TWI390496B - 背光模組之控制方法及背光控制器及使用其之顯示裝置 - Google Patents

Description

背光模組之控制方法及背光控制器及使用其之顯示裝 置

本發明是有關於一種背光模組之控制方法與背光控制器及使用其之顯示裝置，且特別是有關於一種依據影像內容調整背光之方法與裝置。

近年來，隨著光電及半導體設備技術的進步，使得平面顯示器迅速且蓬勃的發展，而平面顯示器例如為液晶顯示器。液晶顯示器因具有低功率消耗、無幅射汙染及高空間利用率等眾多優點，而逐漸地成為市場的主流。液晶顯示器包括液晶顯示面板及背光模組。由於液晶顯示面板不具發光的能力，故必須在液晶顯示面板下方配置背光模組以提供面光源，使液晶顯示面板能夠達到其顯示影像的功能。

一般而言，背光模組會配置冷陰極燈管(cold cathode fluorescent lamp,CCFL)，來提供白光作為背光源。但是，白光的亮度取決於冷陰極燈管的尺寸，且冷陰極燈管較難應用來設計輕、薄及短小的液晶顯示器。現今，由於發光二極體(light emitting diode,LED)具有尺寸小、功耗低、亮度高及較長使用壽命等優點，使得發光二極體逐漸取代冷陰極燈管來提供背光源。

對發光二極體之背光而言，有二種方法可以產生白光。一種為使用白光發光二極體，其為於藍光發光二極體上塗上一層螢光粉所製造之。當藍光激發螢光粉時，便可 產生出白光，且使用不同的螢光粉，也可產生不同色溫的白光。然而，當白光發光二極體一開始運作時，其發光效率較低，造成顯示螢幕的亮度過低。此外，此類白光通常偏向藍光或綠光的波段，因而與彩色濾光片較不吻合。

另一種方法為利用紅光、綠光及藍光發光二極體來混合出不同色彩的背光，其中亦包括白光。由於紅光、綠光及藍光發光二極體的波長接近彩色濾光片的穿透波峰值，此混合白光的演色性(color rendering)可超出100%國家電視標準委員會(National Television Standards Comrnittee,NTSC)所制定的標準。再者，經由調整紅光、綠光及藍光發光二極體所發射的光的亮度，可隨意調整混合白光的色溫。

一般而言，紅光、綠光及藍光發光二極體所提供之背光的明暗可以個別地或者同步地調整。而個別地調整紅光、綠光及藍光發光二極體所提供之背光的明暗，具有擴大色域範圍及減少功率消耗等多項優點。但是，在某些影像中，個別調整背光的方式反而會使人眼察覺到偽影(artifact)。舉例來說，在低色彩飽和度的影像中，人眼會察覺到色移現象，或者在較暗影像中，人眼會察覺到移動補償(rnotion compensation)的錯誤。因此，如何依據影像來控制背光為現今值得研究及探討之重要的課題

有鑑於此，本發明提供一種背光模組之控制方法及背光控制器及使用其之顯示裝置。此控制方法為依據影像的 特徵，例如：亮度或者色度或其組合，來調整背光。當影像的特徵越低時，則越須同步地調整背光之明暗，藉以適當地消除人眼在不同影像間所察覺到的偽影。而背光控制器及顯示裝置為依據上述控制方法所實現之，亦具有上述優點。

本發明提出一種背光模組之控制方法。首先，接收具有多個區域的影像，而此影像為經由背光模組所提供之多個色彩背光來顯示。接著，計算在影像之特定區域中一特徵之第一平均值，而特定區域為上述區域其中之一。接著，依據特徵之第一平均值及權重函數計算出特徵權重，並依據特徵權重來調整所提供至特定區域的色彩背光其中之一。

本發明提出一種背光控制器，其包括分析模組及判斷模組。分析模組接收具有多個區域之影像，用以計算在影像之特定區域中一特徵之第一平均值，並依據特徵之第一平均值及權重函數計算出特徵權重，其中特定區域為上述區域其中之一。而判斷模組耦接分析模組，用以依據特徵權重來調整所提供至特定區域的色彩背光其中之一。

本發明提出一種顯示裝置，其包括顯示面板、背光模組及背光控制器。顯示面板為用以顯示影像，其中影像具有多個區域。背光模組耦接顯示面板，用以提供多個色彩背光至顯示面板以顯示影像。背光控制器耦接背光模組，用以分析在影像之特定區域中的特徵，以調整所提供至特定區域的色彩背光其中之一，以及控制背光模組提供經調 整之色彩背光，其中特定區域為上述區域其中之一。

本發明之背光模組之控制方法、背光控制器及顯示裝置為依據影像之特徵來調整背光。倘若影像的特徵越低，則越須同步地調整背光之明暗，以避免人眼察覺到偽影。反之，倘若影像的特徵越高，則越須個別地調整背光之明暗，以擴大色域範圍及減少功率消耗。因此，依據上述的權重函數及影像的特徵，便可獲得特徵權重來控制背光之調整量，並且消除人眼所察覺到的偽影。

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。

圖1為本發明之一實施例的顯示裝置的方塊圖。請參照圖1，顯示裝置100包括顯示面板110、背光模組120及背光控制器130。顯示面板110用以顯示影像，且影像具有多個區域。背光模組120耦接顯示面板110，用以提供多種色彩背光至顯示面板110，例如為紅色、綠色及藍色，以顯示影像。背光控制器130耦接背光模組120，且背光控制器130包括分析模組131及判斷模組132。背光控制器130分析影像之特定區域中的特徵，以調整所提供至特定區域的色彩背光其中之一，並且控制背光模組120提供經調整之色彩背光，其中特定區域為上述區域其中之一。

圖2為本發明之一實施例的背光模組120的示意圖。請參照圖2，在此假設背光模組120中其一顯示畫素配置 有紅光R、綠光G及藍光B發光二極體，以提供上述色彩背光。由於影像具有多個區域，因此背光模組120也可分為上述之區域，如區域201~204所示，而在此僅繪示四個區域說明。為了提升影像的顯示品質，控制色彩背光的亮度是相當重要的，也就是調整色彩背光的明暗。為了便於敘述，在此將提供至特定區域的紅色、綠色及藍色背光的亮度分別以Lpc(R)、Lpc(G)及Lpc(B)表示之。

背光控制器130包括有分析模組131及判斷模組132。一般而言，亮度及色度為影像的兩個重要的特徵。當亮度或色度較低時，則分別地調整色彩背光的明暗容易造成偽影，例如：色移現象。在本實施例中，假設亮度為上述之特徵。請參照圖2，在此特定區域以區域201為例說明，分析模組131接收影像，其計算在影像之特定區域中的特徵之第一平均值AVG，並且依據特徵之第一平均值AVG及權重函數來計算特徵權重W。判斷模組132耦接分析模組131，其依據特徵權重W來調整所提供至特定區域的色彩背光其中之一。

圖3A為本發明之一實施例的權重函數的曲線圖。在本實施例中，權重函數為經實驗所獲得之，且權重函數為第一平均值AVG與特徵權重W之間的對應關係。請參照圖3A，在影像的特定區域中，假設特徵(例如：亮度)的第一平均值AVG為以介於0~255之間的灰階值表示之。權重函數的曲線301為非線性，如圖3A所示，特徵權重W隨第一平均值AVG增加而減少。因此，依據權重函數(如 圖3A所示)，分析模組131便可利用計算所得之特徵的第一平均值AVG，來獲得特徵權重W，在此特徵例如為亮度。

接著，判斷模組132依據特徵權重W來調整所提供至特定區域的色彩背光其中之一，其中經調整之色彩背光為所提供至特定區域的色彩背光Lpc其一與特定值L的權重和Lws，而此權重和Lws相關於特徵權重W。舉例來說，經調整之紅色背光Lws(R)＝Lpc(R)×(1－W)＋L×W，而特定值L為所提供至特定區域的色彩背光之中的最大值，以數學形式表示則L＝max(Lpc(R),Lpc(G),Lpc(B))。同理類推，經調整之綠色背光Lws(G)＝Lpc(G)×(1－W)＋L×W，且經調整之藍色背光Lws(B)＝Lpc(B)×(1－W)＋L×W。在本發明另一實施例中，特定值L為所提供至特定區域的色彩背光的第二平均值，以數學形式表示則L＝(Lps(R)＋Lps(G)＋Lps(B))/3。

另外，圖3B為本發明之另一實施例的權重函數的曲線圖。請參照圖3，在影像的特定區域中，假設特徵(例如：色度)的第一平均值AVG為以介於0~255之間的灰階值表示之。權重函數的曲線302為非線性(如圖3B所示)，特徵權重W隨第一平均值AVG增加而減少。請參照圖3A及圖3B，由於人眼對於影像的亮度會比影像的色度具有較高敏感度，因此當第一平均值AVG增加時，曲線301所減少的變化量會較曲線302小。而依據權重函數(如圖3B所示)，分析模組131便可利用計算所得之特徵的第一平均值AVG，來獲得特徵權重W，在此特徵例如為色度。接著， 判斷模組132會如上述實施例的說明，來調整多個色彩背光的其中之一，在此略過其詳細部份。

在上述實施例中，經調整之色彩背光取決於影像之特定區域的色度及亮度其一。在本發明之一較佳實施例中，可以參考影像之特定區域的亮度及色度二者，來調整色彩背光其中之一。舉例來說，分析模組131計算在影像之特定區域的亮度平均值AVGy，並且依據亮度平均值AVGy及權重函數(如圖3A所示)來獲得亮度權重Wy。此外，分析模組131亦計算在影像之特定區域的色度平均值AVGc，並且依據色度平均值AVGc及權重函數(如圖3B所示)來獲得色度權重Wc。

接下來，判斷模組132依據亮度權重Wy及色度權重Wc來調整所提供至特定區域的色彩背光其中之一。依據上述實施例，參考亮度權重Wy，則第一經調整之色彩背光Lws＝Lpc×(1－Wy)＋L×Wy，其中L為提供至特定區域的色彩背光Lpc(R)、Lpc(G)及Lpc(B)之中的最大值，或者L為提供至特定區域之色彩背光的第二平均值。接著，參考色度權重Wc，則第二經調整之色彩背光Lws’＝Lpc×(1－Wc)+L’×Wc，其中L’為提供至特定區域的第一經調整之色彩背光Lws(R)、Lws(G)及Lws(B)之中的最大值，或者L’為提供至特定區域的第一經調整之色彩背光的平均值。值得一提的是，上述參考亮度權重Wy及色度權重Wc的順序並非用以限定本發明之範圍。

依據上述實施例的說明，在此可歸納為下列的方法流 程。圖4為本發明之一實施例的背光模組之控制方法的流程圖。首先，接收一影像(步驟S401)，其中此影像具有多個區域。接著，計算在影像之特定區域中一特徵之第一平均值(步驟S402)，並且依據特徵之第一平均值及權重函數計算出特徵權重(步驟S403)。接著，再依據特徵權重來調整所提供至特定區域的色彩背光其中之一(步驟S404)。

綜上所述，本發明之實施例為依據影像中重要的特徵來調整色彩背光，而特徵例如為亮度及色度。本發明之實施例利用權重函數及影像之各區域中特徵的第一平均值來獲得特徵權重，藉以控制所提供至各區域之色彩背光的調整量。透過區域式的調整色彩背光，不僅能減少因不正確地調整色彩背光所造成的殘影，也可提升影像的顯示品質。

雖然本發明己以實施例揭露如上，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圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

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

132‧‧‧判斷模組

201~204‧‧‧區域

301、302‧‧‧曲線

R‧‧‧紅光發光二極體

G‧‧‧綠光發光二極體

B‧‧‧藍光發光二極體

S401~S404‧‧‧本發明實施例中背光模組之控制方法的步驟

圖1為本發明之一實施例的顯示裝置的方塊圖。

圖2為本發明之一實施例的背光模組的示意圖。

圖3A為本發明之一實施例的權重函數的曲線圖。

圖3B為本發明之另一實施例的權重函的曲線圖。

圖4為本發明之一實施例的背光模組之控制方法的流程圖。

100‧‧‧顯示裝置

110‧‧‧顯示面板

120‧‧‧背光模組

130‧‧‧背光控制器

131‧‧‧分析模組及

132‧‧‧判斷模組

Claims (22)

1. 一種背光模組之控制方法，包括：接收一影像，其中該影像具有多個區域，且經由一背光模組所提供之多個色彩背光來顯示該影像；計算在影像之一特定區域中一特徵之一第一平均值，其中該特定區域為該些區域其中之一；依據該特徵之該第一平均值及一權重函數，計算一特徵權重，其中該權重函數為一非線性曲線，且該特徵權重隨該特徵之該第一平均值增加而減少；以及依據該特徵權重，調整所提供至該特定區域的該些色彩背光其中之一。
2. 如申請專利範圍第1項所述之控制方法，其中該依據該特徵權重，調整所提供至該特定區域的該些色彩背光其中之一之步驟包括：計算所提供至該特定區域的該些色彩背光其中之一與一特定值的一權重和，以作為經調整之該色彩背光，其中該權重和與該特徵權重相關。
3. 如申請專利範圍第2項所述之控制方法，其中該權重和Lws等於Lpc×(1-W)+L×W，Lpc為所提供至該特定區域的該些色彩背光其中之一，L為該特定值，且W為該特徵權重。
4. 如申請專利範圍第2項所述之控制方法，其中該特定值為所提供至該特定區域的該些色彩背光之中的最大值。
5. 如申請專利範圍第2項所述之控制背光模組的方法，其中該特定值為所提供至該特定區域的該些色彩背光的一第二平均值。
6. 如申請專利範圍第1項所述之控制方法，其中該些色彩背光為紅色、綠色及藍色。
7. 如申請專利範圍第1項所述之控制方法，其中該特徵為亮度。
8. 如申請專利範圍第1項所述之控制方法，其中該特徵為色度。
9. 一種背光控制器，適於控制一背光模組提供多個色彩背光，包括：一分析模組，接收具有多個區域之一影像，用以計算在該影像之一特定區域中一特徵之一第一平均值，以及依據該特徵之該第一平均值及一權重函數，計算一特徵權重，其中該特定區域為該些區域其中之一，該權重函數為一非線性曲線，且該特徵權重隨該特徵之該第一平均值增加而減少；以及一判斷模組，耦接該分析模組，用以依據該特徵權重調整所提供至該特定區域的該些色彩背光其中之一。
10. 如申請專利範圍第9項所述之背光控制器，其中經調整之該色彩背光為所提供至該特定區域的該些色彩背光其中之一與一特定值的一權重和，且該權重和與該特徵權重相關。
11. 如申請專利範圍第10項所述之背光控制器，其中 該特定值為所提供至該特定區域的該些色彩背光之中的最大值。
12. 如申請專利範圍第10項所述之背光控制器，其中該特定值為所提供至該特定區域的該些色彩背光的一第二平均值。
13. 如申請專利範圍第9項所述之背光控制器，其中該些色彩背光為紅色、綠色及藍色。
14. 如申請專利範圍第9項所述之背光控制器，其中該特徵為亮度。
15. 如申請專利範圍第9項所述之背光控制器，其中該特徵為色度。
16. 一種顯示裝置，包括：一顯示面板，用以顯示一影像，其中該影像具有多個區域；一背光模組，耦接該顯示面板，用以提供多個色彩背光至該顯示面板，以顯示該影像；以及一背光控制器，耦接背光模組，用以分析在該影像之一特定區域中的一特徵，以調整所提供至該特定區域的該些色彩背光其中之一，並控制該背光模組提供經調整之該色彩背光，其中該特定區域為該些區域其中之一，該背光控制器包括：一分析模組，接收該影像，用以計算在該影像之該特定區域中該特徵之一第一平均值，以及依據該特徵之該第一平均值及一權重函數，計算一特徵權重，其中該權 重函數為一非線性曲線，且該特徵權重隨該特徵之該第一平均值增加而減少；以及一判斷模組，耦接該分析模組，用以依據該特徵權重調整所提供至該特定區域的該些色彩背光其中之一。
17. 如申請專利範圍第16項所述之顯示裝置，其中經調整之該色彩背光為所提供至該特定區域的該些色彩背光其中之一與一特定值的一權重和，且該權重和與該特徵權重相關。
18. 如申請專利範圍第17項所述之顯示裝置，其中該特定值為所提供至該特定區域的該些色彩背光之中的最大值。
19. 如申請專利範圍第17項所述之顯示裝置，其中該特定值為所提供至該特定區域的該些色彩背光的一第二平均值。
20. 如申請專利範圍第16項所述之顯示裝置，其中該些色彩背光為紅色、綠色及藍色。
21. 如申請專利範圍第16項所述之顯示裝置，其中該特徵為亮度。
22. 如申請專利範圍第16項所述之顯示裝置，其中該特徵為色度。