專利名稱：一種led背光源的分區光暈改善方法及其控制裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及電子顯示裝置，特別是涉及到使用LED作為背光光源的液晶顯示裝置 (特別是液晶電視)中，對于由于各個背光分區亮度不同而造成的光暈進行改善的亮度控 制方法及其控制裝置。
背景技術：
LED(發光二極管)作為液晶顯示裝置的背光源最初應用于液晶顯示器之中，隨之 又在液晶電視中得到廣泛的應用。不同于之前的冷陰極熒光管(CCFL)背光，LED以點光源 為發光單位，以直下式背光為主。在背光模塊中，由多個LED組成發光點陣，例如目前的42 寸的LED背光液晶電視中，大約要用到1到2千個LED。在對背光進行控制時，一般是通過 對LED的電流進行控制而達到控制其亮度的目的。對于液晶顯示裝置而言，理論上控制液晶的透射率就可以改變像素的灰階，可以 將背光的亮度設為統一的最大值。但是這樣的方式顯然既耗電又不能達到好的顯示效果。 因此，現有技術中，越來越多的動態背光控制方法被提出。例如，申請人為“株式會社日立顯示器”，申請號為CN200910126110. 1，名為“顯示
裝置”的中國專利申請(以下簡稱日立發明)提到了一種進行局部背光控制的方法。其中 涉及的液晶顯示裝置如圖1所示，包括顯示板1、LED背光源2、數據驅動器3、掃描驅動器4、 LED控制裝置5、定時控制器6、以及照度傳感器7。其中除照度傳感器7外，圖1所示即為 一般液晶顯示裝置的典型結構。液晶顯示板1是透射型或半透射型液晶顯示板，例如具有多條掃描信號線GL和多 條視頻信號線DL。LED背光源2是能進行局部調光控制的背光源，在與顯示區域DA重疊 的區域上，呈矩陣狀配置有多個LED光源201。此時，各LED光源201能獨立進行亮度(輝 度)的控制。一個LED光源201可以是一個LED光源，也可以是多個LED光源串聯或并聯 連接的LED光源組。數據驅動器3是生成施加到液晶顯示板1的視頻圖像信號線DL上的 視頻信號(灰階信號)的驅動電路。掃描驅動器4是生成施加到液晶顯示板1的掃描信號 線GL上的掃描信號的驅動電路。LED控制裝置5是控制各LED光源201的亮度、即控制施 加到各LED光源201上的電流大小的控制電路。定時控制器6例如是控制數據驅動器3、掃 描驅動器4、以及LED控制裝置5的工作定時的控制電路。發光強度傳感器7例如是發光二 極管那樣的部件，被配置在能檢測顯示裝置周邊的照度的位置上。根據日立發明的一個實施例，其提出了一種根據照度傳感器的測量結果來控制 LED光源的亮度的方法。當測得的照度大于預定值時，將所有LED光源決定為相同亮度；否 則，根據各個像素的灰階來確定LED光源各自的亮度。考慮到LED光源數量眾多，日立發明 中還提出了對將背光源分割成多個塊，每個塊包括一個以上的LED光源，按塊來決定LED亮 度的方法。這種按塊(分區)來控制LED亮度的方法因為能使背光控制隨像素區域的灰度統 計特性而調整，從而能達到更為理想的明暗對比效果和更為節能，作為只有LED背光光源
3
述裝置包括依次通訊連接的分區背光值提取模塊、背光值處理模塊和背光光源驅動模塊， 其中，所述背光值提取模塊用于根據輸入的RGB圖像數據生成各個分區的背光亮度的計算 值；所述背光值處理模塊對所述背光亮度的計算值進行平滑處理，得到背光輸出值；所述 背光光源驅動模塊接收經過背光值處理模塊的背光輸出值，并據此驅動LED光源點亮。
才能實現的獨特的控制特點，是LED背光控制中的一大進步。而各種按照分塊(分區)進 行LED背光控制的控制方法也成為當前的研究熱點。但是分塊的背光控制中，由于分區間的亮度不同，所以在顯示某些畫面時會出現 分區光暈問題。理論上講，除非LED背光分區的照明尺寸小于或等于LCD像素尺寸，否則分 區光暈必然會出現。而對于當前越來越高的LCD顯示分辨率來說，設置如此之多和如此之 小的LED光源其難度之大和成本之高均不符合現有技術水平的制造需求。因此LED分區光 暈成為了本領域技術人員亟待解決而又苦無良策的問題之一。
發明內容
本發明的主要目的就是為了解決上述的分區光暈的問題。根據LED背光液晶顯示 裝置的分區光暈問題，按照光線的產生和傳播過程，可以從以下三個方面著手解決第一， 通過光學元件進行光線的均勻化，在背光模塊的設計中，針對背光分區的特點在光路上進 行補償；第二，通過對顯示圖像進行處理而實現圖像補償；第三，在LED背光控制中，通過特 殊手段對已計算出的背光分區的亮度進行二次調整，從而消除光暈。本發明將著重于所述 第三方面的方法。根據本發明的一個實施例，提出了一種LED背光源的分區光暈改善方法，其包括 以下步驟S110 根據RGB圖像數據提取分區背光亮度的計算值；S120 對各分區的背光亮 度計算值進行鄰域平滑處理生成背光亮度的輸出值；S130 將背光亮度的輸出值傳送到背 光光源驅動模塊，驅動LED點亮。其中較佳地，所述步驟S120中，首先求出顯示區域內亮度計算值的平均值；之后， 令所有亮度計算值大于該平均值的區域中的亮度輸出值都等于該平均值，而對所有小于或 等于該平均值的區域進行鄰域平滑處理。其中，所述步驟S120的所述鄰域平滑處理包括令每一特定分區的背光亮輸出度 值等于以其為中心的nXm分區鄰域內的背光亮度值按照權矩陣H的加權平均，其中n，m稱 為平滑階數，為大于1的整數，HSnXm的矩陣。較佳地，所述平滑階數n、m為奇數。較佳地，所述平滑階數η等于m。其中，所述鄰域平滑可為簡單平滑，即權矩陣H為// = 1^，其中，&為η階的
ηχη
全1方陣。或者所述鄰域平滑為使用高斯平滑方法或中值濾波方法。較佳地，所述平滑階數η = m = 3 ;1所述權矩陣H為
1 1 1 2Γ "1 2 Γ1 1 1 1 1 12 0 1 22 1；或孖=— ，-乂 162 4 2 1 2 1
ε發明的另一方面，還提出了一種改善分區光暈的LED背光源控制裝置，所
本發明的有益效果在于，通過對背光分區進行平滑處理，防止了相鄰的背光區域 之間亮度差過大，使背光區域的亮度過渡更柔和，從而能有效的改善LED背光液晶電視的 分區光暈問題。同時，本發明的方案對亮度下降的影響不大，不會影響顯示效果。進一步地，如果先求出顯示區域內亮度計算值的平均值，令所有亮度計算值大于 該平均值的區域中的亮度輸出值都等于該平均值，而對所有小于或等于該平均值的區域進 行鄰域平滑處理。則可以獲得更為平滑的結果，在整個背光區域內進一步減小相鄰區域的 亮度差。而令每一特定分區的背光亮輸出度值等于以其為中心的nXm分區鄰域內的背光 亮度值按照權矩陣H的加權平均，則可使平滑處理的過程僅涉及線性計算，能夠簡化計算 和提高處理速度。將平滑階數n、m選為奇數，可使被平滑分區恰位于鄰域的正中；而令m = n，在一正方形區域內進行鄰域平滑，這樣的鄰域選擇能夠進一步提高平滑質量，且有利于 各種濾波方法的實現。本發明提供的簡單平滑、高斯平滑方法和中值濾波方法等各種不同鄰域平滑方法 更可以進一步根據圖像特點和控制目的的不同而提供更為靈活的背光控制策略。將平滑階數取為η = m = 3，則可以更接近LED背光源分區間的光線分布特點的方 式進行平滑從而取得更好的效果，并且此時的算子計算簡單，也更易于工程化。而對于位于圖像顯示區域邊緣的分區，根據鄰近液晶顯示裝置的圖像區域的邊框 的顏色和材質對缺失的鄰域元素進行替代則可以使背光區域的亮度與顯示區域的邊緣更 好的協調，從而帶給觀察者更柔和的視覺體驗。
圖1是現有IXD顯示裝置的結構示意圖；圖2是本發明中LED背光控制裝置的結構示意圖；圖3是本發明LED背光源的分區光暈改善方法的一實施例的流程圖。
具體實施例方式鄰域平滑是圖像處理領域常用的一種手段，例如，令任一點的灰度值為該點鄰域 中若干像素的加權平均值。領域平滑常用于噪點去除、邊緣鈍化等圖像處理過程。本發明 創造性地將這一思路引入到對背光進行處理的過程之中，通過對背光亮度的“平滑”來提高 IXD的顯示效果。本發明的應用基礎在于人眼對相鄰像素亮度不均衡很敏感，要求< 2%, 而對大面積緩變的亮度不均衡不敏感。因此，本發明的方法將對背光分區的鄰域平滑引入 LED背光分區背光亮度值處理過程，通過對提取到的分區背光的亮度值進行鄰域平均可以 改善分區光暈問題。用于本發明的LED背光控制裝置如圖2所示，其包含依次通訊連接的分區背光值 提取模塊10、背光值處理模塊20和背光光源驅動模塊30。其中，背光值提取模塊用于根據 輸入的RGB圖像數據生成各個分區的背光亮度的計算值，這一功能中，對于分區背光的計 算可以使用現有技術中的各種計算方法，一般來說，分區背光的計算是根據RGB圖像數據 的統計計算而獲得的，例如根據灰階均值、直方圖統計等。背光值處理模塊20是用于實現 本發明方法的主要部分，在此模塊中，對于背光值提取模塊10初次計算的亮度值進行二次處理，通過對各分區的亮度值進行平滑處理而達到消除光暈的目的。背光光源驅動模塊30 接收經過背光值處理模塊20 二次處理的背光輸出值，并據此驅動LED光源點亮。本發明的分區光暈改善主要是通過對各個分區的背光亮度值進行平滑處理來實 現。參見圖2，整個背光控制過程包括以下步驟步驟S110，根據RGB圖像數據提取分區背光的亮度計算值。這一步驟可以使用各 種現有技術的方法，可以根據每個分區內的像素的統計信息確定該分區的背光亮度，也可 以根據分區內的像素數據和整個圖像畫面的數據共同計算該分區的背光亮度。例如在本文 所引用的日立發明以及其它現有的公開出版物中揭露的各種分區背光控制方法均可應用 在這一步驟。步驟S120，對各分區的背光計算值進行鄰域平滑處理生成背光亮度的輸出值。這 是本發明思想的核心所在，在圖像處理過程中進行鄰域平滑的各種濾波算法中的大部分可 以用于本發明。但考慮到圖像顯示的實時性和電視機的顯示特性，使用線性算子的濾波算 法將作為優選的實施方式。后文將對各種線性濾波的實施例進行詳述。步驟S130，將背光輸出值傳送到背光光源驅動模塊，驅動LED點亮。在所述步驟S120中，還可以首先求出顯示區域內亮度計算值的平均值；之后，令 所有亮度計算值大于該平均值的區域中的亮度輸出值都等于該平均值，而對所有小于或等 于該平均值的區域進行鄰域平滑處理。這樣做能夠在整個背光區域內進一步減小相鄰區域 的亮度差，但是同時也會使整體畫面的平均亮度降低。因此可視實際情況選擇是否先進行 這一操作。所述步驟S120中的所述鄰域平滑處理優選為使用線性方式，包括令每一特定分 區的背光亮輸出度值等于以其為中心的nXm分區鄰域內的背光亮度計算值按照權矩陣H 的加權平均，其中n，m稱為平滑階數，為大于1的整數，H為nXm的矩陣，為了獲得更好的 對稱性，一般將m、η取為奇數，以使被平滑分區恰位于鄰域的正中。而更常用的是，令m = n，在一正方形區域內進行鄰域平滑。例如，當η = m= 2k+l，k為正整數時，對一背光分區 Pij，其權矩陣!1為業+1階方陣，設其鄰域內各個分區的亮度計算值構成如下矩陣
權利要求
1.一種LED背光源的分區光暈改善方法，其特征在于，包括以下步驟 SllO 根據RGB圖像數據提取分區背光亮度的計算值；S120 對各分區的背光亮度的計算值進行鄰域平滑處理生成背光亮度的輸出值； S130 將背光亮度的輸出值傳送到背光光源驅動模塊，驅動LED點亮。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟S120中，首先求出顯示區域內亮 度計算值的平均值；之后，令所有亮度計算值大于該平均值的區域中的亮度輸出值都等于 該平均值，而對所有小于或等于該平均值的區域進行鄰域平滑處理。
3.根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述步驟S120的所述鄰域平滑處理 包括令每一特定分區的背光亮輸出度值等于以其為中心的nXm分區鄰域內的背光亮度 值按照權矩陣H的加權平均，其中n，m稱為平滑階數，為大于1的整數，HSnXm的矩陣。
4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述平滑階數n、m為奇數。
5.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述平滑階數η等于m。
6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，所述鄰域平滑為簡單平滑，即權矩陣H為
7.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，所述鄰域平滑為使用高斯平滑方法或中 值濾波方法。
8.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，所述平滑階數η= m = 3。
9.根據權利要求8所述的方法，其特征在于，所述權矩陣H為
10.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，對于位于圖像顯示區域邊緣的分區，根 據鄰近液晶顯示裝置的圖像區域的邊框的顏色和材質對缺失的鄰域元素進行替代。
11.一種改善分區光暈的LED背光源控制裝置，其特征在于，所述裝置包括依次通訊連 接的分區背光值提取模塊、背光值處理模塊和背光光源驅動模塊，其中，所述背光值提取模塊用于根據輸入的RGB圖像數據生成各個分區的背光亮度的計算值；所述背光值處理模塊對所述背光亮度的計算值進行平滑處理，得到背光輸出值； 所述背光光源驅動模塊接收經過背光值處理模塊的@點売。邑光輸出值，并據此驅動LED光源
全文摘要
本發明涉及一種LED背光源的分區光暈改善方法及其控制裝置，該方法包括以下步驟根據RGB圖像數據進行分區統計，提取分區背光亮度的計算值；對各分區的背光計算值進行鄰域平滑處理生成背光亮度的輸出值；將背光亮度的輸出值傳送到背光光源驅動模塊，驅動LED點亮。所述裝置包括依次通訊連接的分區背光值提取模塊、背光值處理模塊和背光光源驅動模塊，以用于實現上述方法。本發明通過對背光分區進行平滑處理，防止了相鄰的背光區域之間亮度差過大，使背光區域的亮度過渡更柔和，從而能有效的改善LED背光液晶電視的分區光暈問題。同時，本發明的方案對亮度下降的影響不大，不會影響顯示效果。
文檔編號G09G3/34GK102117600SQ20101020895
公開日2011年7月6日 申請日期2010年6月7日 優先權日2010年1月4日
發明者喬明勝, 劉衛東, 陳興鋒, 黃國鵬 申請人:青島海信電器股份有限公司