的顯示效果。 此外’當晝面突然改變或顯示動態影像時，習知的動 態背光模組並無法即時調整其亮度，因而會產生背光延遲 (backlight delay)的問題’也就是背光的亮度轉換速度無法跟 上動態影像的移動速度，因而造成背光延遲的效果。 【發明内容】 φ 本發明提供一種背光控制方法，利用超過最大灰階亮 度的背光模組來進行多區域動態背光控制，藉此避免顯示 晝面飽和度下降的問題。 本發明提供一種背光控制方法，根據動態晝面的移動 向量(motionvector)’預先調整下一背光區域的亮度，進而 避免產生背光延遲的問題。 曰本發明提供一種背光控制方法，根據動態畫面的移動 置(motion quantity)，預先調整周邊區域的背光亮度，進而 避免產生背光延遲的問題。 © 本發明提供一種背光模組，將背光區域分為複數的亮 度控制輯，她合本發敗#光控财村有效提升金 面的飽和度與均句度，並且可適用於動態畫面的顯示，^ 而避免產生背光延遲的問題。 .承上述，本發喊出光㈣方法，包括下列步 ，首先’將-月光模組分為複數個亮度控制區域，每— 亮度控制區域包括-中心區域與複數個周邊區域，周邊區 域位於中心區域的周圍；然後，計算每一亮度控制區域之 4 201027495 cZITW 258I7twf.doc/n 中心區域所對應的灰階值；根據每一亮度控制區域之中心 區域所對應的灰階值，調整中心區域之亮度。 在本發明-實施例中，上述在根據中心區域所對應的 灰階值，調整中^區域之亮度之步财，更包姉據中心 區域所對應的紐值罐相對應之周邊區域之亮度。 在本發明-實施例中，上述亮度控制區域包括8個周 邊區域，中心區域與周邊區域以3*3的矩陣方式排列。 參 在本發明-實施例中，上述中心區域的 255灰階。 在本發a月實施例中’上述在計算中心區域所對應的 $值的步驟中’中心區域對應於複數個晝素並根據位 :中心區域之中心與周圍之晝素灰階值計算中心區域所對 應之灰階值。 本發明另提出一種背光控制方法，包括下列步驟：首 將-背光馳分為複數個亮度控槪域，每一亮度控 e 由區域包括-中心區域與複數_邊區域，周邊區域位於 的周圍；然後，計算中心區域中的-動態影像的 若软上杨動量表帅態影像的移動速度；接下來， 大於預設值，則根據動態影像的灰階值調整對應 <周邊區域的亮度。 更勺明實補巾’上述在計算移動4之步驟中， 又包括標準化移動量。 邊pH明實施例中’上述亮度控制區域包括8個周 〜區域與周邊區域以3*3的矩陣方式排列。 201027495 ^ITW 25817twf.doc/n ^發明錢出-種背光控制方法，包括下列步驟：首 先’將-顯邱域分為複油亮度 括-中心區域與複數個周邊區域，周 移動二旦的】f ’然後’計算中心區域中之-動態影像的 里’移動向量對應於動態影像的移動速度與移動方 :蒋：向！大於一預設值’則根據動態影像的灰階值 :雍二：’漸進式調整周邊區域的亮度，上述周邊區域 對應於動態影像的移動方向。 牛驟ΓΓΓ實施例中，上述在輕周邊區域的亮度的 ^驟中，更包括以時_波器，漸進式調整周邊區域的亮 個觀點來看，本發明提出―種背光模組，包括 與—f光轉單元。背光單元包括複數個亮度 φ ΞΐΞ Γ"亮度控制11域包括—中心區域與複數個周 用域位於中心區域的周圍。背光驅動單元則 光單元。其十，背光驅動單元根據每一亮度控 制巧之中心區域所對應的灰階值，調整中心、區域之亮度。 明—實施辦’上述背細動單元更根據中心 _所對__值調整相對應之周邊區域之亮度。 整背光亮度的背光驅動方法，因 外Γΐΐ 1面時’並不會有背光延遲的問題產生。此 即伟二模組可發出超過最大灰階的亮度，因此 灰ρ比二二=、的月光並為全亮，也可以使晝面顯示出最大 灰階的焭度。 6 201027495.Z1TW 25817twf.doc/n 為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特 舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。 【實施方式】 第一實施例 圖1為本發明第-實施例之背光模組結構圖。背光模 ，100包括電壓轉換電路110、背光驅動單元12〇與背光 φ 單元13〇。背光驅動單元12〇耦接於背光單元130與電壓 轉換電路110之間，並根據背光控制信號BLU調整背光單 元130的売度。電壓轉換電路no則用來提供背光單元 所需的驅動電壓。 在本實施例中，背光單元130分為複數個亮度控制區域 140’母一売度控制區域140包括一中心區域141與複數個 周邊區域142〜149,周邊區域142〜149位於中心區域141 的周圍’中心區域與周邊區域以3*3的矩陣方式排列。假 設本實施例中的背光模組100是以多個發光二極體所組 Φ 成，每個亮度控制區域140均會對應多個串接或並接的發 光二極體。本實施例之背光單元13〇雖僅以四組亮度控制 區域140為例’但本發明之背光單元130不受此限。 當液晶顯示器顯示晝面時，背光驅動單元12〇會根據 個別區域所對應的灰階值去調整中心區域141與周邊區域 142〜149的亮度，而個別區域所對應的灰階值則由其區域 周圍與中心的畫素資料而定。以中心區域141為例，請參 照圖2，圖2為本發明第一實施例之中心區域與晝素對照 7 201027495.Z1XW 25817twf.doc/n 圖。中心區域141會根據其區域内的周圍畫素24i與位於 區域中心的晝素242的灰階值來運算其對應的灰階值，以 產生對應的亮度。中心區域141内尚包括其餘晝素(未繪 示）’但本只施例採用9點運其的方式來估算中心區域mi 所對應的灰階值，因此僅繪示周圍的晝素241與中心的畫 素 242。 當顯示器顯示靜態晝面時，系統會先計算每一亮度控 制區域14〇之中心區域所對應的灰階值，然後估算每 一個中心區域141所應顯示的亮度。然後，根據每一亮度 控制區域140之中心區域141所對應的灰階值調整中心區 域141的亮度。如圖3所示，圖3為本發明第一實施例之 亮度調整方法示意圖。當中心區域141所對應的灰階值較 高時’其亮度會被調亮’以箭號表示。由於周邊區域142 〜149的焭度未調整，因此中心區域mi需要較大幅度的 調整其亮度以補充畫面所需的亮度。值得注意的是，在本 實施例中，背光單元130中的LED可發出大於顯示晝面最 ❿ 大灰階(如255灰階)的亮度’因此’即使周邊區域ι42〜149 的亮度未調整，中心區域141也可提供必要的亮度給顯示 面板。 此外’本實施例尚有另一種亮度調整方法，如圖4所 不’圖4為本發明第一實施例之之亮度調整方法示意圖。 當中心區域141所對應的灰階值改變時(例如變高），背光 驅動單元120會一併調整中心區域141與周邊區域142〜 149的壳度’以產生對應的背光亮度。由於周邊區域Μ〗 201027495 JL1T W 25 δ 17twf.doc/n 二149也會隨之調整’因此中心區域l4i的亮度調整 P二亮度調整方法亦可適心i /、要對應調低中心區域141與周邊區 〜149的亮度即可’本技術領域具有通常知識者經由本路 明之揭露應可輕易推知，在此不加累述。 發 第一實施例 ，顯示面板顯示域影像時，由於動態影像的晝面變 敕到習知技術在轉換背光亮度時，無法即時調 二/㈣錯’需要-小段_才能完成亮度的調整^ 光的方ίΐ，提出^㈣方法’利用預先調整背 影光亮度。本實施例根據動態 即^ 向，在減影制達下—區域前 能3調整該區域的背光亮度，使其背光亮度可以配合動 轉換、移動而達到所需的亮度，避免背光延遲的 m ^ ^首先研參照圖5Α與圖5Β，圖5Α為本發明第二實 ‘:=月光控制方法流程圖，· 5Β為根據圖5Α之背光調 斜^圖。圖5Β ^之畫面區域51Ό與亮度控制區域520 兩二1相同區域’党度控制區域52。提供畫面區域510所 ^务月光竞度，另外，目5Β中之畫面區域51 衫像512。 、首先，步驟S510接收影像信號，然後步驟S52〇計算 區域中動恶影像的移動量細吣⑽quandty，簡稱 移動5表示動悲影像5〗2的移動速度。然後，步驟 201027495bZ1TW 25817twf.doc/n S530標準化移動量，即是將移動量所代表的數據進行標準 化。接下來，在步驟S540中，若動態影像512的移動量 大於預設值，則進入步驟S550，調整周邊區域522〜529 的亮度。若動態影像的移動量小於預設值，則表示動態影 像512還不會離開中心區域521，因此回到步驟S520。 在步驟S540中，當動態影像512的移動量大於預設 值時，表示動態影像512可能離開中心區域521而進入周 邊區域522〜529’因此步驟S550即預先調整周邊區域522 ❹ 〜529的亮度。在本實施例中，以動態影像512的灰階較 高為例’因此對應的周邊區域522〜529會調高亮度，反 之’則調低周邊區域522〜529的亮度。當動態影像512 進入周邊區域522〜529時，周邊區域522〜529已經達到 所需的亮度了。使用者在觀看動態影像時，便不會有閃燦 或亮度不均等影像瑕疵產生，並可藉此改善習知技術中之 背光延遲的問題。 第三實施例 ® 請參照圖6A與圖6B’圖6A為本發明第三實施例之 背光控制方法流程圖，圖6B為根據圖6八之背光調整示意 圖。在本實施例中，主要利用動態影像的移動向量^估^ 其移動方向與速度，並預先調整下一區域的亮度。如圖6b =示’晝面區域610與亮度控制區域62〇對應於相同區域， 冗度控制區域620提供晝面區域61〇所需的背光亮度。書 面1、2、3表示晝面區域610依序所顯示的動態影像而 亮度控制區域620亦根據晝面區域61〇的改變^調整對應 ^lTW 25817twf.d〇c/n 的背光亮度’另外’圖6B中之晝面區域_包含動態影 像 612。 請參照圖6A，步驟漏接收影像信號，然後步驟襲 計算中心區域中動態影像的移動向量(m〇ti〇n _，簡稱 MV) ’移動向篁可表示動態影像612的移動速度與其移動 方向。舰’步驟S63G鮮化移動向量，即是將移動向 量所代表的數據進行標準化。接下來，在步驟S64〇中， 錢態影像612的移動向量大於預設值，則進入步驟 S650 ’根，動態影像612的移動方向，調整對應的周邊區 域626的冗度。若動態影像的移動量小於預設值，則表示 動態影像612還不會離開中心區域621，因此回 S620。 在步驟S640 t，當動態影像612的移動向量大於預 設值時，表示動態影像612可能離開中心區域621而進入 周邊區域626 ’因此在步驟S650中，即預先以漸進式的方 式逐步調整周邊區域626的亮度。請參照圖6B，在晝面j φ 時，因為動態影像612的灰階值較高且朝著周邊區域626 移動，因此周邊區域626已經預先謫高亮度(以箭號袅示)， 然後在畫面2時，動態影像612更為接近周邊區域626， 因此更進—步調高周邊區域626的亮度。隨著動態影像612 往周邊區域626移動（畫面3)’周邊區域626則逐漸調整至 所需的亮度。因此’當動態影像612進入周邊區域626時， 周邊區域626已經調整至所需的亮度了，便可避免背光延 遲的問題。此外，直得注意的是，若原先周邊區域626的 11 201027495cZ1TW 25817twf.doc/n 党度已經符合動態影像612的灰階值，則不需要調整。 第三實施例與第二實施例主要差別在於第三實施例 更進一步根據動態影像的移動方向來判斷下一區域的位 置，並針對動態影像的灰階值來調整下一區域的亮度，由 於第二實施例僅需調整下一區域的背光亮度，因此其功率 消耗較低。上述第二、三實施例是採用時間濾波的方式來 調整背光亮度，背光模組會根據不同晝面的變化預先調整 背光，而非僅根據單一晝面調整不同區域的背光亮度。對 於動態影像而言’本實施例更能保持其畫面對比度、飽和 度以及晝面的顯示品質。 第四實施例 综合上述實施例，本發明可歸納出一種背光控制方 法’如圖7所示’圖7為本發明第四實施例之背光控制方 法流程圖。首先，步驟S710中，接收影像信號；然後步 驟S720進行背光模組的區域化，將背光模組區分為適當 的免度控制區域，如圖1、2所示。接下來，則進行影像信 Φ 號的資料分析，例如以長條圖(histogram)之統計分析。然 後’進行各區域的背光亮度估算(步驟S740)，接著利用動 態可適性時間濾波器運算出個別區域在不同時間（晝面)所 需預先調整的亮度值（請參照圖5A與圖6A)。在步驟 S760，根據上述運算結果產生背光控制信號至背光驅動單 元以驅動背光單元。接著’在步驟S770對影像信號進行 畫素干擾(pixel crosstalk)補償。步驟S780中則輪出調整後 之影像信號。 12 ZITW 25817twf.doc/n 201027495 值付注思的疋，上述步驟S740中，可利用上述第一 至第三實施例所述之背光控制方法來進行亮度估算，以對 應調整背光模組巾各區域的亮度上述背光㈣方法之其 餘細節已詳述於上述實施射，本技術領域具有通常知識 者經由本發明之揭露應可輕易推知，在此不加累述。 综合上述，本發明配合動態影像的移動量，預先調整 其周邊區域的亮度，不僅可有效提高中心區域所對應的灰 φ 階值，同時不論下一個晝面的動態影像移動至哪一區域， 皆不會有背光延遲的問題產生。此外，本發明根據動態影 像，移動速度與其移動方自，預先調整區域亮度，使背光 的冗度轉換速度可配合動態晝面的轉換，不僅可避免背光 延遲的問題產生並可降低背光模組的功率消耗。此外，本 發明背光模組的最大亮度大於晝面最大灰階值所需要的亮 度，因此在進行多區域背光控制時，晝面的對比度與飽和 度均不會受到影響。 雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定 # 本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離 本發明之精神和範_，當可作些許之更動_飾，故本 發明之保護翻當視後附之專利翻所界定者為準。 【圖式簡單說明】 圖1為本發明第一實施例之背光模組結構圖。 圖2為本發明第一實施例之中心區域與晝素對照圖。 圖3為本發明第一實施例之亮度調整方法示意圖。 13 201027495 Z1TW 25S17twf.doc/n 圖4為本發明第一實施例之之亮度調整方法示意圖。 圖5A為本發明第二實施例之背光控制方法流程圖。 圖5B為根據圖5A之背光調整示意圖。 圖6A為本發明第三實施例之背光驅動方法流程圖。 圖6B為根據圖6A之背光調整示意圖。 圖7為本發明第四實施例之背光控制方法流程圖。 【主要元件符號說明】 100 :背光模組 110 :電壓轉換電路 120 :背光驅動單元 130 :背光單元 140、 520、620 :亮度控制區域 141、 52卜621 ··中心區域 142〜149、522〜529'622〜629 :周邊區域 241、242 :晝素 510、610 :晝面區域 512、612 :動態影像 S510〜S550 :步驟 S610〜S650 :步驟 S710〜S780 :步驟 14

Claims (1)

1. 201027495j1TW 25817twf.doc/n 七、申請專利範園： 1·一種背光控制方法，包括： 將一背光模組分為複數個亮度控制區域，每一該些亮 度控制區域包括一令心區域與複數個周邊區域，該些周邊 區域位於該中心區域的周圍； 計算每一該些亮度控制區域之該中心區域所對應的 灰階值；以及 根據每一該些亮度控制區域之該中心區域所對應的 灰階值’調整該中心區域之亮度。 2. 如申凊專利範圍第1項所述之背光控制方法，其中 在根據該中心區域所對應的灰階值，調整該中心區域ς亮 度之步驟巾’更包括根據該巾^區域所對應的灰階值調整 相對應之該些周邊區域之亮度。 3. 如申請專利範圍第丨項所述之背光控制方法，其中 每一該些亮度控制區域包括8個周邊區域，該中心區域盘 該些周邊區域以3*3的矩陣方式排列。 4. 如申請專利範圍第1項所述之背光控制方法，盆中 該中心區域的最大亮度超過255灰階。 八 如申請專利範圍第丨項所述之背光控制方法，其 在计鼻該中心區域所對應的灰階值的步驟中，讀、 對應於複數個畫素，並根據位於該中心區域之中心鱼=域 之晝素灰階值計算該中心區域所對應之灰階值。°圍 6.—種背光控制方法，包括： 將一背光模組分為複數個亮度控制區域，每— 15 201027495⑽ 25817twf.doc/n 度控制區域包括一中心區域與複數個周邊區域，該些周邊 區域位於該中心區域的周圍； 計算該中心區域中的一動態影像的一移動量，該移動 量表示該動態影像的移動速度；以及 若該移動量大於一第一預設值，則根據該動態影像的 灰階值調整對應之該些周邊區域的亮度。 7·如申請專利範圍第6項所述之背光控制方法，其中 在計算該移動量之步驟中，更包括標準化該移動量。 8. 如申請專利範圍第6項所述之背光控制方法，其中 每一該些亮度控制區域包括8個周邊區域，該中心區域與 該些周邊區域以3*3的矩陣方式排列。 9. 如申請專利範圍第6項所述之背光控制方法，更包 括： 計算該中心區域中的一動態影像的一移動向量，該移 動向量表示該動態影像的移動速度與移動方向；以及" 若該移動向量大於-第二預設值，則根據該動態影像 ❹ 喊階值與該移動向量，漸進式調整-第-周邊區域的亮 度’該第-周邊區域對應於該動態影像的移動方向，該移 動向量對應於該動態影像的移動速度與移動方向。 10. 如申請專利範圍第9項所述之背光控制方法，更包 括以-時間滅波器，漸進式調整該第一周邊區域的亮度。 11·如申Μ專利範圍帛9項所述之背光控制方法，其中 在計算該移動向量之步驟φ，Φ h ’、 至人^鄉甲，更包括標準化該移動向量。 12.—種背光控制方法，包括： 16 201027495。撕 25817twf.doc/n 將一顯示區域分為複數個亮度控制區域，每—該些亮 度控制區域包括-中心區域與複數個周邊區域，該些^ 區域位於該中心區域的周圍； 計算該中心區域中之一動態影像的一移動向量，該移 動向量對應於該動態影像的移動速度與移動方向；以及 若該移動向量大於-預設值，則根據該動態影像的灰 階值與該移動向量，漸進式調整一第一周邊區域的亮度， 該第一周邊區域對應於該動態影像的移動方向。'又 13~如申請專利範圍第12項所述之背光控制方法其 中在計算該動態影像的該移動量之步驟中，更包括標準化 該移動向量。 14. 如申請專利範圍第12項所述之背光控制方法，其 中在調整該第一周邊區域的亮度的步驟中，更包括以一時 間濾波器，漸進式調整該第一周邊區域的亮度。 15. —種背光模組，包括： 一背光單元’包括複數個亮度控制區域，每一該些亮 ® 度控制區域包括一中心區域與複數個周邊區域，該些周& 區域位於該中心區域的周圍；以及 一背光驅動單元’用以驅動該背光單元； 其中，該背光驅動單元根據每一該些亮度控制區域之 該中心區域所對應的灰階值，調整該中心區域之亮度。 ^ 16.如申請專利範圍第15項所述之背光模組，其中該 背光驅動單元更根據該中心區域所對應的灰階值調整相對 應之該些周邊區域之亮度^ 17 201027495iZ1TW 25817twf.doc/n 17.如申請專利範圍第15項所述之背光模組，其中若 該些亮度控制區域中之該中心區域包括一動態影像時，則 該背光驅動單元根據該動態影像的灰階值與一移動量調整 相對應之該些周邊區域的亮度，該移動量對應於該動態書 面的移動速度。 ""旦 18.如申請專利範圍第15項所述之背光模組，其中若 該些亮度控祕域t之該巾^區域包括—動態影像時 該背光驅動單元根據該動態影像的灰階值與一移動向量、， =式調整U邊輯的亮度，該第—周邊區域對應 =該動態影像的移動方向’該移動向量對應於該動像 的移動速度與移動方向。 /像