TWI360106B - Method of controlling backlight module, backlight - Google Patents

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TWI360106B TW096143774A TW96143774A TWI360106B TW I360106 B TWI360106 B TW I360106B TW 096143774 A TW096143774 A TW 096143774A TW 96143774 A TW96143774 A TW 96143774A TW I360106 B TWI360106 B TW I360106B
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Description

1360106 HM-2007-0032-TW 24630twf.doc/p 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是關於一種控制背光模組（backlight module ) 之方法、背光控制器（backlight controller)以及使用其之 顯示裝置（display device)’且特別是關於依據空間域以及 時間域中之影像内容來調整背光。 【先前技術】
隨著光電以及半導體裝置之技術的進步，近年來諸如 液晶顯示器（LCD)之平板顯示器已急速發展且繁榮。由 於LCD具有許多優點，例如低功率消耗、無輻射以及高空 間利用率，使得LCD已成為市場主流。LCD包含液晶顯 示面板以及背光模組。由於液晶顯示面板不具有獨立發光 之能力’ SUb-般會置背光模組於液晶顯示面板之下， 提供面光源至液晶顯示面板，以執行顯示功能。 通常，冷陰極螢光燈（CCFL，c〇ldcath〇deflu〇rescent
lamp)為安置於背光模組上，以提供—白光作為背光。缺 而，此白仅亮度為視CCFL之尺寸 設計輕、薄且小的LCD。因為發光二極體（led) 么Ϊϋ「，例如較小尺寸、較低成本、較高亮度以及 ^用奇〇父CCFL長，使得咖逐漸取代ccfl來提供背 對於LED g光而言，有^種方法可 一 種方法為使用塗抹鸯光粉之藍色 先: 當螢紐被藍麵發時，便會產生白=的藉= 1360106 HM-2007-0032-TW 24630twf.doc/p 用不同螢光粉可產生具有不同色溫之白光。然而，初始運 作時’白光LED之發光效率較低，因而造成顯示螢幕之亮 度偏低。此外’此白光通常較為接近藍色或綠色波帶，且 不匹配於彩色濾光片。 • 第二種方法為利用紅色、綠色以及藍色LED，藉以混 合包含白光之各種彩色背光。由於紅色、綠色以及藍色 - LED之波長接近於彩色濾波片之透射波峰，因此混合白光 ^ 之顯色性可超過100%以上由國家電視標準委員會（NTSC，
National Television Standards Committee)所規定之標準。 此外’混合白光之色溫可藉由調節紅色、綠色或藍色led 所發射之光的亮度而自由地調整。 通常，若將紅色、綠色以及藍色led之背光中之每一 者的相等亮度提供至液晶顯示面板時’則影像之顯示品質 便會隨著影像内容而改變。因此，先前便有人提出依據局 部影像内容來調整背光，也就是說依據每一影像區塊之亮 度分佈，分別判定這些背光中之每一者的亮度，藉以改良 顯示品質不穩定之問題。然而，按影像區塊調整背光反而 破壞了影像之空間連續性，使得人眼察覺到在影像區塊之 - 間存有非均勻區域，從而影響影像之色飽和度以及亮度的 顯示。此外，在時間域中顯示連續影像（或被稱為視訊） 時，人眼也會察覺到閃爍(flicker)，造成人眼易於疲倦。 如以上所提及之描述，便需要用於調整背光之低通濾 波器（LPF，low pass filter) ’以使上述非均勻區域較為平 滑，或者減少影像中人眼所察覺之閃爍。對於不同影像區 1360106 HM-2007-0032-TW 24630twf.doc/p ，使用HI定的LPF’則LPF之響應 =;設計適於影像内容的㈣調整=: 【發明内容】 及使=;==、背光咖以 域中影像區域之特徵來調整背光。時： 有效地射顯科續影狀以:丨_，而且可 本發明提供—種控制背光模組之方法。首 背::二:像接:中二所提供之多種彩色 影像之第二區域二 (:=)者其:r第-二⑵ 對影像之第1域中的t區域第―區域。接著， [區域中的特徵進行分二獲;之影，之相應丨 間權重來調整 之第二法:在-實施晰，對影像 析，以獲得空間楛^ 〜象之第一區域中的特徵進行分 特徵與影像之第-包括計算影像之第—區域中的 £域中的特徵之間的空間相關性，以及 06 HM-2007-0032-TW 24630twf.doc/p 依據特定函數以及空間相闕性來計算此空間權重。 上述之控制背光模組之方法，在一每。 相應第：的= 灯刀将μ獲付％間榷重之步驟包括計 中的特徵與影像之相應第—區域中的特徵之 相^ 性’以及依雜定函數以及時__來計算此8=曹 本^提供―歸光控偏，包括分倾 模組之背雜制器’以控制Μ模組提供録 ^朿 ^模組触具有多_域之影像，其分析影像之第= ^中的特徵以及影像之第二區域中的特徵，以獲得空間權 史傻影像之第—區域中的特徵以及先前所接收之 衫像之相應弟-區域中的特徵，以獲得時間權重，其 厂區域以及第二區域為上述區域其中之―，且第二^ 近於第-區域。決策餘_分析胸，I為用於:計 及日销權錄驢提供至f彡狀第-ϋ域絲；; 月光其中之一。 、t發明提供-_示裝置，包括顯示面板、背光模组 ί及::先控制11。顯示面㈣於顯示具有多個區域之影 。月光餘祕顯示面板，其提供彡麟色背光至 特Γ控制器輕接背光模組，其分析影像 及影像之第二區域中的特徵以及先 之影像之相應第—區域中的特徵，以調整提供至 衫像之苐-區域之彩色背光其巾之―，並且㈣ 提供_整之彩色背光，其中第—區域以及第二區域為區 1360106
HM-2007-0032^TW 24630twf.doc/p 域中之一者且第二區域鄰近於第一區域。 及供—種控㈣光触之方法、背光控制器以 及使I之扣裝置，其依據空間域中以及時間域中影
區域之特絲纏祕背光。由於每_影像區域之内容不 同:因此倘若僅依據每-相應影像區域之内容來調整提供 像區域之彩色f光時’則人眼將察覺到在影像區 :3的_勻區域錢察翻在時間域巾顯科續影像 時之閃爍。因此，本發明依據在影像區域之特徵與鄰近影 像區域之特徵之間的相關性以及在影像區域之特徵盘先前 接收影像之相應區域之特徵之間的相關性來調整彩色背 光’以增強影像之顯示品質。 ▲為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯 易懂，下文特舉本發明之較佳實施例，並配合所附圖式， 作詳細說明如下。 【實施方式】
圖1為本發明之一實施例之顯示裝置的方塊圖。請參 照圖1，顯示裝置100包含顯示面板110、背光模組12〇 以及背光控制器130,其中背光控制器13〇包括分析模組 131以及決策模組丨32。顯示面板11〇用於顯示一影像，其 中此衫像具有多個區域。背光模組120搞接顯示面板， 且將多種彩色背光，例如：紅色、綠色以及藍色，提供至 顯不面板U〇以顯示影像。背光控制器130耦接背光模組 120’其為分析影像之第一區域中的特徵以及影像之第二區 域中的特徵以及先前所接收之影像之相應第一區域中的特 1360106 HM-2007-0032-TW 2463Otwf.doc/p 徵 ，藉以調整提供至影像之第—區域之彩 一，並且控制背光模組12〇提供經調整之彩色 厂之 第一區域以及第二區域為上述區域其中之―，且/、中’ 鄰近於第一區域。在本發明之實施例中， 區域 區域之亮度平均值、每-影像區域之邊緣分佈=二= 區域之色齡佈、每-影籠域之頻铸應分佈 ^ 影像區域之亮度分佈上述五者之任一或其組合。： 圖2為本發明之一實施例之背光模組12〇之 凊參照圖2’在本實施例中，假設像素其一:二 ，綠色⑹以及藍色⑻發光二極體== 月光模組UG之中來顯示’而這些發光二極體為用以牡 上述之彩色背光。由於影像具有多個區域，例如：瓜χ，、 ，區域’因此背光模I且12〇也可被分成上述區域，例如： 區域2(Π-204 (在此僅緣示四個區域來描述）。為了增強巧 像之顯示品質，控卿色背光之亮度為 彩色背光之亮暗程度。 P調整 一為了便於描述，將影像之第一區域中的特徵、影像之 第一區域中的特徵以及先前所接收之影像之相應第—區 中的特徵分別命名為f(i，j)、f(xy)以及，其中⑹） 以= (x，y)可以指示出區域之座標。而對於顯示影像而言， =提供至第-區域之紅色、綠色以及藍色背光的亮度分別 命土為Ls(i，j)_R、Ls(i，j)—g以及Ls(i，j) B。此外，對於顯示 先别所接收之影像而言，將提供至第一區域之紅色、綠色 1360106 ΗΜ-2007-0032-1 24630twf.d〇c/p 以及 Ls_pre(i，j)_B。 以下描述為每一模組之詳細運作。圖3 =::分析模組131的方塊圖。請參照圖3A ::: =空=徵二析=31a以及時間特徵分= 域中之特徵：===;♦* :時間相關性ct，亦即特徵輸特 :二： 間相關性Ct，並且依攄牲宕·^ n + 之間的時 算時間權重Wt。 數及時間相關性〇來計 表昭Ξ 例之特定函數的曲線圖。請 特ϊ:數之之:ί:1是藉由實驗所獲得之。 CO赭古3 當空間相關性Cs(或時間相關性 ，=1㈣Ws u時間權重wt)越高。也就 3 ^相關性CS越高’便需要參考較多提供至影像 域的彩色背光，來調整提供至影像之第-區域的 徂5而且，日卞間相關性Ct越高’便需要參考越多提 二碰别所接收之影像之相應第一區域的彩色背光，來調 整美供至影像之第一區域的彩色背光。 圖4A為本發明實施例之圖丨中之決策模組132的方 塊圖。請參照® 4A，決策模組132包括空間低通濾、波單元 1360106 HM-2007-0032-TW 24630twf.doc/p 及時間低通舰單元132b。”低韻波單元ma ，，提供至影像之第-區域之彩色背光钟①其中之 提=影像之第二區域之彩色背光Ls(xy)其中之一 =一 =LSl⑽，其中第-權重和空間權 重關。時間低通濾波單元132b則計算第一權重和 提供至先前所接收之影像之相應第—區域之彩 月光其中之—的第二權 ^彩色背光’其中第二權重和Ls2(二間： wt有關。 ,來說，空間低通纽單元132a調整提供至第一區 2形色背光其中之一，例如為紅色背光Ls(i,j)R，並且 =第-權重和Lsl(i，j)_R作為經調整之紅色f光，而此第一 « ί ^ Lsl(ij)_R f ^ Ls(iJ)_R x (1 _ Ws) + Lsfey) r χ 和’其 tx 自（i-D 至(i + 1)，且 至 ϋ + 1)。 接者，時間低通濾波料13沘加以調整提 ，色背光其中之一，例如為上述經調整之：色=
SlW)—R ’並且將第二權重和作為最新經調整之 、、工色背光，而此第二權重和等於^叩①―rX (1_ + L^e(i，j)_Rx Wt之總和。因此，其他彩色背光亦同理藉 ^ “調整’ «是說_整之綠色背光㈣i，j)G等於 叫如x (1 - Wt) + Ls_pre(i，j)〜G X Wt，經調整之藍色背 ^ Ls2(ij)_B Lsl(ij)_B χ (1 . Wt) + Ls_pre(iJ) β x wt ,
:中㈣如等於 Ls(ij) G x (1 _ Ws) + Ls(x y) g χ ws 之 、.心和，x 自（i - υ至(i + υ且 y 自（M则 + υ，而_ Lsl(iJ) B
12 1360106 HM-2007-0032-TW 24630twf.doc/p 等於 Ls(i，j)_B X (1 - Ws) + Ls(x，y)_B x Ws 之總和，其中 X 自 (i - 1)至（i + 1)且 y 自（j _ ^至^ + i)。 值得注意的是’在此經由空間低通濾波單元132a及時 間低通濾波單元132b來調整彩色背光之次序不應受到限 . 制。圖4B為依據本發明之另一實施例圖1中之決策模組 132的方塊圖。請參照圖4B，時間低通濾波單元132b計 算提供至影像之第一區域之彩色背光Ls(ij)其中之一與提 供至先前所接收之影像之相應第一區域之彩色背光 Ls_pre(i，j)其中之一的第二權重和Ls2(i，j)，其中第二權重 和Ls2(i，j)與時間權重wt有關。接著，空間低通濾波單元 132a計算第二權重和Ls2(i,j)與提供至影像之第二區域之 彩色背光Ls(x，y)其中之一的第一權重和Lsl(y)，其中第一 權重和Lsl(i，j)與空間權重Ws有關。 舉例來說，時間低通濾波單元132b調整提供至第一區 域之彩色背光其中之一，例如：紅色背光Ls(i，j) R，並且 將第二權重和1^2(4)_&作為經調整之紅色背光，其中第二 •權重和 Ls2(i，j)-R 等於 Ls(i，j)-R x 0 _ Wt) + Ls_pre(i，j) R x Wt之。接者，空間低通遽波單元i32a加以調整提供至第 一區域之彩色背光其中之一，例如為上述經調整之紅色背 光Ls2(ij)_R，並且將第一權重和Lsl(i j)j^¥為最新經調整 之紅色背光，其中第一權重和Lsl(i，j)R等於Ls2(H χ U -Ws) + Ls(X，y)_R x Ws 之總和，其中 χ 自（i _ υ至(i; ”， 且y自ϋ-ι)至(j + 1)。因此，其他彩色背光同理藉此 整’也就是說經調整之綠色背光Lsl(i,j)—g等於^(丨』）0 13 HM-2007-0032-TW 24630twf.doc/p (1 - Ws) + Ls(x，y)_G x Ws 之總和，其中 x 自（i - 1)至(i + 1) 且y自ϋ - l)至ϋ + i)。經調整之藍色背光Lsi(i,j)_B等於 Ls2(U)_b x (1 - Ws) + Ls(x，y)_B X Ws 之總和，其中 X 自（i - d 至(i + 1)且y自（j - 1)至ϋ + 1)。而在此Ls2(i，j)_G等於
Ls(i，j)_G X (1 - Wt) + Ls_pre(i，j)_G X Wt，且 Ls2(i，j)_B 等於 Ls(i，j)_B χ (1 - Wt) + Ls_pre(i，j) B χ Wt。 由上述幾個實施例之敘述，在此可以歸納為下列的方 法流程。圖5為本發明之一實施例之控制背光模組之方法 的流程圖。首先，接收具有多個區域之影像(步驟。 接著’分析影像之第一區域中的特徵以及影像之第二區域 中的特徵，以獲得空間權重(步驟S502)，其中第一區域以 及弟一區域為上述區域其中之一，且第二區域鄰近於第— 區域。另外，分析影像之第一區域中的特徵以及先前所接 收之影像之相應第一區域中的特徵，以獲得時間權重(步驟 S503)。而依據空間權重Ws以及時間權重來調整提供 至影像之第一區域之彩色背光其中之一（步驟S5〇4)。 、‘.不上所it本發明之實施例為依據空間域以及時間 中影像區_特徵來雕提供至影像區域 盆 ^特^可以為亮度平均值、邊緣分佈、色彩分佈、頻; =應为^及締分佈其中之—或者其組合。在本發明之 1360106 HM-2007-0032-TW 2463〇twf.doc/p 藉由參考如目3B中所示之特定函數，# f間相關性）較高時，空間權重（或時間權變高。: 吕之，如相雜越高，需要參考越多鄰 ^ : 特徵。 便而要參考_切影像區域的
本發明之實施例利用空間權重以及 調整低通濾波器，亦即動態地調整圖4A以及_圖重4= ^ 間低通滤波平兀132a以及時間低通據波單 ^ 數，以調紐供至各影職域之純#光。因此，上^ 施例參考空間域巾以及時間域中之特徵 = 現在影像區域之_非均⑽域，也可減少引 疲倦之閃爍現象。 艮易於
雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然 限定本發明。任何熟習此技藝者，在不脫離本發明 和範圍Ί可作些許之更滅_，。因此，本發 保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為 【圖式簡單說明】 …° 圖1為本發明之—實施例之顯示裝置的方塊圖。 圖2為本發明之—實_之#域_示意圖。 圖3A為本發明實施例圖！中之分析模組的方塊圖。 圖3B為本發明之一實施例之特定函數的曲線圖。 圖4A為本發明實施例圖！中之決策模組的方塊圖。 圖4B為本發明另一實施例圖！中之決策模組的方塊
15 S 1360106 HM-2007-0032-TW 24630twf.doc/p 圖5為本發明之一實施例之控制背光模組之方法的流 程圖。 【主要元件符號說明】 100 :顯示裝置 • 110 :顯示面板 120 :背光模組 130 :背光控制器 131 :分析模組 • 131a :空間特徵分析單元 131b :時間特徵分析單元 132 :決策模組 132a :空間低通濾波單元 132b :時間低通濾波單元 201 :區域 202 :區域 203 :區域 φ 204 :區域 301 :曲線 S501、S502、S503、S504 :步驟 16

Claims (1)

1360106 HM-2007-0032-TW 24630twf.doc/p 十 甲諝寻利範圍： 1. 一種控制背光模組之方法，包括. 接收-影像，其中該影像具有多個區域，且藉由一背 光模組提供多種彩色背光來顯示該些區域；曰 第-象之一第一區域中的-特徵以及該影像之-第一區域中的該特徵，以獲得—空間權重，立中 區 域以及該第二區域為該些區域其中之一續二 近於該第一區域； 且忑弟—&域邠 ::細象之該第一區域中的該特徵以及先前所接收 重該第一區域中的該特徵，以獲得一時間權 依據該空間權重以及該時間權重 之該第-區域域卿色背光其婦提供至該影像 2.如申請專利朗第〖項所 法，其中分析該影像之該第一區域中的t月先模組之方 之該權重 二“;徵，像之該第 ，據-特定函數以及該如相_ 3·如申請專利範圍第i項所述；權重。 法，其令分析該影像之該第-區域中的光模組之方 接收之該影像之相應該第一區域中的特^以及先前所 間權重之步驟包括： 狩徵，以獲得該時 計算該影像之該第-區域中的該特徵與先前所接收之 17 HM-2007-0032-TW 24630twf.doc/p 該影像之相應該第一區域中的該特徵之間的一時間相關 性；以及 依據一特定函數以及該時間相關性，計算該時間權重。 4. 如申請專利範圍第1項所述之控制背光模組之方 法，其中依據該空間權重以及該時間權重，調整提供至該 影像之該第一區域之該些彩色背光其中之一之^驟^括Y 計异提供至該影像之該第一區域之該些彩色背光其中 之一與k供至該影像之該第二區域之該些彩色背光其中之 —的一第一權重和，作為經調整之該些彩色背光其中之 ―’其中該第一權重和與該空間權重有關。 5. 如申請專利範圍第4項所述之控制背光模組之方 法，其中該第一權重和L1等於LpCx(l-Ws) + LSxWs， Lpc為提供至該影像之該第一區域之該些彩色背光其中之 —’Ls為提供至該影像之該第二區域之該些彩色背光其中 之一，且Ws為該空間權重。 6. 如申請專利範圍第1項所述之控制背光模組之方 法’其中依據該空間權重以及該時間權重，調整提供至該 影像之該第一區域之該些彩色背光其中之一之步驟包括： 計算提供至該影像之該第一區域之該些彩色背光其中 之一與提供至先前所接收之該影像之相應該第一區域之該 些彩色背光其中之一的一第二權重和，作為經調整之該些 彩色背光其中之一，其中該第二權重和與該時間權重有關。 7. 如申請專利範圍第6項所述之控制背光模組之方 法，其中該第二權重和L2等於Lpcx(l -Wt) + LtxWt， 1360106 HM-2007-0032-TW 24630twf.doc/p Lpc為提供至該影像之該第一區域之該些彩色背光其中之 一，Lt為提供至先前所接收之該影像之相應該第—區域之 該些彩色背光其中之一，且|£為該時間權重。 8·如申請專利範圍第1項所述之控制背光模組之方 法，其中該特徵為亮度平均值、邊緣分佈、色彩分佈、 率響應分佈、以及亮度分佈五者之任-或纽合。 北9.種》光控制器，適於控制一背光模組提供多種彩 色背光，包括： ^ 旦模組’接收具有多個區域之一影像，其分析該 j之《-區域中的一特徵以及該影像之—第二區域中 中權重’且分㈣影像之該第一區域 特似及先前所接收之該影像之城區域中 區i為=:2權重’其中該第一區域以及該第二 域；2 且該第二區域鄰近於該第一區 該時；組，耦接該分析模組，依據該空間權重以及 背整提供至該影像之該第—區域之該些彩色 該分專概㈣9項所述之背光控㈣，其令 該特徵歲寺徵刀析單兀’計算該影像之該第一區域中的 關性像之該第二區域中的該特徵之間的一空間相 權重；2據-特定函數以及該空間相關性來計算該空間 19 1360106 HM-2007-0032-TW 24630twf.doc/p -時間特徵分析單元，計算該影像之該第—區域 〜特徵與先前所接收之該影像之相應該第—區域 ^ 徵之間的一時間相關性，且忙播兮姓— 一的該特 關性來計算該時函數以及該時間相 讀決項所&背姑制器，其中 -空職通纽單元’計算提供魏影像之該第一區 =該^色背光其中之—與提供至該影像之該第二區域 “些背光其令之—的一第一權重和，作為經調整之 月先其中之一，其中該第一權重和與該空間權重 如專利範圍第9項所述之背光控制器，其中 域之元，計算提供至該影像之該第一區 中之—與提供至先前所接收之該影像 ^目應該弟-區域之該些彩色背光其中之一的 =整之該些彩色背光其中之一，其中該i二權 重和與該時間權重有關。 弟 dtt請專利範圍第9項所述之背光控制器，其中 “二二S平均值、邊緣分佈、色彩分佈、頻率響應分 佈从及⑨度分佈五者之任—或其組.合。 14. 一種顯示裝置，包括： 一©板’顯示—影像’其中該影像具有多個區域； 光模組，輕接該顯示面板，提供多種彩色背光至 20 1360106 HM-2007-0032-TW 24630twf.doc/p 該顯示面板以顯示該影像；以及 一月光控制器’耦接該背光模組’分析該影像之— 一區域中的一特徵以及該影像之一第二區域中的該特徵以 及先如所接故之該影像之相應該第一區域中的該特徵、 據以調整提供至該影像之該第一區域之該些彩色背光其^ 之一，且控制該背光模組提供經調整之該些彩色背光&中
之一，其中該第一區域以及該第二區域為該些區域其中之 一，且該第二區域鄰近於該第一區域。 ^ 15.如申請專利範圍第14項所迷之顯示裝置，直 背光控制器包括： 〃 一分析模組，接收該影像，其分析該影像之該第一區 域中的該概以錢影像之該第二區域巾的轉徵以獲得 二間權重，且分析該影像之該第一區域中的該特徵以及 先前所接收之該影像之相應該第一區域中的該特徵以 一時間權重；以及 &
決策模組，耦接該分析模組，依據該空間 該時間權錄婦提供残影像之㈣—區域 背光其中之一。 w二知巴 .如申請專利範圍第15項所述之顯示裝置，复 分析模組包括： δΛ -空間特徵分析單元，計算該影像之該第—區域 該特徵與該影像之該第二區域中_特徵之間的— 據—特定函數以及該空間相關性來計算ϋ間
21 1360106 ΗΜ-2007-0032-Ί 24630tw£doc/p :==重?依據該特定函數，_間 決專利_15項所述之顯示裝置，其中該 域之’計算提供至該影像之該第一區 一之的――舆==二:域 該些彩色背光其中之—，其中^ 有關。 催皇和與該空間權重 決策專利範圍第15項所述之_置，其中該 域之-區 之相應該第一區域之該些彩色背該= ===色背一二㈡ 以及亮度分佈五者之任一或其組2刀佈、頻率響應分佈 22
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